Информационный подход к проблемам дидактики в техническом вузе

УДК 004.9

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМАМ ДИДАКТИКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ

А.М. Минаев, Л.Н. Тялина

Кафедра «Материалы и технология», ГОУ ВПО «ТГТУ» Представлена членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым

Ключевые слова и фразы: дидактические системы; единица учебной информации; скорость усвоения; ступень абстракции; уровень усвоения; формальный и эффективный объемы учебной информации.

Аннотация: Обсуждаются проблемы, связанные с постановкой цели обучения, обоснования допустимого объема учебной информации, скорости усвоения и времени на усвоение этой информации. Приводятся результаты исследований указанных дидактических параметров на примере дисциплины «Металловедение».

В последние годы в высшей школе в целях совершенствования учебного процесса происходят различные реорганизационные преобразования с глобальной компьютеризацией обучения. За этой несомненно важной работой на наш взгляд мало внимания уделяется обоснованию таких вопросов как постановка цели обучения, допустимый объем учебной информации, определение затрат времени на усвоение этой информации для достижения поставленной цели обучения. Стоит напомнить, что педагогика - это наука об управлении процессом воспитания и обучения, а дидактика есть теория обучения (от греч. ё1ёакикоз - поучающий, поучительный).

Обучение в вузе связано с усвоением студентами определенной деятельности, а не просто с накоплением той или иной учебной информации. Поэтому процесс обучения должен строиться на базе психологической теории усвоения, которая является основой педагогики и дидактики. Для научно-обоснованной организации учебного процесса в первую очередь необходимо по каждой дисциплине учебного плана и для каждой специальности в целом точно установить цель обучения. К сожалению, в настоящее время в большинстве случаев в учебных программах специальностей она определяется декларативным и авторитарным путем. Но при строгом подходе цель обучения должна отвечать объективным, вполне определенным требованиям: она должна быть однозначной и не допускать произвольного толкования, диагностичной (иметь возможность проверки достижения цели) и количественной, то есть выражаться числом. Дидактической характеристикой цели обучения является уровень усвоения. Различают четыре уровня усвоения [1]. Кратко опишем их.

Первый уровень - уровень знакомства - характеризуется тем, что студент способен только узнавать, различать предметы (явления, свойства) в ряду других, представленных для опознания «наглядно».

Второй уровень - уровень воспроизведения полученной информации. Усвоив знания на этом уровне, студент в состоянии решать лишь типовые задачи типовыми методами. Фактически это есть знания-копии.

Третий уровень называют уровнем умений. Знания, усвоенные на уровне умений, позволяют уже решать нетиповые задачи, но известными методами.

И, наконец, четвертый - творческий - уровень достигается тогда, когда предмет изучен так, что студент может ориентироваться в новых ситуациях, способен создать новый, неизвестный (неизвестный студенту), метод решения.

Важной дидактической характеристикой сложности изучаемого материала является ступень абстракции р, которая оценивает его научность, а также качество изучения, но не качество обучения, последнее в большей мере определяется уровнем усвоения а. В педагогической науке принято характеризовать степень научности четырьмя ступенями абстракции р. Первая ступень (Р = 1) - феноменологическая, описательная, без какого-либо теоретического обоснования. Вторая ступень (Р = 2) - качественная, когда объяснение явлений ведется на основе качественной теории без привлечения математического аппарата (кроме эмпирических зависимостей). Третья ступень (Р = 3) - количественная. Объяснение изучаемых фактов и явлений происходит более строго на основе количественной теории с широким применением математического аппарата. Четвертая ступень абстракции (Р = 4) - аксиоматическая. Здесь объяснение изучаемых явлений в высшей степени математизировано и основано на столь строгом формальном аппарате, что в дальнейшем изученный материал принимается за аксиому без дополнительных обоснований. Сделаем некоторые пояснения. Нельзя путать понятия «сложность» и «трудность» изучаемой дисциплины. В дидактике это не синонимы. «Трудность» характеризует не изучаемый материал, а организацию учебного процесса. При правильной организации обучения даже сложный материал (например, характеризующийся р = 4) не будет вызывать у студента затруднений. Критерии «уровень усвоения» а и ступень абстракции р взаимосвязаны. Например, можно знакомиться (а = 1) со сложнейшими разделами математики (Р = 4) и изучать биологию (Р = 1) на творческом уровне (а = 4). Дидактической характеристикой процесса познания является показатель «качество изучения» к = а р.

Допустимая скорость усвоения учебной информации и время, затрачиваемое на ее усвоение, зависят от многих факторов, но определяющими являются уровень усвоения (цель обучения) а и ступени абстракции р изучаемого материала.

Когда заходит речь об объеме учебного материала, то можно услышать разноречивые предложения. Одни полагают, что подсчитывать удобно по количеству параграфов в учебном пособии, по количеству лекций; другие - по количеству часов учебного плана. Очевидно, что наиболее объективным и более точным надо признать метод определения объема информации в битах, принятый в кибернетике. Известно, что одна буква русского текста равна примерно 2-м битам. Объем учебной информации в этом случае определится как

Н = 2Ь, бит ,

где Ь - число букв. Необходимо иметь ввиду, что Н - формальный объем и с его помощью нельзя проводить сравнение информационной емкости текстов из различных отраслей науки без учета ступени абстракции р и заданного уровня усвоения а. Как уже говорилось ранее, эти факторы учитываются обобщенной характеристикой к = а р - качеством изучения [1, 2]. В результате эффективный объем учебной информации в битах выразится как

Нэфф _ а р Н,

где а и в - средние значения уровня усвоения и ступени абстракции соответственно; Н - формальный объем учебной информации. Разумеется, эта формула дает (как впрочем и любые другие формулы) приблизительный результат, так как в ней не учитывается то обстоятельство, что разные элементы темы или предмета могут иметь различные значения а и р.

Для точного подсчета объема учебного материала рекомендуется выделить все учебные элементы, определить для них а, р и Н, а затем просуммировать по всем N учебным элементам:

N____

Нэфф _ ^ а Р Н •

1

Однако, в большинстве случаев нет необходимости вести подсчет по этой формуле и вполне достаточно обойтись усредненными значениями а и р. Это подтверждается тем, что уровень усвоения а задается для всей дисциплины в целом, а ступени абстракции примерно у 80 % учебных элементов изучаемого предмета одинаковы.

Не менее важной характеристикой является время Т, необходимое для усвоения определенного объема информации учебного материала. Необоснованные нормы времени приносят серьезный вред процессу обучения. К сожалению, в большинстве случаев распределение времени на изучение различных тем дисциплины (и для всей дисциплины) ведется по произволу составителя и ошибки здесь неизбежны. С учетом приведенных выше данных время усвоения информации определится как [3]

Т = Нэфф/ Сра ,

где Т - время, затрачиваемое на усвоение учебной информации, с; Нэфф - эффективный объем учебной информации, бит; Ср - допустимая скорость усвоения

(бит/с) информации на заданном уровне а при ступени абстракции изучаемого материала р. В связи с тем, что в министерских планах на изучение каждой дисциплины уже отведено определенное время, вузу (кафедре) чаще приходится решать обратную задачу: определять допустимый объем информации, то есть

Я_ гр^а

эфф = ТСр .

Здесь приводятся некоторые результаты исследований по общеинженерному курсу «Материаловедение», который преподается на машиностроительных специальностях. На изучение этого курса отводится 51 ч аудиторных занятий, а с учетом времени на самоподготовку (без преподавателя) - 68 ч. Необходимо определить допустимый объем учебной информации, который кафедра имеет право предложить студентам. Цель обучения при изучении курса «Материаловедение» -достижение уровня а = 2,5 (половина объема а = 2 - умение решать типовые задачи типовыми методами, другая половина а = 3 - умение решать нетиповые задачи известными методами); ступень абстракции р = 2 - качественная теория. Эффективный объем информации выразится как

Нэфф = N Да Др Н, бит,

где N - число учебных элементов (УЭ); Н - средний объем формальной информации в УЭ; Да - средний прирост уровня усвоения при изучении каждого УЭ; ДР - среднее возрастание ступени абстракции в изучаемом тексте. Было определено, что формальный объем учебной информации Н по курсу (лекции, лабораторно-практические пособия, учебник) равен примерно 650 страниц. В пересчете на информационный язык это составляет Н = 2275000 бит. Так как допустимая скорость усвоения информации по экспериментальным данным не должна пре-

вышать Сра = 3,75 бит/сек (при а = 2,5 и Р = 2), то расчетное время, требуемое для изучения предмета,

отношение запланированного времени Т к расчетному

Т/Трас = — = 0,27 .

' рас 253

Отсюда видно, что кафедра имеет обоснованное право предложить всего лишь 650 • 0,27 ~ 175 страниц в текстовом выражении всех используемых в учебном процессе дидактических систем. Этот расчет показывает, что допустимый объем учебной информации не должен превышать 175 страниц. Даже если студентам для проработки будет рекомендован только один традиционный учебник (а он содержит около 650 страниц), то им не хватит того времени, которое предопределено учебными планами. В такой ситуации студенту остается два выхода.

1. Выполнить требования кафедры за счет личного времени или за счет времени, принадлежащего другим кафедрам. Ясно, что и то и другое недопустимо.

2. Снизить качество обучения путем перехода на другой, более низкий уровень усвоения деятельности. В этом случае поставленная цель обучения не будет достигнута и как результат этого - низкая успеваемость. Ведь преподаватель будет требовать знаний более высокого уровня.

Приведенный пример показывает, что в жестких рамках временных условий педагог должен тщательным образом проводить отбор учебного материала (а это его одна из основных обязанностей), обоснованно ставить цель обучения (достижение определенного уровня усвоения) для разных разделов дисциплины и в разумных пределах увлекаться изданием различных методических пособий и указаний к лабораторным и практическим занятиям.

Список литературы

1. Беспалько, В.П. Основы теории педагогических систем / В.П. Беспалько. -Воронеж : Изд-во Воронеж. ун-та, 1977. - 253 с.

2. Талызина, Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний / Н.Ф. Талызина. -М. : Изд-во Моск. ун-та, 1975 г. - 343 с.

3. Либарман, И.Я. Основы педагогики высшей школы / И.Я. Либарман. -М. : Изд-во Моск. ин-та стали и сплавов. - 1976 г. - Ч. 1. - 156 с.

Information Approach to the Problem of Didactics in Technical University

A.M. Minaev, L.N. Tyalina

Key words and phrases: the degree of abstraction; didactic systems; formal and effective volumes of academic information; the level of learning; a piece of academic information; the speed of learning.

Abstract: The matters linked to the statement of the task of teaching, grounding for sufficient volume of academic information, the speed of learning and the time

required to learn this information are discussed. The results of research into the given didactic parameters on the example of the subject “Physical Metallurgy” are given.

Informationsherangehen zu den Problemen der Didaktik in der technischen Hochschule

Zusammenfassung: Es werden die Probleme, die mit der Stellung des Ziels der Ausbildung verbunden sind, die Begrundung des zulassigen Umfanges der Lehrinformation, der Geschwindigkeit der Aneignung und der Zeit auf die Aneignung dieser Information besprochen. Es werden die Ergebnisse der Forschungen der erwahnten didaktischen Parameter auf dem Beispiel der Disziplin “Metallkunde” angefuhrt.

Approche informatique envers les problemes de la didactique dans une ecole superieure technique

Resume: Sont discutes les problemes lies a la definition du but de l’enseignement, l’argumentation du volume accessible de l’information a apprendre, de la vitesse de l’assimilation et du temps pour l’assimilation de cette information. Sont cites les resultats des etudes des parametres didactiques indiques a l’exemple de la discipline “Etude des metaux”.