Компьютерно-ориентированная технология построения и корректировки структуры и последовательности изложения учебного материала (на примере дисциплины "Эргономика информационных технологий")

Постановка задачи. В связи с некоторыми обстоятельствами (изменение количества часов на чтение лекций или лабораторных и практических работ; увеличение доли самостоятельной работы под влиянием веяний Болонского процесса, низкий уровень усвоения студентами отдельного учебного материала (учебного элемента); параллельное чтение дисциплин, дающих входную информацию для изучаемой дисциплины, необходимость напомнить студентам математический аппарат), возникает необходимость коррекции учебного материала и последовательности его изложения. В этой связи возникает необходимость разработать технологию коррекции структурно-смысловой модели учебного материала.

Целью статьи является разработка на основе ранее выполненных исследований по построению ССМ технологии корректировки структуры и последовательности изложения учебного материала по критерию усвоения знаний.

Изложение основного материала исследования. Опираясь на положения и алгоритм построения ССМ, приведенные в работе [12], алгоритм построения корректирующей модели можно представить в следующем виде:

1. Выявить учебный элемент, неусвоенный студентами в процессе изучения учебного материала.

2. Выявить причину плохого усвоения учебного элемента (недостаточно входящей информации, нарушена последовательность изложения материала, изначально неверно определены связи между понятиями и т.д.).

3. Проанализировать изначально выделенные ключевые понятия дисциплины, при необходимости удалить некоторые из них или добавить новые.

4. Ликвидировать первоначальную зависимость учебных элементов в матрице и построить новую зависимость учебных элементов.

5. Перестроить матрицу взаимосвязей. Построить корректирующую матрицу взаимосвязей с учетом внесенных изменений

6. Разложить вектор корректирующей матрицы на слои.

7. Построить корректирующий граф в ярусно-параллельной форме.

9. Провести анализ графа и выработать рекомендации по последовательности изложения.

Рассмотрим подробно эту технологию на примере дисциплины «Эргономика информационных технологий».

Самым объемным и сложным для восприятия студентами оказался учебный материал раздела 3 «Надёжность деятельности человека - оператора в ИТ», включающий в себя 49 ключевых понятий. По результатам текущих контролей были выявлены следующие понятия, неусвоенные студентами: психологические и антропометрические характеристики человека-оператора (90), влияние способов предъявления информации на качество операторской деятельности (92), влияние функционального состояния оператора на качество операторской деятельности (94).

Были установлены причины плохого усвоения этих понятий. Информация, формирующая базовые знания для усвоения вышеперечисленных понятий, излагалась в дисциплине «Инженерная психология», которая читается студентам в 1-м семестре. Естественно, к шестому семестру «сработал» элемент забывания. В результате необходимо было ввести дополнительные ключевые понятия: индивидуальные особенности человека (А1), информационно-психологический подход к человеку (А2), анализаторы (А3), перцепция (А4), апперцепция (А5).

С появлением новых понятий были ликвидированы первоначальные зависимости учебных элементов в матрице и построена корректирующая матрица взаимосвязей. Фрагмент матрицы приведен на рис. 2.

Рис.2. Корректирующая матрица взаимосвязей понятий

Используя программные макросы, выполняющие построение графической ССМ и преобразование ее в граф, имеющий ярусно-параллельную форму, был построен корректирующий граф в ярусно-параллельной форме. Фрагмент графа представлен на рис. 3.

Рис.3. Корректирующий граф понятий в ярусно-параллельной форме

Воспользовавшись программным приложением, выполняющим анализ ССМ дисциплины в ярусно-параллельной форме, была построена скорректированная последовательность изложения учебного материала дисциплины «Эргономика информационных технологий» (рис. 4).

Структурирование учебного материала дисциплины в соответствии с предложенными корректирующими действиями не нарушается.

Предлагаемый метод корректировки был успешно апробирован при проведении учебного процесса по дисциплинам «Эргономика информационных технологий» для студентов специальности «Профессиональное обучение. Компьютерные технологии в управлении и обучении».

Рис.4. Скорректированная последовательность изложения дисциплины «Эргономика информационных технологий» (фрагмент)

Дисциплина «Эргономика информационных технологий» читается студентам в 6-м семестре. В 2003-2004 учебном году чтение курса велось в соответствии с разработанной ССМ моделью, имеющей четкую структуру, содержание и последовательность изложения данной дисциплины. Для оценки разработанной ССМ учебного материала дисциплины «Эргономика информационных технологий» проводилось тестирование студентов на предмет усвоения учебных элементов дисциплины. Анализ результатов тестирования проводился с использованием следующих коэффициентов (частных критериев) [13]:

- качества усвоения знаний

Ка=а/р,

где а - число правильно выполненных операций в тестовом задании;

р - общее число операций в тестовом задании;

- автоматизма знаний

Кт=Тэ/Тст,

где Тэ и Тст - соответственно средние затраты времени группой экспертов и студентами на выполнение одного и того же тестового задания;

- стабильности (прочности) знаний

Кс=Сроп/СРип,

где Сроп и СРип - соответственно средний балл знаний студентов по результатам отсроченной и итоговой проверки.

Знания студентов можно считать удовлетворительными при Ка>=0,7; 0,5<=Кт<=1; Кс>=0,7 [14].

Проанализировав полученные результаты, возникла объективная необходимость коррекции ССМ учебного материала дисциплины «Эргономика информационных технологий». В этой связи и была разработана корректирующая ССМ курса.

В 2004-2005 учебном году чтение курса «Эргономика информационных технологий» велось по скорректированной ССМ и снова проводилось тестирование и оценка усвоенных знаний студентов по тем же критериям. В табл. 3 для сравнения приведены полученные результаты тестирования.

Таблица 3

В основу расчета коэффициента эффективности предложенного метода была положена система данных частных критериев:

Н=УК1/УК2,

где соответственно К1 и К2 - коэффициенты частного критерия 2003-2004 уч. года и 2004-2005 уч. года. Если Н>1, это означает, что предлагаемая корректирующая ССМ эффективнее, чем первоначальная. В данном случае Н=1,13.

Выводы. Моделирование процесса преподавания курса на основе применения корректирующей ССМ позволяет повысить эффективность преподавания, позволяет осуществлять быструю корректировку структуры, содержания и последовательности изложения учебного материала, обеспечивает полноту усвоения учебного материала. Программное средство, реализующее построение и корректировку ССМ учебного материала, позволяет значительно сократить временные затраты преподавателя на построение и корректировку курса. К достоинствам метода можно отнести и возможность его использования для любой предметной области.

Перспективы дальнейших исследований. Изложенная технология является частью комплексных исследований по разработке методической системы формирования эргономических знаний и умений у будущих инженеров-педагогов компьютерного профиля. Дальнейшей задачей является построение модульной структуры курса и технологии изложения его отдельных тем.

В дальнейшем планируется довести разработанное программное средство до уровня программного продукта, доступного любому преподавателю.

Литература

Ашеров А.Т., Артюх С.Ф. Лобунец В.И. Концепция инженерно- педагогического образования в Украине // Регіональні перспективи (науково-практичний журнал). - 1998. - № 2(3), С. 21-25.

Коваленко О.Е., Артюх С.Ф. Лобунець В.І., Резніченко М.К., Тарасюк А.П. Основні концептуальні положення розвитку інженерно - педагогічної освіти // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб.наук.пр. Випуск 6 - Харків, УІПА, 2004- С. 14 - 27.

Ашеров А, Людвичек К,. Лавров Е. Эргономическое образование в Украине // Новый Коллегиум. - 1999. - №1. - С.14 - 17.

Akiva Asherov, Konstantin Ludvichek. New approach to ergonomics education in Ukraine. - В кн.: L.M. Pacholski, J.S. Marcinkowski (eds). The Present and Future of Ergonomics, Labour Protection and Work Safety Education. Proceedings of the 15th International of the Ergonomics Teachers, Poznan-Wroclaw, Poland, 1998, p.257-264.

Certification and accreditation of ergonomics, labour protection and work safety education (editors: L.M.Pacholski and J.S.Marcinkowski) // Proc/ of the 16th Intern. Seminar of Ergonomics teachers. - Boszkowo / Leszno (Poland), 21-23.06.1999. - 254 P.

Proceedings of the IEA 2000 \ HFES 2000 Congress. July 29 - August 4, 2000. - San Diego, California USA - (CD).

Информационно - управляющие человеко - машинные системы: исследования, проектирование, испытания: Справочник / А.Н. Адаменко, А.Т. Ашеров, И.Л. Бердников и др.; / Под общ. А.И. Губинского и В.Г. Евграфова. - М.: Машиностроение, 1983. - 528 с.

Информационные технологии. В кн.: Человек в измерениях ХХ века: Прогресс человечества в дватцатом столетии: В 15 т. / Изд - во Междунар. академии проблем Человека в авиации и космонавтике. - М. - Том 2. - С. 147 - 180.

Ашеров А.Т., Сажко Г.И. Формирование требований к эргономическим знаниям и умениям будущих инженеров-педагогов // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб. наук. праць. - Харків. - 2004. - Вип. 5. - С. 208 - 217.

Сажко Г.И. Методическая система формирования эргономической подготовки будущих инженеров-педагогов компьютерного профиля // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб. наук. праць. - Харків. - 2004. - Вип. 7. - С. 187 - 198.

Овакимян Ю.О. Моделирование структуры и содержания процесса обучения. Учеб. пособие. - М., 1976. - 124 с.

Ящун Т.В., Сажко Г.И. Структурирование учебного материала дисциплин компьютерного цикла // Проблеми інженерно-педагогічної освіти: Зб. наук. праць. - Харків. - 2004. - Вип. 8. - С. 140 - 149.

Горленко О.А., Можаева Т.П. Моделирование процессов преподавания лекционных курсов //Инженерная педагогика: Сборник статей (выпуск 5 часть 2) / Центр инженерной педагогики МАДИ (ГТУ) - М., 2004 - С. 65 - 79.

Беспалько В.П. Стандартизация образования: основные идеи и понятия. // 1993. - № 5 - С. 16 - 25.

Размещено на Allbest.ru