Психо-физиологические и психологические особенности студентов и их учет при разработке и использовании информационных технологий обучения

Формирование специалиста в условиях информатизации образования опирается на исходные функциональные и психо-физиологические возможности обучаемого, активное использование им собственных интеллектуальных усилий. Проведенное в рамках настоящего исследования экспериментальное обучение, а также результаты исследований ученых ряда вузов России [7, 32, 49, 52, 57] свидетельствуют о том, что достижение высокого уровня познавательной деятельности студентов при применении ИТО достигается ценой достаточно серьезных нервно-психических затрат.

Так, например, стремление преподавателя увеличить количество информации в компьютерной обучающей программе, используемой при ИТО, приводит к " срабатыванию" защитных механизмов нервной системы обучаемого, желание повысить скорость информационного потока или продолжительность занятий приводит к понижению качества усваеваемой учебной информации, к увеличению количества ошибок, ухудшению настроения и самочувствия пользователя.

По данным физиолого-гигиенических исследований [78], при работе с ЭВМ умственная работоспособность обучаемых снижается обратно-пропорционально усвоенному объему учебной информации, то есть соответственно восприятие на 6%, запоминание на 10%. Установлено, что локальное утомление зрительного анализатора пользователей при полностью автоматизированном обучении происходит в 2–3 раза интенсивнее, чем при традиционном.

Все это является следствием различных причин, основными из которых выступают: увеличение нагрузки на зрительный канал связи; исчерпывание эмоционального заряда, к которому приводит первоначальная встреча с новым; накопление отрицательных эмоций из-за возможных неудач и неясностей; восприятие большого количества нового учебного материала, который может быть хорошо обдуман, но не ассимилирован первичной нервной системой и по этой причине активно не используется при получении следующих информационных порций.

Из сказанного можно сделать вывод о том, что ИТО, основанная на всемерной активизации познавательной деятельности обучаемых, может быть эффективной лишь при условии строгого учета психо-физиологических и психологических особенностей студентов, наличии в ней системы диагностики и коррекции значимых для обучения и профессиональной деятельности качеств личности и состояний человека. Необходимо рассматривать категорию здоровья в процессе ИТО как функцию от конечной цели–подготовки специалиста.

Анализ компьютерных средства обучения, используемых в современных ИТО, показывает, что уже сегодня многие из них позволяют учитывать личностные, психо-физиологические и социально-психологические качества слушателя, предысторию обучения, уровень знаний навыков и умений по ранее изучавшимся родственным дисциплинам, характеризующие индивидуальную познавательную деятельность и процесс формирования профессиональных качеств будущего специалиста. Адаптация структуры диалога к индивидуальным характеристикам обучаемого дает возможность осуществлять коррекцию обучающей программы с учетом текущего психологического состояния пользователя, влияния на него факторов внешней среды.

В настоящее время наиболее перспективными КомСО, с точки зрения реализации названных выше условий, являются экспертные обучающие системы (ЭОС). Рассмотрим их модульную структуру, определим состав и какие дидактические функции реализуются при использовании их при ИТО.

· Структурно ЭОС состоит из группы модулей дидактического обеспечения процесса обучения и модуля контроля и коррекции функционального состояния пользователя системы (см.рис.3.2). Кратко остановимся на первой группе модулей, в состав которой должны входить следующие из них: обучаемого, учебной деятельности (учения), обучающей деятельности (обучения), решения учебной задачи, знаний об ошибках пользователя.

·

Рис.3.2.Модульная структура ЭОС

Модуль обучаемого представляет собой набор операторов, которые осуществляют: выбор показателей, характеризующих начальный (текущий) уровень обученности применительно к конкретной теме (курсу, дисциплине); сбор данных о начальном или текущем уровне обученности и отнесение пользователя к определенной категории (модели); конкретизацию для него учебных целей; выбор обучающих воздействий в соответствии с уточненными учебными целями и контроль за их достижением.

Модуль учебной деятельности (учения) включает следующие операторы: описание уровней освоения способов действий, предусмотренных целями обучения; выбор основного содержания учебной дисциплины, необходимого для достижения учебной цели; выбор содержания дополнительного материала, который необходимо знать, чтобы усвоить основное содержание изучаемой дисциплины; определение последовательности действий (шагов), обеспечивающих усвоение материала и ведущих к достижению учебной цели; определение показателей, по которым оцениваются усвоение учебного материала и достижение учебной цели; выбор диагностических средств для определения показателей достижения цели; итоговый и текущий контроль.

Модуль обучающей деятельности (обучения) включает следующие операторы: выбор обучающих воздействий для каждого шага усвоения способа действий (предъявление теоретического материала или учебной задачи); обращение к модели решения учебной задачи для получения нормативного решения; определение возможностей отклонения от нормативного решения и прогноз причин отклонений; выбор диагностических средств для выяснения причин затруднений обучаемого при решении учебных задач; выбор вспомогательных воздействий (подзадач, вопросов, указаний) для устранения причин затруднений; осуществление обучающих воздействий и использование диагностических средств; анализ информации об учебной деятельности и внесение изменений в модель обучаемого.

Модуль решения учебной задачи содержит алгоритм, с помощью которого может быть решена поставленная задача с привлечением методов, которые должны быть известны обучаемому к этому моменту времени. В самом общем случае в состав этого алгоритма, составляющего существо способа действий, включаются следующие операторы: выявление задачной ситуации (анализ условий задачи и поиск аналогичных решенных задач); выработка плана решения задачи и построение алгоритма решения; подбор готовой программы и решение с ее помощью задачи; осуществление контроля правильности решения задачи.

Модуль знаний об ошибках обучаемого содержит каталог возможных его ошибок, правила выдвижения и проверки гипотез о неправильных представлениях обучаемого, приведших к данной ошибке. Основанием для этого служат различия между решениями, предложенными обучаемым и экспертной системой решения задач в данной предметной области, а также текущее состояние модели обучаемого.

Рассмотренный набор модулей позволяет на различных этапах ИТО анализировать и контролировать продвижение пользователя к достижению конкретных целей обучения.

Наряду с этим в ЭОС должна быть предусмотрена возможность осуществления оценки функционального состояния обучаемого и выработки оптимальных рекомендаций, обеспечивающих эффективность выполнения им как отдельных дидактических задач, так и учебной программы в целом. Она реализуется модулем контроля и коррекции функционального состояния обучаемого, осуществляющим компьютерную психодиагностику индивидуальных и психо-физиологических его характеристик. Модуль обеспечивает оценку характерологических черт личности, ее установки, волевые качества, структуры мотивационной сферы, свойства нервной системы по психомоторным показателям и другие психологические особенности, имеющие непосредственное отношение к направленному формированию познавательной активности слушателя.

Остановимся на особенностях организации психодиагностики и коррекции профессионально-важных качеств и функционального состояния обучаемого в условиях ИТО. Следует сразу указать, что модуль, отвечающий за это, должен обеспечивать не только сбор, обработку и хранение данных на каждого студента, но и являться средством оптимизации функционального состояния и работоспособности пользователя. В этом случае психодиагностика приобретает решающее значение для изучения эффективности новых форм и методов обучения, так как дает представление не только о сдвигах в поведении, интеллекте, мотивации, функциональном состоянии и работоспособности студента, вызванные введением новых приемов и средств обучения, но и обеспечивает преподавателя информацией об эффективности того или иного педагогического воздействия.

Наиболее перспективной формой организационного решения задачи по медико-психологическому обеспечению ИТО является принцип мониторирования социально-психологических и психо-физиологических проявлений у человека в процессе компьютерного обучения. Массив статистических данных является исходной предпосылкой для определения объема и содержания психологических мероприятий по диагностике и коррекции профессионально важных качеств и функциональных состояний на различных этапах ИТО.

В свете сказанного выше, решение проблемы материально-технического и программного обеспечения ИТО видится в использовании системы прикладных программных продуктов, позволяющих автоматизировать методики психо-физиологического и психологического обследований, по результатам этой работы каталогизировать и разрабатывать банк данных и базу знаний; математически обрабатывать полученные результаты. При этом организация динамического контроля за функциональным состоянием и работоспособностью пользователя должна быть основана на четких индивидуально адаптированных информативных признаках, позволяющих переходить от оперативного к углубленному контролю, и получению рекомендаций к использованию методов и средств коррекции психо-физиологических состояний и профессиональных навыков. Набор данных признаков для экспресс-диагностики предполагает минимальный комплект методик (тестов), которые должны быть объединены организационно, по смысловому содержанию и не выступать в качестве помех для текущей деятельности, что достигается путем использования бесконтактного съема диагностически значимой информации. Автоматизированная система должна обеспечивать сбор, обработку и анализ диагностически значимой информации в реальном масштабе времени. Для проведения отсроченного анализа в составе программного обеспечения должна быть предусмотрена справочно-информационная база данных индивидуальных характеристик пользователей, генерирующая математические модели их состояний и поведенческих реакций при различных воздействиях, а также информацию по коррекции функционального состояния и работоспособности обучаемых.

Реализация данных требований возможна в рамках предлагаемой на рисунке 3.3 структурной схемы организации контроля психофизиологического состояния и качества деятельности обучаемого (например, оператора АСУ) перед выполнением сложных видов профессиональной деятельности в рамках ИТО (в качестве КомСО рассматривается компьютерный функциональный тренажер).

·

·

·

Где: 1–сигналы с органов управления, 2–временные, точностные и энергетические показатели процесса управления, 3–психо-физиологические параметры.

Рис. 3.3. Схема организации контроля психофизиологического состояния и качества

деятельности обучаемого

· Обучаемый, снаряженный датчиками для съема физиологической информации, с помощью информационно-инструктирующей системы вызывает из " меню" программного обеспечения заданный тип профессиональной задачи для проведения тренировочных занятий. На основе информации, поступающей на экран дисплея, он с помощью органов ручного управления (например, клавиатуры компьютера) в соответствии с алгоритмом профессиональной деятельности выполняет заданный режим работы.

В процессе решения моделируемой задачи ЭВМ, в соответствии с разработанными алгоритмами, вычисляет интегральный показатель напряженности (по данным частоты пульса, дыхания, кожно-гальванической реакции и другим) и спектральные характеристики речи, отражающие изменения психического состояния обучаемого. Одновременно вычисляется комплексный показатель качества профессиональной деятельности, отражающий точностные, временные и энергетические характеристики процесса решения профессиональной задачи, а также стиль деятельности.

Наряду с этим, для экспресс-оценки функционального состояния и работоспособности пользователя могут быть использованы и другие варианты методик, например, портативная полифункциональная аппаратура, типа серийно выпускаемого прибора " Мир-5", разработанного кафедрой физиологии Московской медицинской академии и Ростовским государственным университетом [34]. По результатам экспресс-оценки экспертная система (например, прибора " Мир-5") формирует одно из нескольких альтернативных решений:

· показатели функционального состояния и качества деятельности свидетельствуют о функциональном комфорте студента–информационная система ЭВМ выдает разрешение на работу в штатном режиме деятельности;

· интегральный показатель качества деятельности студента ниже нормативных показаний–информационная система выдает рекомендации на проведение тренировочных упражнений для восстановления профессионального навыка;

· интегральный показатель психофизиологической напряженности студента выходит за рамки функционального комфорта–информационная система выдает рекомендации на проведение углубленного психофизиологического обследования.

Углубленный психофизиологический контроль функционального состояния и психической работоспособности, предусматривает диагностику состояния высших психических функций (память, мышление, внимание) по специально разработанной батарее тестов, облеченных в игровую форму. На основе полученного диагноза выбирается методика проведения психо-профилактических мероприятий с целью коррекции функционального состояния обучаемого.

При удовлетворительных показателях качества деятельности и адекватном функциональном состоянии дается допуск к выполнению штатной работы, обязательной для пользователя.

Резюмируя сказанное можно сделать вывод о том, что задача создания системы педагогически-ориентированной диагностики и коррекции функционального состояния обучаемых неразрывно связана с самим процессом совершенствования ИТО. Она не может быть решена одномоментно и выступает как интеграционный процесс, где, с одной стороны, исследуется влияние развития профессионально важных качеств пользователей на процесс обучения и тем самым уточняются познавательные свойства личности и функциональные возможности организма обучаемых, а с другой, оценивается эффективность реализуемых в ИТО дидактических систем обучения.