Методика анализа отклонений процесса обучения на основе использования когнитивной и продукционной модели

Построение и использование когнитивной карты решения проблемы низкой эффективности обучения при наличии СОЗ.

Когнитивная карта служит для отображения некоторой ситуации или проблемы, решение которой сложно формализовать. Когнитивная карта представляет собой знаковый ориентированный граф [2]. Знаковый граф — это граф, дуги которого имеют знак «+» или «-». Узлами графа в когнитивной карте выступают факторы (переменные) проблемы, а дугами — причинно-следственные связи между ними. Если дуга имеет положительный знак, значит, увеличение значения фактора-источника приводит к увеличению значения фактора-приемника, а при уменьшении значения фактора-источника, значение фактора-приемника также уменьшается. Если дуга имеет отрицательный знак, то ситуация обратная: увеличение значения фактора-источника приводит к уменьшению значения фактора-приемника, а уменьшение значения фактора-источника приводит к увеличению значения фактора-приемника [3].

На карте всегда присутствуют целевые факторы: факторы, для которых необходимо добиться заданных значений, чтобы проблема была решена. Управление ситуацией: приведение к целевому состоянию происходит за счет других факторов: управляемых факторов, факторов, на которые можно оказать непосредственное влияние [4].

Когнитивные карты используются и для решения проблем вуза. В работе [5] представлена когнитивная карта управления качеством образования вуза в целом. В работе [6] представлена карта, моделирующая приемную кампанию университета. Однако решение проблемы низкой эффективности обучения при наличии СОЗ в существующих работах не рассматривается. Для частичного решения данной проблемы, при детальном анализе отклонений в обучении, можно использовать когнитивную карту.

Модель решения проблемы низкой эффективности обучения представляет собой знаковый ориентированный граф:

М = (Ц, У, С),.

где Ц? множество вершин, отображающих целевые факторы (показатели процесса обучения); У? множество вершин, отображающих управляемые факторы (источники проблем); С? множество дуг, отображающих причинно-следственные связи.

В качестве целевых факторов взяты показатели обучения, используемые в работе [7] для вычисления интегрального показателя эффективности. Множество целевых факторов имеет вид:

Ц = {Ц1, Ц2, Ц3, Ц4, Ц5},.

где Ц1? повторяемость ошибок у разных студентов; Ц2? количество попыток сдачи одной работы (этапа); Ц3? количество ошибок; Ц4? процент ошибок бэкграунда; Ц5? процент ошибок оформления.

Множество управляемых факторов (источников проблем) имеет вид:

У = {У1, У2, У3, У4, У5},.

где У1? ясность и полнота изложения материала; У2? ясность комментариев к исправлению; У3? сложность задания; У4? пробелы в бэкграунде; У5 — невнимательность.

Для построения когнитивных карт используются различные системы. В работе [8] рассмотрены отечественные системы: «Ситуация», «Космос», «ИГЛА» и др. Однако, данные системы не имеют свободного доступа. Поэтому для построения модели была использована зарубежная онлайн программа Mental Modeler [9]. На рис. 1 представлена когнитивная карта решения проблемы низкой эффективности обучения при наличии СОЗ.

Рис. 1. ? Когнитивная карта решения проблемы низкой эффективности обучения

Управление целевыми факторами происходит с помощью воздействия преподавателя на управляемые факторы, которые в свою очередь действуют на целевые. Недопустимое значение фактора Ц4 «Процент ошибок бэкграунда» говорит о том, что пробелы в бэкграунде есть у значительной части студентов, и поэтому нужно этот бэкграунд восполнить в виде дополнительного материала.

Недопустимое значение фактора Ц5 «Процент ошибок оформления» говорит о том, значительная часть студентов проявляет невнимательность, оформляя работу не так, как положено и описано в методическом обеспечении. Здесь также необходимо сформировать дополнительный материал: материал с предупреждающей информацией. Влияние на факторы Ц4 и Ц5 является самой простой задачей, по сравнению с остальными целевыми факторами, так как в данном случае действует только один управляемый фактор.

Недопустимое значение фактора Ц1 «Повторяемость ошибок у разных студентов» может говорить об одновременном влиянии трех факторов, двух факторов или влиянии только одного из трех управляемых факторов. Недопустимая повторяемость ошибок может говорить о невнимательности студентов и/или пробелах в бэкграунде, и/или отсутствии ясности и полноты изложения материала текущего курса. В данном случае нужно выделить повторяемые ошибки и дифференцировать, какой фактор оказал негативное влияние в каждом случае.

Недопустимое значение целевых факторов Ц2 и Ц3 может говорить об одновременном влиянии или всех пяти управляемых факторов, или их части. Повлиять на управляемые факторы в данном случае сложнее всего. Необходимо анализировать все ошибки, сделанные за анализируемый учебный год по задаче.