Состав компонентов и функциональная модель обучения

Для построения индивидуальной траектории обучения необходимо определить уровень знаний обучающегося.

Определение уровня знаний обучаемых

Тестирование

Оценка способности к обучению

Определение базовой оценки

0

Рисунок4. Компоненты модели обучения через тестирование

Для определения уровня знаний обучаемых вычисляется степень освоения его выходных понятий. Для автоматизированного вычисления оценки был предложен метод интегральной оценки освоенности учебных елементов (УЭ).

Интегральная оценка каждого выходного понятия складывается из базовой оценки и дополнительной, учитывающей оценки понятий, которые являются входными для данного УЭ.

Базовая оценка выставляется по результатам сеанса контроля УЭ. Придадим i-му понятию вес , отражающий его важность в УЭ. Тогда базовая оценка U_баз степени освоения рассчитывается по результатам тестирования:

где         – число вопросов в тесте, содержащих i-е понятие;

               – число правильных ответов на вопросы, содержащие i-е понятие;

               – общее число понятий, содержащихся в контрольных вопросах.

Входные понятия определяют знания, необходимые при изучении данного УЭ, а выходные определяют новые знания обучаемого, представленные в данном УЭ. Таким образом, справедливо предположить, что каждое понятие  зависит от каждого из входных понятий .

Для вычисления дополнительной оценки понятий используется ранг понятия R. Для правильной оценки знаний обучаемого необходимо учитывать, что все понятия учебного курса имеют различную важность. Пусть каждое понятие имеет свой ранг, определяющий его важность во всем учебном курсе. Если на понятие имеется ссылка, то есть оно входит во множество входных понятий какого-либо УЭ, его ранг повышается. Таким образом, ранг понятия тем выше, чем чаще оно встречается во входных множествах УЭ.

Для вычисления рангов понятий применяется схема алгоритма ранжирования страниц, предложенного Клейнбергом, который является известным представителем группы методов, использующих информацию о связях между страницами. Этот подход позволяет использовать две различные роли понятий – входной как первоисточника информации и выходной как посредника.

Интегральная оценка уровня знаний понятия O1 рассчитывается по следующей формуле: , 

где  – уровень знаний входного понятия ;  – ранг входного понятия .

Предложенный метод интегральной оценки позволяет в автоматическом режиме определять уровень знаний обучаемого на основе анализа оценок ключевых понятий учебного курса. Его особенность в том, что он корректирует базовую оценку, определяемую сеансом контроля обучаемого, используя уровень знания понятий, от которых зависит понимание ссылающихся на него понятий. Это дает возможность более точно определять текущий уровень знаний обучаемого, предоставлять информацию обучаемым о пробелах в знаниях, формировать адекватную последовательность подачи учебного материала, наиболее точно соответствующего способностям обучаемого, тем самым повышая эффективность познавательной деятельности.

Так как в состав модели обучаемого входит не только уровень его знаний, но и некоторые его психофизические характеристики, то необходимо определить методы их анализа.

Для оценки способности к обучению можно использовать, так называемый, коэффициент индивидуальности, который равен отношению времени, отведенного на решение всех заданий (как правило, оно равно учебному занятию), к индивидуально затраченному времени: .

Тогда индивидуальная оценка выполнения всех заданий будет равна:

 где        , – оценка выполнения всех заданий обучающимся.

              , – оценка выполнения всего j-го задания обучающимся;

               – оценка i-го шага j-го задания после его выполнения, , ;

По этой оценке можно оценить способности к обучению каждого обучающегося и использовать ее для управления обучением, внося изменения в индивидуальную траекторию обучения.

Учебную же мотивацию можно определить в ходе индивидуального обучения студента. Для этого, необходимо в учебный курс добавить ссылки на дополнительную литературу или на примеры заданий. По количеству просмотренных в процессе обучения ссылок, можно судить об активности обучающегося. Чем больше это количество, тем больше ученик заинтересован в обучении.

Полученная в итоге траектория будет функционировать только при наличии хранилища электронного учебного материала.

Учебный материал при этом необходимо детализировать.

Отношение детализации знаний  - это отношение разбиения на составляющие -блоки ( - обучающий блок, который соответствует порции учебного материала) . Составляющие -блоки получаются в результате операции разбиения  , которая задается выражением:

,

где - -блок, подлежащий разбиению на детальные (составляющие) блоки - .

Разбиение (детализацию) можно продолжать как угодно глубоко, применяя рекурсивно операцию  ко вновь полученным блокам. При этом учитывается следующее свойство: если , то  для постулированного отношения разбиения. Таким образом, блок , входящий в блок ,  не может входить в другие блоки.

Формальная процедура детализации:         

1)     начальный слой детализации называется нулевым, если на нем находится единственный блок  ;

2)    если имеется блок  на j-м слое детализации, то составляющие его блоки , полученные операцией разбиения , считаются находящимися на -м слое детализации.

Процедура детализации по своей природе неоднозначна, т.е. отражает логику построения учебного материала тем или иным преподавателем, или даже одним и тем же преподавателем, но для различных контингентов обучающихся.

Таким образом, архитектуру процесса построения индивидуальной траектории обучения можно представить в виде:

• База данных

• Модуль обучения и тестирования знаний

• Модуль формирования траектории обучения

Здесь база данных – это хранилище детализированного учебного материала, а также  содержание вопросов и ответов для составления проверочного теста. Также она необходима для выдачи учебного материала на этапе формирования индивидуальной траектории обучения.

Рисунок5. Идеализированный и реальный процессы запоминания

В идеализированном варианте обучаемый в процессе обучения неизбежно повышает уровень своих знаний и навыков, в реальной же ситуации картину портит забывание материала или же потеря навыков, отсутствия постоянной практики по конкретной теме или же изучения нового, несвязанного в предыдущим материала

Таким образом, по результатам тестирования происходит настройка модели обучаемого, например, если при адаптивном тестировании обучаемый правильно отвечает на тестовые задания, сложность последующих заданий повышается, если неправильно – понижается. Кроме того, в адаптивных тестах присутствуют дополнительные вопросы по темам, которые обучаемый знает не очень хорошо для более точного выяснения уровня его знаний. Если в процессе обучения обучаемый повысил свой низкий положительный настрой на более высокий, то возможен переход от одной траектории обучения к другой.

Достижение конечной цели обучения проверяется с помощью итогового тестирования, составляемого в соответствии с рабочей программой сетевого учебного курса.