FEATURES OF TEACHING INFORMATICS TO STUDENTS OF A TECHNICAL UNIVERSITY WITH ELEMENTS OF CONTROL THEORY

Кравец О.Я.

Д.т.н., профессор,

Воронежский государственный технический университет

ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ВУЗА С ЭЛЕМЕНТАМИ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

 

Аннотация

Рассмотрены особенности обучения информатике студентов технического вуза с элементами теории управления. Показана важность учета индивидуальной образовательной траектории. Продемонстрировано использование обратной связи при обучении.

Ключевые слова: обучение информатике, теория управления, обратная связь.

Keywords: training to computer science, the management theory, feedback coupling.

1. Индивидуальная образовательная траектория и теория управления

В современных условиях рынок труда стал с очевидной необходимостью совершенствоваться в области подготовки кадров, что принесло закономерные изменения в системе многоуровневого непрерывного образования. Постепенно протекает процесс ее реформирования. Можно говорить о том, что уже произошел переход к многоуровневой структуре подготовки. Ее основой является компетентностный подход. Основной целью высшего учебного заведения становится развитие ключевых компетенций.

Студенты приходят в высшие учебные заведения с различным исходным уровнем подготовки. Они имеют существенные различия — с определенным опытом практической работы на производстве и сочетающие ее с учебой, получившие начальное, общее среднее или среднее профессиональное образование. В этом отношении представляется нецелесообразным производить их обучение по всеобщему единому учебному плану, потому что у кого-то из них, возможно, недостаточно развиты необходимые компетенции; для кого-то сведения могут оказаться избыточными, - все это влечет за собой потерю средств и времени.

Главной особенностью современной системы образования, которая решает указанные проблемы, становится возможность обучения по индивидуальной образовательной траектории. И она все более привлекательна в последнее время.

С переходом на двухуровневую систему появляется дополнительная возможность дать студенту индивидуальный план, который устанавливает порядок и состав изучаемых дисциплин.

Эта тематика затрагивалась в рамках решения задач управления качеством подготовки выпускников высших учебных заведений в работах таких известных исследователей, как А.И. Субетто, H.A. Селезнева, С.А. Пиявский, Л.A. Растригин, В.А Камаев, A.M. Бершадский. Тем не менее, в рамках представленных работ анализируется управление изучением отдельных учебных дисциплин, а не образовательной траекторией в целом.

2. Использование методик теории управления

Современные условия требуют от преподавателя не только и не столько знания предмета, преподавательские навыки, работоспособность, но и способность организовать самостоятельную работу студентов. Необходимое условие для современного обучения - это возможность эффективного управления преподавателем самостоятельной деятельностью студента в условиях модернизации системы образования.

Ведущим направлением изменения структуры образования является информатизация учебного процесса. Все средства информатизации стали для студентов способом развития мышления. Студенты обязаны освоить навыки поиска информации, систематизации, ее обработки, применения на практике в собственной учебной и повседневной деятельности.

Нужно подготовить студентов технического вуза эффективно использовать телекоммуникационные и информационные технологии, оперативно воспринимать значительный объем информации. Все это является частью базовой составляющей общих учебных компетенций, которая развивается и закладывается в процессе обучения информатике. В этом отношении в учебном процессе особенная роль уделяется преподавателю именно этой учебной дисциплины [2].

Задача преподавателя, ведущего курс информатики, заключается и в том, чтобы добиться всеобщей компьютерной грамотности. Исходя из вышесказанного, самым эффективным является личностно-ориентированное преподавание, которое нацелено на индивидуализацию обучения с помощью адаптивного управления. Активное применение информационно-коммуникативных технологий позволяет создавать процесс обучения в виде деятельности [5].

Главная роль в этом процессе отводится многопараметрическим адаптивным диагностическим обучающим программам с гибкой структурой управления.

На первом этапе предлагается модель учебного процесса со строгой структурой управления. Она рассчитала на студента, обладающего средним уровнем подготовленности. Здесь используется поэтапное создание учебных навыков, умений и действий, основанное на открытых действиях студентов.

Второй этап предполагает, что преподаватель диагностирует уровень знаний студентов. В зависимости от этого уровня создается группы для дальнейшего обучения.

Третий этап является основным. Преподаватель проводит мониторинг текущей, а после и итоговой адаптации. Здесь уже учитывается и самооценка студентов [1].

Система управления делается более гибкой, если преподаватель в своей работе руководствуется тем, что студент способен правильно оценить уровень собственных знаний. Исходя из этого, преподаватель разрабатывает программу адаптивного управления обучением с применением индивидуальной образовательной траектории [4].

3. Общая постановка задачи и связанные проблемы

1. Имеется N параметров качества обучения Δ_i (i=1…N), для каждого из которых по динамике D_i (i=1…N) можно сказать, является данная динамика показателем улучшения или ухудшения общего, интегрального показателя качества ID_N=ID_N(Δ₁, Δ₂, ..., Δ_N) как весовой аддитивной свертки параметров:

.

С другой стороны, имеется N функций динамики

F_i(Δ₁, Δ₂, ..., Δ_N): R^N → { "+", "0", "-" } (лучше, без изменений, хуже). Каждая из функций F_i снабжена весом β_i, определяющим важность соответствующего показателя динамики.

Перед исследователем возникает ряд задач:

- определение взаимосвязи ID_N и F_i;

- определение вида каждой из функций F_i;

- определение весов β_i, возможно, с применением метода экспертных оценок или на основе статистических экспериментов;

- определение набора функций F_i и доказательство его полноты и ортогональности;

- определение вида интегральной функции ID_N.

2. Тактика (технология, методология, методика) обучения характеризуется M каналами (способами) воздействия на обучаемого, причем существует M функций G_j: R ⥤ R^N, определяющих ожидаемые D_i при воздействии на обучаемого посредством канала (способа) j (см. схему).

Существуют дополнительные блоки, не обозначенные на схеме. Среди них: блок экспертного определения и коррекции β_i; блок первоначального выбора обучающих воздействий G_j; блок определения первоначального состояния обучаемого; блок доопределения показателей качества путем проведения дополнительных исследований; база данных, содержащих типовые состояния и рекомендуемые тактики обучения; ряд других.

Перед исследователем возникает ряд задач:

- определение статистической связи между G_j и D_i;

- определение зависимости величин коррекции тактики обучения ΔG_j от качественных оценок обучающего воздействия β_iF_i и количественной оценки состояния обучаемого ID_N.

- создание алгоритма адаптации тактики, позволяющего исключать обучающее воздействие из набора G_j или добавлять новое.

Рис.1.1.Схема адаптивного управления выбором тактики обучения и учебных воздействий

 

4. Технологии управления обучением

Программированное обучение своей целью ставит повышение эффективности управления процессом обучения. В его основе лежит работа студентов по установленной программе. В процессе выполнения этой программы студент приобретает необходимые знания. Преподаватель должен наблюдать за эффективностью изучения студентом учебного материала. Если возникает необходимость, преподаватель регулирует действия обучающихся. Таким образом, обеспечивается индивидуальный подход к обучению. Преподаватель применяет различные алгоритмы, схемы, использует разнообразные информационные возможности. Дидактические принципы данного метода:

• систематичность,
• последовательность,
• доступность,
• самостоятельность.

Если рассматривать традиционную систему обучения, то можно сказать, что всем студентам периодически выдают индивидуальные задания. Применение современных электронных образовательных программ позволяет дать индивидуальные задания абсолютно каждому студенту. Используя такой подход, преподаватель получает возможность осуществлять корректировку и контроль работы, оперативно прослеживать качество усвоения программы [3].

Адаптивное обучение является эффективным управлением самостоятельной работой студентов с использованием информационно-коммуникативных технологий. Адаптивное обучение - это:

• индивидуальный и дифференцированный подход в обучении;
• возможность выбрать собственную траекторию обучения;
• оперативная обратная связь и контроль.

Преподаватель дает необходимые рекомендации и консультации студентам, что позволяет максимально индивидуализировать процесс обучения. При этом весь учебный материал разделяется на отдельные блоки, с которыми студент проводит самостоятельную работу. Каждый блок завершается контролем. Особое значение этот подход приобретает из-за того, что обеспечивает устойчивую обратную связь: преподаватель – студент – преподаватель.

Еще один способ организации образовательного процесса – это модульное обучение. В его основе лежит блочно-модульная подача учебного материала. Модули могут содействовать развитию ключевых компетентностей студентов. Основа компетентностного подхода в обучении заключается в том, что истинное знание – это, прежде всего, индивидуальное знание, которое получено в процессе деятельности. Компетенция – это одновременно и умение, и знания, а главное готовность их использовать в конкретной ситуации. Этот подход позволяет сместить акцент на индивидуальную, самостоятельную работу студентов.

Технология адаптивного управления образовательным процессом с помощью представленных методов позволяет обеспечить индивидуализацию в обучении [1].

5. Обратная связь как элемент теории управления в формировании компетенций на основе модульного обучения

Разработка прогрессивных технологий обучения и их внедрение в образовательные структуры относится к важнейшим задачам инновационного развития образовательного процесса.

Несмотря на то, что широко тиражируются дистанционные формы образования, компьютерное тестирование знаний, оценка уровня образования и профессиональной подготовки студентов и выпускников вузов представляет собой сложную задачу. Организация устойчивой обратной связи процесса обучения, обеспечивающего единство контроля, анализа и прогноза является необходимой при нынешнем этапе информатизации высшего образования. В настоящее время достаточно широкое распространение получают элементы обратной связи на уровне образовательных учреждений. С помощью обратной связи помимо результатов обучения возможно исследовать вопросы эффективности той или иной технологии обучения, определить факторы, влияющие на обучение, уровень квалификации преподавателей, и др.

В последнее время в связи с ориентировкой на подготовку и обучение компетентностного специалиста, что согласовывается и с требованиями работодателей, меняется и структура модели специалиста на компетентностно-ориентированную.

Компетентностные модели ориентированы на подготовку специалистов, обладающих помимо высокого уровня профессиональных компетенций, высоким уровнем когнитивных компетенций, а именно способности к саморазвитию, готовности к изменениям и профессиональной мобильности восприятия инноваций, обучаемости, креативности, способности к генерации новых идей, высоким уровнем сформированности индивидуальных понятийных структур и т.п. Поскольку главными ресурсами мировой экономики являются образование, информация и знания, то одной из отличительных особенностей учебной деятельности становится ведущая роль познавательных процессов в ее реализации. Существует достаточное количество публикаций на тему моделей компетенций, классификаций компетенций и определений данных понятий. Например, в [6] предлагается следующее определение: «под компетенцией мы понимаем наперед заданное социальное требование (норму) к образовательной подготовке специалиста, необходимое для его качественной продуктивной деятельности в соответствующей сфере. Компетентность – уже состоявшееся личностное качество (совокупность качеств) специалиста и минимально необходимый опыт деятельности в заданной сфере».

Нами выделены и проанализированы компетенции, которые имеют принципиальное значение для успешного выполнения работы интеллектуального характера и оценки потенциала становления и дальнейшего развития профессионала. Формирование компетенций, относящиеся к параметрам когнитивной сферы, необходимо для высококачественного выполнения интеллектуальной деятельности. Учебная деятельность в современных условиях подготовки специалиста с высшим образованием, характеризующаяся специфическими особенностями, которые соответствуют изменениям, происходящим в высшей школе, несомненно относится к интеллектуальным видам деятельности.

На основе проведенного анализа компетентностных моделей разработана интегрированная компетентностная модель, в которую входят когнитивные, регулятивные и социально-коммуникативные параметры, составляющие основу структуры профессиональной деятельности.

Задачей обратной связи является получение информации о текущем уровне сформированности компетенций как интегральной характеристики специалиста и его потенциальных возможностях с целью предоставления информации рекомендательного характера для его дальнейшей учебной и профессиональной деятельности, информационно обоснованных решений относительно управления процессом формирования профессиональных компетенций.

В результате формируется интегрированный комплексный показатель уровня сформированности профессиональных компетенций в виде профиля. Основная цель получения индивидуальных профилей – дальнейшая направленность на индивидуализацию траектории получения образования студентами. Необходимость направленности образовательных технологий именно на индивидуализацию обучения отмечается многими авторами [7].

Обратная связь отличается от обычной оценки и контроля знаний тем, что обеспечивает оперативную взаимосвязь с преподавателем с возможностью адаптивного внесения корректировок в процесс обучения. Система обратной связи включает в себя инструменты контроля знаний, методики внесения коррекций процесса обучения, направленных непосредственно на личность студента с учетом его индивидуальной модели и профиля сформированности профессиональных компетенций.

6. Выводы

Главной особенностью современной системы образования становится возможность обучения по индивидуальной образовательной траектории.

Современные условия требуют от преподавателя не только и не столько знания предмета, преподавательские навыки, работоспособность, но и способность организовать самостоятельную работу студентов. Необходимое условие для современного обучения это возможность эффективного управления преподавателем самостоятельной деятельностью студента в условиях модернизации системы образования [6].

Существует несколько образовательных технологий теории управления, позволяющих максимально индивидуализировать обучение. Основными из них являются программированное обучение и модульное обучение.

Показана необходимость применения обратной связи для формирования профессиональных компетенций на основе модульного обучения.

Полноценный переход на компетентностную парадигму высшего образования требует введения в вузах полноценной системы обратной связи, как основного элемента теории управления для обеспечения адаптивности обучения.