Разработка методики обучения в Интернет — подсистеме по исследованию устойчивости САУ

При разработке обучающей Обучающей подсистемы для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет с помощью частотных критериев устойчивости необходимо конкретизировать содержание трех основных вопросов дидактики: «Чему учить?», «Как учить?», «Кого учить?» .

Первый из них определяет цели и содержание обучения — это мы рассмотрели в п. 1.1, второй — методику обучения, третий — объект обучения: студенты.

Остановимся подробнее на втором вопросе. Разработка методики обучения сводится к выбору:

• o вида управления процессом обучения (разомкнутый, замкнутый, смешанный) ;
• o вида информационных процессов (рассеянный, направленный) ;
• o типа и вида обучающей подпрограммы.

Процесс обучения, в ходе которого обучаемый должен приобрести заданную совокупность знаний и умений, заключается в управлении последовательностью действий, которые ведут обучаемого к заданной цели.

Выделяют следующие виды управления процессом обучения:

• 1. Разомкнутое управление — управление познавательной деятельностью, которое осуществляется по заранее заданному алгоритму без диагностики промежуточных состояний процесса усвоения знаний.
• 2. Замкнутое управление — предполагает постоянное слежение за процессом познавательной деятельности и его коррекцию в случае выявленных отклонений. Обязательно наличие обратной связи от обучаемого к подсистеме автоматизированного обучения и постоянного текущего контроля хода обучения.
• 3. Смешанное управление — предполагает использование на различных этапах комбинаций замкнутого и разомкнутого видов управления.

В разработанной системе реализован подход со смешанным управлением. Для этого используются режимы «Обучение» (разомкнутое управление) и «Контроль знаний с обучением» (замкнутое управление) .

Все воздействия в ходе обучения осуществляются с помощью информационных процессов (ИП). При этом различают рассеянные и направленные ИП.

В рассеянном ИП информация от источника (в нашем случае подсистемы автоматизированного обучения) направляется сразу ко всем обучаемым без учета того, воспринимают они его или нет.

В направленном ИП информация от источника направляется к конкретному обучаемому с учетом его индивидуальных особенностей.

В разрабатываемой системе применено смешанное управление с рассеянным ИП. Такая структура модели обучения, с нашей точки зрения, наиболее точно соответствовала реализации поставленной перед нами задачей.

Классификация обучающих систем.

Под автоматизированной обучающей системой (АОС) в данной работе подразумевается такая система, которая поддерживает и/или организует процесс обучения, закрепления и редактирования знаний пользователя этой системой. В процессе изучения материала с помощью автоматизированной обучающей системы становится необходимым решить некоторые конкретные задачи:

• 1. Передача знаний от системы к обучаемому человеку.
• 2. Закрепление у обучаемого изучаемого материала.
• 3. Допуск — который является контролем знаний.
• 4. Представление сведений на рассматриваемую тему по запросу обучаемого.

В настоящее время во всем мире ведутся активные работы по исследованию и разработке разнообразных обучающих систем и инструментария для их создания.

Человек и ЭВМ вместе образуют систему взаимодействия, в которой осуществляется обмен информацией в знаковой форме. Взаимодействие должно быть таким, чтобы эффективно разрешалась проблема пользователя. Организация взаимодействия между пользователем — человеком и обучающей системой в данной разработке осуществляется в форме человеко — машинного диалога. Все режимы работы системы являются диалоговыми, что позволяет пользователю самообучаться во время работы.

Типы подсистем.

По назначению можно выделить информационно-обучающие, контролирующие и универсальные системы. Первые предназначены для передачи обучаемым определенного объема знаний и/или умений. Вторые — для проверки знаний обучаемых. Универсальные системы выполняют как обучение, так и контроль.

По режиму работы различают однопользовательские и многопользовательские АОС. Последние базируются на сетевом программном обеспечении и оборудовании.

По особенностям реализации можно выделить аппаратные системы, для которых требуется специальное оборудование, и чисто программные системы, работающие на ЭВМ общего назначения.

По отношению к изучаемой предметной области АОС могут являться инвариантными или ориентированными на один предмет. В инвариантных системах предусматривается отделение учебных материалов от инструментальной системы (оболочки), обычно имеются средства для создания модификации учебных материалов. В отличие от них АОС, ориентированные на один предмет не имеют средств для смены наполнения. В инвариантных АОС имеется подсистема для подготовки учебных материалов (авторская подсистема) .

В зависимости от особенности изменять свое поведение АОС может быть разделена на линейные, разветвленные и настраиваемые.

Линейные АОС не предполагают изменения последовательности применения учебных воздействий в процессе работы: линейная последовательность определяет действия системы.

Разветвленная АОС при обстоятельствах (например, после выполнения обучаемым контрольного упражнения могут изменять порядок применения учебных воздействий. Все возможные ветвления в PRG изучения материала предусмотрены набором сценариев, составленных автором учебного курса.

Настраиваемые АОС на основании имеющихся у нее педагогических знаний и анализа хода процесса обучения конкретного обучаемого способна изменять свое поведение [5]. Знания представляются в декларативной форме и выражают как специфичные для изучаемой проблемной области приемы преподавания, так и общие педагогические принципы.

По способу реализации пользовательского интерфейса могут быть выделены системы, ориентированные на текстовой и графический способ реализации. В Таблица 1.1. показаны выделенные классы обучающих систем.

Анализ приведенных ранее требований к адаптивным АОС показывает, что:

• а) наиболее перспективным (для реализации в будущем) являются системы, относящиеся к классам, помеченным в Таблица 1.1. символом *.
• б) в силу ограничений, накладываемых текущим состоянием вычислительной техники в учебных заведениях, предпочтение для обучающих систем, способных найти широкое применение в современной системе образования.

Таблица 1.1. Типы подсистемы.

Основные виды обучающих систем.

Среди используемых обучающих систем можно выделить следующие основные виды [5]:

• 1. «Электронные учебники», подготавливаемые с использованием специализированных авторских систем. Примером авторских систем являются АДОНИС, УРОК, LINKWAY, TenCore и др. Их основу составляют текстовые и графические редакторы, позволяющие структурировать и представлять учебные материалы, включая тексты, графические. образы, упражнения и т. п. В авторских системах фрагменты сведений о ПО хранятся в специальных структурных единицах, называемых кадрами или фреймами. Набор таких кадров формируется авторами учебного курса. В кадрах могут содержаться текстовые фрагменты, иллюстрационный материал (рисунки, графики), а также контрольные упражнения. Авторами задается последовательность ознакомления пользователя-ученика с кадрами. При этом возможны ветвления в зависимости от результатов выполнения упражнений. Такая последовательность системы называется сценарием. Отдельные системы позволяют ученику самостоятельно выбирать следующий кадр из некоторого набора возможных. Следует отметить, что такие системы могут иметь достаточно сложную организацию, поддерживают различные уровни сложности предлагаемых для изучения материалов и предоставляют пользователю широкий спектр дополнительных услуг (доступ к глоссарию, вставка графических компонент, поддержка разных уровней пользователя и др.) .
• 2. Программы, предназначенные для развития у обучаемых практических навыков при решении задач из некоторой узкой предметной области. Например, решение задач школьного курса геометрии или расчет зубчатых передач в курсе деталей машин инженерного вуза.
• 3. Системы, основанные на нелинейном представлении информации. В эту группу входят системы типа «гипермедиа». Объекты, входящие в гипер-медиа систему формируют сложную сеть (гиперсеть), отражающую структуру проблемной области. Связи в сети обычно являются типизированными. Для объекта, находящегося в узле, может задаваться специфическая информация, облегчающая его поиск.
• 4. Адаптированные для обучения версии распространенных программных комплексов. В таких системах реализуется некоторое подмножество функций изучаемой программы, снабженное многочисленными примерами и упражнениями.

Основные роли АОС.

• 1. Хранилище информации с обеспечением быстрого поиска требуемых сведений, обновление информации в нем может производиться более оперативно по сравнению с печатными пособиями. Информация может быть представлена в различных формах (текст, графика, видеосюжеты и т. д.) .
• 2. Как средство управления процессом обучения
• 3. Как средство для целенаправленного отбора, дозирования и предоставления необходимых сведений обучаемому с возможностью адаптации к его особенностям и объему имеющихся знаний.
• 4. Как средство анализа успеваемости.
• 5. Как интеллектуальный партнер обучении практических задач (приобретения практических навыков) .

Методика обучения в подсистеме строится на основании разработанной структуры базы знаний предметной области по частотным характеристикам и частотным критериям устойчивости САУ. Под знаниями будем понимать совокупность сведений у индивидуума, общества или искусственной системы о мире (конкретной ПО, совокупности объектов или объекте), включающих в себя информацию о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений, правилах использования этой информации для принятия решений.

В зависимости от последовательности проработки квантов учебной информации различают три вида Обучающих Программ:

• 1. Линейная ОП — это жестко установленная последовательность кадров, одинаковая для всех обучаемых.
• 2. Разветвленная ОП — это такая последовательность кадров, при которой обучаемые разной степени подготовленности продвигаются по обучающей программе различными путями:
  • — при правильном ответе некоторые кадры могут быть пропущены;
  • — при неточном предусматриваются дополнительные кадры.
• 3. Многоуровневая ОП — включает в себя несколько уровней изложения одного и того же материала, предназначенных для обучаемых разной степени подготовленности.

Итак, при тщательном анализе ряда факторов нами в обучающей Интернет-подсистеме для лабораторного исследования устойчивости разомкнутой и замкнутой САУ с помощью частотных критериев устойчивости была выбрана методика обучения, характеризующаяся следующими параметрами:

• · вид управления процессом обучения — смешанный;
• · вид информационных процессов — рассеянный;
• · тип ОП — в соответствии с поставленной задачей в одной подсистеме реализовано два типа ОП — КП и ИП;
• · вид ОП — линейный.