Некоторые аспекты применения информационных технологий в учебном процессе

Проблема применения современных информационных технологий (ИТ) в образовании имеет много аспектов. ИТ представляют новые, порой совершенно неожиданные возможности обеспечения образовательного процесса. К основным из этих возможностей традиционно относят следующее.

Первое – использование в процессе обучения для более глубокого усвоения изученного материала электронных обучающих средств, под которыми в настоящее время в основном понимают мультимедийные версии учебников и электронные библиотеки.

Второе – использование ИТ для оценки знаний. Информационное насыщение образовательных программ в высшей школе привносит новые отношения к традиционной системе оценки знаний студентов. Зачет как форма аттестации отражает минимально возможный уровень требований. Экзамен же по природе своей отличается существенным уровнем субъективизма. В результате подобная система оценок непрозрачна, консервативна по существу и, что самое главное, не мотивирует систематическую учебную деятельность студента в течение семестра, не позволяет радикально влиять на качество обучения в образовательном процессе.

Третье направление – использование ИТ для управления деятельностью вуза. При этом предусматривается контроль, управление и анализ работы сетевых компьютерных классов, поточных аудиторий с презентационным и компьютерным оборудованием, позволяющих демонстрировать материалы с любых носителей информации, а также управление системой электронного документооборота в структурных подразделениях вуза.

Применительно к практике подготовки специалиста можно выделить следующие особенности приложений ИТ. Профессиональной средой специалиста являются научноисследовательская работа, производство, технология, организация технической эксплуатации и обслуживания, процессы изменения состояний каждой из названных составляющих. При этом современный специалист должен осуществлять информационную деятельность в рамках таких основных компонентов, как конструктивный, исследовательский, проектировачный, коммуникативный.

Конструктивный компонент предполагает деятельность по сбору, обработке, передаче информации с использованием средств ИТ, связанную с организацией работ по проектированию, производству, эксплуатации, ремонту и обслуживанию сложных промышленных изделий. Организация научно-исследовательской деятельности по освоению новой техники и технологий средствами ИТ предполагает сбор и обработку информации, доступной из специализированных баз данных, обеспечивающих автоматизацию процессов информационного обеспечения. Помимо этого предполагается автоматизация процесса поиска информации на всех этапах жизненного цикла продукции. Подготовка специалиста по данному направлению предусматривает овладение ими экспертно-аналитической деятельностью и использование средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ).

Исследовательский компонент информационной деятельности специалиста в области использования средств ИКТ включает действия, относящиеся к применению средств автоматизации процессов накопления новых знаний о технологиях, технике и средствах их освоения, состоянии объектов и субъектов на разных стадиях решения технологической задачи. Частью исследовательского компонента является умение применять информацию, извлекать новые знания, уметь исследовать собственную деятельность по организации проектирования, производства и эксплуатации сложных промышленных изделий и перестраивать ее на основе новой информации, полученной из разных источников, что позволяет осуществить выбор наиболее оптимального варианта решения задачи.

Проектировочный компонент деятельности инженера предполагает использование средств моделирования, функционирующих на базе ИТ, позволяющих осуществлять прогнозирование конъюнктуры рынка, определять стратегию и тактику деятельности промышленного предприятия. Применение средств компьютерного моделирования для осуществления перспективного планирования своей работы с использованием средств ИТ требует умения моделировать в соответствии с современным уровнем развития техники и технологий, осуществлять поиск информационных ресурсов из глобальных сетей.

Коммуникативный компонент информационной деятельности специалиста включает действия, связанные со взаимоотношениями в экономическом процессе различных его субъектов на базе информационного взаимодействия между пользователями информационных ресурсов. Современные компьютерные сети обеспечивают возможность дистанционного общения, когда все информационное взаимодействие между субъектами происходит в едином информационном пространстве.

В настоящее время преподаватели активно ориентируются на тесты, используя их как основную форму контроля и проверки знаний у студентов. Тесты важны для организации обучения, но ими нельзя ограничиваться. Они обязательно должны быть дополнены другими формами контроля учебной деятельности, поскольку тесты имеют свою специфику. С одной стороны, они дают возможность привлечения средств ИТ для стандартизации процедуры контроля и обеспечения объективности оценки знаний, позволяют организовать количественный учет знаний, сравнивать результаты и количественно описывать процесс. С другой стороны, с помощью тестов трудно оценить глубину, системность и прочность знаний и обобщенных умений, а не только частных навыков. Тесты малоприменимы для выявления системы знаний студентов, они не могут показать, может ли студент применить свои знания в новых условиях, логически обосновать свое умение. По мнению британского психолога Дж. Равена «для эффективного руководства педагогическим процессом нужны новые формы оценивания, как на уровне школы, так и на уровне системы образования». Речь идет о недостаточной валидности и прогностической надежности критериально-ориентированных тестов как таковых, а также о с озд ании психодиа гностики но вого типа . Но вы е диагностические методики должны отвечать целому ряду принципиально иных требований сравнительно с общепринятыми тестами: быть чувствительными к особенностям приобретаемого опыта (набору компетентностей), который у каждого студента свой; применяться исключительно при условии создания для учащегося адекватной образовательной среды, учитывать его индивидуальные способности, интересы и ценности; фиксировать динамику развития индивидуальных способностей; гарантировать выявление разных типов индивидуальной одаренности.

Мы являемся свидетелями нарастания сложностей с применением ИТ для процесса обучения, суть которых состоит в том, что применение современных средств ИТ с их непрерывно 54

возрастающими функциональными возможностями, расширение круга пользователей компьютеров приводит к возникновению противоречия между сложившимися к данному моменту методиками и технологиями обучения. Массовое использование современных информационных технологий, обеспечивающих решение большого класса задач в различных сферах человеческой деятельности, привело к необходимости формализации знаний из различных предметных областей, которые могут существенно отличаться от традиционно изучаемых математических моделей, и обычно характеризуются как информационно - логические модели.

Есть и качественно новые явления, принесенные компьютеризацией, например, интеллектуальная эрозия: откровенная дебилизация, вызываемая компьютерными играми; потеря грамотности;сужение кругозора;псевдообразование, не требующее работы мысли учащегося; переход от языка текстов к языку рисунков (обратное тому, что было в классической школе), т. е. уход от мышления к рефлекторным реакциям.

Интернет - поистине впечатляющее достижение, в первую очередь удивляют чисто технические аспекты: емкость запоминающих устройств, скорость и надежность передачи данных, объемы разнообразных сведений. Удручает беспомощность поисковых систем; ИТ оказались несостоятельными при решении несложной, на первый взгляд, задачи: найти сведения по запросу, составленному даже не в произвольной, а в организованной форме. Лучшие поисковые системы обеспечивают доступ только к 5% потенциально нужной и доступной информации. Подтверждается предположение, что достигаемый благодаря технологии порядок порождает больше хаоса, чем она сама в состоянии переварить. Кроме того, выяснилось, что колоссальный объем данных (сведений, а не знаний) лишает основную массу пользователей воображения, т. е. умения распорядиться этими данными.

Пагубное влияние фетишизации вычислений заметил еще Ф. Энгельс. В работе "Диалектика природы" он констатировал: "Вычисления... отучили механиков от мышления".

Однако данные проблемы требуют решения, которое состоит в постепенном выявлении реальных особенностей задач, разработке соответствующих формально - логических или описательных подходов и реализации этих подходов средствами тех же ИТ.

Для решения неформализуемых или плохо формализуемых задач, к которым, в частности, относятся задачи обучения, в последнее время все успешнее применяются искусственные нейронные сети (ИНС) и нейрокомпьютеры, отличительными особенностями которых являются глобальность связей, простота и универсальность архитектуры, локальность обработки информации, параллелизм вычислений, универсальность обучающих алгоритмов [1].

Уже на современном уровне искусственные нейр онные сети (ИНС) позволяют смоделировать поразительные по своей эффективности процессы обработки информации, свойственные живым существам.

Для того чтобы выявить достоинства и недостатки подобного подхода, рассмотрим интересующую нас область с точки зрения технического воспроизведения [3].

Любая теория интеллекта должна исходить из некоторого основного понимания его существа. Поиски определения интеллекта и его принципиальных особенностей должны начинаться с поисков еще более фундаментальных процессов, на основе которых возникает интеллект и сходство с которыми он сохраняет. По-видимому, содержательное рассмотрение интеллекта может означать дальнейшее развитие некоторых фундаментальных биологических характеристик, фундаментальных в том смысле, что они неотделимы от жизни. Функционирование интеллекта представляет особую форму биологической деятельности и вследствие этого обладает свойствами, сходными с той исходной деятельностью, из которой оно возникло. Другими словами, интеллект носит печать своего биологического происхождения. При этом можно иметь в виду две совершенно разные вещи, которые можно условно назвать специфической наследственностью и общей наследственностью.

Интеллект связан с биологией, прежде всего потому, что унаследованные организмом биологические структуры определяют, какое содержание мы можем воспринять непосредственно. Примерами являются наша нервная и сенсорная системы. Однако эта связь между биологией и познанием еще не самая важная. Характерной особенностью интеллекта является его способность в конечном счете преодолевать гр аницы, поставленные ему этими особенностями структуры организма или специфической наследственностью.

Связь второго типа гораздо тоньше и труднее уловима, чем первая. Дело в том, что в дар от биологии мы принимаем не только врожденные структуры, которые можно рассматривать как препятствие для прогресса интеллекта, но и нечто, делающее вообще возможным этот прогресс и лежащее в основе интеллектуальных успехов. Это нечто состоит в способе функционирования интеллекта. Мы не получаем по наследству познавательные структуры как таковые; они появляются на свет только в ходе развития. Но мы действительно получаем в наследство тот особый способ, посредством которого осуществляются наши взаимодействия с окружающей средой.

Указанный способ отличается двумя особенностями: Во-первых, он порождает познавательные структуры. Структуры складываются в процессе функционирования интеллекта, и они могут сложиться только благодаря его функционированию. Во-вторых, способ функционирования, составляющий нашу биологическую наследственность, остается совершенно неизменным на протяжении всей жизни. Это означает, что основные свойства интеллектуальных функций всегда одни и те же, несмотря на огромное разнообразие порождаемых ими познавательных структур. Вследствие указанного постоянства интеллектуальных функций перед лицом постоянно меняющихся структур основные свойства первых получили название функциональных инвариант.

Определяющее значение имеют две такие основные характеристики. Первой из них является организация, а вторая – это приспособление, или адаптация; она включает два внутренне связанных между собой, но имеющих разное содержание свойства: уподобление, или ассимиляцию, и аккомодацию. Не рассматривая природу этих функциональных инвариантов, отметим, что инвариантные характеристики, определяющие сущность функционирования интеллекта и, следовательно, самое его существо, являются также свойствами биологического функционирования вообще.

Требованием к представлению и работе с подобными функциональными инвариантами соответствуют методы так называемого эволюционного программирования и генетические алгоритмы. Привлекательной чертой этого подхода является возможность его применения к задачам адаптации и оптимального управления, в том числе оптимизации вычислительной структуры, производящей обработку и одновременно оптимизацию сгенерированной структуры (в нашем случае - ИНС) за счет эффективной настройки весов.

Методологическая основа генетических алгоритмов (ГА) базируется на гипотезе селекции, формулируемой следующим образом: чем выше приспособленность особи, тем выше вероятность того,, что в потомстве, полученном с ее участием, признаки, определяющие приспособленность, будут выражены сильнее. Не менее важную компоненту ГА, чем стратегию отбора в родительскую группу, играет стратегия элиминирования, обеспечивающая отказ от не приспособленных и в силу этого неэффективных особей.

Имеются веские основания для совместного применения ИНС и ГА при решении задачи создания управляющей части обучающих систем.