Результат интеллектуальной деятельности: Способ коррекции содержания и количества информации учебного материала

Настоящее изобретение относится к области педагогики, в частности к способам коррекции содержания и количества информации учебного материала.

В современных образовательных подходах к обучению все шире используются информационные технологии, активно внедряются наработки нейролингвистического программирования, охватывающие репрезентативные системы обучаемых и обучающих. Каждая система - это совокупность элементов, позволяющих представлять информацию. По характеру доминирующей модальности представления информации репрезентативные системы делятся на визуальную - в которой доминирует зрение; аудиальную - доминирует слух; кинестическую - доминируют двигательные ощущения и др. Через зрительные органы в мозг человека поступает визуальная информация, которая составляет около 70% всей воспринимаемой информации, поэтому визуальная репрезентативная система является у человека доминирующей.

К визуальным компонентам подачи информации учебных материалов относят: демонстрационные экраны, световые проекторы, компьютеры, видеомониторы, цифровые изображения, анимационные эффекты, цвет, свет и т.п. Элементы носителей визуальной информации оказывают психологический эффект на обучаемых, а время, уделяемое для усвоения информации учебного материала с носителей визуальной информации, в значительной мере влияет на общий уровень преподавания и успеваемости.

Перцептивные действия (англ. perceptual actions) - основные структурные единицы процесса восприятия у человека [И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. Общая теория статистики: Учебник. / Под ред. И.И. Елисеевой. - 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с.]. Восприятие предметов и явлений происходит посредством воздействия свойств предметов и явлений на органы чувств человека. Решая перцептивные задачи, обучаемый выполняет ряд таких действий на перцептивном уровне, как различие, идентификация, осознание и т.д. Результатом перцептивных действий является формирование в сознании обучаемого субъективного и адекватного отражения действительности. Благодаря последовательно расположенным перцептивным действиям обучающегося с учебным материалом, обучаемый способен управлять качеством даваемого материала.

Рецептивные действия - действия по приему информации. К рецептивным действиям относятся те действия, которые обучающий выполняет с информацией для ее восприятия, извлечения необходимой информации [Б.Г. Мещерякова, В.П. Зинченко. Большой психологический словарь. / Под ред. Мещерякова Б.Г., Зинченко В.П. Издание 4-е, расширенное. М.: Прайм-Еврознак, 2003 - 672 с.].

Исследования показывают, что общий уровень успеваемости также зависит от характеристик элементов представления учебных материалов, а именно объема содержания, темпа звукового сопровождения, как речевого в виде комментариев обучающего, так и аудиального, количества ключевых тем для усвоения, уровня сложности форм визуальных иллюстраций учебного материала и т.д. Если элементы представляемых учебных материалов не соответствуют индивидуальной репрезентативной системе обучаемых, то в процессе «перевода» получаемой информации в привычную форму происходит значительное усложнение обучающего процесса. В реальном учебном процессе информация учебного материала не адаптирована к индивидуальным психофизическим особенностям обучаемых.

Таким образом, в сложившейся ситуации необходимо уметь проводить коррекцию содержания и количества информации учебного материала, обеспечивающую заданный уровень усвоения обучаемыми информации учебного материала.

Одним из важнейших элементов использования визуальной и звуковой демонстрации обучающих материалов и повышения уровня усвоения является коррекция содержания и количества информации учебного материала, обеспечивающая заданный уровень усвоения обучаемыми информации учебного материала.

Известен способ дистанционного обучения [Патент RU 2337408 С1, G09B 5/14. Способ дистанционного обучения. / Р.Т. Гареев, М.М. Зиновкина, Е.В. Мирошник. - Опубл. 27.10.2008, бюл. №30]. Способ заключается в том, что размещают управляющую программу на носителе информации с возможностью доступа к ней обучаемого через глобальную и/или локальную информационную сеть. Обучаемый после изучения текущего модуля выполненное задание формирует как отчет в виде цифрового кода. Контроль успеваемости обучаемого осуществляют с помощью сравнения отношений количества выполненных заданий к общему числу ответов обучаемого по модулю.

Недостатками известного способа являются:

способ исходит из условия того, что учебный материал изначально сформирован в таком содержании и количестве, которые способствуют полному и точному усвоению материала обучаемыми, что труднодостижимо и противоречит реальному обучающему процессу;

отчет об изучении модуля кодируется с помощью цифровых сигналов, что увеличивает временные затраты на трансляцию информации обучаемыми и влияет на их утомляемость;

отсутствие звукового сопровождения при обучении не позволяет обучаемому влиять на эффективность восприятия учебных материалов и формирование личностных характеристик обучаемых, что противоречит принципам современной системы образования;

при дистанционном обучении обучающий не способен точно идентифицировать обучаемого, т.е. способ не учитывает возможность подмены обучаемого за сетевым компьютером, что искажает и затрудняет контроль за обучаемыми.

Известен способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления [Патент RU 2197748 С2, G09B 5/14, 5/06, 19/00. Способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления. / Ю.Н. Афанасьев. - Опубл. 27.01.2003, бюл. №3]. Способ включает координацию обучающим индивидуальных и коллективных действий группы обучаемых с учебным материалом, передачу информации учебного материала и обмен сообщениями между членами группы обучаемых и обучающим с использованием локальной сети средств коммуникации носителей информации на рабочих листах обучаемых и обучающего, отображение информации средствами отображения информации в режиме персонального и группового восприятия. При этом каждый раз до передачи очередного блока информации проводят контроль усвоения учебного материала путем воспроизводства обучаемыми блока данных информации учебного материала в режиме индивидуального восприятия в вербальной форме.

Недостатком указанного способа является осуществление контроля усвоения учебных материалов только путем воспроизводства обучаемыми информации в вербальной форме, что увеличивает трудоемкость усвоения в процессе обучения. При этом высока вероятность несоответствия сложности изучаемого материала текущему уровню подготовки обучаемых.

Известен способ обучения и усвоения учебного материала [Патент RU 2363054 С2, G09B 5/14, 5/06. Способ обучения и усвоения учебного материала. / В.В. Куцеев, Е.Л. Гутковская. - Опубл. 27.07.2009, бюл. №21]. Способ включает координацию обучающим индивидуальных и коллективных действий группы обучаемых с учебным материалом, передачу информации блоками данных и обмен сообщений между членами группы обучаемых и обучающим с использованием локальной сети средств коммуникации, отображение информации в режиме персонального и группового восприятия действиями обучаемых и обучающего с учебным материалом на носителях информации. При этом проводят контроль усвоения учебного материала путем воспроизводства обучаемыми блока данных информации учебного материала в вербальной форме с дублированием ее в визуальной форме.

Описанный способ имеет следующие недостатки:

контроль усвоения учебного материала осуществляется путем воспроизводства обучаемыми информации в вербальной форме на носителях информации с дублированием ее в визуальной форме, что ведет к усложнению учебного процесса и не исключает дисбаланс между сложностью учебного материала и уровнем подготовки обучаемых;

увеличение удельного объема учебной информации, повторяемого и транслируемого обучаемым, затрудняет усвоение обучаемыми новой информации, что в конечном итоге снижает эффективность усвоения за определенный период обучения.

Известен способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления [Патент RU 2357294 С2, G09B 5/06. Способ обучения и усвоения учебного материала и устройство для его осуществления. / А.Н. Медовник, Е.И. Трубилин, В.В. Куцеев. - Опубл. 27.05.2009, бюл. №15]. Способ включает координацию обучающим индивидуальных и коллективных действий группы обучаемых с учебным материалом, передачу информации учебного материала и обмен сообщениями между членами группы обучаемых с обучающим с использованием локальной сети, средств коммуникации, носителей информации на рабочих местах, отображение информации в режиме персонального и группового восприятия и контроль усвоения учебного материала. При этом обучающий координирует действия обучаемых, а обучаемые сохраняют учебный материал на носителях информации.

К недостаткам способа относится следующее:

не реализуется возможность изменения содержания информации учебного материала исходя из особенностей индивидуального и группового восприятия обучающимися;

способ предполагает расширение базы знаний обучаемых без учета степени сложности обучающего материала, что затрудняет усвоение обучаемыми больших объемов новой информации учебного материала и делает процесс обучения более трудоемким;

контроль обучающим усвоения материала обучаемыми, осуществляемый посредством связи, обеспечивающей возможность обмена сообщениями, носит субъективный характер, что искажает результаты усвоения учебного материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ целенаправленного управления усвоением учебного материала [Патент RU 2180455 C1, G09B 5/06, G09B 19/00. Способ целенаправленного управления усвоением учебного материала. / Ю.Н. Афанасьев, Л.П. Бельковец, Ю.С. Воронков, С.В. Кувшинов. - Опубл. 10.03.2002, бюл. №7], включающий передачу обучаемому учебного материала в фиксированной на носителях информации форме, последовательность перцептивных действий обучаемого по извлечению информации из учебного материала на носителе информации посредством подчеркивания, и/или выписывания, и/или выписывания с классификацией, и/или выписывания с формально грамматической трансформацией, и/или выписывания с эквивалентной заменой, последовательность рецептивных действий обучаемого по осознанию сущности учебного материала посредством фиксации на носителе информации в вербальной форме основной мысли текста, и/или основных мыслей абзацев, и/или ключевых слов, и/или их эквивалентов и переработку обучаемым извлеченной информации посредством фиксации ее на носителе информации.

Недостатком способа-прототипа является то, что с помощью него не реализуется возможность формирования данных, необходимых для последующей коррекции содержания и количества информации учебного материала.

Техническим результатом, достигаемым при применении предлагаемого способа, является расширение арсенала технических средств коррекции содержания и количества информации учебного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем передачу обучаемым учебного материала в мультимедийной форме, согласно изобретению предварительно задают требуемый интервал допустимых значений коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала по каждому смысловому блоку , при этом коэффициент усвоения определяют как отношение объема учебного материала, усвоенного учащимися в течение определенной единицы времени, к материалу, сообщенному учащимся за то же время, формируют J>2, где j=1, 2, …, J, самостоятельных смысловых блоков, представляющих собой сформированные графические изображения учебного материала по определенной теме и включающих конечное число слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур, дополнительных слов/или словосочетаний, запоминают в базе данных общее количество смысловых блоков, выделяют из учебного материала и вводят в базу данных конечное число N>M ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур, характеризующих каждый j-й смысловой блок информации учебного материала, определяют число реально присутствующих обучаемых n на основе идентификации их персональной информации, записывают в базу данных сохраненный каждым i-м обучаемым учебный материал, рассчитывают сходства на основе сопоставления занесенных в БД ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур по каждому j-му смысловому блоку с зафиксированной информацией каждого i-го обучаемого:

,

где - коэффициент сходства зафиксированной информации каждым i-м обучаемым с передаваемой обучающим информацией учебного материала, ЭСМ_зафикс - зафиксированные элементы смысловых блоков учебной информации каждым i-м обучаемым, ЭСМ_зад - заданные в БД элементы смысловых блоков учебной информации по каждому j-му смысловому блоку, начиная с первого смыслового блока, записывают в базу данных значения коэффициента сходства , рассчитывают среднее значение коэффициента сходства , записывают в базу данных среднее значение коэффициента сходства , сравнивают значения коэффициента сходства и коэффициента усвоения , в случае, когда , упрощают элементы содержания и/или сокращают количество информации учебного материала, в случае, когда , усложняют элементы содержания и/или увеличивают количество информации учебного материала, в случае, когда , то содержание j-го смыслового блока информации учебного материала оставляют неизменным, записывают в базу данных откорректированные элементы содержания и/или количество информации учебного материала, аналогично повторяют вышеперечисленные действия по коррекции содержания и количества информации учебного материала для всех самостоятельных смысловых блоков от j+1 до J включительно.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:

фиг. 1 - алгоритм способа коррекции содержания и количества информации учебного материала;

фиг. 2 - пример разделения смысловых блоков визуальной обучающей информации на элементы, данные о которых введены в базу данных;

фиг. 3 - форма базы данных (БД) для записи значений коэффициента К_cxj для дальнейшего расчета среднего значения коэффициента сходства ;

фиг. 4 - итоговая форма базы данных с расчетом среднего значения коэффициента сходства для группы, состоящей из 5 студентов, необходимая для принятия решения о необходимости коррекции содержания и количества информации учебного материала.

Заявленный способ может быть реализован при помощи алгоритма, блок-схема которого представлена на фиг. 1.

Действия способа осуществляются в любом аудиторном помещении, предназначенном для проведения обучающего процесса с применением средств технического оснащения: программного обеспечения для создания, ведения и доступа к БД, принимающего данные, которые используют в дальнейшем для коррекции содержания и количества информации учебного материала; устройств ввода (мышь, клавиатура) и вывода (дисплеи обучающего и обучаемых) на каждом рабочем месте; видеопроектора и демонстрационного экрана для отображения информации учебных материалов, данные о которых введены в БД.

1. Предварительно задают требуемый интервал допустимых значений коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала по каждому j-му смысловому блоку (бл. 1 фиг. 1).

Коэффициент усвоения учебного материала равен отношению объема учебного материала, усвоенного учащимися в течение определенной единицы времени, к материалу, сообщенному учащимся за то же время [А.А. Кыверял Методы исследования в профессиональной педагогике. Таллин: Валгус, 1980. - 335 с., с. 28-29].

Существуют различные вариации данного коэффициента от 1% до 100%.

Обучающий задает уровень требуемого интервала коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала исходя из анализа характеристик обучаемых. Необходимо учитывать тип образовательного учреждения, заданный уровень подготовки обучаемых, их психофизическое состояние. Значение коэффициента также зависит от уровня сложности информации, которую обучающий представляет обучаемым, внешних обстоятельств и условий протекания рассматриваемого учебного процесса.

В данном способе значение требуемого интервала задано одинаково для всех смысловых блоков - от 70 до 90%, достаточным выбран , равный 70%, и , равный 90%.

2. Формируют J>2, где i=1, 2, …, J, самостоятельных смысловых блоков из аудиального и визуального учебного материала. Смысловые блоки представляют собой сформированные графические изображения учебного материала по определенной теме, включают конечное число ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур, дополнительных слов и/или словосочетаний (бл. 2 фиг. 1, фиг. 2).

3. Запоминают в базе данных (БД) общее количество смысловых блоков J (бл. 3 фиг. 1).

4. Выделяют из учебного материала и вводят в БД конечное число N>M ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур, характеризующих каждый j-й смысловой блок информации учебного материала (бл. 4 фиг. 1).

5. Определяют число реально присутствующих обучаемых n на основе идентификации их персональной информации.

Идентификации осуществляется путем авторизации каждого обучающегося посредством заранее сформированной базы данных, которая включает в себя любые идентификаторы пользователей и пароли, ассоциированные с данными идентификаторами [Патент RU 2262738, G06F 17/60. Обучающая система. / Хоясита Сигеру, Икегами Ясуюки, Суми Казухиро. - Опубл. 20.10.2005, Бюл. №29].

Идентификация может осуществляться любыми известными способами, например за счет использования идентификаторов и паролей [А.Ю. Щеглов. Защита компьютерной информации от несанкционированного доступа. СПб.: Наука и техника, 2004. - 384 с.]; биометрических данных (отпечатков пальцев, образца голоса, радужной оболочки глаза, почерка) [P.M. Болл, Д.Х. Коннел, Ш. Панканти. Руководство по биометрии: Учебное пособие. М.: Техносфера, 2007. - 368 с.], уникальных для каждого обучающегося, для более простой и однозначной его идентификации и др.

В данном способе в качестве идентификаторов выбраны личные данные обучающихся - фамилия и имя, номер зачетной книжки и персональная магнитная карта (бл. 5 фиг. 1).

6. Осуществляют передачу обучаемым учебного материала в мультимедийной форме в виде самостоятельных смысловых блоков, представляющих собой сформированные графические изображения учебного материала по определенной теме и включающих конечное число слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур. Смысловые блоки могут передаваться синхронно со звуковым сопровождением. Звуковое сопровождение включает речевое описание обучающим каждого элемента смыслового блока из визуальной информации учебного материала (бл. 6 фиг. 1).

7. Записывают в БД сохраненный каждым i-м обучаемым учебный материал (бл. 7 фиг. 1).

8. Рассчитывают - коэффициент сходства, характеризующий степень сходства зафиксированной информации каждым i-м обучаемым с передаваемой обучающим информацией учебного материала по каждому j-му смысловому блоку (бл. 8 фиг. 1).

Коэффициент сходства K_cxi получают на основе сопоставления занесенных в БД ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур по каждому j-му смысловому блоку с зафиксированной информацией каждого i-го обучаемого (1).

где - коэффициент сходства зафиксированной информации каждым i-м обучаемым с передаваемой обучающим информацией учебного материала;

ЭСМ_зафикс - зафиксированные элементы смысловых блоков учебной информации каждым i-м обучаемым;

ЭСМ_зад - заданные в БД элементы смысловых блоков учебной информации.

9. Начиная с первого смыслового блока, записывают в БД значения коэффициента сходства для оценки степени сходства зафиксированной информации каждым i-м обучаемым с передаваемой обучающим информацией учебного материала по каждому j-му смысловому блоку (бл. 9 фиг. 1).

10. Рассчитывают среднее значение коэффициента сходства , характеризующего степень сходства зафиксированной информации всеми обучаемыми по каждому j-му смысловому блоку, по формуле расчета простой средней арифметической (2) [И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. Общая теория статистики: Учебник. / Под ред. И.И. Елисеевой. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 656 с., с. 124] (бл. 10 фиг. 1).

где n - заданное число обучаемых.

11. Записывают в БД среднее значение коэффициента сходства , полученное по всем обучающимся за каждый j-й смысловой блок (бл. 11 фиг. 1).

12. Сравнивают среднее значение коэффициента сходства и значение коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала (бл. 12, 13 фиг. 1).

13. В случае, когда , упрощают элементы содержания и/или сокращают количество информации учебного материала (бл. 14 фиг. 1). Упрощение элементов смыслового блока визуальной информации учебного материала включает в себя уменьшение темпа подачи материала обучающим, уменьшение количества слов/словосочетаний, содержащихся в каждом элемента смыслового блока, упрощение формы представления каждого элемента смыслового блока.

14. В случае, когда , усложняют элементы содержания и/или увеличивают количество информации учебного материала (бл. 15 фиг. 1). Усложнение элементов смыслового блока визуальной информации учебного материала включает в себя увеличение темпа подачи материала обучающим, увеличение количества слов/словосочетаний, содержащихся в каждом элемента смыслового блока, усложнение формы представления каждого элемента смыслового блока. Степень упрощения и усложнения элементов смыслового блока определяется пропорционально значению интервала, полученного между рассчитанным и требуемым значением интервала .

15. В случае, когда значение , то содержание j-го смыслового блока информации учебного материала оставляют неизменным (бл. 16 фиг. 1).

16. Записывают в БД откорректированные элементы содержания и/или количество информации учебного материала (бл. 17 фиг. 1).

17. Аналогично повторяют вышеперечисленные действия по коррекции содержания и количества информации учебного материала для j+1 всех самостоятельных смысловых блоков до J включительно (бл. 18 фиг. 1).

Пример реализации предлагаемого способа

В качестве примера рассмотрен учебный процесс высшего учебного заведения.

В группе 5 обучаемых, их уровень психофизического состояния стандартный. Уровень подготовки обучаемых однородный. Обучающим был задан требуемый интервал допустимых значений коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала , где , . В данном примере задан одинаковый интервал для всех смысловых блоков.

Учебный материал обучающимся представлен в форме 5-ти смысловых блоков.

Среднее значение коэффициента, характеризующего степень сходства зафиксированной информации всеми обучаемыми по каждому j-му смысловому блоку, определяется по формуле (2).

Результат расчета среднего значения коэффициента, характеризующего степень сходства зафиксированной информации всеми обучаемыми по 1-му смысловому блоку, представлен на фиг. 3:

.

Далее произведено сравнение значений заданного требуемого интервала допустимых значений коэффициента усвоения обучаемыми учебного материала с полученным значением коэффициента, характеризующего степень сходства зафиксированной информации всеми обучаемыми по каждому смысловому блоку.

Так как 64%<70%, то необходимо упрощать содержание и/или форму данного смыслового блока учебного материала. Упрощение осуществляется путем сокращения ключевых слов и/или словосочетаний, эталонных элементарных фигур, характеризующих каждый j-й смысловой блок информации учебного материала.

Результаты расчета по 5-ти смысловым блокам представлены на фиг. 4.

Таким образом, достигается заявленный технический результат - коррекция содержания и количества информации учебного материала, обеспечивающая заданный уровень усвоения обучаемыми информации учебного материала.