диссертация на тему: Адаптивная технология обучения, основанная на когнитивном научении

АДАПТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБУЧЕНИЯ, ОСНОВАННАЯ НА КОГНИТИВНОМ НАУЧЕНИИ Направление 210100.68 «Электроника и наноэлектроника» Магистерская программа 210116 «Электронные приборы и устройства сбора, обработки и отображения информации» Диссертация на соискание академической степени магистра техники и технологииСодержание Введение Обзор и анализ существующих технологий обучения Глава 1. 1.1 Общие требования, предъявляемые к адаптивной технологии обучения 1.2 Адаптивная технология обучения на основе когнитивной теории  научения Выводы по первой главе Глава 2. Разработка адаптивной технологии обучения, основанной на  когнитивном научении 2.1 Обучающая система 2.2 Модель обучаемого 2.3 Алгоритм обучения Выводы по второй главе Глава 3. Реализация адаптивной технологии обучения, основанной на  когнитивном научении 3.1 Выбор системы управления обучением и средств для реализации  адаптивной технологии обучения 3.2 Выбор стандарта для реализации компонентов адаптивной технологии  обучения 3.3 Реализация компонентов адаптивной технологии обучения, основанной  на когнитивном научении Выводы по третьей главе Глава 4. Исследование адаптивной технологии обучения, основанной на  когнитивном научении Выводы по четвертой главе Заключение Список использованных источниковГлава 1. Введение Актуальность В   настоящее   время   в   связи   с   распространением   компьютерных технологий   активное   развитие   получает   электронное   обучение.   Этот   вид обучения   предполагает   использование   современных   информационных технологий,   технологий   мультимедиа   и   Интернет   для   повышения   качества обучения. Однако  эффективность и качество электронного обучения во многом   зависит   от   используемой   технологии   обучения.   Наиболее перспективными с точки зрения поддержки процесса обучения являются адаптивные технологии обучения, т.е. поддерживающие индивидуальный подход   в   обучении.   Цель   данной   технологии   заключается   в   обучении приемам   самостоятельной   работы   и   самоконтроля,   в   развитии   и совершенствовании умений самостоятельно работать, добывать знания, а также в максимальной адаптации учебного процесса к индивидуальным особенностям   обучаемых.   Однако   одной   только   адаптации   под индивидуальные характеристики обучаемого не достаточно для успешного обучения,   которое   подразумевает   осмысление   и   понимание   учебного материала. Для того чтобы создать условия для понимания обучаемым изучаемого   им   учебного   материала   необходима   когнитивная   теория научения. Так как когнитивная теория направлена не только на развитие когнитивных   навыков   обучаемого,   а   также   на   создание   определенной структуры  организации  учебного   процесса,  которая   обеспечивала   бы понимание изучаемой им информации. Созданию адаптивных технологий обучения посвящены работы А.С. Границкой,   Л.И.   Долинера,   Н.В.   Шилиной,   В.А.   Шухардиной   и   других исследователей. Однако существующие адаптивные технологии обучения не   ориентированы   на   электронное   обучение   и   не   подходят   под   вседисциплины.   Большинство   современных   разработок   по   адаптивным технологиям обучения в основном ориентированы либо только на школу (А.С. Границкая), либо на использование только тестовых компьютерных технологий   (Н.А.   Гулюкина,   М.Р.   Меламуд   и   другие),   либо   на нематематические дисциплины (Е.З. Власова). Поэтому   тема   данной   магистерской   диссертации   актуальна   и направлена   на   адаптацию   учебного   материала   к   индивидуальным возможностям каждого обучаемого и пониманию обучаемого изучаемого им учебного материала по всем учебным курсам. Цели и задачи Целью   магистерской   диссертации   является   разработка   адаптивной технологии обучения, основанной на когнитивном научении. Для достижения поставленной цели нужно решить ряд задач:  Провести   обзор   и   сравнительный   анализ   существующих технологий   обучения.   Определить   общие   требования,   предъявляемые   к адаптивной технологии обучения. Исследовать когнитивную теорию научения в обучении.  Разработать   адаптивную   технологию   обучения   на   основе когнитивной теории научения на примере модели Растригина для обеспечения эффективности   процесса   обучения   и   учета   индивидуальных   особенностей обучаемых.  Разработать   модель   обучаемого,   позволяющую   учитывать психофизиологические характеристики и уровень знаний обучаемого.  Разработать алгоритм обучения на основе модели обучаемого и применения когнитивного подхода.  Провести   опытно­экспериментальную   апробацию   разработанной адаптивной технологии обучения по различным учебным курсам. Связь с научными программами В рамках выполнения проекта ГПО «Технология получения УМК длямобильных устройств на базе  iOS», была разработана технология получения учебно­методического комплекса на базе операционной системы iOS. Методы исследования Для   решения   поставленных   задач   были   использованы   методы системного анализа для выявления и анализа требований, предъявляемых к  методы   объектно­ориентированного адаптивной   технологии   обучения, программирования,  анкетирование (опрос обучаемых). когнитивная   теория   научения,   теория   графов, Научная новизна 1. Впервые   использована   когнитивная   теория   научения   при разработке адаптивной технологии обучения для электронного обучения. 2. Разработан   оригинальный   алгоритм   обучения   на   основе   модели обучаемого  и   применения   когнитивной   теории,   который   позволяет адаптировать   учебный   материал   к   индивидуальным   характеристикам обучаемого, а также развить его когнитивные навыки. Практическая значимость В   результате   выполнения   магистерской   работы   была   разработана адаптивная технология обучения на основе когнитивного научения, которая позволяет   повысить   эффективность   процесса   обучения   в   режиме электронного обучения, а также позволяет создать условия для понимания каждым обучаемым изучаемого им учебного материала. Достоверность результатов работы Достоверность   результатов,   полученных   в   ходе   диссертационного исследования, практическом применении.   подтверждаются   экспериментальными   данными   при Положения, выносимые на защиту 1. Адаптивная   технология   обучения   представляет   собой   один   из видов инновационных технологий обучения и необходима  для обеспечения эффективности процесса электронного обучения.2. Алгоритм   обучения   позволяет,   учитывая   доминирующий   тип восприятия и начальный уровень знаний обучаемого адаптировать  учебный материал под обучаемого. Внедрение Основные   результаты   диссертационного   исследования   внедрены   в технологию   дистанционного   обучения   Томского   государственного университета систем управления и радиоэлектроники, о чем свидетельствует акт о внедрении. Личный вклад Основные результаты работы, модель обучаемого и алгоритм обучения для разработки адаптивной технологии обучения получены лично автором. Апробация За время написания магистерской диссертации, автор работы принял участие в Интернет­конференции ГПО «Инновации: разработки и технологии – ТУСУР 2013». Публикация Е.   Селюкова,   А.   Кусаинова.   Технология   разработки   УМК   для мобильных устройств на базе iOS. // Интернет­конференция ГПО «Инновации: разработки и технологии – ТУСУР 2013»  [Электронный  ресурс]. – Режим http://storage.tusur.ru/files/8807/ПрЭ­1301_Селюкова, доступа:   %20Кусаинова.pdf, свободный (дата обращения: 12.03.2016). Объем работы Магистерская   диссертация   состоит   из   введения,   четырех   глав,   включающего   38   списка   использованных   источников, заключения, наименований. Общий объем работы составляет в целом 59 страниц основного текста, в том числе 17 рисунков и 5 таблиц.Глава 2. Обзор и анализ существующих технологий обучения Технология обучения (ТО) – комплекс взаимосвязанных форм, методов, приемов   и   средств   обучения,   направленный   на   формирование   у   субъекта обучения знаний, умений и навыков, необходимых для освоения конкретной учебной дисциплины [1]. Сравнительный анализ основных ТО представлен в таблице 1.1 [2]. Таблица 1.1 – Сравнительный анализ технологий обучения Технология Цель обучения Объект   изменения   в Сфера предпочтительног Ограничения применению   по обучении   и   сущность оперирования   с   этим о применения Поэтапного Формирование объектом Управление Среднее Не   рассматриваются формирования умственных системы действенных   знаний, образовательным процессом   образование этап путем взаимосвязи обучения   и и производства,     четкого разделения учебной   деятельности по формирования этапам фундаментальной подготовки обучаемого переход   познавательной   деятельности профессиональной от к действий Выготский   Л.   С., прочных   умений   и навыков   с   учетом Гальперин Талызина   П.Я.,   Н.Ф., психических особенностей Володарская И.А. Проективного обучения усвоения   учебного материала Формирование способностей умственных действий Содержание образования   выступает Повышение квалификации, Развитость мышления обучающихся, Ильин   Г.Л.,   Леднев В.С. обучающегося извлекать   знания   из   как инициированный проект, последипломное и образование   информации, генерировать   идеи, определяемый   самим обучаемым проекты социальном   в владение   навыками исследований наличие   потребности в образовании и Программированног контексте Формирование Управление   процессом На   этапе Дефицит   общения, о обучения Скиннер   Беспалько Ланда   знаний,   умений   и навыков   учебной обучения программирования   Б.Ф., путем формирования фундаментальных деятельности   В.П., Л.Н., мелких   доз   учебного материала знаний акцент репродуктивные   на операции, алгоритмыТалызина Н.Ф. Проблемного Развитие Реструктурирование обучения Дж.   мыслительных способностей, Брунер, Рубинштейн   С.   Л., И.Я., Лернер   творческой самостоятельности Скаткин   М.Н., Архангельский С.И., Махмутов   М.И., Матюшкин А.М., Ян Активизация обучающих за   счет воссоздания Вcе образования. уровни Не   дает   средств содержания   с   позиции проблемного представления передачи   материала Дисциплины, и легко учебного   поддающиеся проблемному изложению учебного материала Жесткое   отражение Среднее и высшее организации собственной деятельности. Ограничивается характером изучаемого материала, квалификацией преподавателя Высокие   требования профессиональной   деятельности профессионально в е   образование, к   преподавателю   как и педагогу   С.А. и др. Контекстного обучения Вербицкий   А.А., Борисова Н.В. и др. Модульного обучения Рассел   И.Д.,   Курх   и   М.   Б. С., Гольдшмид, Юцявичене   П.А., Вазина К.Я., Карпов В.В. контекста профессиональной содержании,   формах   и методах обучения повышение квалификации, специалисту одновременно деятельности Обеспечение гибкости содержания обучения, приспособление   к индивидуальным потребностям личности, уровню ее базовой подготовки Обучаемый последипломное Профессионально самостоятельно   может работать   над   учебной е образование Трудоемкость процесса, необходимы программой, включающей   в   себя целевую   действий, программу   банк информации методическое   и специальные   навыки преподавателей, издательская   база   и изменения   в   режиме учебных занятий руководство Реструктурирование Среднее Требует   пересмотра Концентрированного Создание обучения Ибрагимов Г.И., оптимальных условий   содержания   обучения   в блоки профессионально е образование учета Блонский   Шаталов В.Ф. П., психологических особенностей человеческого восприятия; «погружение» предмет Повышение поведенческой Активного обучения Вербицкий   А.А., Бирштейн   М.М.,   Н.В., Борисова познавательной активности.   Бурков В.Н., Пидкасистый   П.И.и   в   Общее   среднее, Активизация обучающихся среднее и высшее и с профессионально особой   помощью е, организации их взаимодействия между дополнительное образование с собой и/или         учебных расписания занятий планов, Квалификация преподавателейдр. Дистанционного Повышение преподавателем Управление обучения D. Keegan, M.Moore, информационных возможностей   при образовательным процессом   так,   чтобы Общее   среднее, Квалификация среднее и высшее профессионально преподавателей, требует   пересмотра A.Bates, B.Holmberg,  G.Rumble, O.Peters, отсутствии   очного обучающийся с контакта самостоятельно   е, дополнительное   мог преподавателем образование планов, учебных   модульного построения J.Daniel, Щенников С.А. Адаптивного обучения работать   с   учебной программой Центральное   место отводится   обучаемому, Организация учебных   занятий   с Вcе образования уровни Квалификация преподавателей Границкая Долинер   А.С., Л.И., учетом индивидуальных     его деятельности, качествам его личности.   Шилина Власова Е.З. Н.В., особенностей обучаемых   Особое уделяется внимание формированию   у   них учебных умений Активное развитие в образовательной практике получило электронное обучение,   использующее   технологию   дистанционного   обучения.   Однако   у технологии   дистанционного   обучения   есть   серьезный   недостаток   – большинство   систем   дистанционного   обучения   ориентированы   на среднестатистического обучаемого и не предназначены для индивидуального обучения, которое является наиболее эффективным. Наибольшая   эффективность   в   процессе   электронного   обучения достигается   с   применением   технологий   адаптивного   обучения,   т.к. использование   данной   технологии   способно   повысить   эффективность   и качество образовательных программ, а также усилить адаптивность системы образования к уровням и особенностям развития обучаемых. Делая основной упор на адаптивные технологии, создается наиболее благоприятная среда для развития,   обучаемого   с   уже   проявленной   одаренностью,   и   учитываются индивидуальные   особенности   каждого   обучаемого.  Свойство   адаптивности необходимо   в   целях   обеспечения   индивидуализации   и   дифференциации процесса обучения [3]. В   целом,   под   адаптивностью   понимается   персонификация   процессаобучения   на   основе   создания   электронных   курсов,   учитывающих индивидуальные   особенности   обучаемых,   в   том   числе   психологические особенности,   скорость   восприятия,   уровень   начальных   знаний,   а   также индивидуальные цели и задачи обучения [4]. 2.1 Общие   требования,   предъявляемые   к   адаптивной   технологии обучения Для   начала   выявим   и   проанализируем   требования,   предъявляемые   к адаптивной   технологии   обучения.   Выявление   и   анализ   требований производится   с   помощью   методики   системного   анализа   [5].   Эта   методика предполагает   выявление   всех   «заинтересованных   сторон»  –  участников проблемной ситуации. На рис. 1.1 представлены основные целеполагающие системы для адаптивной технологии обучения. Рис. 1.1 – Основные целеполагающие системыТребования   со   стороны   обучаемого.   Для   максимального   усвоения знаний   и   навыков   будущей   деятельности   обучаемых,   и   разрабатывается адаптивная технология обучения (АТО). Согласно [5], требования со стороны обучаемого можно разделить на три группы:    психолого­педагогические; инженерно­психологические медицинские. Психолого­педагогические   определяют   эффективность   учебного процесса. При этом: 1. АТО должна адаптироваться к физиологическим и психологическим особенностям   обучаемого   (память,   темперамент,   реакция,   физическое   и умственное развитие, возраст, зрение, слух). 2.   АТО   должна   быть   основана   на   деятельностном   подходе   в формировании психики, эрудиции и нравственных качеств. 3. АТО должна обеспечить постоянную и положительную мотивацию деятельности обучаемого. 4.   АТО   должна   использовать   комбинированные   приемы   обучения, которые развивают и используют как абстрактно­логическое, так и образно­ эмоциональное мышление, интуицию обучаемого. 5.   АТО   должна   впитывать   в   себя   последние   достижения   в   области педагогических наук. Инженерно­психологические требования определяют интерфейс между обучаемым и компьютером. Здесь требования будут следующими: 1. Простота работы. 2. Дружелюбность интерфейса. 3. Приспособление к требованиям конкретного обучаемого, (например, настройка цвета и шрифта, возможности увеличения шрифта). 4. Организация комфортного интерфейса.Медицинские требования определяют факторы АТО, которые влияют на здоровье обучаемого. Эти требования определяют влияние компьютера на обучаемого. Прежде всего, это касается зрения, психики и нервной системы. Требования со стороны преподавателя. Преподаватель непосредственно организует   обучение   предмета   с   помощью   готовой   АТО.   Запускает   при необходимости программу, наблюдает за ходом работы учащегося, приходит на   помощь,   при   возникновении   трудностей.   Регистрирует   текущие   успехи обучаемого. Основные требования со стороны преподавателя следующие: 1. Обеспечение различных форм организации работы. 2. Обеспечение различных видов связи преподавателя с обучаемыми. 3.   Различные   формы   накопления   опыта   (протоколирование   процесса обучения; статический анализ). 4. Возможность внесения изменений в АТО. Требования разработчиков. В процессе разработки АТО выделяются 3   организационно­ основные   составляющие: экономическая   и   техническая.   Психолого­педагогическая   составляющая   психолого­педагогическая, обеспечивает   педагогические   цели   и   методы   достижения   их   в   Организационно­экономическая   составляющая разрабатываемой   АТО. обеспечивает   реализацию   и   тиражирование   данной   АТО   при   заданных   Техническая финансовых,   трудовых   и   временных   ограничениях. составляющая   собственно   реализует   АТО   в   виде   программного, информационного и иных обеспечениях. Важным   требованием   для   АТО   является   возможность   подключения компьютера в сеть Интернет. Также стоит отметить немаловажное свойство – интероперабельность. О нем так же говориться в [6]. Требования   со   стороны   общества.   В   целом   общество   выдвигает   ряд требований   к   разрабатываемой   АТО.   Это,   прежде   всего   требования соблюдения  безопасности  использования  знаний.  Т.е. знания,  полученные  с помощью данной АТО, не должны использоваться во вред людям и природе.Другим   важным   требованием   является   повышение   культурного   уровня обучаемого.  Т.е.   обучаемый   должен   получать   не   только   чистые   знания   по данной   конкретной   теме,   но   и   выдающиеся   примеры   приобретения   или применения этих знаний. 2.2 Адаптивная технология обучения на основе когнитивной теории научения Обучаемым   для   успешного   обучения   необходим   высокий   уровень интеллектуального развития, восприятия, представлений, памяти, мышления, внимания,   эрудированности,   широты   познавательных   интересов,   уровня логических операций и т.д. При недостаточном развитии указанных качеств они   способны   это   компенсировать   за   счет   повышенной   мотивации   или работоспособности,   усидчивости,   степени   притязаний,   тщательности   и аккуратности   в   учебной   деятельности.   Однако   интерес   к   обучению   и успеваемость   все   равно   снижаются.   Чтобы   этого   не   произошло, приобретенные   ими   знания   должны   быть   осмысленны   и   ценностно­ ориентированы.   Одним   из   способов   решения   данной   проблемы   является когнитивное научение [7]. Научение  –   относительно   постоянные   изменения   в   поведении, происходящие в результате практики – взаимодействия организма со средой [8]. Первые   упоминания   о   когнитивном   научении   появились   в   трудах Толмена Э.Ч. Толмен предложил когнитивную теорию научения, полагая, что повторяющееся выполнение одного и того же задания усиливает возникающие связи между факторами окружающей среды и ожиданиями организма. Таким путем организм познает окружающий его мир [9, 16]. А  Бершадский М.Е. утверждает,   что   термин   «когнитивный»   описывает   познавательную деятельность с точки зрения процессов информационного обмена человека сокружающей средой [10]. Так,   термин   «когнитивный»   (от   лат.   слова   «cognitio»   –   знание, познание), означающий «познавательный», «имеющий отношение к познанию», появился   в  шестидесятых   годах  прошлого   века,  в  связи  с  возникновением новой парадигмы в психологических исследованиях (когнитивной психологии,   где   особое   внимание   уделяется   традиционным когнитивистики), познавательным процессам: восприятию, вниманию, памяти, воображению и мышлению [11]. Однако когнитивная теория принципиально отличается тем, что все эти процессы рассматриваются как составляющие общего процесса информационного обмена между человеком и средой [12]. Когнитивная   теория   в   обучении   позволяет   создавать   условия   для понимания   каждым   обучаемым   входящей   информации.   Например,   умение использовать информацию, поступающую из различных источников; умение конспектировать, т.е. излагать собственные мысли в соответствии с нормами языка и правилами логики; умение аннотировать, т.е. осуществлять краткую структурированную запись содержания курсов; умение проводить различия между   фактами   и   предположениями   и   др.   Также   когнитивный   подход предполагает использование в учебном процессе различных средств обучения: таблиц, рисунков, видео­ и аудиозаписей, схем, презентаций [12]. Рассмотрим   компании,   которые   занимаются   разработкой   адаптивной технологии обучения на основе когнитивной теории научения. Согласно [13], это  компании  Cog Books, Open Learning Initive (OLI)  и Smart Sparrow.  На рисунках   1.2­1.4   графически   представлены   общие   сведения   адаптивной системы обучения данных компаний.Рис. 1.2 – Общие сведения адаптивной системы компании Cog Books Рис. 1.3 – Общие сведения адаптивной системы компании Open LearningInitive Рис. 1.4 – Общие сведения адаптивной системы компании Smart Sparrow По   данным   [13]   адаптивная   система   обучения   определена   шестью признаками, это:  Профиль обучаемого – это упорядоченное хранение информации об обучаемом, используется для персонализации обучения; Модуль   адаптивности   –   это   структура   учебного   контента   и масштаб,   в   котором   содержание   изменяется   согласно   конкретным потребностям обучаемого; Охват материала означает педагогическую гибкость продукта, для предоставления  адаптивного обучения  в том объеме, который необходим  в рамках данного курса; Оценка – это частота, формат и условия, при которых обучаемые     оцениваются; Модель   контента   описывает   доступность   к   среде   разработки продукта   учителями   или   другими   пользователями   и   их   возможностьдобавлять и/или управлять содержимым в системе обучения;  Таксономия   Блума  помогает   диагностично   формулировать познавательные   цели   модуля/урока   или   всего   курса.   Описание соответствующих   категорий   учебных   целей   для   когнитивной   области представлены в таблице 1.2 [14]. Таблица 1.2 – Категории учебных целей в когнитивной области № Основные категории учебных целей 1 Знание эта   категория   обозначает   запоминание   и воспроизведение   изученного   материала.   Речь   может Примеры учебных целей Обучаемый Воспроизводит   и   узнает   употребляемые термины,   конкретные   факты,   методы   и идти о различных видах содержания ­ от конкретных фактов   до   целостной   теории.   Общая   черта   этой процедуры, понятия, правила, принципы. 2 3 4 категории ­ припоминание соответствующих сведений. Понимание Показателем   способности   понимать   изученного   может значение   преобразование служить   Обучаемый Поясняет   суть   правил,   фактов,   принципов. Интерпретирует словесный материал, схемы, (трансформация)   материала   из   одной   формы выражения в другую, перевод с одного языка на другой,   графики,   Преобразует словесный   материал   в   другие   формы   его диаграммы. например,   из   словесной   формы   в   графическую.   В качестве   показателя   понимания   может   выступать представления   (и   наоборот).   Приводит примеры.   Предположительно   оценивает интерпретация   обучаемым   (объяснение,   краткое изложение) или же предположение о дальнейшем ходе будущие события, последствия, вытекающие из имеющихся данных.   событий   явлений, (предсказание   последствий, результатов).   Такие   учебные   результаты   превосходят простое запоминание материала. Применение Эта   категория   обозначает   умение   использовать изученный материал  в конкретных  условиях и новых ситуациях. Сюда входит применение правил, методов, понятий, теорий. принципов, законов,       Соответствующие результаты обучения требуют более высокого уровня владения материалом, чем понимание. Анализ Эта категория обозначает умение разбить материал на Обучаемый Использует методы, понятия и принципы по образцу.   Применяет   методы,   понятия   и принципы в измененных и новых ситуациях. Демонстрирует   правильность   применение метода. Обучаемый Раскрывает   структуру   целого.   Выделяет составляющие   так,   чтобы   ясно   выступила   его структура. Сюда относятся вычленение частей целого, скрытые   (неявные)   предположения.   Видит ошибки и упущения в логике∙ рассуждений. выявление   взаимосвязей   между   ними,   осознание принципов   организации   целого.   Учебные   результаты Приводит   различия   между   фактами   и   их следствиями, оценивает значимость данных. характеризуются   при   этом   более   высоким интеллектуальным   уровнем,   чем   при   понимании   и5 6 применении,   поскольку   требуют   осознания   как содержания учебного материала, так и его внутреннего строения. Синтез Эта   категория   обозначает   умение   комбинировать   обладающее элементы,   чтобы   получить   целое, новизной.   Таким   новым   продуктом   может   быть сообщение   (выступление,   доклад)   план   действий   или совокупность   обобщенных   связей   (схемы   для упорядочения имеющихся сведений). Соответствующие учебные   результаты   предполагают   деятельность творческого характера с акцентом на создание новых схем и структур. Оценка Эта категория обозначает умение оценивать значение того   или   иного   материала   (утверждения,   вывода, данных,   решения   задачи)   для   конкретных   целей. Суждения обучаемого должны основываться на четких   творческое Обучаемый   Пишет Предлагает план проведения, эксперимента.  Использует   знания   из   разных   областей, чтобы   составить   решение   той   или   иной сочинение.   проблемы.  Строит систематизирующие таблицы. Обучаемый Предполагает   критерии∙   для   оценки.   Оценивает логику построения∙ материала в   письменного   виде Оценивает соответствие вывода имеющимся текста.   критериях.   Критерии   могут   быть   как   внутренними (структурными,   логическими)   так   и   внешними данным.   Оценивает   значимость   того   или   иного (соответствие   намеченной   цели).   Критерии   могут, определяться самим обучаемым или же задаваться ему продукта деятельности, исходя  из внешних критериев. извне   (например,   преподавателем).   Данная   категория предполагает   достижение   учебных   результатов   по «всем» предшествующим категориям плюс оценочные суждения основанные на ясно очерченных критериях. В рамках когнитивной теории научения обучаемый считается активным и   сознательным   участником   процесса   учения,   а   не   объектом   обучающей деятельности   преподавателя,   то   есть   реализуются   субъект­субъектные отношения   между   обучаемым   и   преподавателем,   а   процесс   учения   имеет личностно и социально обусловленный характер [15]. 2.3 Выводы по первой главе Разработка   адаптивной   технологии   обучения   на   основе   когнитивной теории   научения   позволит   повысить   эффективность   и   качество   обучения. Такая   технология   позволяет   не   просто   тренировать   обучаемого   иконтролировать   его   знания,  но   и  по   результатам   деятельности   обучаемого помогает определить, какие знания недостаточны или ошибочны и вернуть обучаемого на соответствующий  раздел  теории, либо дать дополнительные разъяснения.   Т.е.   она   позволяет   адаптировать   процесс   обучения   под особенности   каждого   конкретного   обучаемого,   работающего   с   системой. Таким образом, каждый обучаемый проходит индивидуальный путь обучения, и получает индивидуальные знания.Глава 3. Разработка адаптивной технологии обучения, основанной на когнитивном научении адаптивный технология обучение когнитивный Разработка   адаптивной   технологии   обучения   вызвано   рядом педагогических   проблем   и   стремлением   использовать   идеализированные возможности, как всего учебного процесса, так и отдельно взятого модуля [17]. Особенностью   адаптивной   технологии   обучения   основанной   на когнитивном   подходе   являются   специфические   упражнения,   применяемые для развития когнитивных навыков. Основная   цель   в   подаче   информации   состоит   в   такой   организации познавательной деятельности обучаемых, которая обеспечивала бы понимание ими изучаемой информации. Достижение   этой   цели   способствует   определенная   структура обучения: входное тестирование, изучение новой информации, упражнения, итоговое тестирование. 3.1 Обучающая система Из всех известных на данный момент обучающих систем наиболее полно особенности организации учебного процесса отражены в модели Растригина [18]. Данная модель содержит метод подсчета результатов ответов обучаемых на   тестовые   задания,   метод   выбора   тестовых   заданий   для   предоставления обучаемому, а также модель обучаемого. Однако данная модель не в состоянии определить начальный уровень знаний   обучаемого   по   изучаемой   дисциплине,   а   также   не   учитывает   его   для   повышения индивидуальные   характеристики.   Таким   образом,эффективности процесса обучения необходимо усовершенствование модели обучающей системы Растригина путем ее дополнения алгоритмом обучения, позволяющего   адаптировать   учебный   материал   к   индивидуальным особенностям и текущему уровню знаний обучаемых. Индивидуальные   особенности   обучаемого   –   характеристики,   которые определяют   обучаемого   как   индивидуума,   например,   индивидуальные показатели   (интроверт   –   экстраверт),   познавательные   факторы   и   стиль обучения.   Индивидуальные   особенности   –   стабильная   характеристика обучаемого,   которая   не   изменяется   вообще   или   изменяется   в   течение длительного   периода   времени.   Индивидуальные   особенности   определяются специально   разработанными   психологическими   тестами.   Большинство исследователей   соглашается   с   необходимостью   моделирования   и использования   индивидуальных   особенностей,   но   разногласия   возникают насчет   того,   какие   особенности   могут   и   должны   использоваться   и   как   их использовать [19]. Учебный   процесс   может   быть   рассмотрен   как   процесс   управления сложной технической системой [18], в которой объектом управления является обучаемый.   На   рис.   2.1   отображена   общая   схема   обучающей   системы Растригина. Где в начале учебного процесса обучаемый находится в состоянии Y1. Формирователь   порции   обучения   (ФПО)   определяет   порцию   информации, передаваемую обучаемому для изучения на данном этапе обучения. В ходе изучения предоставленной информации обучаемый получает новые знания и переходит в состояние  Y2. Для проверки усвоения материала генерируются вопросы и задачи с помощью формирователя тестов (ФТ), выполняя которые обучаемый переходит в состояние  Y3. В базе данных (БД) хранится общая информация   об   обучаемых   и   учебных   курсов.   Алгоритм   обучения обеспечивает управление процессом обучения с учетом информации из БД, цели обучения Z, ресурсов R1,R2 и модели обучаемого.Рис. 2.1 – Общая схема обучающей системы Растригина 3.2 Модель обучаемого Знания о каждом обучаемом представлены в виде модели обучаемого. Модель обучаемого представляет собой совокупность набора характеристик обучаемого,   измеряемых   во   время   работы   системы   с   обучаемым   и определяющей степень усвоения им знаний по изучаемой предметной области, а также методов обработки этого набора [20]. Модель   обучаемого   должна   удовлетворять   следующим   требованиям [21]:  валидность  –   система   должна   учитывать   те   индивидуальные особенности обучаемых, которые существенны для достижения намеченныхадекватность  –   система   должна   обеспечивать   соответствие учебных целей;   модели обучаемого самому обучаемому; динамичность  – модель обучаемого должна уточняться по мере накопления данных о нём. Чтобы выполнить вышестоящие требования, модель обучаемого должна включать следующую информацию [20]:    цель обучения; знания обучаемого в рамках изучаемого курса; особенности подачи учебных материалов и выбора контрольных заданий и вопросов;  о правилах изменения модели обучаемого по результатам работы с обучаемым. Модель   обучаемого   позволяет   организовать   гибкое   управление процессом   обучения.   Адаптивное   обучение   может   содержать   несколько вариантов изложения одного и того же материала. Решение о продолжении обучения   по   одному   из   вариантов   принимается   на   основании   значений параметров модели обучаемого. Адаптивная   технология   обучения,   основанная   на   когнитивном научении, базируется на работе высших психических функций: восприятия, мышления, памяти. Исходя из этого, были выбраны следующие параметры модели обучаемого: − доминирующий тип восприятия; − уровень знаний обучаемого. При   разработке   адаптивной   технологии   обучения   необходимо учитывать   тип   восприятия   обучаемого,   так   как   кто­то   из   обучаемых является визуалом (лучше воспринимает информацию в виде изображений), другие   –   аудиалы,   которые   воспринимают   информацию   на   слух,   третьи   – кинестетики,   воспринимающие   большую   часть   информации   через   другие ощущения (обоняние, осязание и др.) и с помощью движений [22]. Для третьейкатегории   обучаемых   применение   обучающих   систем   является   наиболее проблемным вопросом, т.к. современные средства вычислительной техники не позволяют в полной мере удовлетворить особенности их восприятия, поэтому при разработке адаптивной технологии обучения данный тип восприятия не учитывается. Для   определения   доминирующего   канала   восприятия   информации используется тест С. Ефремцева [23]. Зная доминирующий канал восприятия информации  обучаемого, можно  повысить  степень  запоминания  изученного материала.   Для   визуалистов   таким   компонентом,   под   компонентом подразумевается любой ресурс технологии обучения, является презентация, а для аудистов – аудиолекция. Иногда тестируемый оказывается и аудистом, и визуалистом (не выявлен ярко выраженный тип восприятия) в таком случае будем использовать компонент мультимедийная презентация, включающая в себя и презентацию, и аудиолекцию. Под уровнем знаний понимается текущий уровень знаний обучаемого, который должен измеряться обучающей системой во время процесса обучения [24]. Для   реализации   модели   обучаемого   будем   использовать стереотипную и сетевую оверлейную модели. Тип восприятия представим стереотипной   моделью.   В   стереотипной   модели   выбирается   набор характеристик (критериев), отражающих индивидуальность обучаемого. Величина   критерия   для   конкретного   обучаемого   определяется   при помощи   некоторой   оценочной   функции,   которая   строится   в   связи   со знаниями   предметной   области.   Когда   по   всем   критериям   достигнут переход к значениям, соответствующим какому­то стереотипу, система относит обучаемого к этому стереотипу. Знания   обучаемого   представим   сетевой   оверлейной   моделью, представляющая собой граф, узлы которого соответствуют  понятиям и/или умениям, а дуги – отношениям между ними. Каждому узлу и дугесопоставляется некоторая величина или набор величин, характеризующих степень   владения   обучаемым   данным   понятием   или   умением,   причем допускается наследование величин [25]. Учебный   материал   представим   вершинами   графа   (рис.   2.2),   а отношения   ребрами.   Выделены   три   типа   отношений:   иерархические (потомок,   предок),   просмотровые   (вперед,   назад),   семантические (ассоциативные).   В   соответствии   с   иерархическими   отношениями структурным   компонентам   присваиваются   индексы,   которые используются   для   идентификации   и   адресации   этих   компонентов.   На множестве   одного   иерархического   уровня   определяются   отношения, служащие   для   описания   порядка   предъявления   их   обучаемому.   Эти отношения   называются   просмотровыми   последовательностями. Семантические   отношения   связывают   структурные   компоненты, обладающие   смысловой   корреляцией.   Эти   отношения   называются гиперсвязями [26]. Рис. 2.2 – Иерархия учебного материала (УМ). Типы отношений: 1 – иерархические; 2 – просмотр последовательности; 3 – семантические3.3 Алгоритм обучения В   начале   учебного   процесса   (рис.   2.3)   обучаемому   предлагается вводный   материал   для   ознакомления   с   учебным   курсом.   Под   вводным материалом   понимается   модуль   «Введение»,   в   котором   содержатся общие   сведения   об   изучаемом   учебном   курсе,   а   также   видеолекция, которая содержит в себе презентацию и видео. Затем   обучаемый   проходит   тест   на   выявление   доминирующего типа восприятия (аудиал или визуал), который состоит из 36 вопросов, на которые последовательно нужно ответить да или нет. Весь учебный материал разбит на модули, под модулем понимается глава   (лекция)   учебного   курса.   Каждая   глава   состоит   из   разделов   и подразделов.   Для  каждого   модуля,   разрабатывается   две   его   версии: упрощенно­поверхностная и детализированная. При   переходе   к   изучаемому   модулю   обучаемый   проходит   входное тестирование,   которое   позволяет   определить   уровень   его   знаний   по   новой теме   (некоторая   часть   обучаемых   к   началу   обучения   уже   обладает необходимыми знаниями, навыками и умениями). На   основании   уровня   знаний   обучаемого   подбирается   наиболее подходящий для изучения учебный материал: а) упрощенно­поверхностная версия модуля (если уровень подготовки обучаемого был выше среднего); б)   детализированная   версия   модуля,   если   его   знания   оказались недостаточными. После изучения соответствующего учебного материала, исходя из тестирования   на   выявление   доминирующего   типа   восприятия, подбирается   компонент   для   повторения   и   запоминания   изученного материала в виде презентации для визуалистов, в виде аудиолекции дляаудистов,   а   для   аудистов   и   визуалистов   в   виде   мультимедийной презентации.Рис. 2.3 – Общая схема алгоритма обученияЗатем   обучаемый   приступает   к   упражнениям   по   изучаемому модулю,   разработанные   для   развития   когнитивных   навыков.   Умения   и навыки   в   когнитивной   области   хорошо   описаны   и   структурированы   в таксономии   Блума,   поэтому   при   составлении   упражнений   за   основу возьмем   данную   таксономию.   Таксономия   –   систематизация   целей обучения, в основе которой лежит последовательность уровней усвоения учебного материала [27]. Таксономия   Блума   –   это   классификация   по   шести   различным уровням,   категориям   навыков   (табл.   2.1).   Список   когнитивных   навыков иерархически организован, начиная с самого простого, припоминания знания, до наиболее комплексного, состоящего в выработке суждений о ценности и значимости той или иной идеи [28]. Таблица 2.1 – Таксономия Блума Навык Знание Определение Припоминание информации Понимание Понимать   значение, главную мысль   перефразировать Применение Использовать информацию или концепцию Ключевые слова Определять,   описывать,   называть, маркировать,   узнавать,   воспроизводить, следовать Обобщать,   преобразовывать,   защищать, перефразировать, интерпретировать,   давать примеры. Выстраивать,   воздавать,   конструировать, Анализ Синтез Оценка в новой ситуации Разделять информацию или концепции на части для лучшего понимания Соединить   идеи   для   создания   чего­то нового Делать суждения относительно ценности Оценивать, моделировать, предсказывать, готовить Сравнить/противопоставить, выделить, отобрать, разграничить Группировать, реконструировать   критиковать,   судить,   разбить,   обобщать, оправдывать, оспаривать, поддерживать Измерение   когнитивных   процессов   Таксономии   Блума   (табл.   2.2) включает в себя ­ от простейших к наиболее сложным: помнить, понимать, применять, анализировать, оценивать, и создавать.Таблица 2.2 – Измерение когнитивных процессов Когнитивный процесс Помнить – Извлекать необходимую информацию из памяти Узнавание Примеры   имеющие   форму Ответить   на   любой   вопрос   альтернативного Найти   предметы, • равнобедренного треугольника, вокруг вас. • или множественного выбора. • Назвать девятнадцатого века. • Воспроизвести четыреххлористого углерода. химическую английских трех         писательниц формулу     написанного   по Найти   пример   текста, • принципу потока сознания. • Выбрать   типы   правления   в   современных африканских странах. • Соотнести животных с их видами. • Догадайтесь   о   значении   незнакомого   термина   из контекста. • Решите,   какое   число   должно   стоять   следующим   в числовой последовательности. • Добавьте двухразрядные числа. • Прочитайте вслух абзац на иностранном языке. • Отредактируйте фрагмент текста Понимать – Создавать значения на базе учебных материалов или опыта Приведение примеров Припоминание Классификация Умозаключение Применять – Использовать процедуру Исполнение Применение Анализировать ­ Вычленять из понятия несколько частей и описывать то, как части  соотносятся с целым Дифференциация • Вычленить   существенную   и   несущественную информацию в математической задаче. • Рассортировать книги по категориям. Организация Анализировать ­ Вычленять из понятия несколько частей и описывать то, как части  соотносятся с целым Оценивать ­ делать суждения, основанные на критериях и стандартах Проверка • Прослушайте политическое выступление и отметьте противоречия в ней. • Выберите   наилучший   способ   для   решения комплексной математической проблемы. Критика Создать ­ соединить части, чтобы появилось что­то новое, и определить компоненты новой структуры. Генерация • Предложите пути улучшения этнических отношений с помощью предложенных критериев. • Предложите   набор   альтернатив   ископаемому топливу, которые позволят решить ряд экономическихПланирование и экологических проблем. • Создайте   раскадровку   для   мультимедийной презентации о насекомых. • Разработайте   план   исследовательской   работы   по взглядам Марка Твена на религию. Согласно табл. 2.2 для разработки упражнений, развивающие такие когнитивные навыки как знание, понимание,  применение,  анализ, синтез, оценка, следует применить следующие методики:                     методика «Расставьте в правильном порядке»; методика «Множественного выбора»; методика «Вставьте нужное слово»; методика «Сравнение понятий»; методика «Логика связей»; составление простого и развёрнутого плана изученного материала; составление карты понятий; составление или дополнение граф­схемы; методика «Аналогии»; методика «Исключение лишнего»; методика «Поиск существенных признаков»; методика «Обобщение»; поиск оценочных суждений; поиск логических ошибок; поиск недостающих исходных суждений; сравнительный анализ текстов; задания на перекодирование информации; завершение умозаключений; планирование и проведение наблюдения; планирование и проведение эксперимента. Обучаемый   выполняет   несколько   раз   упражнения,   что   требуетнеоднократного   изучения   и   логического   анализа.   В   результате   такой многократной   логической   переработки   достигается   понимание   учебного материала.   Одним   из   следствий   этого   процесса   является   непроизвольное сохранение   материала   в   долговременной   памяти   и   её   упорядочивание   в соответствии с законами изучаемой предметной области. Помимо   входного   тестирования   для   учебных   модулей, разрабатывается   итоговое   тестирование,   которое   позволяет   вернуть обучаемого   к   началу   раздела   модуля,   при   котором   выявлен недостаточный уровень знаний, полученный в ходе изучения модуля. А если результаты   итогового   тестирования   достаточны,   то   обучаемый переходит к изучению следующего модуля. 3.4 Выводы по второй главе Разработана   адаптивная   технология   обучения   на   основе когнитивного   научения   с   моделью   обучаемого.   Определены   общие требования,   предъявляемые   к   модели   обучаемого.   Модель   обучаемого включает два параметра, это доминирующий тип восприятия и уровень знаний   обучаемого.   Разработан   алгоритм   обучения,   позволяющий адаптировать   учебный   материал   исходя   из   начального   уровня   знаний обучаемого,   а   также   учитывает   доминирующий   тип   восприятия обучаемого.Глава 4. Реализация адаптивной технологии обучения, основанной на когнитивном научении 4.1 4.2 Выбор системы управления обучением и средств для реализации адаптивной технологии обучения Наиболее   популярными   системами   электронного   обучения   являются системы управления обучением (Learning Management System). К основным критериям выбора LMS, можно отнести следующие [29]:  функциональность.  Обозначает   наличие   в   системе   набора функций   различного   уровня,   таких   как   форумы,   чаты,   анализ   активности обучаемых, управление курсами и обучаемыми, а также другие;  надежность.  Этот   параметр   характеризует   удобство администрирования и простоту обновления контента на базе существующих шаблонов.   Удобство   управление   и   защита   от   внешних   воздействий существенно влияют на отношение пользователей к системе и эффективности ее использования;  стабильность. Означает степень устойчивости работы системы по отношению   к   различным   режимам   работы   и   степени   активности пользователей;  стоимость. Складывается из стоимости самой системы а также из затрат на ее внедрение, разработку курсов и сопровождение;  наличие или отсутствие ограничений по количеству лицензий на слушателей (обучаемых);  наличие   средств   разработки   контента.   Встроенный   редактор учебного контента не только облегчает разработку курсов, но и позволяет интегрировать   в   едином   представлении   образовательные   материалыразличного назначения;  поддержка SCORM.  Стандарт  SCORM  является международной основой обмена электронными курсами и отсутствие в системе его поддержки снижает мобильность и не позволяет создавать переносимые курсы;  система   проверки   знаний.  Позволяет   в   режиме   онлайн   оценить знания обучаемых. Обычно такая система включает в себя тесты, задания и контроль активности обучаемых на форумах;  удобство использования. При выборе новой системы необходимо обеспечить   удобство   ее   использования.   Это   важный   параметр,   поскольку потенциальные   обучаемые   никогда   не   станут   использовать   технологию, которая   кажется   громоздкой   или   создает   трудности   при   навигации. Технология обучения должна быть интуитивно понятной. В учебном курсе должно быть просто найти меню помощи, должно быть легко переходить от одного раздела к другому.  модульность.  В   современных   системах   электронного   обучения курс может представлять собой набор микромодулей или блоков учебного материала, которые могут быть использованы в других курсах.  обеспечение доступа. Обучаемые не должны иметь препятствий для доступа к учебной программе, связанных их расположением во времени и пространстве,   а   также   с   возможными   факторами,   ограничивающими возможности обучаемых. Согласно   [29],   для   реализации   адаптивной   технологии   обучения (модульная   объектно­ наиболее   приемлемой   является  LMS  Moodle  ориентированная   динамическая   учебная   среда).  Для   использования  Moodle достаточно иметь любой web­браузер, что делает использование этой учебной среды удобной как для преподавателей, так и для обучаемых. Moodle   –   система   управления   курсами,   также   известная   как   Представляет   собой   свободное виртуальная   обучающая   среда. (распространяющееся   по   лицензии   GNU   GPL)   веб­приложение,предоставляющее возможность создавать сайты для электронного обучения [30].   Важным   преимуществом   данной   системы   является   то,   что   она распространяется в открытом исходном коде, а также позволяет адаптировать ее под специфику задач, которые должны быть решены с ее помощью, т.е. позволяет   на   ее   основе   сгенерировать   собственную   систему   с  требуемыми функциональными возможностями: ­ определять уровень знаний обучаемого; ­ адаптировать учебный материал под конкретного обучаемого. При разработке адаптивной технологии обучения используются такие средства как:  HTML  (HyperText   Markup   Language)   –   язык   создания гипертекстовых   документов   в   среде   Интернет.   HTML   является   основным инструментом для разработки компонентов. JS  (JavaScript)   –   прототипно­ориентированный   сценарный   язык программирования.   Предназначен   для   реализации   такого   компонента   как тесты.  XML   (eXtensible   Markup   Language)   –   это   способ   разметки документов, предназначенный  для формирования в документах какой­либо структуры   и   определения   отношений   между   различными   элементами   этой структуры.  CSS   (Cascading   Style   Sheets)   –   формальный   язык   описания внешнего   вида   документа,   написанного   с   использованием   языка   разметки. Преимущественно   используется   как   средство   описания,   оформления   внешнего вида HTML­страниц. Notepad++   –   свободный   текстовый   редактор   с   открытым исходным   кодом   с   подсветкой   синтаксиса   большого   количества   языков программирования и разметки.4.3 Выбор   стандарта  для   реализации   компонентов   адаптивной технологии обучения Стандарт   –   это   формат,   утвержденный   признанным   институтом стандартизации.   Существуют   стандарты   для   языков   программирования, операционных   систем,  форматов   представления   данных,  протоколов   связи, электронных интерфейсов и т.д. Наличие стандартов важно для любого пользователя информационных технологий, так как именно благодаря стандартизации каждый пользователь может комбинировать оборудование и программы различных производителей в   соответствии   со   своими   индивидуальными   потребностями.   Если   единый стандарт отсутствует, то пользователь должен ограничиваться устройствами и программами лишь одного производителя. Стандартизации  подлежат как оборудование,   так   и   программное   обеспечение,   в   частности,   программы, используемые в электронном обучении [31]. К   наиболее   распространенным   стандартам   в   сфере   электронного обучения относятся следующие:  IMS   –   Instructional   Management   Systems   (Системы  организации обучения);  IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers (Институт электротехники и электроники);  AICC   –   Airline   Industry   Computer   Based   Training   Committee (Международный комитет по компьютерному обучению в авиации); ADL   –   Advanced   Distributed   Learning   (Продвинутое    распределенное обучение); ARIADNE (Консорциум АРИАДНА); SCORM   –   Sharable   Content   Object   Reference   Model   (Модель обмена учебными материалами). LMS  Moodle  позволяет   представить   учебный   материал   в   двух стандартах SCORM и IMS.SCORM  –   международный   стандарт,   разработанный   для   систем дистанционного   обучения.   SCORM   позволяет   обеспечить   совместимость компонентов   и   возможность   их   многократного   использования:   учебный материал   представлен   отдельными   небольшими   блоками,   которые   могут включаться   в   разные   учебные   курсы   и   использоваться   системой дистанционного обучения независимо от того, кем, где и с помощью каких средств они были созданы [32]. Совместимость учебных средств и систем обеспечивается применением специального   стандарта   IMS,   основанного   на   языке   разметки   XML.  IMS описывает структуру данных, которые могут быть использованы для обмена информацией.  Стандарт определяет функции описания и комплексирования учебных   материалов,   в   том   числе   отдельных   курсов   и   наборов   пособий, поддерживающих концепции IMS. SCORM  в  Moodle  является учебным элементом, а  IMS  – ресурсом. В упрощенном варианте – ресурсы – это теоретический материал, а элементы – практический   материал.   Поэтому   для   реализации   компонентов   адаптивной технологии обучения будем использовать стандарт IMS. IMS­пакет   –   это   архивный   файл   с   расширением  ZIP.  IMS  Content Package  –   это   пакет   ресурсов,   составленный   в   соответствии   со спецификацией,   что   позволяет   использовать   его   в   различных   системах электронного обучения [33]. IMS представляет собой набор информационных ресурсов,   подготовленный   и   «упакованный»,   в   виде   папки  c  HTML­   Манифест страницами, представляет   собой   иерархическое   описание   структуры   со   ссылками   на   сопровожденный   описанием   (манифестом). файлы   учебного   материала.   Каждый   учебный   компонент,   который   может использоваться самостоятельно, имеет свой манифест.4.4 Реализация   компонентов   адаптивной   технологии   обучения, основанной на когнитивном научении Одним   из   этапов   реализации   адаптивной   технологии   обучения, основанной   на   когнитивном   научении   является   разработка   компонентов технологии,   таких   как   вводный   материал,   тесты,   модули,   презентации, аудиолекции, мультимедийные презентации, упражнения. Такие компоненты данной технологии обучения были разработаны по курсам «Моделирование систем» и «Английский язык – 3». На   данный   момент   по   учебным   курсам   разработаны   только детализированные версии модулей, под модулем понимается глава для курса «Моделирование систем» и юнит для курса «Английский язык – 3». Учебный материал предоставляется в формате LATEX. Для обработки учебного материала используется специализированное программное средство, разработанное   в   лаборатории   инструментальных   систем   моделирования   и обучения, с помощью которого учебный материал преобразуется из формата LATEX  в   формат  HTML.   Однако  некоторые   команды  LATEX  не  HTML  и   требуют   автоматизации.   В конвертируются   в   формат специализированном   программном   средстве  есть   файл  latex_to_html.js, который   отвечает   за   преобразование  TEX­файла   в  HTML­файл.   Для автоматизации преобразования команд LATEX в HTML необходимо написать функции, а затем прописать их в этом файле. При   конвертировании остаются команды   \textbf{…},   \textbi{…}   и   \cite{b…}.   Для   автоматизации  TEX  в  HTML,   от  TEX  преобразования в файле latex_to_html.js объявляем функцию: function makeBold(html) { html = html.replace(/\\textbf{([^}]+)}/gim, '$1<\/b>'); return html; } Команда   \textbf{}   в  LATEX  придает   тексту   жирное   начертание.Функция  makeBold  позволяет   найденный   текст   в   команде   \textbf{…} преобразовать и заключить в теги  и . «^}» ­ означает, что поиск идет до закрывающей фигурной скобки, а в круглых скобках указываем то, что нужно сохранить. «$1» обозначается выражение в круглых скобках. function makeBoldAndItalic(html) { html = html.replace(/\\textbi{([^}]+)}/gim, '$1<\/b>'); return html; } Команда   \textbi{}   в  LATEX  придает   тексту   жирное   и   курсивное начертание. Функция function makeBoldAndItalic позволяет найденный текст в команде \textbi{…} преобразовать и заключить в теги  и . «^}» ­ означает, что поиск идет до закрывающей фигурной скобки, а в круглых скобках указываем то, что нужно сохранить. «$1» обозначается выражение в круглых скобках. function makeSsylki(html) { html = html.replace(/\\cite{b([^}]+)}/gim, '[$1]'); return html; } Для ссылок на литературу в  latex  используют команду \cite. Функция makeSsylki(html) позволяет найденное число в команде \cite{…} заключить в [ и ]. «^}» ­ означает, что поиск идет до закрывающей фигурной скобки, а в круглых   скобках   указываем   то,   что   нужно   сохранить.   «$1»   обозначается выражение в круглых скобках. Функция  makeFormula. преобразование формул.  Функция  makeFormula  (html)   отвечает   за function makeFormula(html) { html   =   html.replace(/(\\begin{align\*})/gim, class="mathcenter">$1'); html   =   html.replace(/(\\begin{align})/gim,     '

$1');   class="mathcenter1"> html   =   html.replace(/(\\begin{equation})/gim, class="mathcenter">
		$1'); html   =   html.replace(/(\\begin{equation\*})/gim,   '<\/table>'); html html.replace(/(\\end{align})/gim, =       '$1<\/table>'); html   =   html.replace(/(\\end{equation})/gim, class="mathcenter3">form<\/table>'); html   =   html.replace(/(\\end{equation\*})/gim,     '$1<\/table>'); return html; Наиболее  часто  в  TEX­файле  встречаются  формулы  заключенные  в \end{align}, \end{equation},   \begin{align}  и  \begin{equation}  и  команды   При  преобразовании  из  TEX  в  HTML \begin{align*}  и  необходимо  чтобы  в  HTML­файлах  формулы  были  заключены  в  теги  $1');   class="mathcenter1">   form form        (form)  <\/table>. Для   этого   создаем   функцию  makeFormula,   которая   позволяет   находить   и заключать формулы в соответствующие теги. Функция  makeLiter. конвертирование литературы.   Функция  makeLiter(html)   отвечает   за function makeLiter(html){ html = html.replace(/\\begin{thebibliography}/gim, ''); html = html.replace(/\\bibitem{b([^\n]+)(\n)/gim, ' $1<\/li>$2');html = html.replace(/ ([\d])([\}\b])/gim, ' [$1]'); html = html.replace(/ ([\d])([\d])([\}\b])/gim, ' [$1$2]'); html = html.replace(/\\end{thebibliography}/gim, ''); html = html.replace(/<\/p><\/li>/gim, '<\/li>'); return html; } Список литературы в LATEX оформляется окружением thebibliography.  и \begin{thebibliography} Функция  makeLiter  находит  и  заменяет  \end{thebibliography}  на   и    соответственно, команду  \bibitem{b([^\n]+)(\n)  преобразовывает  и  заменяет  на  $1<\/li>$2. «^\n» означает, что поиск идет до начала новой строки. Следующим   шагом   является   нумерация   списка   литературы.   Команда html = html.replace(/ ([\d])([\}\b])/gim, ' [$1]'); находит числовой символ от 1 до 9 после тега   и заключает его в квадратные скобки. А команда html =  html.replace(/ ([\d])([\d])([\}\b])/gim,   ' [$1$2]');   позволяет   находить числовые   символы   от   10   до   99   после   тега     и   также   заключает   его   в квадратные скобки. Функция  makeWonderfulText.  В   этой   функции   прописывается последовательность вызовов функций. function makeWonderfulText(html) { html = makeBefore(html); html = removeUnknowns(html); html = makeItalic(html); html = makeParagraph(html); html = changeSymbols(html); html = makeHeaders(html); html = makeBoxes(html); html = makeItemize(html); html = makeSuperText(html);footnote = 0; return html; } В функцию makeWonderfulText прописываем полученные функции. function makeWonderfulText(html) { html = makeBefore(html); html = removeUnknowns(html); html = makeItalic(html); html = makeBold(html); html = makeBoldAndItalic(html); html = makeParagraph(html); html = changeSymbols(html); html = makeHeaders(html); html = makeBoxes(html); html = makeSsylki(html); html = makeFormula(html); html = makeItemize(html); html = makeLiter(html); html = makeSuperText(html); footnote = 0; return html; } После   обработки   учебного   материала   по   каждому   модулю   создается архивный файл в формате ZIP, содержащий в себе папку «HTML» с учебным материалом   по   каждому   модулю   в   виде  HTML­страниц   и   файл   описания ресурсов манифест в формате XML. Данный архивный файл предназначен для импорта учебных материалов в систему Moodle. На рис. 3.1 показана экранная форма примера представления в Moodle первой главы курса «Моделирование систем».   На   рис.   3.1   видна   структура   учебного   модуля   и   материал, предназначенный для изучения, а также кнопки навигации по системе Moodle.Для   проигрывания   аудио   и   видео   файлов   используется  Adobe  Flash  Flash­технологии   объединили   в   себе   множество   мощных Player. технологических   решений   в   области   мультимедийного   представления информации.   Ориентация   на   векторную   графику   в   качестве   основного инструмента  разработки flash­программ позволила  реализовать  все базовые элементы   мультимедиа:   движение,   звук   и   интерактивность   объектов.   При этом размер получающихся программ минимален и результат их работы не зависит от разрешения экрана у пользователя [34].Рис.   3.1   –  Экранная   форма   первой   главы   курса   «Моделирование систем» в Moodle Мультимедийная   презентация   представляет   собой  HTML­файл,   в котором описана ссылка на соответствующий аудио файл, а также на файл описания   ресурсов   в   формате  XML.   В  XML­файле   описано   содержимое презентации. Для загрузки мультимедийной презентации в  Moodle  выбираем ресурс   ссылка   на   файл   (рис.   3.2).   Ссылка   на   файл   или   веб­страницу   – добавление   ссылки   на   сторонний   ресурс,   или   файл,   ранее   закачанный   в систему обучения преподавателем [35]. На рис. 3.3 показана экранная форма примера   представления   мультимедийной   презентации   в  Moodle  по   курсу «Английский язык – 3».Рис. 3.2 – Экранная форма добавления ресурса в Moodle Также были реализованы упражнения по курсу «Английский язык – 3». Были   реализованы   упражнения   по   методикам   «Вставьте   нужное   слово», «Множественного выбора», «Сравнение понятий», «Исключение лишнего». На рис. 3.4­3.5 показаны экранные формы некоторых реализованных упражнений в Moodle. Рис. 3.3 – Экранная форма мультимедийной презентации в  Moodle  по курсу «Английский язык – 3»Рис. 3.4 –  Экранная  форма  реализованного  упражнения  по  методике «Исключение лишнего» по курсу «Английский язык – 3» в Moodle Рис. 3.5 –  Экранная  форма  реализованного  упражнения  по  методике «Вставьте нужное слово» по курсу «Английский язык – 3» в Moodle Тестирование   обучаемых   в   процессе   обучения   позволяет   оценить начальный уровень знаний и принять решение о необходимой версии модуля(входное тестирование) или оценить уровень освоения материала, в случае с итоговым тестированием и перенаправить обучаемого на повторное изучение учебного материала, либо перенаправить на изучение следующего модуля. Компонент тестирование представляет собой ZIP­архив, содержащий в себе HTML­страницу и файл описания ресурса манифест в формате XML, а также JS­файл для управления тестированием. Реализованы тестовые вопросы следующих типов:  Одиночный  выбор  –  предполагает  один  правильный  ответ (рис. 3.6). Рис. 3.6 – Экранная форма тестового вопроса одиночного типа по курсу «Моделирование систем»  Множественный   выбор   –   предполагает   один   или   несколько правильных ответов (рис. 3.7). Рис. 3.7 – Экранная форма тестового вопроса множественного типа по курсу «Моделирование систем»  Числовой ответ – ввести в качестве ответа число (рис. 3.8).Рис. 3.8 – Экранная форма тестового вопроса типа числовой ответ по курсу «Моделирование систем»  Короткий   ответ   –   обучаемый   вводит   ответ.   В   качестве   ответа требуется ввести слово (рис. 3.9). Рис. 3.9 – Экранная форма тестового вопроса типа короткий ответ по курсу «Моделирование систем» 4.5 Выводы по третьей главе Выбрана   наиболее   оптимальная   система   управления   обучением  LMS Moodle, а также средства для реализации адаптивной технологии обучения. Реализованы   такие   компоненты   адаптивной   технологии   обучения,   как вводный   материал,   детализированная   версия   модуля,   мультимедийная презентация,   упражнения,   итоговое   тестирование. реализованы по курсам «Моделирование систем» и «Английский язык – 3».  Данные   компоненты В дальнейшем планируется реализовать:     упрощенно­поверхностную версию модуля; входное тестирование; модель обучаемого; алгоритм обучения.Глава 5. Исследование адаптивной технологии обучения, основанной на когнитивном научении Под методикой исследования подразумевают совокупность принципов,   приемов,   процедур   и   организации   собственно методов, исследовательской   работы,   т.е.   изучение   педагогических   явлений,   решение   техники, научных проблем в учебно­воспитательном процессе [36]. Для   исследования   эффективности   разработанной   адаптивной технологии   обучения,   основанного   на   когнитивном   научении   в   рамках диссертационного   исследования,   был   проведен   эксперимент,   который заключался в следующем. Группе студентов было предложено рассмотреть и изучить   полученные   компоненты   данной   технологии   по   курсам «Моделирование   систем»   и   «Английский   язык   –   3»,   предъявленные обучаемым   в   системе  LMS  Moodle.   Обучаемым   необходимо   оценить представленные компоненты по десятибалльной шкале: 1 балл – очень слабо; 2 балла – слабо; 3 балла – посредственно; 4 балла – удовлетворительно; 5 баллов – недостаточно хорошо; 6 баллов – хорошо; 7 баллов – очень хорошо; 8 баллов – отлично; 9 баллов – великолепно; 10 баллов – прекрасно. Этот эксперимент проводился по опросному методу, а именно в форме анкетирования. Анкетирование – метод письменного опроса, позволяющий в сравнительно короткий срок получить много информации [37]. В процессе экспериментальной   работы   был   проведен   опрос   среди   обучаемых.   Цельюопроса   было   оценить   реализованные   компоненты   адаптивной   технологии обучения по следующим критериям [38]:  Навигация.   Удобство   и   легкость   ориентации   в   системе   и структуре курса.     Общий дизайн презентации. Корректность отображения видеолекции. Корректность оформления упражнений. Корректность оформления тестирования. Результаты опроса обучаемых представлены в табл. 4.1. Таблица 4.1 – Результаты эксперимента Критерии оценивания Навигация. легкость   Удобство   и   ориентации   в Баллы С1 8 С2 6 С3 8 С4 7 С5 6 С6 9 С7 8 С8 10 С9 7 С10 6 С11 8 С12 7 системе и структуре курса Общий дизайн презентации Корректность   отображения видеолекции Оформление упражнений Оформление тестирования 7 8 6 9 10 8 6 8 9 7 8 10 6 9 7 6 8 5 8 5 9 10 7 7 7 8 8 7 8 9 8 7 7 6 8 8 8 6 10 8 8 5 9 7 9 8 6 6 Вычислим   средний   балл   по   результатам   опроса,   составим   наглядный график (рис. 4.1).Рис. 4.1 – График опроса обучаемых Исходя из графика, можно сделать вывод, что в целом анализ ответов свидетельствует   о   положительном   отношении   обучаемых   к   реализованным компонентам данной технологии. Выводы по четвертой главе 5.1 Был   проведен   эксперимент   в   форме   опроса   обучаемых,   с   целью выявления отношения к реализованным компонентам адаптивной технологии обучения.   В   результате,   которого   можно   сделать   вывод   о   положительном отношении обучаемых к реализованным компонентам данной технологии.Глава 6. Заключение 1. На   основе   проведенного   анализа   существующих   технологий обучений, наиболее оптимальной оказалась адаптивная технология обучения. Также были определены общие требования к данной технологии обучения. 2. Разработана   модель   обучаемого,   которая   учитывает   такие параметры, как доминирующий тип восприятия, а также начальный уровень знаний обучаемого. 3. Разработан   алгоритм   обучения,   позволяющий   адаптировать учебный   материал   к   начальному   уровню   знаний   обучаемого,   а   также учитывает доминирующий тип восприятия обучаемого. 4. Реализованы   компоненты   адаптивной   технологии   обучения   на основе когнитивной теории научения по курсам «Моделирование систем» и «Английский язык – 3». 5. Произведено   исследование   реализованных   компонентов адаптивной технологии обучения, которое свидетельствует о положительном отношении обучаемых к реализованным компонентам данной технологии.Глава 7. Список использованных источников 1. Сатунина   А.Е.   Технология   обучения,   технология   образования, образовательная   услуга:   диалектика   понятий   //   Современные   наукоемкие технологии. – №4, 2016. – С. 73­74. Фоминова   А.Н.,   Шабанова   Т.Л.   Педагогическая   психология:   учебное 2. пособие.   Библиотека  FictionBook  [Электронный   ресурс].  ­   Режим   доступа: http://fictionbook.ru/pages/read_book_online/? art=588725&show_reminders_subscr=1&pagenum=4,   свободный   (дата Тархов   С.В.   Адаптивное   электронное   обучение   и   оценка   его обращения 22.02.2016). 3. эффективности // Открытое образование. – № 5, 2005. – С. 37­47. 4. Ташлыкова   Т.С.   Модель   студента   как   адаптивная   часть Кручинин В.В. Разработка компьютерных учебных программ. –  Томск: интеллектуальной обучающей системы. 5. Изд­во Том. гос. университета, 1998. – 211 с. 6. Комиссия при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому   развитию   экономики   России.   Единые   требования   к электронным   образовательным   ресурсам   [Электронный   ресурс].   ­   Режим доступа:   http://www.eir.ru/pdf/ett_11.pdf,   свободный   (дата   обращения: 22.03.2016) 7. Tne  cognitive  perspective  [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: http://dakota.fmpdata.net/PsychAI/PrintFiles/Cognitive.pdf, обращения: 15.03.2016). 8. Научение.   //   Википедия   —   свободная   энциклопедия  [Электронный   свободный  (дата ресурс].   –   Режим   доступа:   http://ru.wikipedia.org/wiki/Научение,   свободный (дата обращения: 01.03.2016). 9. Богорев  В.В. Психолого­педагогические  основы системы адаптивного обучения // Наука и школа. – № 2, 2001. – С. 12­15. 10. Бершадский М.Е. Когнитивная образовательная технология: построениекогнитивной   модели   учащегося   и   ее   использование   для   проектирования учебного процесса // Школьные технологии. – № 5, 2005. – С. 73­83. 11. Мишина Т.В. Становление когнитивизма. Научный электронный архив [Электронный доступа: http://econf.rae.ru/pdf/2010/02/bac9162b47.pdf,   свободный   (дата   обращения ресурс]. Режим ­         26.03.2016) 12. Ковина   Т.П.   Развитие образовательного процесса на основе современной системы интерактивного   Когнитивный   подход   в   обучении. обучения   в   условиях   модернизации   образования  [Электронный   ресурс].   ­ Режим   доступа:   http://mami.ru/science/aai77/scientific/article/s14/s14_70.pdf, свободный (дата обращения 18.03.2016). 13. Education  Learning to adapt: understanding the adaptive learning supplier landscape.   Режим   доступа: [Электронный   ресурс]. growth  ­   http://edgrowthadvisors.com/wp­content/uploads/2013/04/Learning­to­ Adapt_Report_Supplier­Landscape_Education­Growth­Advisors_April­2013.pdf, свободный (дата обращения 24.03.2016) 14. Wirth K.R., Perkins D. Learning to learn [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.macalester.edu/academics/geology/wirth/learning.pdf,   свободный (дата обращения: 20.03.2016). 15. Нагорнова А.Ю., Нагорнов Ю.С., Кирюхина Д.В., Абалакова О.В., Ли М.Г., Мустафина О.А., Тузова Е.М. Характеристика когнитивной технологии обучения студентов технических специальностей // Современные проблемы науки   и   образования  [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: http://www.science­education.ru/pdf/2012/6/339.pdf, обращения: 17.03.2016). 16. Хегенхан Б., Олсон М. Теории научения. – 6­е изд. – Спб.: Питер, 2004. свободный  (дата   – 474 с. 17. Денисова   И.Ю.,   Баканова   М.В.   Реализация   адаптивной   технологии обучения в информационной обучающей системе. // Известия ПГПУ им. В.Г. Белинского. – № 28, 2012. – С. 749­752. 18. Растригин   Л.А.   Адаптивное   обучение   с   моделью   обучаемого.   /   Л.А.Волянская   Т.А.   Методы   и   технологии   адаптивной   гипермедиа   // Растригин, М.Х. Эренштейн — Рига: Зинатне, 1988. — 160 с. 19. Современные проблемы конструирования программ. – С. 38­68. 20. Модель   обучаемого.   //   Терминологический   словарь   обучения [Электронный доступа: http://www.dupliksv.hut.ru/pauk/dict/12.html,   свободный  (дата   обращения: ресурс]. Режим     –     02.04.2016). 21. Щеголькова   В.А.,   Любчик   В.А.,   Рудень   Р.Н.  Модель   ученика   в   ­   Сумской   государственный компьютерных   обучающих   системах. университет, 2003. 22. Воронцов   А.   Модели   обучения   автоматизированных   обучающих систем   //   Энциклопедия   знаний   в   области   информационной   поддержки жизненного   цикла   изделий  [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: http://wiki.itorum.ru/2011/05/modeli­obucheniya­avtomatizirovannyx­ obuchayushhix­sistem/, свободный (дата обращения: 22.03.2016). 23. Фетискин   Н.П.,   Социально­   Мануйлов   Г.М. психологическая диагностика развития личности и малых групп. – М.: Изд­во   Козлов   В.В., Института Психотерапии, 2002. – 490 с. Воробкалов   П.Н.,   Камаев   В.А.   Оценка   качества   электронных 24. обучающих систем. Информационные технологии в управлении // Управление большими системами. – № 24, 63. – С. 99­110. 25. Лигай Т.А., Кречетов И.А., Модель обучаемого как основа в разработке адаптивного образовательного контента // Материалы Всероссийской научно­ технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУСУР2013», Томск, 1517 мая 2013 г. Томск: В­Спектр, 2013: В 5 Галеев И.Х. Развитие адаптивных технологий обучения // Вестник ВГУ. частях. Ч. 2. С. 318­321. 26. – №4, 2004. – С. 76­83. 27. Волкова М.А. Технология педагогического регулирования и коррекции образовательного   процесса:   Учебное   пособие.   –   Челябинск:   Изд.   ЮУрГУ, 2004. – 70 с. 28. Таксономия   Блума   //   Википедия   —   свободная   энциклопедиядоступа: [Электронный http://ru.wikipedia.org/wiki/Таксономия_Блума,   свободный  (дата   обращения: ресурс]. Режим –         12.03.2016). 29. Якушев.   Анализ   технологий   и   систем   управления   электронным – обучением http://inno.cs.msu.su/implementation/it­university/07/,  [Электронный ресурс].         Режим   свободный доступа:  (дата обращения: 02.04.2016). 30. Moodle // Википедия — свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. –   Режим   доступа:   http://ru.wikipedia.org/wiki/Moodle,   свободный  (дата обращения: 12.03.2016). 31. Стандарты в электронном обучении  // Информационные технологии в образовании доступа:  [Электронный   Режим   ресурс]. –     http://bit.edu.nstu.ru/archive/issue­3­ 2004/standarty_v_elektronnom_obuchenii_60/,   свободный  (дата   обращения: 06.04.2016). //   Википедия   —   свободная   энциклопедия  [Электронный 32. ресурс].   –   Режим   доступа:   http://ru.wikipedia.org/wiki/SCORM,   свободный SCORM  (дата обращения: 12.03.2016). 33. IMS   Content   Package  повышения   квалификации  //   Отдел   дополнительного   образования   и [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа: http://cdo.sssu.ru/mod/forum/discuss.php?d=452&parent=2697,   свободный  (дата обращения: 10.03.2016). 34. Adobe  Flash  //   Википедия   —   свободная   энциклопедия  [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/ Adobe_Flash, свободный (дата обращения: 24.03.2016). 35. Курмышев   Н.В.,   Краснощеков   К.Ю.   Создание   курсов   в   системе дистанционного   обучения  Moodle:   Учебно­методическое   пособие   для преподавателей. – Великий Новгород, 2012. – 68с. 36. Основные   методы   исследования   в   методике   как   науке  //   Центр современных методик преподавания [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.dioo.ru/metodyi­issledovaniya.html,   свободный  (дата   обращения:10.04.2016). 37. Методы   и   методика   педагогического   исследования  //   Педагогика [Электронный   ресурс].   –   Режим   доступа:   http://paidagogos.com/?p=18, свободный (дата обращения: 10.04.2016). 38. Критерии оценки курсов // Редактор CourseLab [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.courselab.ru/db/courselab /root_id/criteria/doc.html, свободный (дата обращения: 24.04.2016). Размещено на Allbest.ru Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении. Скачать Нажимая кнопку «Скачать», вы принимаете условия оферты, обработки и защиты личных данных и подключаете бесплатные почтовые уведомления с возможностью отписки. Посмотрите также Наледи и методы борьбы с ними Внимание класса на уроке Из опыта работы школьного библиотекаря Школьный музей. Школьный музей. Школьный музей. Школьный музей. Викторина к 9 Мая Викторина к 9 Мая Викторина к 9 Мая Мы используем Cookies Продолжая использовать наш сайт, вы соглашаетесь с политикой использования Cookies. Это файлы в браузере, которые помогают нам сделать ваш опыт взаимодействия с сайтом удобнее. Функциональные Аналитические Маркетинговые Принять настройки