авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ...»

-- [ Страница 2 ] --

3 Необходимо объединить полученные результаты предыдущего этапа и На этапе сформировать структуру (вновь создаваемую или декомпозировать структурирования существующую с учетом новых компонентов и возможных ограничений) 4 Необходимо выбрать одну из формальных (логическая, графовая, теория множеств и На этапе т.п.) или неформальных (концептуальная модель, онтология объекта исследования и т.п.) формализации моделей представления структурных компонентов когнитивной модели. См. плакат № 4.1 Необходимо создать первый уровень когнитивной модели: согласно выбранным На первом аспектам исследования и полученным ранее результатам необходимо сформировать шаге множество портретов КМ (I), затем задать множество видов свойств (J) и множество 4.2 Требуется создать второй уровень когнитивной модели: необходимо дополнить На втором полученную структуру когнитивной модели (первый уровень), сформировав шаге множество векторов параметров (L) и задав множество параметров (M) 5 Осуществляется анализ структуры полученной когнитивной модели на На этапе струк первом уровне – множество видов свойств (J) и свойств (K). Компоненты в турного анализа соответствующих множествах качественно характеризуют объект исследования 6 Реализуется анализ структуры полученной когнитивной модели на втором уровне – На этапе парамет множества векторов параметров (L) и параметров (M). Значения параметров второго уровня рического анализа структуры когнитивной модели характеризуют ЛХО и не должны быть противоречивы 7 Осуществляется инкапсуляция полученной структуры когнитивной модели в основу На этапе реализации информационно-образовательной среды. Наполнение параметров модели апостериорными и последующих данными моделирования, их статистический анализ и предметная интерпретация.

Рис. 3.5. Алгоритм формирования структуры когнитивной модели Полученная КМ (теоретическая) – репертуар параметров, комплексно отражающий особенности исследуемого объекта, а экспериментальная КМ – актуальное множество па раметров, значения которых диагностируются посредством предлагаемой далее методики.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 3.5. Методика исследования параметров когнитивной модели субъекта обучения Методика позволяет организовать и провести автоматизированную диагностику пара метров КМ субъекта обучения посредством прикладного диагностического модуля (рис. 3.6).

1 Разработанная структура когнитивной модели при помощи режима На предварительном администрирования прикладного диагностического модуля переносится и этапе сохраняется в базе данных тестов ИОЛСО 1.1 Выбирается или модифицируется определенный Добавление/удаление На первом портрет (ПРi) когнитивной модели, обрабатываются структурного компонента шаге все входящие в него виды свойств (ВСj) модели и/или модификация его параметров 1.2 Выбирается определенный вид свойств На втором (ВСj), обрабатываются все входящие в него шаге элементарные свойства (Сk) Режим 1.3 Выбирается элементарное свойство (Сk), администрирования На третьем обрабатываются все входящие в него векторы тестов ЛХО шаге параметров (ВПl) 1.4 Выбирается вектор параметров (ВПl), На четвертом обрабатываются все входящие в него База данных шаге элементарные параметры (Пm) тестов ЛХО 1.5 Выбирается элементарный параметр (Пm) и На пятом устанавливается его область допустимых значений шаге 2 Производится подбор методов для автоматизированной диагностики На подготовительном параметров когнитивной модели, а также постановка, организация и проведение этапе экспериментальных исследований 2.1 Осуществляется подбор и добавление в базу тестов На первом Новая процедура ЛХО новой методики исследования параметра(ов) (Пm) шаге диагностики параметров 2.2 Обеспечивается программная реализация На первом методики исследования в основе прикладного шаге диагностического модуля Прикладной На первом 2.3 Осуществляется интеграция программной диагностический реализации новой методики исследования в шаге модуль структуру прикладного диагностического модуля 3 Реализуется автоматизированная диагностика параметров когнитивной На этапе модели субъекта обучения посредством прикладного диагностического модуля, тестирования находящегося в составе комплекса программ Режим диагностики 3.1 Диагностика параметров первого портрета когнитивной На первом модели (ПР1) посредством набора прикладных методов параметров шаге исследования, содержащихся в базе данных тестов ИОЛСО когнитивной модели … База данных апосте 3.i Диагностика параметров i-го портрета когнитивной На i-м риорных результатов модели (ПР1) посредством набора прикладных методов шаге исследования, содержащихся в базе тестов ИОЛСО исследования 4 Реализуется автоматизированный (ручной) расчет рекомендуемых значений параметров когнитивной На этапе модели средства обучения (типы, виды и способы отображения информации) на основе анализа значений анализа параметров когнитивной модели субъекта обучения (параметры, характеризующиеИОЛСО) 5 Реализуется автоматизированная индивидуально-ориентированная репрезентация На этапе адаптивного информационных фрагментов посредством адаптивного электронного учебника, обучения оперирующего на основе блока параметрических когнитивных моделей Рис. 3.6. Методика исследования параметров когнитивной модели субъекта обучения PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 3.6. Методика анализа апостериорных данных тестирования Методика позволяет сформировать интервальную шкалу оценки и функцию оценивания, реализовать на ее основе тестирование (методика реализована в основе программного инструмен тария), а затем осуществить анализ состояния испытуемого и оценить качество теста (рис. 3.7).

1В b0 = 0;

результате анализа вопрос-ответных структур теста На предварительном обеспечивается расчет показателей необходимых для проведения этапе bmax = n тестирования: формируется интервальная шкала и функция оценивания [b0 = 0] оценка (номинал) = 1;

1.1 Определяется максимально и минимально воз На первом [b, b ] оценка ( номинал) = 2;

можное число правильных ответов для процедуры шаге 1 оценивания и формирования функции оценивания [b2, b3 ] оценка( номинал) = 3;

1.2 Задаются [b3, b4 ] оценка( номинал) = 4;

На втором нижнее и верхнее пороговые значения сумм ответов (баллов) для выставления шаге [b4, b5 = n] оценка (номинал) = 5;

соответствующих номиналов оценок b0 b1 b2 b3 b4 b 1.3 Формируются промежуточные границы 1, b0 x b1 ;

На третьем интервалов на основе сумм правильных ответов 2, b x b ;

шаге (баллов) для задания промежуточных номиналов 1 оценок (формируется интервальная шкала) µ ( x) = 3, b2 x b3 ;

4, b x b ;

На четвертом 1.4 На основе интервальной шкалы задается 3 шаге функция оценивания 5, b4 x b5 = n;

2 Осуществляется подготовка программного обеспечения к проведению тестирования На этапе (диагностики) целевых показателей. Интервальная шкала и функция оценивания в режиме тестирования администрирования вносится для обеспечения функционирования алгоритмической структуры 3 Накопленные апостериорные данные подвергаются статистической обработке, На этапе анализа позволяющей провести анализ и сформулировать выводы о текущем состоянии результатов (уровень остаточных знаний) испытуемого, а также личностные характеристики) Nj 3.1 Коэффициент сложности задания, исходя из значения которого определяется:

Kj = при К0,9 – задание является сложным, при К0,2 – задание является легким N M j = y j = x ij 3.9 Стандартное отклонение результатов 3.2 Суммарный результат выпол- j тестирования по j-му заданию нения заданий i-м учащимся j =1 N (x yi ) ij _ N pj Y x j = xij 3.10 Оценка связикаждогоj-го задания i = 3.3 Суммарный результат выпол N N rj = с суммой баллов по всему тесту нения j-го задания всеми учащимися i = y N N j yi N 3.4 Средний уровень тестирования по 3.11 Среднее арифметическое Z _ Y= i =1 i результатам выполнения всех заданий экспертных оценок _ Z= i = N N _ (Z N Z ) xj pj = 3.5 Средний уровень выполнения 3.12 Стандартное отклонение i Z = i = N j-го задания всеми учащимися экспертных оценок N N _ ( yi Y ) 2 N 3.6 Дисперсия суммарных баллов 3.13 Коэффициент корреляции (Z y ) y2 = i = результатов тестирования тестируемых i i N ZY i = и независимых экспертных N N оценок (валидность теста) V = 3.7 Стандартное отклонение Z y N y = суммарных баллов тестируемых y N (x p j ) 3.8 Дисперсия результатов i = i = тестирования по j-му заданию N j Рис. 3.7. Алгоритм анализа апостериорных данных тестирования контингента обучаемых PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Структура когнитивных моделей 4.

Параметры КМ отражают важные аспекты информационного взаимодействия субъек тов и средств обучения в ИОС АДО, что позволяет качественно объяснить на основе коли чественных показателей причины затруднений в процессе формирования знаний обучаемых.

Согласованность генерации информационных воздействий и ИОЛСО достигается посред ством анализа значений параметров КМ субъекта и КМ средства обучения в ИОС системы АДО.

КМ субъекта обучения (рис. 4.1) представляет собой репертуар параметров, эшелони рованный на совокупность портретов: физиологический (особенности сенсорного воспри ятия информации зрительным и слуховым анализаторами), психологический (конвергент ные, дивергентные интеллектуальные способности, обучаемость и познавательные стили субъекта), лингвистический (естественно-языковые аспекты виртуальной коммуникации), в целом позволяет проанализировать эффективность процесса формирования знаний, посту пающих из потоков информации генерируемых средствами ИОС АДО и адсорбирующихся на уровне психофизиологического конструкта головного мозга субъекта обучения.

КМ субъекта обучения технологически применима в контуре ИОС АДО, если средст ва обучения способны генерировать информационно-образовательные воздействия согла сованно с КМ средства обучения, которая отражает потенциальные возможности ЭУ.

КМ средства обучения (рис. 4.2) дифференцируется на ряд портретов: физиологиче ский (особенности визуальной репрезентации: параметры фона, шрифта, цветовые схемы отображения контента), психологический репрезентации информационно (способ образовательных воздействий: вид отображаемой информации, стиль представления ин формационных фрагментов), лингвистический (языковые аспекты коммуникации).

Параметры КМ субъекта обучения диагностируются посредством использования на бора специальных методик исследования из ряда прикладных областей: физиологии сен сорных систем (физиологический портрет), прикладная и когнитивная психология (психо логический портрет), когнитивная лингвистика (лингвистический портрет).

Параметры КМ средства обучения задаются по результатам анализа технических воз можностей автоматизированных средств обучения на основе технического описания или руководства пользователя и модифицируются параллельно жизненному циклу программ ного продукта, реализующего определенное средство обучения (например, ЭУ).

Для непосредственной реализации контура адаптации в ИОС на основе БПКМ необхо димо провести модернизацию программной реализации соответствующего средства обуче ния, а также непосредственно реализовать рассмотренные ранее принципы функционирова ния в основе различных компонентов ИОС системы АДО для оптимизации их использования.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 4.1. Когнитивная модель субъекта обучения Полученная структура КМ субъекта обучения представлена на рис. 4.1.

Испытуемый (модель) рассматривается в спектре трех научных аспектов Физиологический аспект Лингвистический аспект Психологический аспект Частная физиология Прикладная Когнитивная анализаторов лингвистика психология Когнитивная модель характеризует индивидуальные особенности в процессе формирования знаний субъектом из потоков информации, генерируемых средствами обучения Физиологический портрет Лингвистический портрет Психологический портрет Интеллектуальные Параметры зрительной Языковые аспекты способности сенсорной системы коммуникации Конвергентные Аномалии рефракции уровень владения языком изложения вербальный интеллект астигматизм мнемоника и память уровень владения миопия словарем терминов дедукция гиперметропия комбинаторика уровень владения Аномалии восприятия элементами рассуждение интерфейса острота зрения аналитичность поле зрения Дивергентные индукция оценка расстояния вербальная креативность плоскосное мышл.

ассоциативность Цветовое зрение объемное мышл.

оригинальность ахромазия уникальность Когнитивные стили протанопия селективность полезависимость/ дейтеранопия поленезависимость образная креативность тританопия импульсивность/ ассоциативность рефлексивность оригинальность Параметры слухового ригидность/ анализатора гибкость уникальность Функции наружного, селективность конкретизация/ среднего и абстрагирование внутреннего уха Обучаемость когнитивная простота/ аб. чувствительность когнитивная сложность имплицитная пороги чувствит.

категориальная узость/ эксплицитная категориальная широта макс. чувствит.

Рис. 4.1. Когнитивная модель субъекта обучения PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 4.2. Когнитивная модель средства обучения Полученная структура КМ средства обучения представлена на рис. 4.2.

Средство обучения (модель) рассматривается в спектре трех научных аспектов Физиологический аспект Лингвистический аспект Психологический аспект Частная физиология Прикладная Когнитивная анализаторов лингвистика психология Когнитивная модель средства обучения характеризует особенности генерации информационно образовательных воздействий с учетом индивидуальных особенностей субъекта обучения Физиологический портрет Лингвистический портрет Психологический портрет Способ Параметры визуальной Языковые аспекты репрезентации коммуникации репрезентации Параметры фона уровень изложения Вид информации материала тип узора текстовая набор ключевых слов цвет фона табличная и определений комбинация цветов схематическая плоск.

набор элементов в Параметры шрифта основе интерфейса схематическая объемная взаимодействия гарнитура шрифта звуковая (основная) размер кегля символа звуковая (сопровожд.) Дополнительные возможности цвет символа комбинированная коррекция последоват.

специальная схема Цветовые схемы навигация по курсу при ахромазии Стиль представления добавление модулей при протанопии выбор вида информ.

целостное представление/ при дейтеранопии детализированное пред.

выбор стиля предст.

при тританопии автоматическое выбор скорости предс.

переключение/ручное творческие задания Параметры звуковой постоянный тип репрезентации информации/переменный дополнит. модули Особенности воспроизве дения звукового потока дополнит. литература глубокая конкретизация / абстрактное изложение громкость Скорость репрезентации простота изложения/ тембр сложность изложения быстрая тип потока широкий набор терминов/ медленная узкий набор терминов звуковая схема Рис. 4.2. Когнитивная модель средства обучения PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Комплекс программ для автоматизации задач исследования 5.

Архитектура программного комплекса включает три уровня: интерфейсный уровень – поддерживает взаимодействие между компонентами ИОС и пользователями различных ка тегорий;

уровень ядра – набор специальных процедур, обеспечивающих выполнение ряда функций;

уровень хранилища данных – содержит БД разного назначения.

Интерфейсный уровень комплекса программ поддерживает работу нескольких кате горий пользователей (гость, обучаемый, преподаватель, консультант) в различных режимах функционирования (адаптивное обучение, диагностика ИОЛСО, тестирование УОЗО).

Для начала работы пользователя в системе необходимо пройти процедуру аутентифи кации, которая выполняется двумя основными способами: первичная (в случае отсутствия учетной записи пользователя в БД) и последующая регистрация (разграничение доступа).

Непосредственно после аутентификации определенного пользователя предполагается переход в один из режимов функционирования комплекса программ, реализуемый опреде ленным структурным компонентом: адаптивное средство обучения – режимы адаптивного обучения и администрирования БД с предметным наполнением;

основной диагностический модуль – режимы диагностики УОЗО и администрирования тестов по изучаемым дисципли нам;

прикладной диагностический модуль – режимы диагностики различных параметров КМ субъекта обучения и администрирования значений параметров тестов ИОЛСО.

Запуск определенного режима функционирования комплекса программ инициирует выполнение процедуры первичной инициализации и обработки событий, которая обуслав ливает возможность выполнения набора процедур входящих в основу ядра системы и обес печивая доступ к БД, входящих в состав банка данных при работе в разных режимах.

Уровень ядра системы включает связанную совокупность различных компонентов, которые выполняют обработку данных и операций пользователя: процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов средства обучения, процедура аутентифика ции и добавления пользователей, процедура управления процессом диагностики, модуль языковой поддержки при отображении элементов, процедура обработки событий пользо вателя, процедура выбора и анализа данных тестирования, процедура модификации струк туры КМ субъекта обучения, процедура модификации структуры КМ средства обучения, процедура администрирования параметров предметных тестов, процедура администриро вания параметров тестов ИОЛСО, процедура проверки корректности вводимых данных.

Процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов является инно вационным компонентом архитектуры автоматизированного средства обучения (ЭУ) и обеспечивает индивидуально-ориентированную генерацию последовательности образова тельных воздействий на основе параметрических КМ субъекта и средства обучения.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Процедуры обеспечения доступа к данным и обработки запросов обеспечивают взаи модействие с банком данных, включающим ряд БД: БД учетных записей пользователей обучающей подсистемы, БД с предметным наполнением адаптивного средства обучения (ЭУ), БД с параметрами предметных тестов, БД апостериорных результатов исследования.

БД пользователей содержит набор учетных записей активных пользователей.

БД с предметным наполнением включает структурированную информацию, отра жающую содержание набора предметов изучения, которые представлены посредством ис пользования разработанной семантической (структурной) модели предмета изучения.

БД с параметрами предметных тестов содержит выборки вопрос-ответных структур по разделу, модулю, параграфу, фрагменту дисциплины, которые позволяют реализовать текущее (промежуточное) и итоговое (экзаменационное) тестирование УОЗО.

БД тестов ИОЛСО содержит набор вопрос-ответных структур, сегментированных по со вокупности специализированных методик исследования параметров КМ субъекта обучения.

БД с апостериорными результатами исследования содержит систематизированную совокупность значений параметров КМ субъекта обучения, характеризующих ИОЛСО и параметры, отражающие результативность обучения по циклу дисциплин.

В целях архивирования и резервного копирования данных архитектура комплекса программ предусматривает резервное хранилище данных: БД с параметрами учетных за писей неактивных пользователей, резервная БД по изучаемым дисциплинам, резервная БД с параметрами тестов ИОЛСО, архив с результатами тестирования прошлых лет.

БД с параметрами учетных записей неактивных пользователей содержит совокуп ность учетных записей пользователей, которым временно по каким-либо причинам не раз решается использовать компоненты автоматизированной образовательной среды.

Резервная БД по изучаемым дисциплинам обеспечивает резервное архивное копиро вание структурированной информации, отражающей содержание набора дисциплин.

Резервная БД с параметрами тестов по предметам изучения позволяет архивировать набор тестов по циклу изучаемых дисциплин для реализации тестирования УОЗО.

Резервная БД тестов ИОЛСО обеспечивает резервное архивное хранение тестов ИОЛСО.

Архив с результатами прошлых лет аккумулирует хронологически упорядоченный набор записей, которые содержат результаты диагностики УОЗО и ИОЛСО.

Практическое использование разработанного комплекса программ осуществлялось в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного электротехнического универ ситета "ЛЭТИ" и Международного банковского института, а последующая статистическая обработка апостериорных данных показала существенное повышение эффективности (ре зультативности) обучения контингента обучаемых в экспериментальных группах.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 5.1. Структура комплекса программ для автоматизации задач исследования На рис. 5.1 представлена общая структура комплекса программ для поддержки ИОС АДО.

Тьютор (преподаватель) Эксперт (консультант) Обучаемый (испытуемый) Интерфейс Интерфейс Интерфейс обучаемого тьютора эксперта Интерфейсный модуль Режим регистрации в системе Режим Режим Режим Режим Режим Режим администри- администрир администри- диагностики диагностики рования ования тестов рования параметров уровня (адаптивного) тестов по предметам обучения предметного когнитивной остаточных ИОЛСО изучения наполнения (модели ИОЛСО) знаний Адаптивное средство обучения (ЭУ) Прикладной модуль диагностики Основной модуль диагностики Процедура первичной инициализации и обработки событий Процессор Процедура Процедура Модуль язы- Процедура Процедура репрезента- аутенсифи- управления ковой под- обработки выбора и ции ЭУ кации и процессом держки при событий анализа добавления отображении данных диагностики пользователя (процедура управления) пользователя элементов тестирования Процедура Процедура Процедура Процедура Процедура Ядро системы модификации модификации администрир проверки администрир структуры структуры ования корректности ования тестов КМ субъекта КМ средства предметных данных ИОЛСО обучения обучения тестов Процедура обеспечения доступа к данным Процедура выбора и обработки запросов к банку данных Банк данных База данных База данных База данных Базы пользова- с предмет- База данных апостериор данных телей ным напол- предметных ных тестов обучающей нением результатов тестов ИОЛСО системы ЭУ исследования Процедура проверки целостности данных Процедура архивирования и резервного копирования данных хранилище Резервное База данных Резервная база Резервная база Резервная Архив с данных неактивных данных по данных тестов база данных результатами пользова- изучаемым по изучаемым тестов прошлых лет телей дисциплинам дисциплинам ИОЛСО Рис. 5.1. Структурно-функциональная схема комплекса программ PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 5.2. Адаптивное средство обучения в автоматизированной образовательной среде Адаптивное средство обучения (ЭУ) выступает ключевым компонентом ИОС систе мы АДО со свойствами адаптации на основе БПКМ, обеспечивающим индивидуально ориентированное формирование знаний обучаемого посредством процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов, расположенного в его основе. Адаптивное средство обучения (ЭУ) оперирует в нескольких основных режимах функционирования.

Обобщенный принцип функционирования адаптивного средства обучения (ЭУ) разра ботанного на основе БПКМ представлен непосредственно на рис. 5.2.

Блок параметрических когнитивных моделей Методические указания, Методы инструкции, требования к стимулирования Когнитивная модель Когнитивная модель модели требуемых знаний (МТЗ) учебного процесса средства обучения субъекта обучения Алгоритм Информация Процессор адаптивной Наполнение формирования как агрегат репрезентации информационных контента ЭУ предметных и ввода МТЗ МТЗ фрагментов знаний Отображение Отображение Основной блок Вспомогательный разъяснений предупреждений информации блок информации Алгоритм Алгоритм обработки операций обучаемого контроля в процессе изучения информации Рис. 5.2. Схема, отражающая принцип функционирования адаптивного средства обучения Согласно представленному принципу функционирования адаптивного средства обу чения (ЭУ) преподаватель, ориентируясь на УМК по набору дисциплин (методические указания, инструкции и требования к модели требуемых знаний), осуществляет наполне ние контента средства обучения информацией посредством использования алгоритма фор мирования и ввода модели требуемых знаний на принятом языке представления структу рированных данных, которая сохраняется в БД с предметным наполнением на основе се мантической (структурной) модели определенного предмета изучения (дисциплины).

Процессор адаптивной репрезентации обеспечивает индивидуально-ориентированную генерацию информационных фрагментов (основной и дополнительный блок информации) на основе значений параметров КМ субъекта обучения и средства обучения.

Алгоритм обработки операций обучаемого в процессе изучения содержания инфор мации обеспечивает реакцию системы на события инициируемые пользователем.

Семантическая (структурная) модель дисциплины, обеспечивающая сохранение (в режиме администрирования) и извлечение (в режиме адаптивного обучения) содержания информационных фрагментов по определенной дисциплине при работе различных катего рий пользователей (преподаватель и обучаемый) представлена на рис. 5.3.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Алгоритм извлечения информации Библиотека фрагментарных фреймов Библиотека целевых фреймов Алгоритм формирования Алгоритм реконструкции фактуальной части метамодели Информа структура ционная Содержание фрагмента Дерево целей Вид репрезентуемой Связи фрагментов информации в контенте Когнитивная Когнитивная Библиотека текстов модель модель субъекта средства обучения обучения предметный указатель Алфавитно-пр. указ.

Блок параметрических (семантический) Алфавитно когнитивных моделей Библиотека фреймов Процессор адаптивной Библиотека свойств репрезентации информационных фрагментов Библиотека описаний Алгоритм поддержки Литература операций пользователя Рис. 5.3. Семантическая модель хранения и извлечения информации Алгоритм извлечения информации оперирует согласованно с процессором адаптив ной репрезентации информационных фрагментов на основе дерева целей обучения и набо ра фреймов информационных фрагментов (отражают содержание предмета изучения), по средством алгоритма формирования дерева целей обучения (определяет последователь ность и способ предъявления информации) и алгоритма формирования фактуальной части:

алфавитно-предметный указатель выступает элементом навигации по структуре дисцип лины;

информационная структура отражает содержание информационного фрагмента (текст, графическое изображение, мультимедиа поток из библиотеки фрагментарных тек стов);

связи между фрагментами (перекрестные ссылки между элементами);

свойства ин формационного фрагмента (тип содержащейся информации);

описание (назначение ин формационного фрагмента);

литературные источники (основная, дополнительная и спра вочная литература по разделу, параграфу, модулю или фрагменту дисциплины).

БПКМ содержит в своей основе КМ субъекта обучения и КМ образовательного сред ства, параметры которых загружаются в режиме обучения и обрабатываются процессором адаптивной репрезентации информационных фрагментов средства обучения.

Процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов (рис. 5.4) автома тизированного средства обучения оперирует в рамках ограниченного подмножества видов и типов образовательных воздействий (параметры КМ средства обучения), при генерации которых учитываются ИОЛСО (параметры КМ субъекта обучения).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов представлен на рис. 5.4.

Процедура подбора Когнитивная модель Когнитивная модель Процедура Процедура и установки параметров загрузки загрузки средства обучения субъекта обучения алгоритма параметров параметров репрезентации субъекта средства Блок параметрических когнитивных моделей информационных фрагментов Алгоритм учета Алгоритм анализа Процедура обработки Алгоритм установки аномалий восприятия параметров зрительной информации пространства сенсорной системы параметров фона и параметров восприятия сенсорного физиологических параметров для Модуль управления обработкой субъекта обучения (острота, поле зрения) образовательных воздействий шрифта (тип, размер, обеспечения индивидуально ориентированной генерации гарнитура) Алгоритм анализа Алгоритм параметров слуховой учета аномалий Алгоритм установки сенсорной системы восприятия цвета параметров цветовой субъекта обучения (цветоощущение) схемы при отображении информации Алгоритм анализа Процедура обработки средством обучения Алгоритм учета параметров визуальной аномалий восприятия репрезентации Алгоритм установки информации репрезентации информа параметров звукового потока ции средством обучения громкости, тембра и типа звукового потока Алгоритм анализа (звуковой схемы) параметров звуковой репрезентации информа ции средством обучения Алгоритм Алгоритм установки уровня понимания Процедура учета учета уровня владения уровня изложения информации лингвистических параметров при Модуль управления обработкой языком субъекта материала субъектом обучения образовательных воздействий Алгоритм вывода перечня обучения (информации) уровней изложения адаптивной генерации информации (материала) Алгоритм учета уровня Алгоритм установки средством обучения понимания словарем набора терминов и терминов и определений (для Алгоритм вывода определений конкретного субъекта) наборов используемых уровня изложения Процедура учета терминов и Алгоритм установки Алгоритм информации определений средством обучения набора элементов в учета уровня владения элементами основе интерфейса Алгоритм вывода интерфейса программы программы наборов используемых элементов в основе интерфейса программы Процедура учета Алгоритм расчета Алгоритм установки ориентированной генерации образовательных воздействий скорости представления скорости представ- скорости предъявле информации средством ления информации ния информационных обучения средством обучения фрагментов Модуль управления обработкой психологических параметров для обеспечения индивидуально Процедура учета Алгоритм выбора Алгоритм установки дополнительных дополнительных дополнительных возможностей средства параметров репрезентации возможностей средства (информационных фрагментов) информации обучения Процедура учета вида обучаемости субъекта Алгоритм выявления Алгоритм установки обучения предрасположенности вида представления субъекта к имплицитной информационных Алгоритм анализа или эксплицитной фрагментов средством интеллектуальных субъекта обучения Процедура учета конвергентных обучаемости способностей способностей субъекта Алгоритм установки обучения уровня стиля представления информационных Алгоритм анализа фрагментов средством дивергентных способностей субъекта Алгоритм выбора вида обучения представления информационных Процедура учета фрагментов средством способа представления информации средством Алгоритм выбора стиля Алгоритм выявления представления когнитивных стилей Процедура учета информации средством когнитивных стилей обработки информации обучения обучаемого обучаемым Рис. 5.4. Структура процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 5.3. Основной диагностический модуль Основной диагностический модуль предназначен для реализации автоматизированной диагностики УОЗО (контингента обучаемых) и оперирует на основе сформированных вы борок вопрос-ответных структур, которые содержатся в БД предметных тестов.

Принцип функционирования основного диагностического модуля является стандарт ным, обеспечивает автоматизированное тестирование и представлен на рис. 5.5.

Задачи основного Задачи Дерево целей диагностического АРМ обучения модуля системы (терминала) автоматизированного обучаемого (дистанционного) обучения Модель требуемых знаний Алгоритмы выработки Репрезентация Задание и учебных заданий и задания пояснение разъяснений обучаемому Операции тьютора Операции обучаемого Модель текущего по выполнению по выполнению состояния знаний задания задания обучающегося Эталонный результат Результат Контроль выполнения выполнения (тестирование) задания задания Рис. 5.5 Схема, отражающая принцип функционирования основного диагностического модуля Согласно дереву целей обучения и сформированной преподавателем модели требуе мых знаний обучаемого каждому кванту информации, отражающему содержание дисцип лины на определенном языке изложения (раздел, модуль, страница) вводится в соответст вие набор контрольных вопросов содержащихся в БД предметных тестов, позволяющих обеспечить промежуточную, текущую или итоговую оценку УОЗО.

Алгоритм выработки учебных заданий и пояснений обеспечивает генерацию после довательности вопрос-ответных структур в определенной им последовательности, обеспе чивает сопоставление эталонного (формирует преподаватель) и экспериментального (фор мирует испытуемый) ответов, а в случае регистрации неверного ответа испытуемого на один из вопросов отображает пояснение (устанавливается заранее преподавателем).

В приложении 1 представлено техническое описание основного диагностического мо дуля и его функциональные возможности в различных эксплуатационных режимах.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 5.4. Прикладной диагностический модуль Данный модуль предназначен для реализации автоматизированной диагностики инди видуальных особенностей личности контингента обучаемых на основе выборок вопрос ответных структур содержащихся в БД с тестами ИОЛСО, которые позволяют оценить значения параметров физиологического, психологического и лингвистического портретов КМ субъекта обучения. Техническое описание модуля представлено в приложении 2.

Принцип функционирования прикладного диагностического модуля представлен на рис. 5.6.

Задачи прикладного Задачи Дерево целей диагностического АРМ обучения модуля системы (терминала) автоматизированного обучаемого обучения Блок тестов для Модель требуемых диагностики знаний ИОЛСО Алгоритмы выработки Репрезентация Задание и учебных заданий и задания пояснение разъяснений обучаемому Операции тьютора Операции обучаемого Модель текущего по выполнению по выполнению состояния знаний задания задания обучающегося Эталонный результат Результат Когнитивная выполнения выполнения модель субъекта обучения задания задания испытуемым Сопоставление:

Индивидуальные тестирование УОЗО и особенности личности диагностика ИОЛСО субъекта обучения (ИОЛСО) Рис. 5.6. Схема, отражающая принцип функционирования прикладного диагностического модуля Принципы функционирования основного и прикладного диагностического модулей являются идентичными, но в силу особенностей структуры задания (вопроса) и соответст венно специфики реализации конструктора тестов в режиме администрирования имеются существенные отличия, проявляющиеся на алгоритмическом уровне, поэтому программная реализация представленных модулей выполнена раздельно.

Поскольку прикладной диагностический модуль обеспечивает диагностику значений параметров когнитивной модели субъекта обучения, то для исследования каждого из ее портретов подбирается определенный метод диагностики. При этом алгоритм выработки учебных заданий и интерфейс конструктора в режиме администрирования имеют отличия.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Специфика проведения исследований информационной 6.

среды автоматизированного обучения Технология адаптивного обучения способствует созданию оптимальных условий для обеспечения повышения эффективности информационного взаимодействия между образо вательными средствами и субъектами обучения с учетом их индивидуальных особенно стей и способностей (физиологических, психологических, лингвистических и прочих), в частности, позволит обучаемому повысить результативность обучения (УОЗО), а препода вателю обеспечить гибкий мониторинг и управление учебным процессом.

Предлагаемая ТКМ позволяет провести первичный анализ ИОС, построить КМ, обес печивающие реализацию адаптивной модели обучения, а также оценить эффективность индивидуально-ориентированного формирования знаний обучаемых.

В данной главе предполагается обеспечить постановку и проведение серии экспери ментов направленных на обоснование эффективности использования ТКМ в ИОС и досто верности научных результатов, полученных в ходе параллельной работы над диссертацией.

Результаты эксперимента позволят сделать качественный вывод о структуре УМК, ко торый формируется в соответствии с принятой организационной моделью обучения, а так же оценить эффективность функционирования компьютерных средств обучения в основе автоматизированной ИОС, реализованных с использованием той или иной технологии.

Апробация инновационных алгоритмов в основе адаптивных ИОС обуславливает учет МТЗ, формируемой преподавателем (предмет педагогики) и инициирует необходи мость структурирования всего учебного материала по дисциплине на совокупность свя занных информационных фрагментов (модулей) представляемых обучаемым различными способами с целью последующего наполнения БД автоматизированного средства обучения (электронного учебника). Каждый модуль электронного учебного пособия дополнительно содержит структурированную последовательность эталонных вопрос-ответных структур для возможности реализации промежуточного и итогового тестирования УОЗО.

Анализ результатов эксперимента позволит выделить пути дальнейшего совершенст вования технологий обучения и методики оценки УОЗО. Тем более что в основу современ ных технологий автоматизированного обучения и тестирования положено разбиение мате риала и тестовых заданий в теме (модуле) по принципу постепенного наращивания уровня сложности. Это позволяет каждому обучаемому эффективно реализовать постепенное изу чение информационных фрагментов дисциплины и затем объективно оценить УОЗО.

Такая специфика организации ИОС системы АДО позволяет реализовать индивиду ально-ориентированную стратегию обучения для каждого обучаемого.

Возникновение объективных и субъективных трудностей в процессе формирования знаний обучаемого приводит к снижению эффективности и увеличению времени обучения.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com При рассмотрении вопроса повышения качества и оценки эффективности функцио нирования ИОС системы АДО используют различные критерии оценки, основанные на большом количестве показателей, среди которых:

• потенциальная многовариантность прохождения образовательной траектории обу чаемым обусловлена возможностями коррекции последовательности отображения информации и элементами навигации;

• информативность образовательных воздействий определяется количеством информа ции содержащейся в информационных фрагментах и уровнем ее сложности;

• возможность регулирования параметров визуальной репрезентации информацион ных фрагментов (фон, шрифт, схема отображения), а также реализация учета анома лий сенсорного восприятия зрительным анализатором;

• возможность регулирования параметров звуковой репрезентации информации (громкость, тембр, схема воспроизведения звукового потока);

• выбор вида отображения информационных фрагментов (текст, таблица, плоская схе ма, объемная схема, звуковой поток);

• стиль и особенности репрезентации информации (целостное или детализированное представление, автоматическое или ручное переключение, постоянный или пере менный тип образовательных воздействий, глубокая конкретизация или абстрактное изложение, когнитивная простота или сложность изложения, широкий или узкий набор ключевых слов и определений);

• установка скорости представления информации (высокая, низкая);

• выбор методики проведения тестирования и технологии диагностики УОЗО;

• обеспечение дружественности виртуального диалога и языка общения (алгоритм представления материала, набор интерфейсных элементов автоматизированных средств обучения, уровень изложения материала);

• гибкость виртуального диалога (степень соответствия естественному диалогу, способ ввода и вывода информации, указания ошибок и отображения объяснений).

Специфика информационного взаимодействия субъектов и средств обучения ИОС системы АДО и уровень развития современных образовательных ИТ обуславливают необ ходимость рассмотрения ряда современных научных областей: психофизиология – осо бенности восприятия информационных сигналов зрительной и слуховой сенсорными сис темами;

когнитивная психология – специфика индивидуальной обработки информации психологическим конструктом головного мозга человека, когнитивная лингвистика – по нимание содержания информационных фрагментов отражающих содержание дисциплины.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 6.1. Факторы влияющие на эффективность формирования знаний обучаемого в автоматизированной образовательной среде Специфика и план организации эксперимента сводятся к обеспечению оценки влия ния значений параметров КМ на результативность (эффективность) формирования знаний обучаемого в ИОС системы АДО, а также подтверждению истинности и работоспособно сти принципов, методов и алгоритмов, разработанных параллельно в диссертации.

Интерес представляет оценка взаимного и раздельного влияния факторов на результа тивность (эффективность) процесса формирования знаний обучаемого.

При использовании ТКМ в основе ИОС оценка УОЗО ( Yi ) может рассматриваться как критерий результативности (эффективности) обучения и является результатов комплекс ного воздействия различных факторов, которые можно дифференцировать по отношению к определенному субъекту и средству обучения для реализации системного анализа:

1. Группа факторов, обусловленная ИОЛСО при восприятии, обработке и понимании информационных фрагментов:

• физиологические факторы (влияние особенностей восприятия информации зри тельной и слуховой сенсорной системой): наличие/отсутствие аномалий рефрак ции (астигматизм – K1, миопия – K 2, гиперметропия – K 3 );

наличие/отсутствие аномалий восприятия (острота зрения – K 4, поле зрения – K 5, оценка расстояния – K 6 );

наличие/отсутствие аномалий цветоощущения (ахромазия – K 7, протано пия – K 8, дейтеранопия – K 9, тританопия – K10 );

нарушения функций наружного, среднего или внутреннего уха (не рассматривались);

• психологические факторы (влияние специфики обработки информации): уровень раз вития конвергентных интеллектуальных способностей (вербальный интеллект – K14, дедуктивное мышление – K15, комбинаторные способности – K16, способность к рас суждению – K17, аналитическое мышление – K18, индуктивное мышление – K19, мне моника и память – K 20, плоскостное мышление – K 21, объемное мышление – K 22 );

уровень развития вербальной креативности (индекс ассоциативности – K 23, индекс оригинальности – K 24, индекс уникальности – K 25, индекс селективности – K 26 );

уро вень развития образной креативности (индекс ассоциативности – K 27, индекс ориги нальности – K 28, индекс уникальности – K 29, индекс селективности – K 30 );

биполяр ные когнитивные стили (полезависимость – K 31 или поленезависимость K 32, импуль сивность – K 33 или рефлексивность – K 34, ригидность – K 35 или гибкость – K 36, кон PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com кретизация – K 37 или абстрагирование – K 38, когнитивная простота – K 39 или когни тивная сложность – K 40, категориальная узость – K 41 или категориальная широта – K 42 );

обучаемость (имплицитная – K 43, эксплицитная – K 44 );

• лингвистические факторы (влияние особенностей понимания содержания ин формационных фрагментов): наличие/отсутствие языковых проблем (уровень владения языком изложения материала – K 45, уровень владения словарем терми нов – K 46, уровень владения элементами интерфейса – K 47 );

2. Группа факторов, обусловленная техническими возможностями средства обучения при генерации информационно-образовательных воздействий:

• физиологические факторы (влияние особенностей репрезентации визуальной и звуковой информации средством обучения): параметры фона (тип узора – L1, цвет фона – L2, комбинация цветов – L3 );

параметры шрифта (гарнитура шриф та – L4, размер кегля символа – L5, цвет символа – L6 );

цветовые схемы (при ах ромазии – L7, при протанопии – L8, при дейтеранопии – L9, при тританопии – L10 );

параметры воспроизведения звукового потока (громкость – L11, тембр – L12, тип потока – L13, звуковая схема – L14 );

• психологические факторы (влияние особенностей способа и стиля представления информационных фрагментов): вид информации (текстовая – L14, табличная – L15, схематическая плоскостная – L16, схематическая объемная – L17, звуковая как основная – L18, звуковая как сопровождение – L19, комбинированная – L20, спе циальная схема – L21 );

включение дополнительных возможностей (коррекция по следовательности изложения – L22, навигация по курсу – L23, добавление моду лей – L24, выбор вида информации – L25, выбор стиля представления – L26, выбор скорости представления – L27, творческие задания – L28, дополнительные модули – L29, дополнительная литература – L30 );

стиль представления (целостное пред ставление – L31 или детализированное представление – L32, автоматическое – L или ручное переключение – L34, постоянный – L35 или переменный тип инфор мации – L36, глубокая конкретизация – L37 или абстрактное изложение – L38, простота изложения – L39 или сложность изложения – L40, широкий – L41 или уз кий набор терминов – L42 );

скорость репрезентации информационных фрагмен тов (высокая – L43, низкая – L44 );

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com • лингвистические факторы (влияние особенностей изложения материала): уровень изложения материала – L45 ;

набор ключевых слов и определений – L46 ;

набор элементов в основе интерфейса взаимодействия – L47 ;

3. Факторы неизвестного и случайного происхождения (стохастические воздействия), влияние которых на результативность обучения полагается незначительным, поэто му они не учитываются в ходе эксперимента.

6.2. Особенности организации и план проведения эксперимента Организация и проведение серии экспериментов на основе ТКМ сводится к:

• выбору, добавлению и удалению научных аспектов рассмотрения объекта исследования;

• изучению содержания этапов, представленных в итеративном цикле ТКМ и методи ки ее использования для анализа ИОС системы АДО;

• выбору модели представления КМ: ориентированный граф или структурная схема;

• формированию КМ субъекта обучения и КМ образовательного средства посредством алгоритма формирования КМ субъекта обучения в основе ИОС;

• анализу исходных (теоретических) КМ субъекта обучения и образовательного сред ства, выбору наборов параметров, которые следует исследовать и диагностировать в ходе предстоящего эксперимента;

• применению методики исследования параметров КМ и настройке прикладного ДМ для автоматизированной диагностики значений параметров КМ субъекта обучения;

• первичному обследованию контингента обучаемых (испытуемых), выявлению по средством автоматизированной диагностики физиологических, психологических и лингвистических параметров восприятия, обработки и понимания информации, а за тем занесению их в КМ субъекта обучения;

• формированию КМ средства обручения на основе анализа технологических возмож ностей автоматизированного средства обучения, его способности генерировать раз личные наборы образовательных воздействий;

• использованию сформированных КМ в основе автоматизированной ИОС;

• индивидуально-ориентированному предъявлению контингенту обучаемых изучае мого материала в виде совокупности информационных фрагментов посредством адаптивного средства обучения (ЭУ), оперирующего на основе БПКМ;

• автоматизированной диагностике УОЗО с использованием основного ДМ и приме нению алгоритма обработки апостериорных данных тестирования;

• применению математических методов для статистического анализа апостериорных данных и выявлению зависимостей, закономерностей, степени влияния параметров.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com В ходе первичного обследования контингента обучаемых в виде автоматизированного тестирования необходимо учитывать специфику проведения серии экспериментальных ис следований, которая может быть охарактеризована следующей схемой (рис. 6.1).

Информация как Алгоритм Модель Параметры формируются в процессе (ре)конструирования средства агрегат предметных формирования требуемых обучения на основе его технических возможностей (типы и виды знаний и ввода МТЗ знаний (МТЗ) K1 L Адаптивное средство обучения физиологического физиологического Алгоритм репрезентации K2 L Ситцева и т.д.

учебной информации Параметры Параметры Методики:

......

Рабкина, портрета портрета образовательных воздействий) Когнитивная модель средства обучения Когнитивная модель субъекта обучения пользователя обработки операций Алгоритм K 13 L L K психологического психологического L K Медника и т.д.


Амтхауэра, Параметры Параметры Торренса, Методики:

......

портрета портрета ориентированные образовательные информационно Индивидуально воздействия средства обучения инициированные пользователем (операции) L События K K 45 L образовательного центра (Англия) и лингвистического лингвистического Колчестерского Параметры Параметры Методика портрета портрета L K т.д.

Обучаемый L K 47 (потребитель информации по предмету) Рис. 6.1. Специфика проведения исследования для повышения эффективности формирования знаний обучаемого на основе когнитивных моделей После анализа исходной (теоретической) КМ субъекта обучения и выбора актуального множества параметров для осуществления исследований необходимо подобрать набор ме тодик, обеспечивающих возможность автоматизированной диагностики.

Для реализации и поддержки возможности исследования новых (добавленных) пара метров КМ субъекта обучения создаются новые процедуры диагностики в основе при кладного ДМ, устаревшие процедуры при этом заменяются или удаляются (рис. 3.6).

Если подобранная методика исследования определенного параметра (вектора пара метров) слабо формализуема и структурируема, а в процессе ее алгоритмизация выявляет ся невозможность использования имеющегося конструктора тестов для сохранения эле ментов вопрос-ответных структур в режиме администрирования прикладного диагности ческого модуля, то необходимо внести изменения в алгоритм (усовершенствовать про грамму) поддержки функционирования имеющегося конструктора тестов.

Переключение между методами исследования параметров КМ субъекта обучения обеспечивается за счет подключения (переключения) БД с тестами ИОЛСО.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 6.3. Особенности исследования параметров физиологического портрета когнитивных моделей субъекта и средства обучения С точки зрения психофизиологии восприятия каждый субъект ИОС (преподаватель, обу чаемый) является уникальным по отношению к восприятию информационных воздействий.

Процесс восприятия информационных сообщений зрительной (до 90% информации) и слуховой сенсорными системами имеет иерархическую структуру – преобразование полихро матического спектра (фотонового излучения разной длины волны) и колебаний звуковой вол ны в совокупность нервных импульсов, обрабатываемых на уровне головном мозг человека.

6.3.1. Специфика исследования параметров когнитивной модели субъекта обучения Фрагмент текста на естественном языке или структура графического изображения вы ступает как совокупность иерархически соподчиненных элементарных уровней, включающих набор лексических единиц, рассматриваемых как информационные фрагменты (порции).

Информация дифференцируется по форме, доступности, восприятию, и т.п. Одним из характерных свойств ее восприятия является апперцепция, т.е. зависимость восприятия субъекта от его психических свойств. Поэтому в ходе организации и осуществления процес са обучения необходимо учитывать особенности сенсорного восприятия обучаемых.

В настоящее время существует несколько способов репрезентации информационно образовательных воздействий: использование печатного или электронного носителя;

пря мое общение в реальном масштабе времени (активная форма);

опосредованное общение (пассивная форма), а также вид представления информации: неструктурированный и структурированный вербальный (текст, нумерованный и ненумерованный список);

табли ца;

статическая и динамически реконструируемая графическая схема (плоская схема, объ емная схема);

статическое и динамическое графическое изображение (пигментное пятно, картина, видео-поток);

звуковой (аудио-поток как основной и как сопровождение).

Психофизиологический аспект восприятия информации зрительной сенсорной систе мой предполагает рассмотрение модели редуцированного глаза с учетом задач классифи кации и идентификации содержания того или иного информационного сообщения.

Исследование физиологического портрета КМ субъекта обучения достигается за счет использования ряда специальных методик, некоторые из которых представлены на рис. 6.2.

При исследовании ИОС получен физиологический портрет КМ субъекта обучения ко торый, сформирован на научной базе частной физиологии анализаторов и концентрирует индивидуальные особенности зрительной и слуховой сенсорных систем, а алгоритмы, со ответствующие различным методам исследования этих параметров КМ реализованы в ос нове прикладного диагностического модуля (рис. 6.2).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Физиологический портрет Слуховой анализатор Зрительный анализатор (слуховая сенсорная система) (зрительная сенсорная система) измеряются программно Аномалии Аномалии Аномалии Функции рефракции восприятия цветового зрения наружного, среднего глаза пространства и внутреннего уха (цветоощущения) испытуемого астигматизм острота зрения ахромазия Человек способен миопия поле зрения протанопия воспринимать звуки с частотой колебаний от гиперметропия оценка расстояния дейтеранопия до 20 КГц;

исследование проявляются стерео зрение тританопия абсолютной исследуются и слуховой Исследование с Исследование с точно измеряются чувствительности;

помощью методика помощью только порогов Сивцева, полихроматических офтальмологами чувствительности таблиц Рабкина и «Периметр», посредством в зависимости от Юстовой «Дальномер», специального частоты звука «Стереоскоп»

оборудования Рис. 6.2. Структура физиологического портрета когнитивной модели субъекта обучения Автоматизация исследования параметров физиологического портрета КМ субъекта обучения достигается посредством использования прикладного диагностического модуля, содержащего в БД тестов ИОЛСО набор специальных методов:

6.3.2. Специфика исследования параметров физиологического портрета когнитивной модели средства обучения Аналогично физиологическому портрету КМ субъекта обучения данный портрет фор мируется на научной основе психофизиологии восприятия, при этом учитываются техни ческие возможности адаптивного средства обучения генерировать совокупность информа ционных фрагментов с учетом подстройки параметров фона (тип узора, цвет, комбинация цветов), шрифта (гарнитура, размер кегля, цвет символа), а также используя набор цвето вых схем для нормальных трихроматов (субъекты без выраженных аномалий цветоощу щения) и аномальных дихроматов (протанопов, дейтеранопов, тританопов)..

Установка возможных значений перечисленных параметров КМ средства обучения осуществляется в режиме администрирования адаптивного средства обучения, а расчет оп тимального сочетания значений параметров отображения осуществляется автоматически с учетом ИОЛСО, содержащихся в виде параметров в КМ субъекта обучения.

Данную функцию на программном уровне выполняет модуль управления обработкой физиологических параметров КМ процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов и набор входящих в него процедур (рис. 5.4, вверху).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 6.4. Особенности исследования параметров психологического портрета когнитивных моделей субъекта и средства обучения Согласно когнитивному подходу как одного из современных направлений психологии интеллект трактуется как репертуар параметров, который развивается за счет обучающих процедур и является специфической формой организации индивидуального ментального опыта (М.А. Холодная), обеспечивающего возможность эффективного восприятия, пони мания и интерпретации процессов во внешней среде. Чем выше уровень интеллектуально го развития, тем сложнее по составу и организации индивидуальный ментальный опыт, а критериями интеллектуальной зрелости выступают: широта кругозора, гибкость и много факторность оценок событий, способность обрабатывать эвристически сложную информа цию и прогнозировать ход событий (В.Н. Дружинин).

Предъявляемая информация должна удовлетворять ряду критериев и технологически учитывать: психологические особенности личности контингента обучаемых, создавать ус ловия для развития интеллектуальных свойств личности, формировать метакогнитивную осведомленность, отвечать требованиям эргономичности и исключать прагматичность об разования. Основная черта когнитивного направления в психологии – ориентация на ис следование механизмов переработки информации и формирования знаний на уровне пси хофизиологического конструкта головного мозга человека с точки зрения информационно го и образовательного подходов.

6.4.1. Специфика исследования параметров психологического портрета когнитивной модели субъекта обучения Психологический портрет КМ субъекта обучения включает совокупность векторов параметров: вектор конвергентных интеллектуальных способностей, вектор дивергентных интеллектуальных способностей, обучаемость и когнитивные стили субъекта обучения.

Вектор конвергентных интеллектуальных способностей является структурной составляю щей психологического портрета синтезированной КМ субъекта обучения, выступая одним из проявлений психофизиологического конструкта головного мозга познающего субъекта, опреде ляя индивидуальную продуктивность дедуктивного мышления, которую связывают со скоростью поиска нормативно-единственного верного варианта ответа в соответствии с регламентацией си туации, требованиями заданий или временными ограничениями на выработку решений. Для ди агностики выбран метод Р. Амтхауэра в адаптации Т.В. Галкиной (Институт психологии РАН).

Вектор дивергентных интеллектуальных способностей является структурной состав ляющей психологического портрета сформированной КМ субъекта обучения, выступая одним из проявлений психофизиологического конструкта головного мозга познающего субъекта, определяет индивидуальную продуктивность индуктивного мышления, характе ризует творческий потенциал личности (креативность).


PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Креативность (дивергентные интеллектуальные способности) обуславливает потенци альную способность испытуемого генерировать совокупность (определенное количество) оригинальных идей отличающихся от общепринятых в регламентированной ситуации на вербальный (вербальная креативность) или графический стимул (образная креативность).

Каждый вид измеряется совокупностью индексов: оригинальности (сумма оригинально стей всех вариантов ответа испытуемых или сумма величин обратных частотам встречае мости ответов в полученной выборке ответов испытуемого);

продуктивности (количество ответов испытуемого релевантных предъявленному стимулу);

ассоциативности (сумма от ветов пользователя соотнесенная с суммой предъявленных заданий);

селективности (коли чество совпадений выборов самых оригинальных ответов испытуемого и эксперта), уни кальности (сумма самых оригинальных ответов пользователя соотнесенная с общей сум мой ответов испытуемого). Для исследования выбраны методы С. Медника и П. Торренса валидизированные для двух возрастных групп (подростки и взрослые) в адаптации Т.В.

Галкиной и Л.Г. Алексеевой (Институт психологии РАН).

На современном этапе развития психологии как науки исследование обучаемости яв ляется новым, поэтому существует небольшое количество методов ее диагностики.

Некоторые исследователи считают возможным говорить о двух типах обучаемости, которые основаны на разных нейрофизиологических механизмах функционирования пси хики человека и которые связаны с разными способами приобретения знаний:

• эксплицитная обучаемость – обучение осуществляется очень быстро с использова нием инновационных методов, при этом включается произвольный, сознательный (осознанный) контроль процессов переработки информации;

• имплицитная обучаемость – обучение осуществляется медленно заранее по установ ленному алгоритму (программе), в условиях постепенного накопления информации и не осознаваемого человеком формирования знаний и навыков.

Для автоматизированных ИОС практический интерес имеет выявление контингента обучаемых обладающих характерными признаками эксплицитной обучаемости.

Диагностика обучаемости реализуется двумя основными способами:

• посредством использования специального метода (Ю. Гутке и У. Волрабом «Диагно стическая программа» – экспресс тест обучаемости, занимает 45 минут);

• посредством формирования психологического портрета соответствующего опреде ленному типу обучаемости (сводится к выявлению предрасположенности испытуе мого к определенному типу обучаемости и осуществляется на основе апостериор ных данных диагностики значений параметров конвергентных, дивергентных спо собностей интеллекта и когнитивных стилей).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Когнитивный стиль представляет собой совокупность биполярных свойств, приобре тающих устойчивость в раннем онтогенезе, которые характеризуют индивидуальные особен ности, подходы и способы переработки информации (рис. 6.3).

Когнитивный стиль обработки информации полезависимость узость эквивалентности узость сканирования поленезависимость широта эквивалентности широта сканирования импульсивность категориальная узость конкретизация рефлексивность категориальная широта абстрагирование ригидность когнитивная простота сглаживание гибкость когнитивная сложность заострение Рис. 6.3. Набор биполярных свойств, входящих в когнитивный стиль Рассматривая степень выраженности отдельных биполярных свойств, выявленных у ис пытуемого, можно провести параллель между некоторыми параметрами КМ субъекта обуче ния и КМ средства обучения (индивидуальные особенности переработки информации обу славливают необходимость адаптивной генерации образовательных воздействий):

• полезависимость/поленезависимость (**) – предъявление информационных фрагментов только по одной дисциплине без разделения во времени, но с ограничением продолжи тельности изучения или произвольная последовательность изложе (жесткая ния)/предъявление образовательных воздействий по нескольким дисциплинам с разде лением во времени и с ограничением продолжительности изучения;

• импульсивность/рефлексивность – уменьшение/увеличение интервала отображения информационного фрагмента (или вопроса в режиме диагностики) в зависимости от объема содержащейся информации;

• ригидность/гибкость (**) – изложение информационных фрагментов с фиксированным типом представляемой информации (строгая или произвольная последовательность)/ изложение информационных фрагментов различного типа (произвольная или строгая последовательность);

• конкретизация/абстрагирование – выбор шаблона с конкретным/абстрактным стилем изложения материала предмета изучения;

• когнитивная простота/когнитивная сложность (*) – выбор уровня изложения материала дис циплины и набора элементов в основе интерфейса (дополнительные средства навигации);

• категориальная узость/широта (*) – выбор набора используемых понятий и определений;

(*) – одновременно связан с выбором уровня изложения материала дисциплины.

(**) – одновременно связан со способом навигации в пределах курса.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 6.4.2. Специфика исследования параметров психологического портрета когнитивной модели средства обучения Психологический портрет КМ средства обучения характеризует способ репрезента ции информации (текст, таблица, плоская схема, объемная схема, звуковой поток как ос новной, звуковой поток как сопровождение, комбинированная, специальная);

стиль пред ставления (целостное/детализированное представление, автоматическое переключение с установкой интервала времени/ручное переключение;

постоянный тип информа ции/переменный;

глубокая конкретизация/абстрактное изложение;

простота изложе ния/сложность изложения;

широкий набор терминов/узкий набор);

скорость представления (быстрая/медленная);

дополнительные возможности (коррекция последовательности, нави гация по курсу, добавление модулей, выбор вида информации, выбор стиля представления, выбор скорости представления). Управление обработкой параметров обеспечивает процес сор адаптивной репрезентации информационных фрагментов.

6.5. Особенности исследования параметров лингвистического портрета когнитивных моделей субъекта и средства обучения Исследования в области искусственного интеллекта и лингвистики выдвинули в каче стве актуальной задачи моделирование языковых механизмов понимания текста.

Моделирование процесса понимания структуры и содержания текста диктует расши ренные требования в области анализа процесса общения на национальном языке.

6.5.1. Специфика исследования параметров лингвистического портрета когнитивной модели субъекта обучения Лингвистический портрет КМ субъекта обучения (рис. 6.4) основан на ряде специаль ных методик прикладной лингвистики, позволяющих выявить индивидуальный уровень владения языком и «общим кодом» (знание ключевых слов и определений) в ходе изложе ния материала, а также определить степень дружественности различных элементов интер фейса программного продукта при работе пользователя определенной категории.

Лингвистический портрет Языковые аспекты виртуальной коммуникации Владение языком Владение «общим кодом» Дружественность изложения материала изложения материала интерфейса средства Владение языком Понимание Владение ИТ в общения концептов курса среде ДО Набор специальных методик Для английского языка elementary pre-intermediate intermediate upper-intermediate advanced Рис. 6.4. Лингвистический портрет когнитивной модели испытуемого PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Диагностика уровня владения языком осуществляется в форме тестов для различных ка тегорий испытуемых с различным уровнем подготовки. При проведении экспериментальных исследований использовалась специальная методика Колчестерского образовательного центра (Великобритания), которая заложена в основу прикладного диагностического модуля.

Исследование понимания набора ключевых слов и определений, используемых в опре деленном курсе обеспечивается за счет контрольного тестирования на основе специального контрольного теста, подготовленного преподавателем (тьютором) данной дисциплины.

Уровень владения пользователя элементами интерфейса различных компонентов (средств обучения) идентифицируется после или до ознакомления с руководством пользова теля (техническим описанием) программы посредством специально подготовленных тестов.

Автоматизация диагностики значений параметров лингвистического портрета КМ субъ екта обучения достигается посредством прикладного диагностического модуля (возможна реализация диагностики с использованием основного диагностического модуля).

6.5.2. Специфика исследования параметров лингвистического портрета когнитивной модели средства обучения Лингвистический портрет КМ средства обучения характеризует технические возмож ности средства обучения предъявлять информационные фрагменты, отражающие содер жание дисциплины: на различных уровнях изложения, с использованием различных набо ров ключевых слов и определений, а также используя различные наборы элементов интер фейса программы. Расчет оптимальных значений осуществляет модуль обработки лин гвистических параметров КМ в основе процессора адаптивной репрезентации.

Разработанная архитектура адаптивного средства обучения предполагает наличие се мантической модели, позволяющей извлекать и сохранять совокупность информационных фрагментов определенной структуры, отражающих содержание дисциплины.

Семантическая модель сохранения и извлечения информации обеспечивает возмож ность внесения структурированного содержания предмета изучения с учетом различных уровней изложения материала в БД с учетом разных параметров отображения информации.

Переключение между различными уровнями изложения материала осуществляется автоматически или заранее устанавливается преподавателем режиме администрирования адаптивного средства обучения. Транзакционные и временные издержки при использова нии данного способа организации хранения и извлечения информационных фрагментов, предполагающего несколько уровней представления содержания дисциплины, оправдыва ются в только случае большого количества потребителей образовательных услуг и единой ИОС, включающей несколько образовательных учреждений каждое из которых специали зируется на определенной группе дисциплин и предоставляет доступ к информации.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Статистическое обоснование повышения эффективности 7.

функционирования среды на основе когнитивных моделей Реализация различных компонентов ИОС системы АДО требует проведения анализа их функционального назначения, учета технических и эксплуатационных характеристик при работе пользователей различных категорий. Формирование знаний обучаемого в авто матизированной образовательной среде выступает итеративным процессом, включающим последовательность этапов обработки информации и сенсомоторных актов взаимодейст вия со средствами обучения, поэтому для анализа ИОС системы АДО и повышения ре зультативности обучения предполагается исследование факторов влияющих на эффектив ность информационного взаимодействия между субъектами и средствами обучения.

Для реализации контура адаптации в ИОС системы АДО используется БПКМ.

Назначение и задачи, реализуемые посредством параметрических КМ субъекта и средства обучения в адаптивной образовательной среде носят дуальную основу:

• во-первых, они выступает информационной основой для проведения анализа с це лью повышения эффективности формирования знаний контингента обучаемых;

• во-вторых, они выступают информационной основой для реализации контура адап тации, позволяющего обеспечить согласованность генерации образовательных воз действий средствами обучения с учетом ИОЛСО (КМ субъекта обучения) и техни ческих возможностей средства обучения (КМ средства обучения).

План математической обработки с использованием статистических методов включает:

• первичную обработку апостериорных данных, полученных посредством автоматизиро ванной диагностики и формирование аналитических выборок для обработки данных;

• подбор набора методов статистического анализа адекватного целям исследования и полученным выборкам с апостериорными данными;

• проведение анализа корреляционных зависимостей, выявление степени влияния (до ли дисперсии) совокупности факторов (независимых переменных) на результатив ность обучения как зависимую переменную в процессе статистического анализа;

• проведение регрессионного анализа для формирования уравнения регрессии и дис криминантного анализа, позволяющих выявить чувствительность результативности обучения к изменению независимых переменных (параметров КМ), а также рассчи тать оценку результативности обучения контингента испытуемых на основе предва рительно диагностированных ИОЛСО (значений комбинации физиологических, психологических и лингвистических параметров КМ субъекта обучения), а также способа предъявления информационных фрагментов (КМ средства обучения);

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 7.1. Особенности первичной обработки апостериорных данных Поскольку в ходе экспериментальных исследования использовались методики для ав томатизированной диагностики параметров КМ субъекта обучения из принципиально раз личных предметных областей (физиология сенсорных систем, когнитивная психология, когнитивная лингвистика), то регистрация апостериорных данных осуществлялась на спе циально разработанные карточки, а также в общую ведомость результатов тестирования.

Исследование параметров физиологического, психологического и лингвистического порт ретов КМ субъекта обучения, а также УОЗО по изучаемым дисциплинам осуществлялись в не сколько подходов (этапов). По факту завершения диагностического цикла с использованием определенного метода исследования апостериорные результаты, рассчитанные прикладным и основным диагностическими модулями, документировались в соответствующую БД и парал лельно вносились испытуемыми в индивидуальные карточки (представлены в приложении 6).

Впоследствии каждой группе испытуемых ассоциировалась отдельная выборка апо стериорных данных с ответами на вопросы, подлежащая дальнейшей обработке.

Для исследования динамики и тенденции изменения среднего балла (УОЗО) и его среднего квадратичного отклонения (СКО) за 3 года (2004-2006) использовались 8 групп испытуемых дневного и вечернего потока, изучающих дисциплину Информатика.

Для решения задач первичной математической обработки сформированных выборок дан ных посредством различных методов статистического анализа осуществлялся: поиск ано мальных выбросов (артефактов) в значениях измеряемых признаков, проверка соответствия определенному (нормальному) закону распределения значений измеряемого признака, расчет описательных статистик (мер центральной тенденции) для полученных выборок апостериор ных данных (результаты предварительной обработки представлены в приложении 5).

Для анализа соответствия нормальному закону распределения значений измеряемых признаков вычислялись критические значения асимметрии и эксцесса (расчет представлен в приложении 5), графики накопленных частот и квантильные графики (степень соответст вия нормальному закону распределения определяется относительным расположением тео ретической и эмпирической кривых, не представлены в приложении), значения критерия Колмогорова-Смирнова и вероятность соответствия нормальному закону распределения (если значение вероятности меньше или равно 0,05, то статистически существенного отли чия нет;

не представлено в приложении).

Результаты первичной статистической обработки сформированных выборок с апостери орными данными позволяют говорить об отсутствии существенных неоднородностей, не по зволяющих проводить дальнейшие исследования статистических закономерностей, согласно представленному плану математической обработки.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 7.2. Обоснование выбора совокупности методов статистической обработки апостериорных данных Степень соответствия нормальному закону распределения и значения полученных описательных статистик позволяют ограничить множество целесообразных для использо вания методов статистического анализа с учетом требований и ограничений.

Вычисление описательных статистик (мер центральной тенденции) по выборкам с апостериорными данными, учитывая используемые шкалы измеряемого признака.

Дисперсионный анализ изменчивости результативности обучения под влиянием раз личных факторов требует соответствия значений измеряемых параметров нормальному за кону распределения и гомогенности (статистической однородности) дисперсий в анализи руемых выборках апостериорных данных, что фактически удовлетворяется частично, по этому на данный момент не обуславливает целесообразность применения данного метода.

Факторный анализ выступает средством редукции набора исследуемых параметров, обуславливающих влияние на результативность обучения, что позволяет выделить некор релированную совокупность факторов в рамках предварительной подготовки к регресси онному и дискриминантному анализу (ввиду короткого периода проведения эксперимен тальных исследований, трудоемкости данного метода, а также несущественного повыше ния значений КМК и КМД в ходе последующего регрессионного анализа нового фактори зованного пространства метод факторного анализа комплексно не использовался).

Поскольку результативность обучения как зависимая величина может измеряться ко личественно (номинальное значение оценки УОЗО) и номинативно (наименование оценки УОЗО или группы учащихся, образованной по значению оценки УОЗО), то может быть использован множественный регрессионный анализ, либо дискриминантный анализ.

Множественный регрессионный анализ предназначен для исследования взаимосвязи и предсказания результативности обучения в зависимости от значений набора различных факторов, выступая аналогом дисперсионного анализа. Результаты его применения с ис пользованием обратного пошагового метода приведены в приложении 5.

Многомерное шкалирование позволяет построить дендрограммы, которые отражют по следовательность формирования нового редуцированного набора наблюдаемых признаков.

Дискриминантный анализ выступает альтернативой множественного регрессионного анали за, если результативность обучения рассматривается номинативно – УОЗО позволяет (прогно стически) выделить группы отличников, хорошистов, троечников, двоечников (приложение 5).

Личные карточки определенного формата для регистрации апостериорных данных тестирования ИОЛСО и УОЗО представлены непосредственно в приложении 5.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 7.3. Обобщенные результаты статистического анализа апостериорных данных Сбор результатов автоматизированного тестирования УОЗСО и диагностики ИОЛСО осуществлялся посредством соответственно основного и прикладного ДМ, обеспечиваю щего регистрацию апостериорных данных в специализированные БД.

Для верификации используемых алгоритмов в основе компонентов комплекса про грамм, в частности для последующего выявления и исправления возможных ошибок раз работаны специальные карточки (формы) для параллельной регистрации ответов контин гента испытуемых и итоговых значений целевых показателей (коэффициентов), вычислен ных автоматизированным способом.

Результаты статистической обработки апостериорных данных представлены в табл.7.1.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.