Автоматизированные системы управления учебным процессом в вузе

    При t ®∞ функция j(l₁,l₂,t)®0, что соответствует полному забыванию информации по истечении достаточно большого промежутка времени.

    Важную  роль в запоминании играет периодическое  повторение информации. Последнее происходит в ходе самостоятельной работы, на лабораторных и практических занятиях, а также при неоднократных ссылках лекторов на знакомый материал.

    

          рис. 1.2

    Опытным путем установлено [62], что материал успешно вспоминается, если объем оставшейся в памяти информации не меньше 0.7 от первоначальной: j³0.7j₀. Время, через которое в памяти остается меньший объем информации, зависит от параметров информации, но ясно одно: чем меньше время между повторениями информации,  тем прочнее усваивается пройденный материал и новый материал на основе создания ассоциативных связей в понимании обучаемого. Анализируя рис. 1.2 можно заметить, что, если для изложения понятия j требуется понятие i, то в какой-либо момент времени t₂ через время t₁ после изложения понятия i оно становится недоступно для восприятия, т.к. в памяти обучаемого осталось менее 0,7 от первоначального объема информации.

    Если  существует однократное повторение материала, то кривая будет иметь  следующий вид, представленный на рис. 1.3.

    

          рис. 1.3

    

          рис. 1.4

    При многократном повторении, в результате образования устойчивых ассоциативных  связей, кривая может быть приблизительно аппроксимирована пунктирной кривой на рис. 1.4.

    Исходя  из вышеизложенного, можно сделать вывод: чем меньшим промежутком времени будут разделены связанные между собой понятия, тем это лучше для усвоения материала.

1.4. Модульный принцип построения учебного плана

    Учебный план является основным документом процесса обучения.  Но учебный план не является только набором дисциплин, которые должны быть изучены за определенный отрезок времени. Все учебные дисциплины, входящие в план, связаны между собой, то есть в более поздних по времени изучения дисциплинах используется информация из ранее изученных без ее конкретизации, т.е. предполагается, что обучаемый знает, какой смысл вкладывается в то или иное определение или понятие. Для более подробного рассмотрения структуры учебного материала дисциплины дробятся на более мелкие по объему единицы, которые обычно называют модулями.

                            (1.4)

    где SD - содержание дисциплины;

          M_j - j-й модуль дисциплины;

          L - количество модулей  в дисциплине.

    Модуль, информационная база которого используется для последующего изучения других модулей, будем называть предком по отношению к этим модулям. Модуль, который использует информационную базу ранее изученных модулей, будем называть потомком по отношению к этим модулям.

    Следующие понятия вводятся из теории графов. Ориентированный граф связности [52] можно разбить на слои. Слоем [34] называется множество вершин графа, таких, что никакие из них не соединены между собой дугами.

    Так, граф, изображенный на рис. 1.5, имеет 5 слоев, как показано на рис. 1.6. 
 

      
 

          рис. 1.5 
 

      
 
 

          I II III IV V

          рис. 1.6

     Контур - это ориентированный цикл [35]. Цикл - это замкнутая цепь, не имеющая повторяющихся вершин, кроме начальной и конечной.

    Кроме самого обозначения связи можно поставить ей в соответствие некоторый коэффициент P_ij, который будет отражать тесноту связи между модулем-предком i и модулем-потомком j. Метод определения этого коэффициента рассмотрен в главе II.

    При описании всех связей мы будем иметь граф связности модулей учебных дисциплин. При изложении всех этих дисциплин необходимо логично расположить их во времени так, чтобы модуль-потомок изучался по времени после изучения всех модулей-предков. Это обуславливается способностью человеческой памяти прочно запоминать материал, если он понятен. Понятен же он может быть только тогда, когда все используемые при изложении материала понятия известны обучаемому. Чтобы запомнить то или иное положение, необходимо связать его с другим известным или новым содержанием, но в определенной последовательности. Повторение одного и того же материала без его ассоциативного расширения и углубления приводит лишь к механическому запоминанию и требует многократного дублирования. Такое запоминание приводит к формальному, неглубокому приобретению знаний, без их понимания. Глубокие и прочные связи непременно требуют установления связей и отношений на основе расширения и углубления сведений о предмете  и соприкасающихся с ним объектов изучения [5].

    Кроме требования логичности изложения учебного материала, к  учебному плану предъявляется множество других требований, которые можно разбить по смыслу на две части. Первая часть требований относится ко всем учебным планам и дисциплинам, и они регламентируют временные рамки и интенсивность изучения, назначение контрольных точек. Вторая часть исходит из ГОСТов Министерства общего и профессионального образования и предъявляет требования к учебным планам по специальностям на объем определенных циклов дисциплин и назначение контрольных точек по отдельным дисциплинам.

    Подготовка специалистов, отвечающих современным требованиям, влечет за собой непрерывное совершенствование учебных планов с тем, чтобы они всегда находились в наивысшем соответствии с требованиями к специалисту.

    Эти изменения связаны с процессом дифференциации и интеграции обучения. Дифференциация связана с увеличением педагогической значимости отдельных предметов. Она выражается в превращении некоторых учебных дисциплин в курсы. Так, в свое время дисциплина «химия» превратилась в курс, состоящий из дисциплин «неорганическая химия»  и «органическая химия».

    Наблюдается и обратный процесс - интеграция. По мере уменьшения «удельного веса» отдельных  дисциплин они могут исключиться  из курсов или уменьшиться и войти  в состав других дисциплин.

    В настоящее время набор учебных  курсов в учебных планах вузов  по всей вероятности уже достиг своего верхнего предела. Поэтому введение нового курса или дисциплины должно сочетаться с сокращением других, но не путем изъятия их из образования, а путем объединения прежних компонентов на основе их содержательной интеграции.

    Ярким примером дифференциации общего образования  служит появление нового учебного курса  основ информатики и вычислительной техники[37].

    В настоящее время возможности  увеличения сроков обучения и объема учебного материала практически исчерпаны. Следовательно, проблема дифференциации учебного материала может рассматриваться только в единстве с его интеграцией. Решение этой проблемы связано с анализом межпредметных связей [37].

    Все эти изменения придают гибкость учебному плану, возможность подстройки под изменяющиеся требования к специалисту. Как оценить, насколько оправданной будет какая-либо замена? Для этого необходимо проводить соответствующие исследования. Исследования, проводимые в данной работе, опираются на исходные данные, получаемые от экспертов. Задачей экспертов является определить для каждого модуля коэффициент значимости для профессиональной деятельности специалиста и оценить тесноту связи между учебными модулями. Отбор содержания можно производить различными методами.

    Но  учебный план должен характеризоваться  известной стабильностью. Эту относительную  стабильность придает ему основной костяк, представленный строго очерченным набором фундаментальных наук, ведущих  и профилирующих дисциплин, определяющих широкий профиль будущего специалиста и наименее подверженным коренным изменениям во времени.

1.5. Современные методы разработки учебных планов

         1.5.1. Модульное обучение.

    Одним из методов составления учебных  планов и программ является организация модульного обучения. В последние годы в этом направлении сделано множество разработок [3,76]. Сущность модульного обучения заключается в том, чтобы максимально обособить отдельные блоки (модули) учебного материала. Каждый модуль при его изучении обеспечивает достижение некоторой дидактической цели. Учебный материал, охватываемый модулем, должен быть настолько законченным блоком, чтобы существовала возможность конструирования единого содержания из отдельных модулей без нарушения логичности изложения материала.

      Модульное обучение предусматривает  максимум самостоятельной работы  студента. Функции педагога при  таком обучении все больше  сводятся к консультативным.

      Цель разработок, ведущихся в  этом направлении - создание гибкого  содержания обучения с возможностью замены отдельных модулей. 

    При модульном построении обучения предлагается следующая методика формирования содержания модулей. Строится граф логической структуры  предмета, в котором указываются  не только внутрипредметные, но и межпредметные связи. Затем в отдельные учебные элементы, составляющие структуру модуля, выбираются полностью те темы из графа логической структуры, которые необходимы для изучения конкретного учебного элемента, что позволяет по возможности обеспечить его большую автономность, достичь полноты содержания в нем учебного материала. В связи с этим в содержание учебного элемента, кроме вышеуказанных тем, включаются и темы других предметов, на которые указали межпредметные связи [76].

    Такое построение обучения имеет свои достоинства и недостатки. В качестве достоинств можно указать то, что достигается определенная гибкость обучения. Можно перемещать во времени отдельные блоки модули учебного материала без анализа их внешних связей, так как модули являются максимально обособленными и законченными структурами.

    Значительным  недостатком такой организации  построения содержания обучения является то, что в модули помещается информация, не относящаяся непосредственно  к изучаемой дисциплине. Причем, информация фундаментальных наук для  данной специальности (в частности, для инженерного образования - математика, физика и другие общетехнические дисциплины) может дублироваться несколько раз в различных модулях. Это, конечно же, положительно влияет на качество усвоения материала, но значительно сокращает общий объем учебного материала, который можно преподнести студенту за срок его обучения в вузе.

1.5.2. Составление учебных планов вузов на основе дерева целей подготовки специалиста.

    Одним из направлений работ в области  совершенствования подготовки специалистов в вузах является составление учебных планов вузов на основе дерева целей подготовки специалиста [17,19,37,38,46,64].

    Коротко о сущности метода. Метод реализуется  на основе построения дерева целей  учебного процесса подготовки специалиста. Дерево целей имеет несколько иерархических уровней. Разные авторы предлагают строить иерархию уровней по-разному. Приведем один пример [64].

      Основные цели обучения - что должен  знать и уметь выпускник вуза. Каждой  цели ставится в соответствие одна или несколько дисциплин учебного плана.  Каждую дисциплину, в свою очередь, можно разбить на темы.

    Объем учебного плана в часах известен заранее, необходимо наполнить этот объем наиболее важным содержанием.

    При условии, что осенний семестр  содержит 18 недель, весенний - 17 недель, каждую дисциплину удобно делить на 17-часовые элементы.

    Таким образом, дерево целей учебного процесса содержит три уровня:

    - цели учебного процесса;

    - разделы (блоки дисциплин) учебного  плана;

    - 17-часовые элементы.

    Входными данными являются коэффициенты относительной важности целей учебного процесса, а также веса целей второго уровня относительно целей первого уровня. Исходя из этих данных, вычисляются коэффициенты относительной важности целей второго уровня, веса целей третьего уровня относительно целей второго уровня и коэффициенты относительной важности целей третьего уровня (17-часовых элементов), а также групповые веса элементов учебного плана.