DYNAMIC ADAPTIVE TESTING OF EDUCATIONAL ACTIVITIES OF STUDENTS STUDYING TENSES OF ENGLISH LANGUAGE

ДИНАМИЧЕСКОЕ АДАПТИВНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВРЕМЕН АНГЛИЙСКОГО ЯЗЫКА

Научная статья

Перегудова И.П. *

ORCID 0000-0002-1361-7726,

Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия

* Корреспондирующий автор (iperegudova[at]sfu-kras.ru)

Аннотация

В статье описано компьютерное динамическое адаптивное тестирование учебной деятельности студентов с временами английского языка. Динамические адаптивные тесты-тренажеры, разработанные на основе биологической теории развития человека Ж. Пиаже, позволяют проводить диагностику процессуальных характеристик научения студентов временам английского языка. Показано, что управляющие воздействия на обучающихся обусловлены самосогласованным взаимодействием двух контуров оценочной обратной связи. Экспериментально выявлено наличие двух типов когнитивного научения испытуемых: устойчивое, монотонно возрастающее; неустойчивое, изменяющееся скачкообразно. Испытуемые с неустойчивым, скачкообразным развитием учебной деятельности, как правило, имеют меньший потенциал обучения или обучаемость, по сравнению со студентами первой группы.

Ключевые слова: учебная деятельность, динамические адаптивные тесты, времена английского языка, пазлы, процессуальные характеристики.

DYNAMIC ADAPTIVE TESTING OF EDUCATIONAL ACTIVITIES OF STUDENTS STUDYING TENSES OF ENGLISH LANGUAGE

Research article

Peregudova I.P. *

ORCID 0000-0002-1361-7726,

Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia

* Corresponding author (iperegudova[at]sfu-kras.ru)

Abstract

The paper describes the computer dynamic adaptive testing for the educational activities of students studying the tenses of the English language. Dynamic adaptive test simulators, developed by J. Piaget based on the biological theory of human development, make it possible to diagnose the procedural characteristics of students' learning the tenses of the English language. It is shown that the control actions on the students are due to the self-consistent interaction of two loops of evaluative feedback. The authors revealed the presence of two types of cognitive learning of the subjects experimentally: stable, monotonically increasing; unstable, changing abruptly. Subjects with an unstable, spasmodic development of learning activity, as a rule, have a lower learning potential or learning ability, compared to students of the first group.

Keywords: learning activities, dynamic adaptive tests, tenses of the English language, puzzles, procedural characteristics.

Впервые динамическое адаптивное тестирование учебной деятельности человека как испытание совмещающее обучение с тестированием провел А.Р. Лурия [1]. Традиционное, так называемое статическое тестирование диагностирует обученность или результаты обучения в прошлом [2]. Динамическое адаптивное тестирование диагностирует изменения в учебной деятельности испытуемого в процессе обучения, которые экстраполируют возможности обучающегося в будущем обучении. То есть, динамическое адаптивное тестирование или динамическая оценка диагностирует обучаемость, как потенциал обучения, который обучающийся может реализовать в будущем [3; 4]. Динамическое тестирование когнитивного потенциала обучения реализуется путем включения посредника или медиатора в процесс динамического тестирования [5]. В процессе развития учебной деятельности испытуемого происходит переход от внешнего регулирования, когда учебная деятельность обучающегося контролируется кем – то другим – к регулированию, когда обучающийся устанавливает самоконтроль над своей собственной деятельностью.

Таким образом, традиционное статическое тестирование это «взгляд из прошлого в настоящее», а динамическое адаптивное тестирование «это взгляд из настоящего в будущее» [6]. Классической методологией динамических адаптивных тестов является социокультурная теория развития Л.С. Выготского [7]. В этой теории механизмы развития обусловлены изменениями соотношений между актуальной и ближайшей зонами развития, которые происходят в результате взаимодействия с посредниками – носителями культуры.

Попытки компьютеризировать динамические адаптивные тесты, разработанные на основе социокультурной теории развития Л.С. Выготского, приводят к необходимости компьютерного моделирования инструктивной обратной связи [8; 9]. Это, как следствие, приводит к трудно разрешимым проблемам, связанным с объективностью диагностики изменений учебной деятельности испытуемых. Прежде всего, это проблема идентификации субъекта, усилиями которого обусловлены изменения в учебной деятельности. Для решения этой проблемы, должны быть выявлены критерии определения вкладов испытуемого и посредника в изменениях учебной деятельности. Другой важной проблемой, не получившей окончательного решения, является проблема количественной оценки качественных характеристик процесса обучения решению задач. До сих пор до конца неясно, как численно можно описать учебные действия, а учебную деятельность математически представить в виде процесса, протекающего во времени.

В настоящей работе в качестве методологической основы динамического адаптивного теста «Времена английского языка» используется биологическая теория развития Ж. Пиаже [10]. Основной принцип развития в теории Ж. Пиаже состоит в стремлении к равновесию двух процессов жизнедеятельности организма: аккомодации и ассимиляции. Эти процессы характеризуют взаимодействие человека с окружающей средой в процессе целенаправленной деятельности. Ассимиляция представляет собой процесс усваивания информации об окружающей среде на основе имеющихся у человека органов и средств утилизации (усвоения) информации, а аккомодация – это процесс приспособления (изменение, настройка) органов восприятия информации человеческого организма, направленный на повышение эффективности получения сигналов от объектов окружающей среды. Поступающие от среды сигналы играют роль подкреплений действий человека по достижению цели. Подкрепления могут быть представлены в виде численной оценки действий человека. Если действие приводит к уменьшению рассогласования между текущим и целевым состояниями деятельности человека, то подкрепление действия положительное и, в нулевом приближении, равно +1. Если рассогласование между текущим и целевым состоянием человека увеличивается, то подкрепление отрицательное – 1. В первом случае действие правильное, а во втором случае действие неправильное. Численный, оценочный характер подкреплений действий испытуемого позволяет, при разработке компьютерного динамического адаптивного теста, сконструировать оценочную обратную связь и уйти от необходимости моделирования инструктивной обратной связи, отражающей субъектность деятельности медиатора [9].

Главным структурным элементом динамического адаптивного теста, является электронная проблемная среда, обеспечивающая условия необходимые для поиска решения задачи испытуемым. В нашем случае задача состоит в том, что нужно собрать из пазлов «Таблицу времен английского языка». На рабочем поле интерфейса (см. рисунок 1) имеется 12 пустых квадратов, в которых надо разместить пазлы с временами английского языка из окна просмотра, находящегося в левом верхнем углу.

 

Рис. 1 – Интерфейс динамического адаптивного теста-тренажера «Времена английского языка»

 

Ниже окна просмотра пазлов, находится датчик подающий сигналы – подкрепления правильности или неправильности действий испытуемого «Расстояние до цели». Между окном просмотра пазлов и датчиком «Расстояние до цели» расположен второй датчик, который указывает на уровень самостоятельности учебной деятельности испытуемого. Уровней самостоятельности учебной деятельности 10. Уровни отличаются частотой подкреплений активных действий (установка или отмена пазла). Чем выше уровень, тем меньше частота подкреплений. В нижнем левом углу находится датчик «расстояние до цели» (см. рисунок 2), который функционирует в местном контуре обратной связи и играет роль подкреплений учебной деятельности обучающегося.

В начале обучения решению задачи относительная частота подкреплений δ₁=1, т. е. датчик «Расстояние до цели» подает сигнал о правильности или неправильности каждого активного действия. После завершения i-го решения задачи относительная частота подкреплений для i+1 –го решения задачи определяется

      (1)  

где,  – число правильных действий, совершенных при i – м поиске решения задачи;  – общее число активных действий при i-м решении задачи. По мере научения относительная частота подкреплений будет приближаться к нулю, а деятельность испытуемого будет приобретать автономный, самостоятельный характер. Интерфейс динамического адаптивного теста «Динамические пазлы времен английского языка» отражает двухконтурную систему управления учебной деятельностью испытуемого. Сочетание внешнего управления и самоуправления учебной деятельностью, описанное в [11]; [12], позволяет испытуемому перейти к автономной деятельности.

Результаты

Анализ изменения уровня самостоятельности в зависимости от номера задания позволяет выделить две группы испытуемых. В первой группе испытуемых, составляющей 20% от общего числа испытуемых, уровень самостоятельности монотонно возрастает (см. рисунок 2).

 

Рис. 2 – Монотонное возрастание уровня самостоятельности испытуемого № 1 в зависимости от номера задания при переходе к автономной деятельности

 

Изменение уровней самостоятельности для испытуемых второй группы носит немонотонный скачкообразный характер (см. Рисунок 3) в зависимости от номера задания. В процентном соотношении эта группа составляет 80% от общего числа испытуемых.

 

Рис. 3 – Немонотонное изменение уровня самостоятельности n в зависимости от номера задания k для испытуемого № 2

 

Графически траектория учебной деятельности испытуемого или актиограмма поиска решения задачи представляется графиком временной зависимости численного значения суммы оценок действий [10]. В нулевом приближении, если действие правильное, то оценка действия или подкрепление равно +1, если действие неправильное, то оценка действия равна – 1. Уровень самостоятельности на «статусограмме» самосогласованно регулируется относительной долей правильных действий испытуемого (см. формулу (1)) в предыдущем задании.

После выполнения первого задания (см. рисунок 4) система управления перевела испытуемого № 2 с 1-го на 6 уровень самостоятельности.

 

Рис. 4 – Траектория или актиограмма поиска решения задачи испытуемым № 2 при выполнении 1 – го задания

 

После выполнения второго задания произошло уменьшение уровня самостоятельности (см. рисунок 3) обусловленное тем, что испытуемый № 2, перейдя на 6 уровень самостоятельности, оказался в состоянии когнитивного диссонанса из-за уменьшения частоты подкреплений действий. Это привело к резкому увеличению числа ошибочных действий, а также времени затраченному на выполнение задания (см. рисунок 5).

 

Рис. 5 – Актиограмма учебной деятельности испытуемого № 2 при выполнении 2 - го задания

  Поэтому система управления перевела испытуемого обратно на 1-й уровень самостоятельности (см. рисунок 3).  

Рис. 6 – Актиограмма учебной деятельности при выполнении 3-го задания

 

Резкое уменьшение числа ошибок и времени выполнения 3-го задания связано с переходом в условия с меньшей неопределенностью электронной проблемной среды (см. рисунок 6).

При выполнении 2-го задания испытуемый №2 оказался в состоянии когнитивной неустойчивости или бифуркации [13]; [14], возникшей в результате скачкообразного возрастания неопределенности проблемной среды. Возникший дефицит внешней информации при принятии решения о выборе очередного действия привел к увеличению ошибок.

Анализ результатов динамического адаптивного тестирования учебной деятельности с временами английского языка позволяет сделать вывод о том, что обучающиеся, испытывающие срывы уровня самостоятельности, выполняют больше заданий по сравнению с обучающимися, не испытывающими срывов. При этом, конечное состояние – автономная деятельность у всех одно и тоже. Отсюда следует, что испытуемые с монотонными изменениями уровня самостоятельности характеризуются когнитивной стрессоустойчивостью и имеют в среднем большую обучаемость в сравнении с испытуемыми, характеризующимися немонотонным изменением уровня самостоятельности.

Финансирование Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Красноярского краевого фонда науки в рамках реализации проекта № 12/19, 2019 г.	Funding The research was carried out with the financial support of the RFBR and the Krasnoyarsk regional science Foundation as part of project 12/19, 2019.
Конфликт интересов Не указан.	Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Luria A. R. Cognitive Development. Its Cultural and Social Foundations / A. R. Luria. Cambridge, MA: Harvard. 1976.
2. Аванесов В.С. История педагогической теории измерений / В.С. Аванесов // Педагогические измерения. – 2012. – №3. – С. 3 – 26.
3. Фарков А. В. Обучаемость учащихся математике: проблемы диагностики. 5–11 классы / А. В. Фарков. М.: ВАКО, 2015. 240 с.
4. Poehner M.E. Dynamic assessment: A Vygotskian approach to understanding and promot­ing second language development / M.E. Poehner. Berlin: Springer. 2008.
5. Sternberg R.J., Grigorenko E.L. Dynamic testing: The nature and measurement of learning potential / R.J. Sternberg, E.L. Grigorenko. Cambridge: Cambridge University Press. 2002
6. Guthke J. The learning test concept: An alternative to the traditional static intelligence test / J. Guthke // German Journal of Psychology/ 1982. №6(4). – P. 306 – 324.
7. Vygotsky L. S. Mind in society / L. S. Vygotsky. London, Harvard University Press, 1978. 176 p.
8. Aljaafreh A. Negative feedback as regulation and learning of a second language in the zone of proximal development / A. Aljaafreh, J.P. Lantolf // Modern Language Journal. 1994. – №78. – С. 465 – 83.
9. Саттон Р.С. Обучение с подкреплением / Р.С. Саттон, Э.Г. Барто. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2014. 402 с.
10. Пиаже Ж. Психология интеллекта / Ж. Пиаже. СПб.: Питер, 2003. 192 с.
11. Носков М.В. Динамические адаптивные аудиотесты-тренажеры как средство мониторинга билингвального образования / М.В. Носков, И.П. Перегудова, П.П. Дьячук и др. // Информатика и образование. – 2019. – № 10. – С. 46 – 54.
12. Шкерина Л.В. Самоорганизация обучающегося в процессе научения решению математических задач в проблемной среде: Синергетический подход / Л.В. Шкерина, П.П. Дьячук, М.К. Грицков // Вестник Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева. – 2014. – №2 (28). – С. 96 – 101.
13. Дьячук П.П. Интеллектуальные обучающие тренажерные системы / П.П. Дьячук // Открытое образование. – 2005. – №2. – С. 28 – 31
14. Дьячук П.П. Диагностика неустойчивых когнитивных состояний активных агентов / П.П. Дьячук (Мл.), П.П. Дьячук, С.А. Карабалыков и др. // В сб.: Нейроинформатика-2016. Сб. научных трудов в 3 частях. – 2016. – С. 259 – 270.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Luria A. R. Cognitive Development. Its Cultural and Social Foundations / A. R. Luria. Cambridge, MA: Harvard. 1976.
2. Avanesov V.S. Istoriya pedagogicheskoj teorii izmerenij [History of educational measurement theory] / V.S. Avanesov // Pedagogicheskie izmereniya. [Pedagogical measurements]. – 2012. – № 3. – P. 3 – 26. . [in Russian]
3. Farkov A.V. Obuchaemost' uchashchihsya matematike: problemy diagnostiki. 5–11 klassy. [Pupils' learnability in mathematics: problems of diagnosis. 5-11 grades.] / A.V. Farkov. – M.: VAKO, 2015. 240 p. . [in Russian]
4. Poehner M.E. Dynamic assessment: A Vygotskian approach to understanding and promoting second language development / M.E. Poehner. Berlin: Springer. 2008.
5. Sternberg R.J., Grigorenko E.L. Dynamic testing: The nature and measurement of learning potential / R.J. Sternberg, E.L. Grigorenko. Cambridge: Cambridge University Press. 2002
6. Guthke J. The learning test concept: An alternative to the traditional static intelligence test / J. Guthke // German Journal of Psychology/ 1982. №6(4). – P. 306 – 324.
7. Vygotsky L. S. Mind in society / L. S. Vygotsky. London, Harvard University Press, 1978. 176 p.
8. Aljaafreh A. Negative feedback as regulation and learning of a second language in the zone of proximal development / A. Aljaafreh, J.P. Lantolf // Modern Language Journal. 1994. – №78. – С. 465 – 83.
9. Satton R.S., Barto E.G. Obuchenie s podkrepleniem. [Reinforced training] / R.S. Satton, E.G. Barto. – M.: BINOM. Laboratoriya znanij. 2014. 402 p. [in Russian]
10. Piazhe ZH. Psihologiya intellekta. [The psychology of intelligence] / Piaget J. // SPb.: Piter, 2003. 192 p. [in Russian]
11. Noskov M.V. Dinamicheskie adaptivnye audiotesty-trenazhery kak sredstvo monitoringa bilingval'nogo obrazovaniya [Dynamic adaptive audio tests-simulators as a means of monitoring bilingual education] / M.V. Noskov, I.P. Peregudova, P.P. D'yachuk et al // Informatika i obrazovanie [Computer Science and Education] – 2019. – № 10. – P. 46 – 54. DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-10-46-54. [in Russian]
12. Shkerina L.V. Samoorganizaciya obuchayushchegosya v processe naucheniya resheniyu matematicheskih zadach v problemnoj srede: Sinergeticheskij podhod [Self-organization of a student in the process of learning to solve mathematical problems in a problematic environment: Synergetic approach] / L.V. Shkerina, P.P. D'yachuk, V.K. Grickov // Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. V.P. Astaf'eva. [Bulletin of the Krasnoyarsk State Pedagogical University. V.P. Astafieva]. – 2014. – №2 (28). – P. 96 – 101. [in Russian]
13. D'yachuk P.P. Intellektual'nye obuchayushchie trenazhernye sistemy [Intelligent training simulator systems] / P.P. D'yachuk // Otkrytoe obrazovanie [Open education]. – 2005. – №2. – P. 28 – 31 [in Russian]
14. D'yachuk P.P. Diagnostika neustojchivyh kognitivnyh sostoyanij aktivnyh agentov. V sb.: Nejroinformatika-2016. Sb. nauchnyh trudov v 3 chastyah. /. D'yachuk P.P. (Jr.), D'yachuk P.P., Karabalykov S.A. et al // [Diagnostics of unstable cognitive states of active agents. In collection: Neuroinformatics-2016. Sat. scientific papers in 3 parts]. – 2016. – P. 259 – 270. [in Russian]