Модель представления знаний и система дифференцированного обучения через Интернет на его основе

Курганская Галина Сергеевна
Байкальский учебный комплекс
Иркутский государственный университет
г.Иркутск
e-mail: galina@buk.irk.ru

ВВЕДЕНИЕ

Средства и формы обучения, основанные на новых информационных технологиях, становятся важной составляющей любого процесса обучения. Они особенно важны в наиболее развивающейся сейчас форме образования - дистанционной [1]. На наш взгляд, термин "дистанционное обучение " нельзя признать удачным, так как он акцентирует внимание далеко не на главном достоинстве этой формы обучения. Важно вовсе не расстояние между студентом и преподавателем, более существенным как раз является индивидуальный подход к студенту, личный контакт с преподавателем, "доверительные беседы в садах Платона", поэтому автор считает более уместным термин "обучение через Интернет". При наличии большого числа сайтов (например, http://www.ido.ru/ ), занимающихся подобной деятельностью, остается актуальной задача методического подхода к формированию курса в Интернет. Автор предлагает модель представления учебного материала и основанную на ней методику разработки учебного курса и методику дифференцированного обучения на таком курсе.

1.СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА

Организация обучения через Интернет реализуется в структуре курса. Следовательно, курс должен содержать следующие разделы:

Организация курса:

Описание

В нем кратко излагается цели курса, его организация, график работ, способы контроля над процессом обучения - семинары, задания; вид финального испытания - экзамен, зачет, тест, курсовой проект и т.п., критерии оценки. Это - ключевой компонент, спецификация курса. В традиционных курсах она обычно отсутствует в явном виде. Ее пишет профессор, разработчик курса, именно с нее должно начинаться проектирование любого дистанционного курса, при этом следует стремиться к ее полноте, непротиворечивости и однозначности. Автору неизвестны формальные системы, обеспечивающие достижение этой цели, эта проблема еще ждет своего решения.

Программа

Традиционно здесь перечисляются разделы учебной дисциплины, изучаемой в этом курсе.

Резюме преподавателей

А здесь студенты знакомятся с профессором - разработчиком курса и преподавателями, сопровождающими этот курс. Преподаватель волен сам определять информацию, но адрес электронной почты обязателен.

Список студентов.

Приводится список студентов, обучающихся в этом курсе. Непременно должны быть указаны электронные адреса, желательно дать возможность студентам размещать дополнительную информацию о себе. Такой список позволяет студентам общаться друг с другом и, что немаловажно, используется для санкционированного доступа к курсу.

Объявления и новости.

Обучение.

Учебный материал

Это собственно содержание курса. В общем случае структура учебного материала и его форма никак не регламентируется. Здесь может быть представлен весь подготовленный материал курса в электронной форме в любом формате, допустимом в избранной среде обучения. Использование информационных технологий (гипертекста, мультимедиа, ГИС-технологий, виртуальной реальности и др.) делает учебный материал выразительным и наглядным.

Предметом настоящей работы и является методика и средства формирования учебного материала.

Семинары.

Семинары являются активной формой учебных занятий. Участники свободны в обсуждении предложенных тем, более того, они сами могут предлагать новые темы для обсуждения. Преподаватель может оценить усвоение материала по степени активности участника дискуссии. Увеличивается количество взаимодействий студентов между собой, а сам преподаватель выступает в роли равноправного партнера.

Семинары удобны и для организации групповой работы студентов над проектами.

Практикумы

Во многих дисциплинах существенным является формирование навыков работы на практике. Реализация соответствующих имитационных моделей с обоснованным использованием мультимедиа и анимации может дать новый качественный эффект. Более того, обучение через игры существенно повышает привлекательность работы, не снижая ее познавательного уровня.

Виртуальная реальность позволит продемонстрировать обучаемым явления, которые в обычных условиях показать очень сложно или вообще невозможно.

Задания

Наряду с другими формами контроля за уровнем знаний студента конкретные задания помогают отслеживать процесс обучения у каждого студента.

Экзамен или финальный тест.

Понятно, что подобная структура дистанционного курса не является догмой, но она неплохо себя зарекомендовала на факультете бизнеса и менеджмента Иркутского государственного университета. (www.buk.irk.ru). Конечно, основным является раздел с учебным материалом. Хотя, как отмечалось, никаких ограничений на содержание, структуру и форму материала не накладывается, ясно, что именно содержание определяет весь учебный процесс. Далее будет изложена модель представления учебного материала, построенная на ее основе методика формирования учебного материала и схема обучения; и описана архитектура системы, реализующей эту методику и схему обучения.

2. МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА .

В предыдущем разделе при обсуждении структуры дистанционного курса мы выделили задачу представления учебного материала курса, как самую существенную при формировании курса вообще. Модель представления знаний должна позволять просто решать основные задачи, связанные с учебным материалом.

Профессор - разработчик курса передает свои знания . При этом следует выделить собственно знания по предмету и его авторскую методику преподавания, педагогические навыки и приемы.

Студент изучает курс в индивидуальном режиме, определяя оптимальные для него пути изучения, степень детализации, задавая собственный темп изучения.

Преподаватель курса должен контролировать процесс изучения курса для каждого студента, иметь возможность при необходимости оказать помощь или дать совет. Для преподавателя и руководства важно проанализировать процесс обучения в целом, оценить его динамику, выявить возможные проблемы.

2.1 Информационные связи в KFS модели.

Представим модель знаний учебного курса, которая следует естественной структуре любого учебного материала, не вдаваясь в его смысл, семантику. Считаем, что знания в некоторой области состоят в свою очередь, из некоторых теорий, концепций, понятий, утверждений, примеров, фактов, Сейчас нас не интересует их содержание, мы сосредоточимся на информационных связях между ними.

Итак, учебный материал может быть разбит на несколько блоков, которые мы будем называть элементами учебного материала. Как отмечалось выше, содержательная интерпретация выходит за рамки нашей методики и полностью определяется разработчиком курса.

Таким образом, преподаватель определяет структуру курса, явно указывая, из каких блоков он состоит.

Для изучения любого блока требуются некоторые знания, это может быть результат изучения других блоков этого курса или знания из других курсов, или вообще из другой области ( такие знания мы будем называть базовыми для этого курса). Результатом изучения этого блока, его выходом, будет некое новое знание обучаемого.

Рис.1 Блок знаний учебного курса

Опять же следует подчеркнуть, что пока нас не интересует смысл этого заключения, содержание полученного знания. Важно лишь, что оно существует, рассматривается нами как единое целое и может использоваться в других блоках курса или вообще являться его результатом.

Очевидно, что между элементами множества могут существовать разные связи и отношения. В общем случае, таковым может быть любое отношение, но основополагающим будет связь по знаниям, информации, которая, будучи выработанной в одном блоке курса, используется в другом. Такие связи мы назовем потоком знаний в курсе "Knowledge Flow" (KF), а структуру курса, построенного на его основе "Knowledge Flow Structure" (KFS ).

Итак, схема курса представляет ориентированный граф, узлами которого являются обучающие блоки, а дугами связи по передачи знаний из блока в блок. Очевидно, что в курс могут вести несколько входов (базовые знания!), а результат последнего блока является и результатом всего курса.

Целесообразно завершать каждый блок проверкой выходного знания, причем это может быть тест, семинар, задание, деловая игра и т.п. Более того, разработчик может устанавливать проверку знаний и при входе в блок. Для оценивания знаний могут использоваться разные методики, одна из них приведена в [2]. Здесь усматривается механизм возвратов, повторного изучения и т.п.

Построив такую структуру мы уже можем провести ее формальный анализ с точки зрения теории графов и, соответственно, в первом приближении получить некие грубые, качественные оценки курса. Практически, все свойства ориентированного графа имеют на нашей KFS структуре разумную интерпретацию.

Очевидно, что граф должен быть связным и не иметь циклов. Т.е. прямо или косвенно весь учебный материал связан и работает на общий результат. Мы также можем выделить базовые обучающие блоки, откуда больше всего ссылок и т.п.

2.2 Иерархия KFS.

Понятно, что мы не можем сразу сделать полное описание курса. Более того, этого ни в коем случае не нужно делать. Мы настоятельно рекомендуем начать с одного единственного блока, но при этом тщательно прописать его входы (базовые знания ) и выход - знания и умения, вырабатываемые в этом курсе. А затем воспользоваться советом Декарта из числа многих сформулированных им правил для руководства ума : "делить каждое из исследуемых мной затруднений на столько частей, сколько это возможно и нужно для лучшего их преодоления" [3].

Каждый этап детализации порождает новый слой в представлении учебного материала, причем вовсе не обязательно, чтобы переход на следующий уровень сопровождался "дроблением" всех блоков знаний, они могут переходить на следующий слой без изменений. Хотя, возможно, это свидетельствует о первоначальной несбалансированности структуры учебного материала.

Таким образом KFS модель учебного курса позволяет задавать разные слои детализации и каждый слой представляет собой граф из учебных элементов При таком подходе ясно видна аналогия с параллельными вычислениями, где курс является программой, а обучаемые - процессорами. Следуя Д.А. Поспелову, мы можем затем автоматически разложить граф курса в ярусно-параллельную форму [4], выделить "отложенные" блоки материала, определить возможные пути изучения, просчитать их характеристики, определить возможность группового изучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотрим, как на этой модели решаются наши задачи.

Профессор может строить модель поэтапно, причем это касается как детализации по слоям, так и структуризации понятий на одном слое. Для каждого элемента он указывает содержимое (любого формата), определяет процедуру выходного и, если нужно, входного контроля, задает время изучения блока и обязательно указывает его информационные связи. Вся эта информация размещается в семантической карте блока. Анализ модели выполняется автоматически, строится множество путей изучения курса, вычисляются их характеристики. Ознакомившись с результатами анализа, профессор может откорректировать курс.

При такой модели курса студент может самостоятельно изучать курс, переходя от раздела к разделу, в соответствии с путями, проложенными профессором. Студент всегда знает, где он находится, как он туда пришел, может просмотреть свои результаты и выбрать дальнейший путь. При этом в курсе преподаватель может предусмотреть повторное изучение тех или иных разделов, как в случае неудовлетворительной оценки с точки зрения преподавателя, так и в случае , если студент сам недоволен своим результатом. Поскольку в модель заложено время изучения, этот процесс может контролироваться автоматически.

Чтобы решить эту проблему, достаточно иметь экземпляр структуры курса для каждого студента, на котором фиксируется процесс его изучения. Обрабатывая соответствующим образом экземпляры курса каждого студента, всегда можно провести исчерпывающий анализ изучения курса в разных аспектах.

На наш взгляд, модель позволяет разрабатывать учебный курс любого уровня сложности, и что особенно важно - позволяет сделать это поэтапно, постепенно усложняя курс, шаг за шагом передавая функции "электронному учителю".

В Байкальском институте бизнеса и международного менеджмента ИГУ разработана система, реализующая эту модель на базе сервера базы данных PostgreSQL. C работой системы можно познакомиться на сайте www.buk.irk.ru

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. KEEGAN D. - The Foundation of Distance Education// L:Groom Helm, 1997
  2. Курганская Г.С. - Математическое и программное обеспечение системы сопоставительной оценки. //Доклады Всесоюзного семинара. - Томск, 1990 , - стр.76-83.
  3. Р.Декарт. Избранные произведения, пер. с латинского, Госполитиздат,1950 - 272c.
  4. Поспелов Д.А. - "Введение в теорию вычислительных систем". Изд-во "Советское радио", Москва, 1972г.- 280с.