WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 22 |

26 % обучаемых имеютвторой порог –они успешно выполняют задания, толькотогда, когда вариативно (случайным образом)в среднем на два действия оказываетсяпомощь. Как только частота помощиуменьшается, обучаемый начинаетдействовать неправильно.

Примерно 21 % обучаемыхимеют 7 – 10порог. Это успешные ребята. Они,практически не имея подсказок (10 уровень– однаслучайная подсказка в среднем на 100действий), правильно выполняют задания.Алгоритм решения задач сформирован. Чтокасается ребят, находящихся ниже 7 уровня(их 79 %), все они имеют диагноз недостаточнойспецифической обучаемости.

Литература

  1. Анастази Анна Психологическоетестирование / Анна Анастази, Сьюзан Урбина– СПб.: Питер,2003. – 688 с.: ил.– (серия«Мастера психологии»).
  2. Анохин, П.К. Теория функциональнойсистемы / П.К. Анохин // Успехифизиологических наук. 1970. – т.1, №1, с. 19-54
  3. Беспалько В.П. Образование иобучение с участием компьютеровпедагогика третьего тысячелетия / -М.: изд.НПО «МОДЭК» 2002. – 352 с.
  4. Бортновский С.В. “Фазовый портретактивной системы, как метод компьютернойдиагностики процесса обучения” //Научно-методическая конференция “Новыеинформационные технологии вуниверситетском образовании”.Новосибирск. ИЭПМСО РАО. 2007.
  5. Дьячук П.П. “Динамическоетестирование процесса обучения” / П.ПДьячук, С.В. Бортновский // VII Всероссийскийсеминар "Моделирование неравновесныхсистем". Красноярск. ИВМ СО РАН.2004.
  6. Дьячук П.П. “Компьютернаядиагностика недостаточной специфическойобучаемости по математике” / П.П Дьячук,С.В. Бортновский // Всероссийскаянаучно-практическая конференция“Современные проблемы преподаванияматематики и информатики”. Тула. 2004.
  7. Эшби, У.Р. Конструкция мозга /У.Р.Эшби. – М.: изд.иностр. лит., 1962. – 397с.

COMPUTER CONTROL SYSTEM OF LEARNING PROCESS CONSIDERING THERESOURCES’RESTRICTIONS

Dyachuk Pavel, Nikolaeva Yuliya, PustovalovLeonid

Krasnoyarsk State Pedagogical University,Russia

In the work the computer control system ofproblem solving search is considered. The approach based on the concept of thestates’ space,for artificial intelligence systems. It is assumed that resources,which determine the volumes of work executed by the trainee, conditionallyreflect experience, gained by learner. The task of optimum control ofeducational activity is formulated and solved. The carried out experimenthas allowed to construct the curve of learning.

КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМАУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАУЧЕНИЯ, С УЧЕТОМОГРАНИЧЕНИЙ НА РЕСУРСЫ

Дьячук Павел, НиколаеваЮлия, Пустовалов Леонид

КрасноярскийГосударственный ПедагогическийУниверситет
им. В.П.Астафьева, Россия

В данной работерассмотрена компьютерная системауправления поиском решения задач. Подход,основанный на понятии пространствасостояний, возникший при разработке системискусственного интеллекта, предлагаетсяиспользовать для организации процессанаучения решению задач естественногоразума. Предположено то, что ресурсы,определяющие объемы уже выполненныхобучающимся работ, условно отражаютнакопленный им «опыт». Сформулирована ирешена задача об оптимальном управленииучебной деятельностью. Проведенныйэксперимент позволил построить кривыенаучения.

Учебная деятельностьвсегда направлена на получениесубъективно нового (для каждогоконкретного обучающегося) опыта. Чащевсего приобретенный опыт выражается в том,что обучающийся со временем начинаетбезошибочно решать задач или проблем.Обычно этот процесс носит итеративныйхарактер и связан с проблемой поискарешения задач в пространстве состояний.Подход, основанный на понятии пространствасостояний, возник при разработке системискусственного интеллекта (ИИ). В системахИИ [1, 2] проблема поиска решения задачсостоит в нахождении алгоритма исоответствующей программы поискадопустимого пути в пространстве состоянийиз начального в целевое состояние.

В настоящей работепредлагается использовать этот подход дляорганизации процесса научения решениюзадач не искусственного, а естественногоразума осуществляющего реальный поискрешения задачи в пространстве состояний.Для этого используются возможностиинформационных технологий, которыепозволяют отобразить пространствосостояний задачи в виде множества ситуацийи задать функцию определения преемникасистемой кнопок. Нажатие кнопкисоответствует тому или иному действию,которое переводит задачу из текущейситуации в следующую. Последовательностьдействий и соответственно ситуаций вграфовом представлении можнорассматривать как путь, который проходитобучающийся, в процессе поиска решениязадачи. При этом, он совсем не обязан бытьоптимальным. Однако, по мере научения путь,проходимый обучающимся, приближается коптимальному, т.е. со временем егодеятельность становится безошибочной. Вподходе, использующем пространствосостояний, предполагается существованиесчетного множества состояний и множества операторов, которые отражают состояниямножества в себя. Решениезадачи рассматривается как передвижение впространстве, определяемом множествомэтих состояний, с целью достигнутьжелаемое множество целевых состояний.Задача решена, когда найдется такаяпоследовательность операторов

,(1)

что, (2)

где -некоторое состояние из множестваначальных состояний, а - измножества целевых состояний.

В качестве примера нарис. 1. представлен граф пространствасостояний задачи по преобразованиюлинейной функции. Из рис.1видно, что пространство состояний, задачиконструирования графика линейной функции,представляет собой граф, вершины которогонаходятся в узлах квадратных решеток.Каждой вершине соответствует два числа. Первое числосоответствует – тангенсу угланаклона графика, второе число – показывает то, насколько поднят или опущенграфик вдоль оси линейнойфункции. Квадратные решетки соответствуютразным знакам.

Рис.1. Граф пространствасостояний решения задачи попреобразованию графика линейной функциииз начального состояния (1,0) в целевое (-1/3,-1).

Любая вершина графаможет быть начальным состоянием графикалинейной функции, так же как и любаявершина может служить целевым состоянием.На рис.1. штриховая линия показываетоптимальную траекторию перехода изначального состояния в целевое. Еслиположить, что действия имеют стоимостьравную 1, то оптимальная траектория имеетдлину или «стоимость» равную 4. Сплошнаялиния показывает неоптимальная траекторияперехода из начального в целевоесостояние. Обучающийся в самом началесвоей деятельности, совершил дванеправильных действия и удалился отцелевого состояния на 6 действий. Длинаэтой траектории равна 8. На рис.2. приведеныграфики оптимальной и неоптимальнойтраекторий деятельности обучающихся.Вертикальная ось задаетномер состояния задачи, I-номер действия..Расстояние до цели определится как (где - минимальноерасстояние между начальным и целевымсостояниями задачи).

Рис. 2. Траекториидеятельности: 1. оптимальная траектория - 4действия; 2. неоптимальная траектория - 8действий

Применим подход поискарешения задач обучающимися в пространствесостояний в компьютерной системеуправления учебной деятельностью, принаучении решению задач. В отличии от [3], гдерассматриваются компьютерные системыуправления учебной деятельностью безограничения на ресурсы, наложимограничения на ресурсы: количество учебныхдействий ; время их выполнения.

Если воспользоватьсяприближением равных «стоимостей» действий[1], то ресурс можнорассматривать, как сумму денег, которуюимеет обучающийся на начало учебнойдеятельности. Каждое выполняемое действиеуменьшает эту сумму на единицу, независимоот правильности или неправильностидействия. Задача обучающегося состоит вминимизации трат ресурса, тоесть перехода в процессе научения коптимальным траекториям деятельности попоиску целевого состояния. Рассматриваяорганизацию учебной деятельности, вкоторой полезным результатом являетсямаксимум правильных действий, можновыделить две ситуации. Первая - отвечаетслучаю, когда ресурс выделяется на каждую итерацию (или периодработы) отдельно, во втором случае, ресурс выделяется на весьпроцесс итеративного научения [4]. Итерацияпод номером i соответствует i – му периоду работыили i – заданию.

В настоящей работеанализируется только первый случай.Обозначим – ресурс,определяющий количество учебных действийв i-ом периоде времени для обучающегося.Минимальное число действий требуемых длярешения задач в i-м периоде обозначим. Если интерпретировать типобучающегося (уровень навыка), как долю успешных действийобучающегося, то, выполняя в i периоде объемработ за время обучающийся достигнет результата, при этом.

Результат деятельностиобучающегося –суммарный объем работ, успешно выполненныхобучающимся за периодоввремени,

(3)

С другой стороны,обучающимся выполнен больший объем(успешных и неуспешных) действий:

(4)

Этот объем учебныхдействий условно, как считает автор работы[4], можно считать тем «опытом», которыйприобрел обучающийся. В модели фигурируюттри «макропараметра»: объем учебныхдействий совершенных в i-ыйпериод и соответствующийрезультат. Искомой переменнойявляется «траектория обучения».

Для того, чтобыобучающийся мог изменять своевнутреннее состояние и, таким образом,перестраивать свою деятельность впроцессе научения решению задачнеобходимо, чтобы компьютерная системауправления обеспечивала дополнительныепетли обратной связи, дающие обучающемусяинформацию: а) о протекании процессапоиска решения текущей задачи; б) осостоянии имеющихся ресурсов; в) о функцииценности состояния обучающегося. Этаинформация подается на вход обучающемуся,посредством соответствующих датчиков:датчика «расстояние до цели»; датчиковрасхода ресурсов; датчика значений функцииценности состояния обучающегося. Кромеинформационных и мотивационных управленийв системе имеется внедренный «агент»,который может активно вмешиваться вдеятельность обучающегося, совершая, как иобучающийся, те или иные действия.Воздействия внедренного агента носятинституциональный характер.

Датчик «расстояние доцели» относится к информационномууправлению, которое не препятствуетсовершению неправильных действий. Частотапоявления датчика «расстояние до цели»изменяется согласно результатамдеятельности обучающегося [3]. Кромеподсистемы осуществляющей информационныеуправления в системе имеется подсистемаинституциональных управлений. Еслиобучающийся в процессе работы, такрасходовал свой ресурс, чтоостатка ресурса хватает только на то, чтобыдойти до цели и при этом не сделать ни однойошибки, то, следуя принципупоследовательности, система управлениявключает институциональные управляющиевоздействия. Деятельность подсистемыинформационных управляющих воздействийсменяется деятельностью подсистемыинституциональных управляющихвоздействий. Как указано в работе [5]институциональные управляющиевоздействия это целенаправленноеограничение множества возможных действийобучающегося. Возможно, что первымиуправляющими воздействиями, формирующимиповедение ребенка, являютсяинституциональными. Они ликвидируютнеправильные действия и не позволяютребенку совершать действия, которые могутнанести ему вред. Принимают решение об этихуправляющих воздействиях родители,которые с этой целью должны постояннонаблюдать за поведением ребенка инезамедлительно отменять илиликвидировать его неверные действия. Оченьчасто ребенка туго пеленают, или помещают ввольер, ограничивая его активность.Подобного рода институциональныевоздействия формируют поведение человекана нижних кодах, то есть, минуя сознание,отрицательная реакция среды сразупопадает в подсознание. По мере взросленияподобного рода управления применяются всереже и реже, уступая место информационнымвоздействиям. Однако в ситуациях, когдадействия обучающегося угрожают егоздоровью и носят роковой характер,подобного рода институциональныеуправления могут применяться. Например,инструктор по вождению автомобиля илисамолета, наблюдая за действиямиобучающегося вождению автомобиля илипилотированию самолета, оказывает мягкиеинформационные воздействия, даваявозможность обучающемуся совершатьдействия, не вмешиваясь непосредственно внее. Однако, как только обучающийсяначинает совершать действия, которые могутпривести к роковым последствиям, тоинструктор немедленно отменяет илиликвидирует эти неправильныедействия.

Множество возможныхдействий обучающегося можно представитьсостоящим из подмножества правильныхдействий (приближающих к цели) иподмножества неправильных действий(удаляющих от цели). В предлагаемойкомпьютерной системеинституциональное воздействие направленона запрет (ликвидацию) неправильныхдействий, т.е. система разрешает толькоправильные действия, попытки совершитьнеправильные действия тут же пресекаютсяили ликвидируются. После того, какобучающийся исчерпал свой ресурс«свободы» и не дошел до цели, то, как ужеговорилось, включается подсистемаинституционального управления, котораявыступает в роли «поводыря» и доводитобучающегося до цели силовым образом.

Каждое действиеобучающегося фиксируется системойуправления и записывается в специальныйпротокол. По достижении цели илиисчерпанию ресурсов система вычисляетдолю успешных действий:

и строится криваянаучения (см. рис.3). Для запуска процессанаучения, в первом периоде работ ресурс, а ресурс времени определяется пофакту завершения работы. Для второго ипоследующих периодов работы ресурсывычисляются рекуррентным образом

(5)

(6)

где -фактическое количество успешных действий,- фактическизатраченное время

Рис. 3. Криваянаучения

Предельный переход означает, чтоколичество фактически совершенныхправильных действий меньше, чем необходимодля решения задач. Полное решение задачиможет не состояться из-за нехваткивременного ресурса. Но есливременного ресурса достаточно, тоиспользуя институциональное управлениесистема может принудить обучающегосяиспользовать ресурс так, чтоон обязательно придет в целевое состояние.Поэтому, если фактическое количествоправильных действий будет меньшенеобходимого, то связано это будет снехваткой временного ресурса.

Рис. 4. Зависимость от номера периода работы.Горизонтальная ось – номер периода научения или работыТ

По мере научения,ошибочные действия будут совершаться всёреже и реже. Когда станетравным, в течение несколькихпериодов подряд, то можно сделать вывод, отом, что обучающийся научился решатьпоставленные задачи в условияхоптимальных ресурсов. На рис. 4. показанаэкспериментальная зависимость от i. В предлагаемых компьютерных системахуправления вследствие наличиядополнительных петель обратной связидеятельность обучающихся являетсясаморегулируемой и взаи-мосвязанной спроблемной средой и личностьюобучающегося [6].

Выводы

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 22 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»