На правах рукописи

Кудинов Виталий Алексеевич

ПОСТРОЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ВУЗА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ ЗНАНИЯМИ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания

Автореферат диссертации на соискание

ученой степени доктора педагогических наук

Москва,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Формирующееся информационное общество предъявляет к выпускникам высших учебных заведений новые требования: необходимость постоянного обновления знаний и умений; повышение социальной активности и профессиональной мобильности; способность быстро и эффективно принимать решения в условиях неопределенности и информационного переполнения. Особую значимость при этом приобретает процесс информатизации образования, который можно рассматривать как одну из линий социализации и развития специалиста в современных условиях.

Значимость и специфика использования информационных и телекоммуникационных технологий при подготовке студентов вузов рассматривалась во многих педагогических исследованиях. Вопросам информатизации высшего образования посвятили свои научные труды А.Г. Абросимов, С.Л. Атанасян, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, И.Б. Готская, А.П. Ершов, С.А. Жданов, Ю.И. Капустин, А.Ю. Кравцова, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, С.И. Макаров, С.В. Панюкова, И.В. Роберт, Н.Х. Розов, А.Н. Тихонов и многие другие ученые. За рубежом большой вклад в решение проблем информатизации образования внесли Р. Вильямс, Н. Вирт, Д. Грисс, Э. Дейкстра, П. Деннинг, Д. Кнут, С. Пейперт, Б. Хантер и другие.

Из числа известных направлений информатизации образования в вузе основное внимание в данной работе уделено вопросам информатизации учебного процесса. При этом, какой бы подход к построению учебного процесса в вузе (деятельностный, компетентностный, культурологический и т.д.) мы бы не использовали, везде одним из ведущих компонентов выступают знания.

Наибольшее распространение для описания систем, ориентированных на знания, получили специализированные технологии управления знаниями, представляющие собой совокупность процессов и технологий для выявления, создания, распространения, обработки, хранения и предоставления для использования знаний внутри определенного сообщества или организации.

Вопросы разработки методологии управления знаниями нашли отражение в работах таких авторов, как Ю. Адлер, Е.А. Балашов, Н.В. Бекетов, Т.Г. Гаврилова, А.Л. Гапоненко, Л.Ю.Григорьев, М.А. Женчур, Д.А. Жуков, О.Л. Ильченко, Н.В. Казакова, А.И. Каптерев, Ю.И. Лобанов, М. Мариничева, Д.С. Марьясин, Б. З. Мильнер, И.И. Просвирин, Е.Н. Рузаев, П.Е. Рузаева и др. Среди зарубежных работ обращают на себя особое внимание исследования, проведенные У.Буковичем, К. Виига, Т.Давенпортом, Ч.Деспресом, Э. Караянисом, И.Нонакой, Л.Прусаком Д.Стаплтоном, Т.Стюартом, Х.Такеуши, Р.Уилльямс, Г. Хедлундом, Д.Чавелом, М. Эрлом и др.

Применительно к высшему учебному заведению под управлением знаниями будем понимать систематический процесс идентификации, использования и передачи информации, знаний, которые участники образовательного процесса могут создавать, совершенствовать и применять. Управление знаниями включает следующие компоненты: стимулирование прироста знаний; отбор и аккумулирование значимых сведений из внешних по отношению к вузу источников; сохранение, классификацию, трансформацию и обеспечение доступности знаний; распространение и обмен знаниями, в том числе в рамках вуза; использование знаний в образовательном процессе вуза; воплощение знаний в услугах, документах, базах данных и программном обеспечении; оценку знаний; защиту знаний.

Использование в процессе информатизации обучения технологий управления знаниями обусловлено как потребностью расширения теоретических представлений о процессах передачи знаний и обучения, так и практическими целями создания и применения эффективных обучающих систем, внедрение которых должно способствовать обеспечению необходимого качества обучения, совершенствованию управления учебным процессом в вузе.

Применение технологий управления знаниями в учебном процессе предполагает реализацию принципов самоорганизации, саморегулирования и самоконтроля. Модель учебного процесса на основе технологий управления знаниями позволяет интегрировать различные формы получения образования с помощью распределенной или виртуальной образовательной среды, в которой обучаемый должен ориентироваться самостоятельно, стремясь к достижению стоящих перед ним образовательных целей. При этом задача преподавания дисциплин в новых условиях предполагает соединение творческих усилий преподавателей, выступающих большей частью в роли консультантов, и обучаемых в процессе постановки и реализации учебных целей и программ.

Основу информационной образовательной среды в условиях использования технологий управления знаниями могут составлять специализированные системы управления знаниями, объединяющие знания смежных научных дисциплин. Такие системы должны обеспечивать интеграцию, накопление и поддержку, а также организацию доступа к знаниям образовательной среды, что позволяет:

объединить различные источники информации по различным дисциплинам, специальностям и участникам образовательного процесса (преподавателям и студентам) в рамках единой системы;

обеспечить постоянное развитие системы за счет обновления теоретического знания и непрерывного накопления нового опыта, полученного преподавателями и студентами в ходе учебного процесса;

предоставлять релевантную решаемой обучающей задаче информацию каждому из участников образовательного процесса в соответствии с его знаниями, предпочтениями и потребностями.

Следует отметить, что до настоящего времени за пределами интереса исследователей и разработчиков остается ряд фундаментальных методических проблем создания и применения систем управления знаниями образовательной организации. Важнейшими из них являются: обоснование места и роли системы управления знаниями в системе преподавания конкретных предметов; исследование принципов отбора контента системы управления знаниями; изучение проблемы структуризации учебной информации, представленной в системе управления знаниями; определение полноты и оптимальной формы представления учебной информации в системе управления знаниями; технология оценки систем управления знаниями как в процессе их разработки, так и в процессе экспертизы готового программного продукта.

Необходимость решения вышеуказанных задач определяет актуальность темы настоящей работы.

Интеграция курсов в рамках системы управления знаниями во многом пересматривает организацию обучения студентов в плане самостоятельного изучения теоретического материала и выполнения практических заданий, использования общего инструментария и лабораторной базы, выделения описаний общих предметных областей и конкретных ситуаций для выполнения сквозных семестровых, лабораторных и курсовых работ и проектов, дипломного проектирования. Изменяется также роль производственной практики обучающихся, в процессе которой может собираться общая информация для организации всего набора учебных курсов.

Традиционное создание учебных курсов осуществляется в соответствии с государственным образовательным стандартом, фиксирующим квалификационные характеристики специальностей. Набор учебных курсов (дисциплин), соответствующий квалификационным характеристикам, составляет общий учебный план специальности. Последующая разработка учебных программ отдельными кафедрами неизбежно приводит к дублированию отдельных положений, которое трудно выявить в силу специфики используемой терминологии в конкретных предметах. На уровне общего образовательного стандарта весь объем используемых терминов в конкретных дисциплинах нельзя в полной мере унифицировать. В результате получаются достаточно жесткие учебно-методические комплексы, которые трудно адаптировать к условиям функционирования конкретного учебного заведения и индивидуальным особенностям обучаемых.

Для повышения качества учебного процесса представляется необходимым интегрировать разработку множества учебных курсов, как на уровне отдельных кафедр, так и на межкафедральном уровне путем координации параллельно выполняемых работ на основе технологий управления знаниями, базирующихся на объектном или компонентном подходе с онтологическим описанием концептуальной модели используемых знаний.

В последние годы формируется новый принцип построения обучающих систем: процесс обучения рассматривается как процесс управления знаниями обучаемого. В рамках этого подхода ведутся работы по разработке интеллектуальных систем управления обучением. Одно из направлений этих разработок связано с созданием адаптивных обучающих систем, т.е. поддерживающих индивидуальный подход в обучении. Такие обучающие системы играют особую роль в развитии новых форм обучения.

Для адаптации используются следующие модели: модель предметной области, модель обучаемого и адаптационная модель. Модель предметной области описывает структуру информационного пространства. Модель обучаемого - это модель, которая содержит информацию об обучаемом, выводимую на основе его взаимодействия с системой. Адаптационная модель содержит механизм, который определяет, как обновляется модель обучаемого в процессе обучения и как на основе информации из модели обучаемого происходит адаптация информационного пространства к этому обучаемому.

Анализ моделей и методов адаптации, применяемых в современных системах, показывает, что до настоящего времени не существует единых подходов к описанию моделей. В каждой системе реализуются свои подходы к обеспечению адаптации. Модели разработаны для реализации отдельных приемов адаптации, и не могут быть использованы для обеспечения других технологий и приемов адаптации. В адаптивных системах, доступных для пользования, нет возможности формирования новых электронных курсов. Адаптивное представление материала курса не зависит от его специфики. Кроме того, в них не учитывается начальный уровень подготовки пользователя и его индивидуальные характеристики.

Таким образом, исследование проблем организации обучения в вузе в условиях применения технологий управления знаниями позволило выявить ряд противоречий, обусловленных несоответствием между:

· большим объемом требуемых профессиональных знаний, необходимостью их постоянной актуализации и ограниченными возможностями усвоения знаний обучаемыми с использованием традиционных методов;

· возможностью и необходимостью совершенствования организации учебного процесса за счет использования технологий управления знаниями и недостаточностью исследований дидактических возможностей и обоснования направлений эффективного использования этих технологий;

· необходимостью развития информатизации обучения в вузах за счет использования технологий управления знаниями и неразработанностью моделей и методик эффективного построения и использования в учебном процессе систем управления знаниями.

Указанные противоречия определяют научную проблему исследования, заключающуюся в необходимости разработки теоретических и практических подходов к использованию технологий управления знаниями для создания и использования средств информатизации учебного процесса в вузе, обеспечению готовности педагогов и других работников системы образования к использованию подобных средств в профессиональной деятельности.

Цель исследования: выявление системы теоретических и методологических положений, регламентирующих порядок использования технологий управления знаниями в рамках информатизации учебного процесса в вузе.

Объект исследования: информатизация образования в вузе.

Предмет исследования: теория и методология использования технологий управления знаниями для построения информационной образовательной среды вуза.

Гипотеза исследования: использование технологий управления знаниями в учебном процессе вуза способствует повышению эффективности обучения, выражающемуся в:

· совершенствовании учебного процесса на основе развития личности обучаемых, достижения ими профессиональной, информационной и социальной компетенций;

· автоматизации процессов сбора информации, выявления и формализации новых знаний, опирающихся на весь накопленный и формализованный ранее потенциал знаний вуза (на входную информацию); на коллективный интеллект и интуицию задействованных в процессе обучения людей (на совместную работу) и на вычислительные приложения;

· адаптации к индивидуальным особенностям обучаемых за счет использования формируемых в процессе обучения новых методических знаний;

· сокращении сроков освоения и повышении эффективности использования средств информатизации образования обучаемыми и преподавателями за счет их активного участия в процессе формирования базы знаний и дружественного интерфейса используемых электронных образовательных ресурсов.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:

анализ современного состояния, психолого-педагогических проблем и перспектив информатизации обучения в вузах;

исследование возможностей применения технологий управления знаниями в организации учебного процесса в вузах;

определение подходов к использованию технологии управления знаниями при разработке электронных образовательных ресурсов;

определение особенностей использования систем управления знаниями в обучении с учетом психологических особенностей работы педагогов и студентов в сети;

разработка методики построения и использования в учебном процессе системы управления знаниями на основе корпоративного портала управления знаниями, предназначенной для сбора информации, выявления и формализации новых знаний, а также выдачи накопленной и вновь созданной информации обучаемому в соответствии с принятой технологией обучения,

разработка принципов и алгоритмов формализации описания контента корпоративного портала управления знаниями;

разработка методологии измерения и оценки педагогической значимости использования корпоративных порталов управления знаниями в обучении;

экспериментальная проверка эффективности разработанных методик и принципов для совершенствования образовательного процесса.

Методологическую и теоретическую основу исследования составили:

- теоретические основы высшего профессионального образования (С.И. Архангельский, В.В. Афанасьев, В.И. Горовая, В.П. Елютин, В.А. Сластенин, Е.И. Смирнов, В.А. Якунин и др.);

- педагогическое проектирование и моделирование (А.П. Аношкин, С.И. Архангельский, B.C. Безрукова, В.П. Беспалько, Н.И. Суртаева, А.П. Тряпицина, А.И. Уман и др.);

- теория деятельности, интегральный подход к обучаемому как личности и субъекту деятельности (А.Л. Алексеев, А.Г. Асмолов, Л.И. Божович, Е.В. Бондаревская, В.Т. Кудрявцев, А.Н. Леонтьев, А.В. Петровский, В.В. Сериков, Д.И. Фельдштейн, Д.Б. Эльконин И.С. Якиманская и др.);

- теория и методология информатизации образования (А.Г. Абросимов, С.Л. Атанасян, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, С.А. Жданов, А.П. Ершов, Ю.И. Капустин, А.А. Кузнецов, И.В. Роберт, А.И. Ракитов, А.Я. Савельев, А.Н. Тихонов), создания и использования средств обучения (Л.С. Зазнобина, С.И. Макаров, Т.С. Назарова, Е.С. Полат, С.Г. Шаповаленко и др.);

- методологические основы менеджмента знаний в организациях (Ю. Адлер, Е.А. Балашов, Н.В. Бекетов, Т. Гаврилова, А.Л. Гапоненко, Л.Ю.Григорьев, П. Друкер, М.А. Женчур, Д.А. Жуков, О.Л. Ильченко, Н.В. Казакова, А.И. Каптерев, Ю.И. Лобанов, М. Мариничева, Д.С. Марьясин, Б. З. Мильнер, И. Нонака, И.И. Просвирин, К. Коллисон, Дж. Праселл, Е.Н. Рузаев, П.Е. Рузаева, М.К. Румизен, К. Свейби, Х. Такеучи и др.).

Источниками исследования явились научные труды по философии, психологии, педагогике, информатизации образования, касающиеся процессов внедрения информационных и телекоммуникационных технологий в учебную деятельность вузов, Закон Российской Федерации «Об образовании», учебные планы, программы и пособия, компьютерные программные средства и документация к ним, выпущенные в Курском государственном университете, учебные и методические материалы других вузов, многолетний опыт работы автора в области информатизации высшего образования.

Методы исследования определялись его целями, задачами конкретного этапа, концептуальными подходами, реализованными в исследовании:

· теоретического анализа (сравнительно-сопоставительный, системный, логический, моделирование, обобщение опыта): изучение психологической, педагогической, методической и технической литературы, электронных образовательных ресурсов;

· опросно-диагностические (анкетирование, интервьюирование, беседа, тестирование, оценивание-рейтинг, обобщение независимых характеристик): беседы с преподавателями, студентами; компьютерное тестирование студентов;

· обсервационные (прямое, косвенное, включенное наблюдение, самонаблюдение): наблюдение за ходом образовательного процесса, за деятельностью студентов;

· праксиметрические (анализ продуктов деятельности студентов и преподавателей): экспертиза электронных ресурсов образовательного портала, проектирование электронных образовательных ресурсов;

· экспериментальные (констатирующий, формирующий и диагностический педагогический эксперимент): внедрение электронных образовательных ресурсов в учебный процесс, отработка методики преподавания с помощью электронных программных средств учебного назначения и проверка ее эффективности, анализ и обобщение опыта экспериментальной работы;

· количественной и качественной оценки полученных результатов (компьютерная обработка данных, их оформление в виде таблиц, схем, рисунков).

Научная новизна исследования состоит в:

· обосновании целесообразности использования технологий управления знаниями для информатизации обучения в вузе;

· разработке системы теоретико-педагогических, методических и технологических требований и рекомендаций по созданию и использованию системы управления знаниями вуза на основе корпоративного портала управления знаниями (КПУЗ);

· обосновании принципов отбора, адаптации и формализации механизмов учета индивидуальных особенностей обучаемого, а также методов и видов передачи знаний в системе управления знаниями вуза;

· разработке модели представления знаний в КПУЗ, решающей задачи организации учебного процесса с учетом описания требований к результатам обучения, содержания учебных курсов, индивидуальных программ обучения;

· определении факторов использования корпоративных порталов управления знаниями в обучении с учетом психологических особенностей работы педагогов и студентов в сети в контексте образовательной деятельности с акцентом на эффективности представления знаний для их последующего освоения. В этом случае возникает потребность в использовании педагогических и дидактических принципов и методов для организации эффективного взаимодействия пользователя с информационным пространством;

· разработке методики измерения и оценки педагогической значимости использования технологий управления знаниями в обучении, определении системы измеряемых показателей и системы оценок, разработке рекомендаций по применению измерителей при описании образовательных траекторий, идентификации педагогической целесообразности, прогнозе и доказательстве педагогической эффективности;

· выявлении дополнительных требований к профессионализму педагогов, зависящих как от объективных, так и субъективных факторов, внутренних и внешних условий внедрения технологий управления знаниями в процесс обучения.

Теоретическая значимость исследования заключается в:

· разработке теоретической модели системы управления знаниями вуза на основе корпоративного портала управления знаниями, отражающей структуру, содержание и требования к отдельным ее компонентам;

· разработке принципов использования технологий управления знаниями в учебном процессе;

· разработке на основе онтологий модели представления знаний применяемых в учебном процессе;

· определении способов оценки педагогической целесообразности и эффективности использования технологий управления знаниями в процессе обучения, а также выявлении степени влияния технологий управления знаниями на повышение эффективности подготовки специалистов в системе высшего профессионального образования.

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная обобщенная модель КПУЗ, реализация его отдельных подсистем, портала в целом, применение предложенных модели, алгоритмов и программных средств способствует повышению уровня информатизации, качества, адаптивности и эффективности учебного процесса.

Использование КПУЗ в учебном процессе вуза приводит к увеличению степени усвоения учебного материала по сравнению с контрольными группами и сокращению времени обучения.

Разработанная модель, алгоритмы и созданный КПУЗ имеют универсальный характер. Они могут использоваться не только в образовательных организациях, но и в различных сферах деятельности человека, в том числе и на производстве.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Одним из перспективных направлений информатизации обучения в вузе на современном этапе является использование технологий управления знаниями, которое способствует:

- оптимизации учебного процесса, достижению обучаемыми профессиональной, информационной и социальной компетенций,

- автоматизации процессов сбора информации, выявления и формализации новых знаний, опирающихся на весь накопленный и формализованный ранее потенциал знаний образовательной организации, на коллективный интеллект и интуицию задействованных в процессе обучения людей;

- сокращению сроков освоения и повышению эффективности использования средств информатизации образования обучаемыми и преподавателями.

2. Информатизация обучения в вузе с использованием технологий управления знаниями может эффективно осуществляться на основе создания корпоративных порталов управления знаниями, процесс проектирования которого включает разработку: архитектуры портала, основанной на мультиагентных технологиях; методологии реализации и алгоритмов функционирования отдельных подсистем; методики проектирования и анализа логической структуры учебного материала как совокупности учебных объектов; модели представления учебных объектов на основе онтологического описания.

3. Предложенная технология создания и применения корпоративного портала управления знаниями позволяет соотнести сложность и объем учебной информации с возможностями обучаемого, автоматизировать адаптацию процесса обучения к индивидуальным возможностям студента на основе формализации отбора соответствующих учебных объектов и управляющих воздействий. Построение персонализированных программ обучения с использованием корпоративного портала управления знаниями основано на выделении двух типов сущностей: концептов (фрагментов знаний) и учебных объектов (любых доступных ресурсов, которые могут использоваться в учебных целях как самостоятельно, так и совместно с другими ресурсами). В построении индивидуальной программы обучения участвуют три типа агентов: агент обучаемого, агент - построитель программ обучения и поисковый агент.

4. Использование технологий управления знаниями при реализации электронных образовательных ресурсов позволяет осуществить переход от обучения, управляемого только компьютерной системой, к обучению, управляемому как компьютерной системой, так и обучаемым. Обучаемый становится активным партнером диалога с системой, способным не только отвечать на вопросы системы, но и задавать ей свои вопросы, на которые система либо отвечает сразу, либо за несколько итераций позволяет пользователю получить правильный ответ.

5. При организации обучения с использованием технологий управления знаниями используется подход, реализующий принципы адаптивного программируемого обучения; позволяющий осуществлять в Intranet/Internet, как оперативный доступ к учебно-методической информации (УМИ), так и интенсивное удаленное интерактивное, в том числе адаптивное, обучение. При этом обработка УМИ, хранение которой осуществляется в базе знаний КПУЗ в виде большого числа фрагментов, имеющих законченное логико-смысловое содержание, с одной стороны, и минимально возможный объем хранения, с другой, должна выполняться на основе объектной модели.

6. Педагогическая значимость использования систем управления знаниями в процессе обучения может быть оценена на основе педагогической целесообразности и педагогической эффективности их разработки и использования. В целом, педагогическая значимость гарантирует обеспечение (воспроизведение) пределов задаваемых качеств в формировании личности обучаемого. Установление (измерение) педагогической значимости должно быть основано на использовании в разработке систем управления знаниями на основе КПУЗ механизма поэтапного согласования результатов обучения и поставленных целей.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечиваются опорой на фундаментальные исследования в области педагогики и психологии, применением системного подхода к анализу и моделированию педагогического процесса, разносторонним теоретическим анализом, обобщением и учетом имеющегося опыта информатизации образования, практической проверкой всех теоретических результатов, внутренней непротиворечивостью результатов исследования, их соответствием теоретическим положениям базисных наук; продолжительностью, воспроизводимостью результатов опытно-экспериментальной работы, соответствующей широкой апробацией в образовательном процессе вуза.

Этапы исследования. Все работы, проводимые в рамках описываемого исследования, можно разделить на три основных этапа.

На первом этапе (1999 - 2004) изучалась и анализировалась психологическая и педагогическая литература с целью определения методологических подходов к исследованию развивающих возможностей информационных технологий, осуществлялось изучение принципов построения и применения корпоративного портала управления знаниями. Изучался практический опыт информатизации учебного процесса в вузах.

На втором этапе (2004 - 2007) исследовались педагогические аспекты применения технологий управления знаниями для изменения формы и содержания преподавания определенных разделов отдельных курсов. Велась подготовка к опытно-экспериментальной работе: формировалась программа, создавались компоненты электронных учебных курсов (банки индивидуальных заданий, конспекты лекций, методические рекомендации и др.), анализировались психолого-педагогические особенности организации образовательного процесса с использованием портала знаний, возможные прямые и косвенные воздействия на личность обучаемого. Разрабатывались способы проверки знаний, творческие и исследовательские задания.

На третьем этапе (2007 - 2009) было уточнено понятие корпоративного портала управления знаниями, выработаны принципы его формирования. Осуществлена опытно - экспериментальная работа: исследованы особенности восприятия и использования студентами различных электронных учебно-методических материалов; изучены особенности представления электронных образовательных ресурсов в портале знаний вуза для реализации развивающего обучения. Проведено обобщение результатов исследования, сформулированы основные выводы и рекомендации по внедрению его результатов в педагогическую практику, завершено оформление работы.

Экспериментальной базой настоящего исследования явились кафедра программного обеспечения и администрирования информационных систем, кафедра методики преподавания информатики и информационных технологий, межрегиональный научно-методический центр высоких информационных технологий ГОУ ВПО «Курский государственный университет».

Апробация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования внедрены в ГОУ ВПО «Курский государственный университет», ГОУ ВПО г. Москвы «Московский городской педагогический университет», а также в ряде других вузов.

Теоретические положения, материалы и результаты исследования докладывались и обсуждались на X Международной конференции «Применение новых технологий в образовании» (Троицк, 1999), IX Международной конференции «Информационные технологии в образовании» (Москва, 1999), Международной научно-практической конференции «Интернет в системе образования» (Курск, 2001), III Всероссийской научно-методической конференции «Развитие системы тестирования в России» (Москва, 2001), XIII Международной конференции «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2003), II Всероссийском научно-методическом симпозиуме «Информатизация сельской школы» (Москва, 2004), I Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании» (Курск, 2006), II Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании» (Курск, 2008), научно-методических семинарах центра информационных технологий в образовании Института содержания и методов обучения РАО, Курского государственного университета, Курского государственного технического университета, Московского городского педагогического университета.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с 21 таблицами и 41 иллюстраций, заключения, приложений и библиографического списка, состоящего из 331 названия. Общий объем работы составляет 519 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность избранной темы, формулируются цель исследования, его объект, предмет, гипотеза и задачи, характеризуются методы, научная новизна и практическая значимость исследования, приводятся основные положения, выносимые на защиту, данные об апробации и внедрении.

В первой главе «Современное состояние, проблемы и перспективы информатизации обучения в вузах» приведены результаты анализа современных тенденций информатизации общества и сферы образования, изучено влияние информатизации обучения на качество профессиональной подготовки будущих специалистов, рассмотрены психолого-педагогические проблемы информатизации обучения в вузе.

Отличительной особенностью развития человечества на современном этапе является переход к информационному обществу, в котором информация и информационные процессы становятся одной из важнейших составляющих жизнедеятельности человека и социума. Развитие глобального процесса информатизации общества ведет к формированию не только новой информационной среды обитания людей, но и нового, информационного, уклада их жизни и профессиональной деятельности. Радикальное изменение способа существования человека в информационной среде, реалии научно-технического и социального прогресса, детерминированные становлением информационного общества, обусловили несоответствие их содержанию современного образования, масштабу и уровню развития образовательных систем. Это определило необходимость решения задач информатизации образования, основными результатами которой являются: развитие интеллектуальных, познавательных способностей личности; повышение качества и доступности образования на основе новых информационных технологий в образовании; развитие открытого, дистанционного образования, обеспечивающего выбор и реализацию индивидуальной образовательной траектории личности; обеспечение непрерывного образования на протяжении всей жизни человека в связи с необходимостью мобильности и адаптивности личности к быстроменяющимся условиям жизнедеятельно-информационном обществе; интеграция в мировое образовательное пространство на основе коммуникационных технологий для повышения конкурентоспособности человека на мировом рынке труда; формирование особого вида культуры личности, востребованной в условиях информатизации образования - информационной культуры личности и др.

Проведенный анализ работ А.Г. Абросимова, С.Г. Григорьева, В.В. Гриншкуна, Ю.И. Капустина, А.А. Кузнецова, М.П. Лапчика, С.И. Макарова, И.В. Роберт, Н.Х. Розова, А.Н. Тихонова, Н.Ф.Талызиной, О.К.Тихомирова и других позволил выделить следующие основные функции использования информационных технологий в процессе подготовки специалистов в вузе:

· информационно-обучающая функция - приобретение новых научно-методических знаний, распространение передовых педагогических технологий;

· формирующая функция, связанная с отработкой методических умений, моделированием и конструированием изучаемых объектов и явлений, проектированием процесса обучения и отдельных его элементов (содержания, формы обучения и т.д.);

· контрольно-корректировочная функция предполагает использование средств контроля знаний, экспертно-обучающих систем, диалоговое решение практических задач, использование средств по типу программированных заданий для организации обратной связи и т.д.;

· диагностическая функция связана с контролем за качеством обучения;

· исследовательская функция непосредственно связана с формированием творческих способностей будущего специалиста (имитационно-моделирующие системы, интеллектуально-обучающие системы, интегрированные пакеты прикладных программ, задания творческого характера).

Перечисленные функции выступают не изолированно, а взаимосвязано и подчиняются важным требованиям, диктуемым спецификой обучения и образования, таким как требования дидактической полифункциональности, адаптивности и интерактивности (С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, А.А. Кузнецов).

Большинство исследователей (В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, И.Г. Захарова, К.К. Колин, С.Н. Поздняков, И.В. Роберт и др.) отмечают противоречие между нарастанием объема и сложности информации, определяющей содержание образования, и ограниченным временем обучения и интеллектуальными возможностями обучаемых. И.Г. Захарова особо выделяет противоречия между консерватизмом системы образования и требованиями к уровню подготовки специалистов, обусловленными современным уровнем науки и технологии, а также между необходимостью следования Государственным образовательным стандартам и обеспечением дифференциации и индивидуализации обучения. С.Н. Поздняков отмечает противоречие между мотивацией обучаемых, знакомых с компьютерной средой, и традиционными содержанием и методами обучения, которые им предлагаются. В.П. Беспалько и С.Н. Поздняков исследуют противоречие между педагогическими возможностями компьютерных технологий и неэффективностью их использования в обучении.

Общие выводы, которые содержатся в этих и многих других исследованиях, могут быть сформулированы следующим образом: для разрешения проблем и противоречий современного высшего образования необходимо разработать стратегию формирования информационной образовательной среды и новые методики ее использования в учебном процессе. Основные различия заключаются в трактовке информационной образовательной среды и методики ее формирования и использования.

В большинстве проанализированных работ информатизация образования сводится к разработке соответствующего программного обеспечения и частных методик его применения в учебном процессе, не затрагивая фундаментальных проблем, целей, содержания и объектов обучения.

Большинство исследователей трактуют новые информационные технологии исключительно как компьютерные и коммуникационные (А.Г. Абросимов, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, Ю.И. Капустин, С.Н. Поздняков, И.В. Роберт и др.). Поэтому не ставится задача модернизации методики обучения и разработки учебников нового поколения, учитывающих особенности их использования совместно со средствами электронной поддержки обучения. Таким образом усугубляется противоречивая и зачастую конфликтная ситуация в образовании, связанная с разрывом внутридисциплинарных и межпредметных связей. Например, использование математических пакетов на занятиях в дисплейном классе вступает в противоречие с традиционным содержанием и методами преподавания высшей математики, поскольку студенты не видят необходимости в изучении многих методов решения задач, так как знают, что эти задачи безошибочно решает компьютер. С другой стороны, студенты не заинтересованы в изучении математических пакетов, поскольку традиционные задачи, рассматриваемые в математических курсах, не нуждаются в компьютерной поддержке их решения. В итоге снижается мотивация к глубокому изучению, как математических методов, так и математических пакетов.

Образовательная информационная среда также обычно трактуется как среда преимущественно компьютерная (А.А. Андреев, С.Л. Атанасян, Ю.С. Брановский, И.Г. Захарова, С.Н. Поздняков, И.В. Роберт и др.), а проблема интеграции компьютерного и традиционного сегментов образовательной среды формулируется лишь как проблема их совместного использования. Но такое использование крайне затруднено несогласованностью используемых дидактических принципов, методологии и методики, терминологии и обозначений, а также неполнотой и дублированием информации. Проблема интеграции усугубляется фрагментированностью складывающейся информационной образовательной среды, порожденной использованием коммерческих программных продуктов.

Многие исследователи в качестве наиболее острой проблемы современного образования называют несоответствие программного обеспечения, в том числе, учебного назначения, высоким техническим характеристикам компьютеров, следствием чего является крайне низкая эффективность использования компьютеров в обучении. На наш взгляд, отсутствие концептуальных подходов к содержанию обучения в новых условиях и разработанной на основе таких подходов методики порождает несоответствие программного обеспечения новым целям и задачам обучения.

Критически оценивая эффективность имеющегося программного обеспечения учебного процесса и способы его разработки, мы видим перспективы коренного изменения ситуации в ориентации на использование технологий управления знаниями, использующих программные продукты, которые можно изменять, адаптируя к потребностям пользователя и, в частности, к дидактическим задачам обучения. Очень важно, что ориентация на такие технологии полностью согласуется с современными педагогическими идеями и позволяет легко воплотить их в жизнь в связи с тем, что программы, реализующие технологии управления знаниями, легко модифицируются. Благодаря этому каждый вид компьютерной поддержки становится пластичным, и у нас появляется возможность рассматривать компьютер как объект специфического педагогического воздействия, направленного на развитие его программного обеспечения сообразно потребностям обучаемого и учебного процесса. Тогда цели обучения можно определять как по отношению к обучаемому, так и к программному обеспечению его компьютера, а также к умению обучаемого обучать свой компьютер и использовать его для выполнения учебных и учебно-исследовательских работ, причем это касается как промежуточных учебных целей по каждой дисциплине учебного цикла, так и конечных целей обучения специалиста в соответствии с кругом задач, которые ему предстоит решать в его профессиональной деятельности. Формирование новых целей обучения нуждается в разработке методики контроля успешности достижения этих целей обучаемым, компьютером и контроля эффективности их взаимодействия.

При разработке частных методик важно учитывать, что специфика взаимодействия обучаемого и компьютера определяется предметной областью, уровнем подготовки и характером конкретных задач, поставленных перед обучаемым. Важным здесь является и то, что изменение учебных элементов и технологии обучения с помощью компьютера, может быть осуществлено преподавателем только на основе результатов их использования конкретным обучаемым, т.е. при обучении компьютера обучаемый выполняет функцию обучающего. При выполнении заданий с помощью компьютерной поддержки обучаемый является ведущим в совместной работе, а компьютер выполняет функцию помощника. Наконец, при использовании обучающих и тестирующих компьютерных пакетов компьютер становится ведущим и выполняет обучающую и (или) контролирующую функции. Заметим, что функции обучаемого и компьютера могут изменяться на разных этапах выполнения одного и того же задания.

При выполнении обучаемым каждой функции открываются дополнительные возможности для развития как репродуктивной, так и продуктивной (творческой) составляющих обучения. Кроме того, возникает новая мотивация к учебе, поскольку у обучаемого появляется собственный «ученик», для обучения которого надо самому все понять и продумать. О роли обучения компьютера в развитии интеллекта учащегося пишет С. Пейперт: «При обучении компьютера, как тому `думать, дети приобщаются к исследованию того, как думают они сами. Опыт подобного исследования превращает ребенка в эпистемолога, в исследователя способов познания, таким опытом обладает далеко не всякий взрослый». Немаловажно и то, что реализация такой методики обучения способствует созданию атмосферы интеллектуального комфорта, поскольку у обучаемого появляется привычная и сформированная при его участии информационная среда и эффективный помощник. Соответственно, у преподавателя появляются новые функции: обучение студентов фундаментальным аспектам дисциплины, обучение их компьютеров, состоящее в развитии и совершенствовании программного обеспечения, обучение студентов использованию их компьютеров для решения технических (рутинных) задач. Для выполнения таких функций преподавателю может потребоваться сотрудничество с программистами.

Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что на современном этапе развития информатизации учебного процесса вуза насущной становится задача разработки методологии использования технологий управления знаниями в создании электронных образовательных ресурсов и их использования в процессе обучения в вузе.

Во второй главе «Применение технологий управления знаниями в учебном процессе» проведен анализ современных подходов к определению понятия «знание», определены процессы и технологии обработки знаний.

Знание, как понятие, давно и широко используется в образовании, науке, разнообразных сферах человеческой деятельности. При этом знания неотделимы от человека, как и процесс мышления. Георг Крог дает следующее определение понятию «знание»: «Знание - это то, что охватывает всю совокупность сведений и способностей, которые используются индивидуумом для решения задач, а также позволяют интерпретировать информацию».

Знание может выступать в имплицитной (неформализованной) и эксплицитной (формализованной) формах. Скрытая, т.е. имплицитная, часть знания базируется преимущественно на опыте и личных ценностях. Это знание часто бывает неосознанным, с трудом подвергается формализации. Эксплицитное знание, наоборот, более схематично, может быть представлено в формулах, отражено в справочниках, легко коммуницируется. Знание из имплицитной формы может переходить в эксплицитную и наоборот. Переход имплицитного знания в эксплицитное, т.е. кодификация знания, очень важен, так как делает его понятным и полезным для других.

В настоящее время уделяется большое внимание исследованиям процессов запоминания, хранения, воспроизведения, забывания информации человеком, а также выявлению когнитивных структур, в виде которых человек хранит информацию об окружающем его мире. Результаты этих исследований находят отражение в формализации знаний человека в интеллектуальных системах (Гаврилова Т.А., Голенков В.В., Исидзука М, Макаров И.М., Маннько С.В., Мариничева М.К., Мильнер Б.З., Минский М., Осипов Г.С., Осуга С, Романов М.П., Тарасов В.Б., Уэно Х. Шапиро Д.И. и др.).

Каждая из интеллектуальных систем соотносится с определенной частью реального мира -- сферой деятельности человека, выделенной и описанной в соответствии с некоторыми целями и называемой предметной областью. Описание предметной области представляет собой совокупность сведений: а) обо всех предметах -- объектах, процессах и явлениях, выделенных с точки зрения рассматриваемой деятельности; б) об отношениях между выделенными предметами и/или их частями; в) обо всех проявившихся и возможных взаимодействиях между предметами, их частями и отношениями, возникших в результате осуществления деятельности человека.

Таким образом, при создании интеллектуальной системы образовательной организации возникает проблема создания специализированной системы управления знаниями, которая на основе накопленных знаний позволит организовать образовательный процесс в соответствии с принятыми правилами. (Гапоненко А.Л., Дубровский Д.И.,Жуков Д.О., Лекторский В.А., Орлова Т.М. и др.).

Под системой управления знаниями будем понимать совокупность организационных процедур, организационных подразделений (служб управления знаниями) и компьютерных технологий, которые обеспечивают интеграцию разнородных источников знаний и их коллективное использование в образовательном процессе.

При этом знания могут быть специфическими или общими до определенной степени. Специфические знания являются источником конкурентных преимуществ и основой базовой компетенции. Общие знания необходимы для всех видов деятельности. Все знания базируются на информации и ее доступности. Для того чтобы приобретать новые знания, СУЗ должна поддерживать процедуры приобретения информации и ее трансформации в знания.

Накопленный в процессе работы образовательной организации опыт можно представить в виде теоретических и практических знаний, хранимых в базе знаний СУЗ. Теоретические знания состоят из фундаментальных концепций, принципов, моделей и гипотез, которые были выведены и обобщены ведущими специалистами в результате многолетней работы. Практические знания состоят из прикладной теории, эмпирических правил, опыта и других рациональных моделей, постоянно используемых в текущей работе.

Степень структуризации знания различается, как правило, по следующим категориям: хорошо структурированные знания (алгоритмы, формулы, теории, схемы, процессы); полуструктурированные знания (суждения, субъективные оценки, эвристические правила принятия решений); неструктурированные знания (без теоретической основы, опыт в виде фактов).

Источники знаний СУЗ образовательной организации можно разделить на внешние и внутренние. К числу внешних источников знаний относятся публикации (книги, журналы, материалы конференций, отраслевые отчеты, другие периодические издания); консультационные услуги; базы данных и системы экспертных знаний; интеллектуальный потенциал смежных организаций; новые сотрудники; научные исследования; изучение передовых методов работы; материалы исследований в сети Интернет; средства массовой информации (печать, телевидение, радио).

Внутренние источники знаний включают целый ряд позиций, таких как научно-педагогический состав; корпоративная экспертиза (измерительные и информационно-управленческие системы); моделирование процессов; внутреннее обучение и образование; организационная структура и виды работ; практический опыт и анализ работ после внедрения новых разработок (проекты, инициативы, мероприятия по повышению качества образования); постоянное документирование процессов работы команд; предложения работников; корпоративные информационные бюллетени.

Разработка систем управления знаниями должна начинаться с предварительного проектирования, охватывающего такие этапы, как накопление, извлечение, структурирование и формализация знаний, разработка спецификаций для программирования, программная реализация, обслуживание. При этом для систем управления знаниями характерны следующие особенности: интеллектуальное ассистирование; сбор и систематическая организация знаний из различных источников; минимизация проектирования БЗ; быстрая адаптация систем управления знаниями к изменяющимся информационным потребностям; интеграция с существующей программной средой; активная презентация релевантной информации.

Интеграция разнородных источников знаний, междисциплинарный характер их использования, необходимость привлечения внешних источников знаний, обмен знаниями между пользователями предполагает проведение разработки архитектуры системы управления знаниями на основе общего информационного пространства в виде интегрированной памяти, которую можно представить на трех взаимодействующих уровнях:

1. объектный уровень - хранение аннотированных с помощью специально разработанной системы категорий источников знаний и их индексирование.

2. понятийный уровень - определение концептуальной модели структуры знаний (систем и категорий), общей для всех источников знаний.

3. уровень приложений - определение цели и ограничений на решение интеллектуальной задачи пользователя, т.е. задание его глобального и локального контекста. При этом должен быть определен профиль знаний пользователя.

Накопление и сосредоточение в СУЗ знаний и информации образует корпоративную память, составной частью которой являются профессиональные знания. Формирование корпоративной памяти предполагает существование организационной структуры, которая собирает и обрабатывает информацию в организации, облегчает распространение знаний, способствуя преодолению административных барьеров, и интегрирует знания в ежедневный процесс. Тем самым создаются условия для появления новых знаний, сохранения и распространения полученных и имеющихся знаний, объединения всех доступных знаний.

Управление знаниями и соответственно обеспечение необходимого качества образования может осуществляться на различных уровнях взаимодействия участников процесса, нижними или базовыми из которых являются внутрипредметное (внутридисциплинарное) представление знаний и обучение, междисциплинарное представление знаний на основе прямых и обратных связей ( Баранчеев В.П., Букович У., Воул Ф., Джанетто К, Дресвянников В.А., Коулопоулос Т., Лабоцкий В.В., Румизен М., Уилльямс Р., Уильяр Э, Фраппаоло К., Харлингтон Дж. и др.).

С применением мониторинга и баз принятия решений исполнители за одно и то же время решают на порядок больше задач при более высоких требованиях к завершенности результатов по сравнению с типовыми подходами. При этом создаются условия для активизации знаний, умений, навыков, способностей обучаемых к самоподготовке, самообучению, самовоспитанию, саморазвитию. Анализ результатов деятельности студентов позволяет преподавателю выделить рациональную стратегию обучения конкретного обучаемого или учебной группы.

Более узким, но более приемлемым (для практического использования) решением задачи повышения качества образования является разработка моделей управления знаниями на уровне отдельного обучаемого или группы. С одной стороны, необходимо, чтобы данные модели делали бы процесс обучения ориентированным на индивидуальные способности и особенности каждого обучаемого, а с другой стороны, позволяли бы формализовать представление знаний для любых предметных областей. Решение этого вопроса позволит создать автоматизированные информационно-обучающие системы нового поколения, способные быть реальным инструментом повышения качества образования.