КОНЦЕПЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ «DMT_DESIGN(SA).1» В.Э. Штейнберг, д-р пед. наук, канд. техн. наук, профессор, Башкирский государственный педагогический университет имени М. Акмуллы, г. Уфа О.Б. Давлетов, преподаватель, Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
В сфере образования сложилась парадоксальная ситуация слабого взаимодействия векторов технологий обучения и информационных технологий. Она убедительно иллюстрируется тем, что до настоящего времени не удается привести пример хотя бы одной компьютерной обучающей системы, разработанной в рамках известных, широко применяемых на практике педагогических систем, подходов и концепций, получивших распространение в общем образовании.
В то же время имеется множество компьютерных обучающих систем с неясными дидактическими основаниями (и, соответственно, эффективностью). В существующих обучающих программах достигаемые учебные цели мало сопоставимы со сложностью и степенью автоматизации системы, что позволяет предположить наличие затруднений, возникающих перед разработчиками при решении педагогических задач. Между тем активные исследования в области искусственного интеллекта инициировали применение агентного подхода (Википедия)[1] в педагогике и поиск возможностей субъект-агентного взаимодействия. Так, например, среди направлений развития данного подхода - автоматизация слежения за работой пользователя (операции с мышью и клавиатурой), анализ его (пользователя) действий, происходящих событий, активированных файлов для самообучения системы по ходу работы и наделение ее функциями навигатора в мире знаний [1; 2; 3]. Обучающая система, реализующая перечисленные действия, интерпретируется как «активный электронный учебник» - интеллектуальная система, выполняющая определенные функции педагога в образовательном процессе с акцентом на обслуживании, интенсифицирующая этот процесс через развернутое и активное представление информации: обобщение или подробное раскрытие материала, определение ключевых понятий, демонстрацию междисциплинарных связей, разбор проблемных ситуаций. При этом предполагается, что обучающийся самостоятельно осуществляет навигацию (точнее макронавигацию - авт.) в информационном пространстве, формирует собственные «маршруты обучения» и т. п.Конечно, концепция активного учебника как интеллектуальной обучающей системы требует детальной проработки программной логики и интерфейса, отслеживания действий пользователя для постепенного самообучения системы и повышения степени ее самостоятельности. Очевидно и то, что для успешной эксплуатации такой системы учебная техника обучающегося - способность выполнять как простые универсальные учебные действия, так и более сложные сценарии учебной познавательной деятельности - априори должна позволять решать запрограммированные задачи. В противном случае автоматизация компьютерной обучающей системы оказывается невостребованной. Иначе говоря, система в первую очередь должна обеспечивать формирование упомянутой учебной техники и включать для этого (как показал опыт разработки инструментальной дидактики - авт.) специальные дидактические средства когнитивно-визуального типа, обладающие специфичными свойствами аутодиалога и ориентировочных основ действий (или микронавигации - авт.). Именно трудности разработки специальной дидактоориентированной агентной схемотехники и технологии взаимодействия обучающей системы с пользователем представляются существенным препятствием для построения эффективных обучающих интеллектуальных систем.
Вывод: применение агентного подхода при создании обучающих систем должно осуществляться с учетом психолого-педагогических оснований активного, развивающего обучения, не опережая педагогическую составляющую, а выступая ее реализационной основой; развитие когнитивных средств инструментальной дидактики должно предшествовать повышению степени автоматизации обучающей системы, программирование работы которой возлагается на агентов дидактического характера.
Научно-исследовательские работы в области инструментальной дидактики, выполняемые Научноэкспериментальной лабораторией дидактического дизайна (нЭл ДД [6]), а также синтез идей агентного подхода для построения обучающих систем и поиска инвариантных социокультурных и антропологических оснований образовательного процесса (методологических оснований инструментальной дидактики), использование дидактического дизайна на основе дидактической многомерной технологии [8] позволили сформировать концепцию построения компьютерной обучающей системы (рис.
1) на основе следующих базовых модулей - дидактико-технологических субагентов (авт.), обладающих бинарным (инварианто-вариативным, где инвариантная часть - технология учебной деятельности, а вариативная часть - содержание изучаемой дисциплины) характером:• инвариантно/вариативная основа построения содержания и этапов образовательного процесса - научнопознавательного, эмоционально-образно-переживательного[2] и рефлексивно-оценочного;
• инвариантно/вариативная основа построения содержания и этапов процесса учебной деятельности - предметно-ознакомительный, аналитико-речевой и моделирующее-фиксирующий этапы;
• многомерное - содержательное и пространственное - логико-смысловое моделирование знаний и умений;
• визуализация знаний при помощи когнитивных - поддерживающих познавательную учебную деятельность - дидактических многомерных инструментов (ДМИ - авт.);
• мысленный аутодиалог обучающегося с логико-смысловыми моделями (ЛСМ - авт.), представленными во внешнем плане учебной деятельности;
• навигация в нематериальном пространстве знаний и деятельности, осуществляемая благодаря дидактикоинструментальной поддержке универсальных и более сложных учебных действий и т. п. [4-9].
Проектирование, программирование и эксплуатация субагентной обучающей системы предполагает наличие соответствующей дидактико-технологической компетентности педагога.
 Рис. 1. Концепция построения обучающей субагентной системы |
Концепция построения обучающей субагентной системы, названной «Дидактическая многомерная технология_Дизайн (Субагентная).1» - «DMT_DESIGN ^А).1», опирается на агентную логику развития обучающих систем и дидактико-инструментальную реализационную основу: предварительно для решения значимых педагогических задач обучения разрабатываются дидактико-технологические субагенты, которые затем с помощью программных средств наделяются функциями минитьюторов - проводников в мир знаний (свойства агентов в общепринятом с позиций искусственного интеллекта смысле).
Вся же обучающая система выполняет функцию макротьютора - проводника в мир дидактического дизайна на основе дидактической многомерной технологии, которая также служит основой проектной деятельности педагога по созданию современного дидактического обеспечения. Когнитивная визуализация знаний, активно применяющаяся в научных исследованиях, технике и многих других сферах, играет важную роль при построении обучающей системы. Интеграция логических и образных методов отражения информации позволяет задействовать такие важные свойства образа, как кумулятивность, целостность и конкретность. Все это учитывалось нами при разработке понятийно-образных дидактических средств - «логико-смысловых моделей» и «дидактических многомерных инструментов» (авт.) [4-9].Интерфейс - макронавигатор обучающей субагентной системы «DMT_DESIGN ^А).1» (рис. 2) - базируется на дидактико-технологических субагентах и предназначен, как уже упоминалось, для освоения педагогом общего и профессионального образования дидактической многомерной технологии дизайнпроектирования. Набор субагентов (СА1-СА6) соответствует разделам/этапам осваиваемой технологии; субагенты имеют бинарный характер - инвариантные дидактические основания (элементы ДМТ - темная полуокружность узла) и вариативную часть, содержание которой определяется предметной областью учебной дисциплины (элементы учебного предмета - светлая полуокружность узла). Центростремительность координат, как графическая особенность интерфейса макронавигатора обучающей системы, символизирует направленность субагентов на формирование дидактико-технологической компетентности преподавателя/обучающегося (базовая версия обучающей системы) и изучение учебной дисциплины (прикладная версия обучающей системы).
 ПОД - предметно-ознакомительная деятельность; АРД - аналитико-речевая деятельность; МФД - моделирующе-фиксирующая деятельность; ДМТ - дидактическая многомерная технология; АПС - аппаратно-программные средства; - - - > - информационные связи; —> - управляющие связи. |
Макронавигатор программы осуществляет взаимодействие пользователя с матрично-функциональным субагентом (МФСА), образованным информационно-справочным, инструментальным и контрольнонакопительным модулями (в том числе, портфолио обучающегося) и поддерживающим выполнение запрограммированных действий: вывод справочного и учебного материалов из локальной базы обучающей программы и Интернет; активизацию необходимых программ и редакторов для работы с текстом и графикой, включая специальный редактор «Modeller-LSM.1» (авт.) для визуального построения структурно-логических схем (рис.
3.а), матриц (рис. 3.б) и логико-смысловых моделей (рис. 3.в); контроль за работой обучающегося с помощью дихотомических критериев оценки результатов («удовлетворительно»/«неудовлетворительно»); пополнение портфолио обучающегося.Ступенчатые символы в квадрантах познавательного, эмоционально-образного переживательного и оценивающего этапов деятельности означают восхождение процесса обучения по мере перехода от предметноознакомительной (1) к аналитико-речевой (2) и далее - фиксирующе-моделирующей (3) форме деятельности.
 |
 | |||
 | |||
Матрично-функциональный субагент - МФС (таблица 1) содержит однотипные по структуре страницы для каждого из узлов макронавигатора и состоит из трех модулей: информационно-справочного (ИСМ), инструментально-дидактического (ИДМ) и контрольно-накопительного (КНМ). В свою очередь каждый из модулей состоит из инвариантной (инв.) и вариативной (вар.) частей. Инвариантная часть содержит фиксированную (неизменяемую) информацию о правилах работы обучающегося с системой; справку об используемых понятиях, терминах и обозначениях; основные программные средства для работы с системой (текстовые и графические редакторы, построитель логико-смысловых моделей) и средства контроля и оценивания.
Таблица 1.
| ||||||||||||||||||||||||
Содержание и задания в вариативной части матрично-функционального субагента (МФСА) структурируются в соответствии с макронавигатором по этапам «познание - эмоционально-образное переживание - оценивание» и уровням учебной деятельности «предметно-ознакомительная - аналитикоречевая - моделирующе-фиксирующая».
Заполнение его осуществляется преподавателем-модератором в соответствии с содержанием конкретной изучаемой дисциплины с помощью «тьюторских» команд по вводу гипертекстовых ссылок; загрузке текстовых, графических, аудио- и видеофайлов; вводу и фиксации контрольных точек «найди ошибку» (от трех до пяти ошибок в фрагментах, требующих особого внимания и понимания обучающимся); вводу ссылок на программные средства; внесению замечаний и оценок в материалы обучающегося (при этом активируется цветовая окраска вариативной части узла макронавигатора: красный цвет - не проверено, зеленый цвет - проверено). Как упоминалось выше, поэтапное выполнение сценария работы функционально-матричного субагента ФМСА разрешается по итогам дихотомического контроля; результаты учебных действий по освоению дидактической многомерной технологии накапливаются в портфолио, контролируемом преподавателем.Базовая конфигурация и содержание обучающей субагентной системы «DMT_DESIGN ^А).1» ориентированы на освоение дидактической многомерной технологии с помощью самой же дидактической
многомерной технологии, остальные варианты содержательно формируются под задачи общего или профессионального образования для преподавания конкретных учебных дисциплин.
Список цитируемой литературы
1. Дернов, Г.С. Использование агентного подхода для разработки обучающей среды как средство обеспечения активного дидактического процесса // Новые образовательные технологии в вузе: сб. материалов 7-ой междунар. науч.-метод. конференции, 8-10 февраля 2010 г. В 2 ч. Екатеринбург: УГТУ-УПИ им. Б. Н. Ельцина, 2010. Ч. 2. С. 224-227.
2. Кобринский, Б.А. К вопросу о формальном отражении образного мышления и интуиции специалиста в слабоструктурированной предметной области // Новости искусственного интеллекта. 1998. № 3. С. 64-76.
3. Тарасов, В.Б. От многоагентных систем к интеллектуальным организациям: философия, психология, информатика. М.: УРСС, 2002.
4. Штейнберг, В.Э. Теоретико-методологические основы дидактических многомерных инструментов для технологий обучения: автореф. дис. ... д-ра пед. наук. Екатеринбург, 2000. 24 с.
5. Штейнберг, В.Э. Многомерность как дидактическая категория // Образование и наука. Изв. УрО РАО. 2001. № 4. С. 20-30.
6. Штейнберг, В.Э. Дидактические многомерные инструменты: теория, методика, практика: моногр. М.: Нар. образование, 2002. 304 с.
7. Штейнберг, В.Э. Теория и практика инструментальной дидактики // Образование и наука. Изв. УрО РАО. 2009. № 7 (64). С. 3-11.
8. Штейнберг, В.Э. Дидактическая многомерная технология: история разработки // Пед. ж-л Башкортостана. 2011. № 5 (36). С. 87-94.
9. Штейнберг, В.Э., Манько, Н.Н. Инструментальная дидактика и дидактический дизайн в системе инновационного образования // Изв. РАО. 2012. № 2, С. 190-195.