1. Анализ предметной области
В данной главе раскрывается концепция управления обучением в предметной информационно-образовательной среды вуза. Проводится обзор существующих моделей семантических сетей представления знаний предметной области. Выдвигаются требования кмодели сетевого взаимодействия объектов в контексте рассматриваемой предметной области.
Основные проблемы управления образовательным процессом а предметных иос
Обучение можно определить как информационный процесс, нацеленный на приобретение и создание знаний, позволяющих осуществлять обучаемому целесообразную деятельность в окружающей среде. Под процессом управления понимают организованное с целью воспроизводства коллективного человеческого опыта взаимодействие людей, принявших на себя роли учителя и ученика [//]. Главными элементами передаваемого опыта являются информация и знания. … Таким образом, образовательный процесс в любом обществе нацелен на формирование личностного тезауруса, структура и содержание (наполнение, сущность) которого зависит от идеологических, методологических, социально-экономических условий – уровней управления процессом обучения в предметной среде.
В тоже время процесс обучения, как управляемый по принципу обратной связи, состоящий из операций, носит дуальный характер: в нем формируется не только его выход–знания обучаемого, но и реализация самого процесса обучения, которая в конечном итоге определяется предъявляемыми требованиями к знаниям обучаемого, их начальным состоянием и способностями студента.
На каждом из управляющих уровней, алгоритмы управления обучением интерпретируются как алгоритмы выработки учебных заданий и …(придумать для концепнт, внешнего уровня) и определяются объективными законами познания и используемыми технологиями, методами, методиками, приемами обучения.
Трудности, возникающие при управлении познавательной деятельностью обучаемых, определяются недостаточными знаниями о механизмах адаптации, закономерностей их перехода из одной стадии в другую с учетом индивидуальных особенностей личности обучаемого и его реакции на воздействие стрессовых факторов и факторов внешней среды. Поэтому актуальной проблемой является разработка методов и алгоритмов принятия решений по управлению процессом адаптации обучаемых в условиях (НАША ФИШКА!!) использования современных ИТО.
С другой стороны под тезаурусом мы понимаем совокупность образов, отраженных, воспринятых и запомненных в памяти человека. Само понятие «образование» можно трактовать как «образ» – «ование», т.е. формирование образов [Пак/].
В разные эволюционные этапы человеческой цивилизации, в разных сообществах формировались соответствующие цели и задачи к образованию. С точки зрения информационного процесса, всякая деятельность людей, осознание и восприятие ими окружающего мира (мировоззрение), как было показано в 1-ой главе, зависит от содержания их тезауруса. А на его формирование оказывают воздействие эволюционный природный и исторический процессы. Эволюция окружающего мира воздействует на становление человеческого тезауруса как естественный источник информации. Искусственные источники информации, создаваемые человечеством в его историческом развитии, в настоящее время доминируют над истинными в процессе формирования тезауруса. Под их воздействием формируются мировоззрения (восприятие окружающей действительности), которые могут быть правильными или неправильными. Этим можно объяснить существование науки, религии, оккультных течений и пр. Этим же можно объяснить роли идеологии, личностей в истории, СМИ и др., осуществляющих информационное воздействие на людей специально созданными искусственными источниками информации. Этим же определяются, принимаемые в каждую историческую эпоху, в каждом сообществе, парадигмы образовательных систем, их цели и задачи.
В связи с вышесказанным, предметную информационно-образовательную среду можно рассматривать как систему формирования обобщенного искусственного источника информации, отражающего накопленный человечеством опыт, и искусственных источников знаний, представляющих высшую форму информации, например, алгоритмы решения задач.
В образовательной системе обучение можно рассматривать как информационный процесс, нацеленный на формирование тезауруса.
Обобщенную схему педагогических условий обучения можно представить как на рис. 2.1. При этом, под педагогическими условиями будем понимать имеющуюся в установленный момент времени совокупность состояний элементов педагогической системы и внешних факторов, обеспечивающих целенаправленный обмен опытом между субъектами и объектами.
Опыт накапливается за счет деятельности — умственной и физической. Многообразие информации и приобретение опыта достигается в процессе информационного обмена.
Рис. 2.1 Схема взаимодействия субъектов и объектов обучения
При этом роль учителя сводится к информационному воздействию на ученика, обеспечивающего более рациональный способ восприятия, отражения и запоминания информации от истинных и искусственных источников информации, освоения знаний и методов их использования при обработке информации, т.е. решения задач.
Учитель передает информацию ученику непосредственно, чаще в виде устной речи. Содержание информации зависит от тезауруса учителя, средств общения. Информация ученику дополнительно поступает через опосредующие источники информации (модели, знаки, книги и пр.), которые мы назвали «искусственными». Человек «воплощает» в этих источниках информацию, которую следует искать не в самих этих материальных носителях, а в голове субъекта.
Таким образом, при обучении присутствуют три основных источника сообщений: учитель, искусственные источники информации, объект изучения. Интерпретация и восприятие этих сообщений определяются пропускной способностью канала связи, физическими характеристиками рецепторов человеческого организма, а также объемом тезауруса приемника.
Обмен субъектов информацией предполагает эффективное общение людей, организацию их взаимодействия. Содержание общения — это информация, передаваемая при контактах людей. Взаимодействие и взаимопонимание людей обеспечивают средства общения, которые можно определить как способы кодирования, передачи, переработки и расшифровки информации, передаваемой в процессе общения.
Обмен и передача информации в педагогическом процессе осуществляются четырьмя способами:
посредством языка, устной речи, жестов и пр.;
переносом информации вместе с носителем (письмо, книга и т. д.);
матричной передачей с носителя на носитель путем копирования, тиражирования, отпечатки, отображения;
через специальные каналы связи по схеме Шеннона.
Формирование тезауруса человека с самого рождения подобно эволюционному и историческому развитию человеческого общества.
Эволюционный контекст определяет развитие человеческой цивилизации с начала ее зарождения и этапы познания окружающего мира. Зарождение знаний, их развитие формируют новые способы обмена информацией, искусственные источники, которые можно обобществить и назвать коллективным человеческим тезаурусом.
На заре человеческой эры коллективный тезаурус сродни тезаурусу ребенка младенческого возраста. В нем отражаются рефлексивные образы бессознательного отражения объектов и явлений природы, соответствующие извлечению информации на основе интерпретации сообщений на уровне знаков, жестов, нечленораздельных звуков.
Информационный обмен на уровне образов объектных и предметных понятий выражаемых отдельными словами, звуками обеспечивает формирование коллективного тезауруса человечества V века до н.э. Соответственно тезаурус ребенка возраста от 2 – до 6 лет формируется на основе примитивных образов объектов и событий.
Сопоставление можно провести до настоящего времени и спрогнозировать на будущее.
Таким образом, знание эволюции и истории человеческой цивилизации может позволить моделировать процесс обучения для людей разного возраста, эффективный с точки зрения информационных процессов.
Появление Интернета спровоцировало процесс формирования сетевого сообщества, в котором главным приоритетом становится глобальный обмен информацией в пространстве и во времени.
Информационное общество приобретает сетевую структуру. Оно вносит изменения в процесс общения: происходит переход от общения по принципам «один к одному» и «один ко многим» к общению по принципу «многие ко многим».
В сетевом сообществе формируются сетевой (распределенный) коллективный разум, общие информационные ресурсы (коллективные искусственные источники информации), средства и инструменты коллективного пользования.
Согласно коллективному тезаурусу сетевого сообщества, человеческий тезаурус должен формироваться на основе образов, моделей и знаний обмена и обработки информации в пространстве и во времени (дистанционно, on-line и off-line).
Рассмотрим более подробно структуру и содержание тезауруса.
Эволюционная сущность выживания человека на заре его эры привела к необходимости передавать и обмениваться опытом между собой. Опыт – это совокупность образов, алгоритмов действий, интуитивных знаний формирующихся в человеке (в памяти и сознании) путем восприятия внешних воздействий окружающего мира всеми человеческими органами и отклика на них имеющимися у человека ресурсами.
Жизненный опыт каждого из нас состоит из интеллектуальных, физических и духовных ресурсов.
Рис. 2.2 Обмен информацией между субъектами
Обмен опытом между людьми происходит путем обмена информацией, накопленной в тезаурусе напрямую и/или с помощью искусственных источников информации (Рис.2.2).
Жизненный опыт позволяет формировать и воспринимать информацию, структурировать ее до уровня знаний.
Знания - высшая форма структурированной информации, формализованной до степени алгоритмизации и автоматизации.
Структуру, динамику и трансформацию тезауруса можно проиллюстрировать рис. 2.3.
Рис. 2.3 Структура тезауруса человека
Жизненный опыт (житейские знания) расположен в основании конуса. На его основе формируется структурированная, осознано интерпретированная информация. Завершают конус знания. Из рисунка следует, что «конус тезауруса» формируется по направлению снизу вверх, а разрушение (диссипация) идет в противоположном направлении.
Рис. 2.4 Взаимодействие субъектов на всех уровнях тезауруса
Тезаурус или его конус у каждого человека индивидуален.
При взаимодействии двух субъектов с одинаковыми тезаурусами следует предположить отсутствие взаимовлияния на их изменения, т.е. отсутствие взаимных потоков информации. В противном случае происходит обмен информацией, интенсивность которого зависит от разности объемов и качества соответствующих составляющих тезаурусов (рис. 2.4). Коэффициент пропорциональности эффективности обмена зависит от условий и характера взаимодействия субъектов.
В образовательной сфере коммуникация в основном осуществляется на 2 и 3 –ем уровнях.
При очном непосредственном взаимодействии двух субъектов поток формируется по трем уровням и достигает максимального значения.
Увеличение потока связано с наличием и качеством носителей и кода (способа представления) информации, их назовем средствами коммуникации.
При дистанционном общении (расстояние между объектами больше критического, т.е. такого, когда обмен на прямую, непосредственно осуществляется с помощью человеческих каналов) отсутствует связь духовная, биологическая. Хотя мультимедиа частично компенсирует эти каналы.
Обмен на 2 и 3-ем уровне слабо зависит от условий обмена при очном или дистанционном взаимодействии. Здесь много зависит от качества кода и носителя информации и знаний (учебники и пр.).
Главным элементом коммуникации является третий уровень. Обмен опытом трудно формализуем, а сам опыт не всегда четко сформирован в виде информации. Поэтому обмен происходит на уровне деятельности, наблюдения и отражения (смотри как живу я и учись). Накопление жизненного опыта лучше всего происходит методом проб и ошибок, с помощью интуиции, при многообразии условий и динамики изменений внешней среды.
Как уже говорилось выше, тезаурус формируется на основе образов.
Образ ─ квант смысловой информации. Разнообразную информацию о состоянии внешней и внутренней среды человеческий организм получает с помощью органов чувств в виде ощущений. Ощущение ─ это отражение отдельных свойств предметов, непосредственно воздействующих на наши органы чувств.
Предметы и явления действительности, воздействующие на наши органы чувств, называются раздражителями. Раздражители вызывают возбуждение в нервной ткани. Ощущение возникает как реакция нервной системы на тот или иной раздражитель и как всякое психическое явление имеет рефлекторный характер.
Физиологическим механизмом ощущения является деятельность специальных нервных аппаратов, называемых анализаторами. Анализаторы принимают воздействие определенных раздражителей из внешней и внутренней среды и перерабатывают их в ощущения.
Частотная модуляция импульсов ─ это есть способ отображения мира. Пространственная и временная суммация импульсов и связанная с ней мозаика возбуждения и торможения в коре головного мозга ─ это есть физиологическая основа формирования образов.
Образ ─ это структурная инварианта пространственно-временной конфигурации импульсов с отсеянным шумом.
Физиологической основой образа служит нейронная модель ─ совокупность нервных клеток и их синаптических связей, образующих сравнительно устойчивую во времени группу. А в кратковременной памяти модель представляет систему циркулирующих импульсов в нейронных контурах. Модель однозначно соответствующее реальному объекту ─ это код. Нейронная модель ─ кодовое обозначение объекта или события.
Структурная инварианта позволяет распознавать объект по вероятностному, а не тождественному совпадению возбужденных нейронов. Структура модели имеет сходство со структурой объекта. Выделяют временную и пространственную структуру. Например, музыка ─ это временная, а ноты ─ пространственная структуры.
Модель в мозге ─ это информация, обрабатываемая определенным образом. Совершенно одинаковые нервные импульсы, группируясь в пространстве и во времени, образуют модели все возрастающей сложности, отражая действительность все более полно.
Любой образ должен быть обличен в кодовую форму: зрительно-пространственную, словесную, акустически-образным, буквенным, цифровым и пр. Способ кодирования информации для каждого человека должен гармонически соответствовать содержанию и структуре отображения окружающего мира.
Механизмы восприятия информации
Ассоциации
Между двумя любыми понятиями можно установить ассоциативный переход в несколько шагов. Этот переход можно реализовать посредством древовидной или сетевой структур, которые представляют способ упорядочения информации для быстрого поиска нужных сведений.
Ассоциированные между собой образы и понятия определяют способность человека к восприятию и распознаванию информации.
Выбор
Восприятие начинается тогда, когда есть неопределенность, т.е. проблемная ситуация выбора из двух ли более возможностей. Неопределенность ─ это несоответствие между содержанием текущих восприятий и содержанием памяти (тезауруса), в том числе несоответствие текущего опыта со сформированными моделями будущего. Принятие решения ─ это выход из неопределенности. Зная, к чему приведет та или иная стратегия поведения, человек выбирает наиболее приемлемую для достижения цели. Таким образом, будущее служит причиной настоящего! (прошлое ─ следствие настоящего).
Цельность восприятия
Способность воспринимать действительность целиком, не дробя ее (восприятие информации не порциями) не дается нам с рождения, а формируется в течение всей жизни. Препятствием к развитию этой способности являются по своей сути дисциплинарная модель обучения в школе и в вузах, а также линейные модели знаний и линейные технологии последовательного обучения.
Сцепление
Способность индивида объединять воспринимаемые раздражители, а также быстро увязывать новые сведения с прежним личностным опытом является, пожалуй, решающим фактором развития существующих образов в тезаурусе и продуцирования новой информации. Например, беглость речи – легкость формулирования идей в слова, символы и др. формы представления информации.
Сетевое общество формирует новую педагогику сетевого взаимодействия, которая определяет науку учиться на расстоянии, учиться с использованием дистанционных ресурсов, дистанционных средств и инструментов, учиться с помощью коллективного разума в совместных сетевых проектах. В новой педагогике необходим пересмотр педагогических подходов, отношений между учащимися и знаниями, взаимодействия между обучаемым и обучающим, сотрудничества между учащимися. Требуется пересмотр содержания курсов и условий их организации с учетом информационной природы обучения.
Сегодня, согласно проектно-технологическому типу организационной культуры, складываются новые методические системы.
Перспективным является проективная стратегия развития общества, образования.