Управление электронным обучением в условиях адаптивной информационно-образовательной среды вуза

УДК 378.1

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫМ ОБУЧЕНИЕМ В УСЛОВИЯХ АДАПТИВНОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ВУЗА

В. И. Токтарова

Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола

Внедрение федеральных государственных стандартов высшего образования предполагает качественное изменение организации обучения посредством широкого применения систем электронного обучения. Актуальность исследуемой в данной статье проблемы обусловлена необходимостью реализации и совершенствования эффективного управления электронным обучением. Целью исследования является теоретическое обоснование и практическая реализация механизма управления электронным обучением в условиях информационно-образовательной среды (ИОС) вуза. В работе были использованы методы теоретического и эмпирического исследований. Приведено определение управления процессом обучения, рассмотрено развитие теории автоматизированного управления обучением в исторической ретроспективе. Описана модель обучаемого в ИОС, дана характеристика ее составляющих параметров. Представлена структура взаимодействия субъектов обучения в ИОС в виде дидактической системы с определенной совокупностью взаимодействующих компонентов и функциями управления: управляющим выступает преподаватель или модуль управления ИОС, управляемым - студент. Сформулирована задача управления процессом обучения с учетом целевой установки, состоящей в совершенствовании учебного процесса, повышении эффективности усвоения знаний, формировании компетенций, развитии мыслительных способностей обучающихся. Предложены этапы построения процесса управления учебно-познавательной деятельностью студентов в условиях ИОС: изучение объекта управления, проектирование и разработка программы управления, реализация разработанной программы, коррекция учебной деятельности студентов и программы управления. Описана схема управления процессом электронного обучения, которая реализована в программном модуле управления и построения сценариев обучения в условиях ИОС. В силу актуальности поднимаемой в статье проблемы она может быть интересна и полезна преподавателям и методистам высших учебных заведений как в теоретическом, так и в практическом аспектах.

Ключевые слова: управление процессом обучения, электронное обучение, информационно-образовательная среда, студент, вуз.

Благодарности: работа была выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (№ 27.8640.2017/8.9).

MANAGEMENT OF E-LEARNING IN THE CONTEXT OF THE ADAPTIVE ELECTRONIC EDUCATIONAL ENVIRONMENT OF THE HIGHER EDUCATION INSTITUTION

V. I. Toktarova

Mari State University, Yoshkar-Ola

The introduction of Federal State Standards of Higher Education presupposes the qualitative change in the organization of training through the widespread use of e-learning systems. The relevance of the problem studied in this paper is caused by the need to implement and improve the effective management of e-learning. The purpose of the study is the theoretical justification and practical implementation of the mechanism for managing e-learning in the electronic educational environment (EEE) of the higher education institution (HEI). Theoretical and empirical research methods were used in the study. The paper gives the definition of the learning process management and considers the development of the theory of automated management of learning in a historical retrospective. The learner model in EEE is described; the characteristics of its component parameters are given. The structure of interaction of subjects of training in EEE in the form of the didactic system with a certain set of interacting components and management functions is presented: manager is a teacher or module ща management in EEE, the managed subject is a student. The task of managing the learning process is formulated taking into account the target setting, which consists in improving the educational process, increasing the effectiveness of mastering knowledge, forming competences, developing the thinking abilities of the students. The stages of construction the process of managing the educational and cognitive activity of students in EEE are suggested as follows: the study of the management object, the design and development of the management program, the implementation of the developed program, the correction of learning process and management programs. The scheme of e-learning process management is described, which is implemented in the program module of management and construction

© Токтарова В. И., 2018

of learning scenarios in the EEE. Due to the relevance of the issues discussed in the work, it may be interesting and useful to teachers and tutors of higher educational institutions both in theoretical and practical aspects.

Keywords: management of the learning process, e-learning, electronic educational environment (EEE), student, higher education institution (HEI).

Acknowledgements: the present work is supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (No 27.8640.2017/8.9).

В настоящее время повышение эффективности электронного обучения напрямую связано с решением проблем, связанных с управлением обучением в электронной информационно-образовательной среде.

Согласно методологии кибернетического подхода, управление рассматривается как процесс преобразования информации в соответствии с некоторой целью. Обращаясь к образовательной деятельности, отметим, что механизмом обучения предстает не передача знаний, а управление процессом обучения [1]. Преподаватель проектирует, направляет и корректирует учебно-познавательную деятельность обучаемого, то есть управляет ею с целью достижения учебных результатов.

Таким образом, под управлением процессом обучения подразумевается совокупность мер по обеспечению эффективности функционирования системы обучения на основе анализа исходного состояния учащихся и результатов их учения путем внесения коррективов в программу обучения [9]. В. П. Беспалько рассматривает управление учебной деятельностью как целенаправленное воздействие на обучаемых, заключающееся в слежении и контроле качества усвоения элементов деятельности и коррекции ошибок [3].

Проблемы, связанные с управлением процессом обучения, начали интенсивно разрабатываться в середине прошлого столетия. Впервые принципы автоматизированного управления обучением были сформулированы Б. Ф. Скиннером в 50-е годы XX века [12]. Автор предложил идею линейного программированного обучения, включающего последовательность этапов «ситуация ^ реакция ^ подкрепление». Учебный материал разбивался на мелкие фрагменты, каждый из которых содержал только одну учебную ситуацию. При этом ситуация представлялась таким образом, чтобы вероятность правильной реакции на нее была наибольшей. В этом случае обучаемый получал положительное подкрепление.

В 60-е годы XX века Н. Краудер [6] предложил модель разветвленного программированного обучения, в которой учебная ситуация включала в себя вопрос с тремя альтернативными вариантами ответов: правильного, неправильного, неточного. В зависимости от реакции - выбора ответа, осуществлялся переход по различным путям обучающей программы: при неправильном ответе предоставлялась разъясняющая информация, неточном -корректирующая, правильном - положительное подкрепление и переход к следующей ситуации.

В 70-е годы дальнейшее развитие технологий педагогического управления связано с подходом, предложенным Г. Паском [7]. Автор рассматривал отношение между обучающимся и обучающим как отношение между объектом управления и управляющим устройством в соответствии с положениями теории управления.

В 80-е годы Л. А. Растригин развил данный подход и предложил рассматривать обучение как процесс управления системой, где ученик являлся объектом управления, а преподаватель - источником управления. В это же время впервые вводится понятие «модель обучаемого». Так, в работе Л. А. Растригина и М. Х. Эренштейна [8] приводится адаптивная модель обучаемого, в которой учитываются индивидуальные параметры процессов запоминания и забывания учебного материала у каждого обучающегося.

С 90-х годов ХХ века по настоящее время бурно развиваются исследования, связанные с развитием технологий искусственного интеллекта, которые позволили перейти к разработке интеллектуальных обучающих систем. Управление рассматривается в виде процесса принятия решений, в котором выбор траектории обучения студента зависит от предыдущих результатов обучения, содержащихся в модели обучаемого. Немаловажное значение приобретает и психолого-педагогическая сторона данного процесса, основанная на учете индивидуальных особенностей и способностей обучаемого.

Мы соглашаемся с мнением авторов относительно необходимости учета параметров модели обучаемого и считаем, что электронное обучение студентов должно быть реализовано в условиях управляемого обучения. При этом подчеркиваем, что качественное управление возможно при получении полной информации о субъектах и характере процесса обучения, как на начальном этапе, так и во время ее реализации.

В широком смысле под моделью обучаемого понимается информация об обучаемом, необходимая для организации процесса обучения посредством адаптации к его личностным характеристикам.

Г. А. Атанов и И. Н. Пустынникова [1] включают в модель обучаемого множество факторов об обучаемом: уровень знания, личностные характеристики, профессиональные навыки и др., при этом выделяют нормативную, предметную, текущую модели и модель ошибок. В свою очередь, предметную модель подразделяют на тематическую (отражает общую иерархическую структуру курса), функциональную (позволяет декомпозировать необходимые знания и компетенции обучаемого), семантическую (включает содержание предмета и предметные знания).

Ю. В. Кольцов и Н. Ю. Добровольская [5] приводят и описывают следующие параметры, составляющие модель обучаемого: тип мышления обучаемого, форма представления знаний, уверенность при ответе, уровень усвоения знаний, оптимальная стратегия получения знаний обучаемым.

Е. Е. Буль [4] разделяет модели обучаемого на фиксирующие и имитационные. При этом фиксирующие модели включают в себя векторные и сетевые (скалярные и оверлейные) модели и генетические графы. Имитационные модели состоят из моделей ограничений, ошибок и фальшправил.

Спецификация стандарта в области образовательных технологий IMS Learner Information Package1 определяет содержание модели обучаемого, которая включает в себя следующие сведения: идентификационные / биографические данные, уровень образования, жизненные интересы, цели, предыстория обучения, владение иностранными языками, предпочтения и т. д.

Таким образом, модель обучаемого - набор параметров, измеряемых до и во время работы системы с обучаемым и определяющих степень

1 IMS Learner Information Package. URL: www.imsproject.org (дата обращения: 01.02.2018).

усвоения знаний / учебного материала. В интеллектуальных обучающих системах под моделью обучаемого понимается совокупность характеристик и правил, на основании которых происходит управление процессом общения системы с пользователем.

Переход к организации учебной деятельности в условиях электронной информационно-образовательной среды приводит к изменению методов и средств обучения, источников знаний, трансформированию роли и функций педагога, а также способов его коммуникации со студентами [11]. Большое значение при разработке ИОС приобретает алгоритмизация действий студента, передача функций преподавателя компьютерному средству обучения.

Процесс обучения в условиях ИОС можно представить как дидактическую систему с определенной совокупностью взаимодействующих компонентов и функциями управления. При этом управляющим выступает преподаватель или модуль управления ИОС, управляемым - студент. Взаимодействие между ними происходит на основе технических средств посредством передачи, восприятия и преобразования информационных потоков в интерактивном режиме (рис. 1).

Эффективность управления будет достигнута при условии четко сформулированной цели, алгоритмизации действий, способов и критериев организации каналов прямой и обратной связи.

В общем случае управление электронным обучением напрямую направлено на решение задачи обучения [2; 8], состоящей в том, чтобы студент наилучшим образом усвоил и определенные порции учебой информации ^ Эффективность педагогического управления зависит от алгоритма обучения Q и личностных характеристик и предпочтений обучаемого ю(^):

Q = Q (и ш(ф.

Для решения подобной задачи необходимо процесс обучения сделать адаптивным в зависимости от индивидуальных особенностей и предпочтений обучаемого. Эффективность обучения будет достигаться за счет решения задачи адаптации - нахождения минимально возможной порции учебной информации, являющейся оптимальной для обучения при определенном наборе индивидуальных характеристик ю(^) обучаемого:

и<^) = Q шО)) ^ тт№

где и^ф - оптимальная порция учебной информации, зависящая от индивидуальных характеристик и предпочтений обучаемого ю(1;).

Управление процессом обучения в электронной информационно-образовательной среде носит циклический характер: после усвоения каждой порции учебной информации и^^ следует анализ и проверка уровня усвоения учебного материала, далее корректировка дальнейшего хода процесса обу-

чения на основе параметров модели обучаемого, затем производится переход к следующей порции информации.

Основная задача управления процессом обучения определяется из целевой установки, состоящей в совершенствовании учебного процесса, повышении эффективности усвоения знаний, формировании умений, навыков, компетенций, развитии мыслительных способностей обучающихся [13].

Рис. 1. Структура взаимодействия субъектов обучения в ИОС / Fig. 1. Structure of interaction between subjects of training in HEI

При этом управление учебно-познавательной деятельностью студентов в условиях электронной информационно-образовательной среды должно осуществляться поэтапно.

1. Изучение объекта управления. На данном этапе необходимо получить информацию об обучаемом - объекте управления (индивидуальные особенности и способности студента, предпочтения, уровень знаний, профессиональные характеристики и т. д.) для формирования и заполнения данными модели обучаемого.

2. Проектирование и разработка программы управления. Успешность обучения и достижение поставленных образовательных целей напрямую зависит от качества разработанной программы управления. Программа педагогического управления включает в себя цели обучения; методы и приемы, используемые для достижения цели; средства контроля и коррекции процесса обучения; системы наблюдения и сбора информации. Программа предполагает реализацию комплекса индивидуальных образовательных траекторий обучения в зависимости от параметров, представленных в модели обучаемого.

3. Реализация разработанной программы. После определения цели и программы управления производится организация обучения студента, ведение его по индивидуальной траектории обучения на основе алгоритма управления. При этом на каждом шаге отслеживается положение обучаемого относительно целей и образовательных результатов.

4. Коррекция учебной деятельности студентов и программы управления. В случае отклонения положения обучаемого от запланированных целей обучения и образовательных результатов, необходима коррекция программы и алгоритма управления. Для этого необходимо при разработке программы управления установление контрольных точек для оценки текущей деятельности обучаемого и его результатов, а также комплекса корректирующих мер для изменения учебной деятельности студента и самой программы управления [10].

В общем виде схема управления процессом электронного обучения в условиях информационно-образовательной среды может быть представлена в следующем виде (рис. 2).

Рис. 2. Схема управления электронным обучением студентов в условиях ИОС / Fig. 2. Scheme of management of e-learning of students in HEI

При этом под учебным элементом понимается автономная часть учебного материала, предназначенная для освоения элементарной единицы знания и умения.

Стратегия обучения отражает наиболее подходящие для студента методы обучения, которые подбираются на основе его индивидуальных характеристик и предпочтений, представленных в модели обучаемого1. К примеру, менее подготовленным студентам можно предложить репродуктивные методы обучения, продвинутым -проблемные и поисковые.

Сценарий обучения или педагогический сценарий характеризуется последовательностью переходов от одного учебного элемента к другому. При проектировании и разработке педагогического сценария важное значение приобретает дидактическое построение и оформление каждого его функционального компонента: установочного (включающего сведения инструктивного и справочного характера), предметного (содержащего структурированный теоретический и справочный материал по учебной дисциплине и практические задания), обучающего (включающего задания и их решения, вопросы и ответы на них), контролирующего (объединяющего сведения для установления контроля и оценки результатов обучения), корректирующего (содержащего сведения о ходе процесса обучения, статистических данных об успешности обучения студентов), инструктивного (объединяю-

1 Тархов С. В. Методологические и теоретические основы адаптивного управления электронным обучением на базе агрегативных учебных модулей: дис. д-ра тех. наук. Уфа, 2009. 377 с.

щего справочную информацию, систему помощи и инструкции для работы с учебным материалом).

Данная схема была положена в основу программного модуля управления и построения сценариев обучения, который был успешно реализован и внедрен в ИОС кафедры прикладной математики и информатики ФГБОУ ВО «Марийский государственный университет» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015612527).

Таким образом, специфика проектирования процесса управления обучением в условиях информационно-образовательной среды заключается в тщательном дидактическом оформлении. Оптимально выстроенное управление способствует обеспечению целостности и результативности освоения студентами основных образовательных программ, повышению качества и эффективности реализации электронного обучения.

Литература

1. Атанов Г. А., Пустынникова И. Н. Обучение и искусственный интеллект, или Основы современной дидактики высшей школы. Донецк: Изд-во ДОУ, 2002. 504 с.

2. Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения. М.: Прогресс, 1980. 526 с.

3. Беспалько В. П. Образование и обучение с участием компьютера (педагогика третьего тысячелетия). М.: Просвещение, 2002. 351 с.

4. Буль Е. Е. Обзор моделей студента для компьютерных систем обучения // Educational Technology & Society. 6(4) 2003. С. 245-250.

5. Кольцов Ю. В., Добровольская Н. IO. Нейросетевые модели в адаптивном компьютерном обучении // Educational Technology & Society. № 5(2). 2002. С. 213-216.

6. Краудер Н. А. О различиях между линейным и разветвленным программированием // Программированное обучение за рубежом. М: Высшая школа, 1968. С. 58-67.

7. Паск Г. Обучение как процесс создания системы управления // Кибернетика и проблемы обучения. М.: Прогресс, 1970. С. 25-85.

8. Растригин Л. А., Эренштейн М. Х. Адаптивное обучение с моделью обучаемого. Рига: Зинатне, 1988. 160 с.

9. Сосновский В. И., Тесленко В. И. Вопросы управления в обучении (педагогическое тестирование). Красноярск: РИО КГПУ, 1995. Ч. 1. 90 с.

10. Талызина Н. Ф. Управление процессом усвоения знаний (психологические основы). М.: МГУ, 1984. 345 с.

11. Токтарова В. И. Педагогическое управление процессом обучения студентов в условиях информационно-образовательной среды вуза // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева. 2015. № 1 (85). C. 178-184.

12. Skinner B. F. The science of learning and art of teaching. Harward Education Review. 1954. No. 24. P. 86-97.

13. Toktarova V. Pedagogical Management of Learning Activities of Students in the Electronic Educational Environment of the University: a Differentiated Approach. International Education Studies. Vol. 8. № 5. 2015. P. 205-212.

References

1. Atanov G. A., Pustynnikova I. N. Obuchenie i iskusst-vennyj intellekt, ili Osnovy sovremennoj didaktiki vysshej shko-ly [Training and artificial intelligence, or the fundamentals of modern didactics of the higher education]. Doneck, 2002, 504 p.

2. Atkinson R. Chelovecheskaja pamjat' i process obuchenija [Human memory and learning process]. Moskow: Progress, 1980, 526 p.

3. Bespal'ko V. P. Obrazovanie i obuchenie s uchastiem komp'jutera (pedagogika tret'ego tysjacheletija) [Education and training with the computer (pedagogy of the third millennium)]. Moskow: Prosveshhenie, 2002, 351 p.

4. Bul' E. E. Obzor modelej studenta dlja komp'juternyh sistem obuchenija [Overview of student models for computer-based learning systems]. Educational Technology & Society, no. 6(4), 2003, pp. 245-250.

5. Kol'cov Ju. V., Dobrovol'skaja N. Ju. Nejrosetevye modeli v adaptivnom komp'juternom obuchenii [Neural network models in adaptive computer training]. Educational Technology & Society, no. 5(2), 2002, pp. 213-216.

6. Krauder N. A. O razlichijah mezhdu linejnym i razvet-vlennym programmirovaniem [About the differences between linear and branched programming]. Programmirovannoe obuchenie za rubezhom = Programmatic training abroad. Moskow: Vysshaja shkola, 1968, pp. 58-67.

7. Pask G. Obuchenie kak process sozdanija sistemy uprav-lenija [Learning as the process of creating a management system]. Kibernetika i problemy obuchenija = Cybernetics and learning problems. Moskow: Progress, 1970, pp. 25-85.

8. Rastrigin L. A., Jerenshtejn M. H. Adaptivnoe obuchenie s model'ju obuchaemogo [Adaptive learning with the learner model]. Riga: Zinatne, 1988, 160 p.

9. Sosnovskij V. I., Teslenko V. I. Voprosy upravlenija v obuchenii (pedagogicheskoe testirovanie) [Management issues in teaching (pedagogical testing)]. Krasnojarsk: RIO KGPU, 1995, no. 1, 90 p.

10. Talyzina N. F. Upravlenie processom usvoenija znanij (psihologicheskie osnovy) [Management of the learning process (psychological basis)]. Moskow: MGU, 1984, 345 p.

11. Toktarova V. I. Pedagogicheskoe upravlenie processom obuchenija studentov v uslovijah informacionno-obrazovatel'noj sredy vuza [Pedagogical management of the process of teaching students in the conditions of the information and educational environment of the university]. Vestnik huvashskogo gosudar-stvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I. Ja. Jakovleva = Bulletin of Chuvash State Pedagogical University named by I. Ja. Yakovlev, 2015, no. 1(85), pp. 178-184.

12. Skinner B. F. The science of learning and art of teaching. Harward Education Review. 1954, no. 24, pp. 86-97.

13. Toktarova V. Pedagogical Management of Learning Activities of Students in the Electronic Educational Environment of the University: a Differentiated Approach. International Education Studies, vol. 8, no. 5, 2015, pp. 205-212.

Статья поступила в редакцию 10.01.2018 г.

Submitted 10.01.2018.

Для цитирования: Токтарова В. И. Управление электронным обучением в условиях адаптивной информационно-образовательной среды вуза // Вестник Марийского государственного университета. 2018. Т. 12. № 1. С. 96-101.

Citation for an article: Toktarova V. I. Management of e-learning in the context of the adaptive electronic educational environment of the higher education institution. Vestnik of the Mari State University. 2018, vol. 12, no. 1, pp. 96-101.

Токтарова Вера Ивановна, кандидат педагогических наук, доцент, начальник управления научной и инновационной деятельности, Марийский государственный университет, Йошкар-Ола, toktarova@yandex.ru

Vera I. Toktarova, Ph. D. (Pedagogy), associate professor, Mari State University, Yoshkar-Ola, Russia, toktarova@yandex.ru