Статистическая модель обучения информатике и ее применение для прогнозирования результатов педагогических экспериментов

• Автор: Рябоконь, Ольга Павловна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. СПЕЦИФИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ ..

1.1 Роль моделирования в исследовании учебного процесса.

1.2 Обучение информатике как информационное взаимодействие, сопровождающееся управлением со стороны учителя.

1.3 Общий анализ методов, используемых для построения модели ученик

1.4 Основные подходы при рассмотрении модели предметной области педагогической системы.
Выводы.

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ, ОТРАЖАЮЩЕЙ ПРОЦЕСС ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНОМУ КУРСУ ИНФОРМАТИКИ.

2.1 Модель предметной области.

2.1.1. Этап получения исходного описания предметной области.

2.1.2.Эгап построения признакового пространства предметной области
2.1.3. Этап построения структуры предметной области.
2.2. Обобщенная структура модели процесса обучения информатике
2.2.1. Постановка задачи об управлении ученика как стохастической системы.
2.2.2. Методика построения модели.
2.2.3. Показатель эффективности.
2.3. Математическое описание управляющего воздействия со стороны
учителя.
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ С ПОМОЩЬЮ ЭВМ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.
3.1. Методика сбора и обработки экспериментальных данных.
3.1.1. Этап нахождения критериев, характеризующих модель предметной области по
базовому курсу информатики в школе
3.1.2. Формирование показателей управляющего воздействия со стороны учителя на основе экспертных оценок
3.2. Вычислительный эксперимент.
3.3 Результаты статистического моделирования.ИЗ
3.4. Методика проведения анализа педагогической системы с помощью
сформированной модели оценки
Выводы.
Заключение.
Литература


Функциональные модели обучения (Архангельский С И. Цетлин М. Л., Робертсон Т, Фуко М. Эббингауз Г. Авчухова Р. Э.) - характеризуют описание объекта обучения в виде функции системы, имеющей входные и выходные данные. Соотношение всех характеристик системы зависит от времени ^ и определяет состояние обучающей системы [2,9,,3]. Несомненный интерес вызывают работы, посвященные математическим вопросам теории целесообразного поведения одного индивида или коллектива. Так в работах М. Л. Цетлина не наблюдается моделирование какого-либо конкретного поведения, а решается задача выяснения общих закономерностей целесообразного поведения, в частности целесообразного поведения коллективов. Целесообразное поведение рассматривается в качестве приспособления к внешнему миру, при котором индивид в состоянии совершить одно из конечного числа действий и тем самым выиграть или проиграть. Внешний мир моделируется с позиции стационарной случайной среды, оказывающей ответное действие на каждое действие индивидуума с некоторой вероятностью, и представляется при обучении как конечный вероятностный автомат [3]. В функциональной модели М. Л. Цетлина обучающая система рассматривается как детерминированная система в виде конечного автомата. Обучение - это умение автомата распознавать реакции внешней среды. Оно зависит от структуры автомата и характера внешней среды. С.И. Архангельский моделирует процесс обучения, опираясь на главные составляющие учебного процесса: содержание (через соответствующие предметы и виды учебной работы); методы и способы обучения; формы и средства; учебную работу ученика (как объекта обучения); обучающую деятельность преподавателя. Количественные характеристики являются показателями эффективности обучения, выражающими меру соответствия функционирования системы заданным конкретным целям обучения и указывающими на степень этого соответствия. Ы=П к* [9]. Анализ модели осуществляется посредством исследования “функции пользы” каждого предмета Фп , которая показывает величину эффективности и надежности обучения и выражается степенью связи между содержанием изучаемого предмета и знаниями о нем обучаемого. Структура содержания рассматривается им с позиции анализа объе-ма знаний, интенсивности их приобретения, времени, затраченного на приобретение определенной порции знаний. При построении функциональной модели решается задача распространения условия оптимальности на основные составляющие указанных критериев. При функциональном моделировании обучения на уровне психологической деятельности ученика, особенно на уровне словесно-речевого мышления, возникает качественно новое явление, которое делает функции более независимыми от свойств материального субстрата, обеспечивающего эти функции []. Стохастические модели обучения (Аткинсон Р. Буш Р. Мостеллер Ф. Гаррис Т. Истез У. Ляпунов П. Саиперс П. Данные модели опираются на эмпирические данные, которые удовлетворительно аппроксимируются некоторыми математическими зависимостями. Оценка модели происходит в соответствии со знаниями обучаемого, который в каждый момент времени находится в одном из вероятностных состояний. Переход из одного состояния в другое трактуется как процесс обучения. Р. Бушем и Ф. Мостеллером впервые предпринята попытка анализа процесса обучения математическими методами. В своей работе они положили начало разработке “линейных моделей” обучения. Стохастическую модель обучения ученые строят с позиции: стимул-реакция. Субъект отвечает реакцией на стимулы - события внешней среды. Его внутреннее состояние рассматривается в качестве распределения вероятностей различных реакций. В ходе обучения, как некоторого эксперимента с двоичным выбором (вероятность выбора ОДНОГО ИЗ ответов - Рп), происходит изменение вектора вероятностей. Если при каждой пробе обучаемый дает ответ с обязательным подкреплением (наказание, вознаграждение и т. Рп+1 =а*р„+Ь; []. Параметры а и Ъ определяют величину р. Они принимают значения в зависимости от того, какому из ответов приписывается подкрепляющее событие. Модель Р. Буша и Ф.