Моделирование и разработка системы программированного обучения
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ
ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 6
1.1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПРОГРАММИРОВАННОГО
ОБУЧЕНИЯ 6
1.2 ОБЗОР АНАЛОГОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ И
ВЫБОР ПРОТОТИПНОГО РЕШЕНИЯ 15
1.3 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОННЫМ УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСАМ 22
1.4 АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНОЙ СРЕДЫ УЧЕБНЫХ КОЛЛЕКТИВОВ В
УСЛОВИЯХ НОВЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 26
1.5 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 31
2 АНАЛИЗ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 32
2.1 АРХИТЕКТУРА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 32
2.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАННОГО
ОБУЧЕНИЯ В КОНТЕКСТЕ «AS-IS» 44
2.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ В КОНТЕКСТЕ
«TO-BE» 49
2.4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 65
3 ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 67
3.1 ПЛАНИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА 67
3.2 РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ 76
3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕОБРАЗУЮЩЕГО ЭКСПЕРИМЕНТА 83
3.4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 85
3.5 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ
ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 6
1.1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПРОГРАММИРОВАННОГО
ОБУЧЕНИЯ 6
1.2 ОБЗОР АНАЛОГОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБУЧЕНИЕМ И
ВЫБОР ПРОТОТИПНОГО РЕШЕНИЯ 15
1.3 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОННЫМ УЧЕБНОМЕТОДИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСАМ 22
1.4 АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНОЙ СРЕДЫ УЧЕБНЫХ КОЛЛЕКТИВОВ В
УСЛОВИЯХ НОВЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 26
1.5 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 31
2 АНАЛИЗ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 32
2.1 АРХИТЕКТУРА ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 32
2.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАННОГО
ОБУЧЕНИЯ В КОНТЕКСТЕ «AS-IS» 44
2.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ В КОНТЕКСТЕ
«TO-BE» 49
2.4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 65
3 ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ 67
3.1 ПЛАНИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА 67
3.2 РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ 76
3.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕОБРАЗУЮЩЕГО ЭКСПЕРИМЕНТА 83
3.4 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 85
3.5 РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 95
На сегодняшний день мы все чаще замечаем значительные изменения как в бизнесе, так и в обществе: многие люди, предприятия и организации, следуя техническому прогрессу, переходят на автоматический (автоматизированный) способ организации дела и взаимоотношений с партнёрами. Создание «более совершенных» процессов стоит на первом месте и получило специальное название «слияние бизнес-процессов»: преобразование бизнеса через
объединение ранее существовавших автономных процессов на основе интенсивного использования возможностей информационных технологий [29].
Освоение новых научно-технических и социально-экономических технологий и их применение в процессе получения новых знаний становятся отличительными тенденциями развития современного общества. Главенство этих общественных процессов обусловлено тем, что практически каждый вид деятельности в той или иной степени включает в себя процессы сбора, обработки и хранения информации, ее анализа, а также поиска оптимального решения проблемной ситуации [26].
Современная образовательная среда не является исключением. Образовательный процесс стремительно погружается в огромный поток информации, который с каждым днем непрерывно обновляется. Меняется и социальный заказ по отношению к результату обучения: обществу необходим человек, который в условиях неопределённости способен самостоятельно организовать собственную деятельность, применить творческие и управленческие способности в процессе её реализации [28].
В сложившихся условиях традиционные образовательные системы теряют свою актуальность. Именно поэтому многие образовательные учреждения на всех ступенях получения знаний уделяют особое внимание к освоению новой образовательной парадигмы в контексте технологического подхода. В основе этого подхода лежит использование новых педагогических технологий с поддержкой информационно-коммуникационных технологий. При этом сегодня, как показывает практика, наблюдается разобщённость этих двух составляющих, причинами которой считают недостаточность материальной базы образовательных учреждений и неспособность учителей методически организовать функционирование электронного образовательного контента [48].
Исходя из актуальности вопроса реализации новых образовательных технологий, целью магистерской диссертации было выбрано создание системы программированного обучения как одной из технологий, применяемых в учебном процессе.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнение ряда следующих задач:
• провести литературно-аналитический обзор по направлению поиска «компьютерная реализация программированного обучения»;
• смоделировать деятельность образовательного учреждения с учетом реализации технологии программированного обучения: проанализировать недостатки существующего процесса и сформировать вновь предлагаемое решение;
• провести разработку системы на основании плана проекта;
• оценить эффективность вновь предлагаемого решения.
Объект исследования - процесс обучения в средней общеобразовательной организации, предмет исследования - электронный учебно-методический комплекс, реализующий принципы программированного обучения.
Реализация обозначенных задач представляется возможной благодаря использованию комплексу методов исследования, включающих теоретические (поиск, анализ, синтез, моделирование), эмпирические (сравнение, эксперимент) и математические.
Степень теоретической проработанности заключается в использовании научных трудов следующих авторов: Скиннер Б., Кроудер Н., Хоув Н, Штраус В., Торндайк Э., Беспалько В. П., Пидкасистый П.И.
Научная новизна проводимой работы заключена в получении пакета полуформализованных и математической моделей деятельности объекта исследования с применением автоматизированной системы
программированного обучения.
Материалы диссертационной работы были отражены на следующих конференциях и в научных публикациях:
• «Программированное обучение в информационно-образовательной среде школы: актуальность и проблемы» (Пырин А. В., «Научно-практический электронный журнал Аллея Науки» №6(22) 2018 г.);
• «Моделирование и разработка системы программированного обучения» (XIII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен», Екатеринбург, 15-17 ноября 2018 г.);
• «Выбор алгоритма программированного обучения в рамках проблемы клипового мышления современных школьников» (Пырин А. В., «Научнопрактический электронный журнал Аллея Науки» № 1(28) 2019 г.);
• «Анализ конкурентной среды новых образовательных технологий, применяемых в системе общего образования» (конференция «Весенние дни науки ВШЭМ, 17-19 апреля 2019 г.).
Результаты исследования, представленные в диссертационной работе, были применены в учебном процессе средней общеобразовательной школе на уроках физики. Обучающие программы доказали свою эффективность: в результате их применения отмечено повышение показателя качества знаний учащихся.
Работа состоит их введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников и содержит 101 страницу, 43 рисунка, 18 таблиц и 5 формул.
объединение ранее существовавших автономных процессов на основе интенсивного использования возможностей информационных технологий [29].
Освоение новых научно-технических и социально-экономических технологий и их применение в процессе получения новых знаний становятся отличительными тенденциями развития современного общества. Главенство этих общественных процессов обусловлено тем, что практически каждый вид деятельности в той или иной степени включает в себя процессы сбора, обработки и хранения информации, ее анализа, а также поиска оптимального решения проблемной ситуации [26].
Современная образовательная среда не является исключением. Образовательный процесс стремительно погружается в огромный поток информации, который с каждым днем непрерывно обновляется. Меняется и социальный заказ по отношению к результату обучения: обществу необходим человек, который в условиях неопределённости способен самостоятельно организовать собственную деятельность, применить творческие и управленческие способности в процессе её реализации [28].
В сложившихся условиях традиционные образовательные системы теряют свою актуальность. Именно поэтому многие образовательные учреждения на всех ступенях получения знаний уделяют особое внимание к освоению новой образовательной парадигмы в контексте технологического подхода. В основе этого подхода лежит использование новых педагогических технологий с поддержкой информационно-коммуникационных технологий. При этом сегодня, как показывает практика, наблюдается разобщённость этих двух составляющих, причинами которой считают недостаточность материальной базы образовательных учреждений и неспособность учителей методически организовать функционирование электронного образовательного контента [48].
Исходя из актуальности вопроса реализации новых образовательных технологий, целью магистерской диссертации было выбрано создание системы программированного обучения как одной из технологий, применяемых в учебном процессе.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнение ряда следующих задач:
• провести литературно-аналитический обзор по направлению поиска «компьютерная реализация программированного обучения»;
• смоделировать деятельность образовательного учреждения с учетом реализации технологии программированного обучения: проанализировать недостатки существующего процесса и сформировать вновь предлагаемое решение;
• провести разработку системы на основании плана проекта;
• оценить эффективность вновь предлагаемого решения.
Объект исследования - процесс обучения в средней общеобразовательной организации, предмет исследования - электронный учебно-методический комплекс, реализующий принципы программированного обучения.
Реализация обозначенных задач представляется возможной благодаря использованию комплексу методов исследования, включающих теоретические (поиск, анализ, синтез, моделирование), эмпирические (сравнение, эксперимент) и математические.
Степень теоретической проработанности заключается в использовании научных трудов следующих авторов: Скиннер Б., Кроудер Н., Хоув Н, Штраус В., Торндайк Э., Беспалько В. П., Пидкасистый П.И.
Научная новизна проводимой работы заключена в получении пакета полуформализованных и математической моделей деятельности объекта исследования с применением автоматизированной системы
программированного обучения.
Материалы диссертационной работы были отражены на следующих конференциях и в научных публикациях:
• «Программированное обучение в информационно-образовательной среде школы: актуальность и проблемы» (Пырин А. В., «Научно-практический электронный журнал Аллея Науки» №6(22) 2018 г.);
• «Моделирование и разработка системы программированного обучения» (XIII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен», Екатеринбург, 15-17 ноября 2018 г.);
• «Выбор алгоритма программированного обучения в рамках проблемы клипового мышления современных школьников» (Пырин А. В., «Научнопрактический электронный журнал Аллея Науки» № 1(28) 2019 г.);
• «Анализ конкурентной среды новых образовательных технологий, применяемых в системе общего образования» (конференция «Весенние дни науки ВШЭМ, 17-19 апреля 2019 г.).
Результаты исследования, представленные в диссертационной работе, были применены в учебном процессе средней общеобразовательной школе на уроках физики. Обучающие программы доказали свою эффективность: в результате их применения отмечено повышение показателя качества знаний учащихся.
Работа состоит их введения, 3 глав, заключения, списка использованных источников и содержит 101 страницу, 43 рисунка, 18 таблиц и 5 формул.
В ходе исследования были проведены следующие работы: литературно- аналитический обзор по направлению поиска «компьютерная реализация программированного обучения», описание архитектуры образовательной организации с моделью деятельности в контексте «as-is», моделирование вновь предлагаемого решения в контексте «to-be», планирование и разработка проекта, составление обучающих программ, их организация в системе управления обучением, применение в образовательном процессе, оценка экономической эффективности разработки нового технического решения.
Во время выполнения первой главы диссертации были изучены положения теории программированного обучения: законы обучения, перечень принципов, основные понятия, виды алгоритмов и их сравнительная характеристика. Кроме того, было выделено 5 аналогов наиболее популярных систем управления обучением, из которых выбран один для организации системы программированного обучения. Также рассмотрены требования к электронным учебно-методическим комплексам. Проведен анализ конкурентных стратегий учебных коллективов в рамках реализации новых педагогических технологий. Используя результаты проведенного анализа, выбран учебный коллектив, интересы которого соответствуют задаче реализации технологии программированного обучения.
Во второй главе диссертации представлены следующие результаты: построена архитектура образовательной организации, проведено моделирование текущей деятельности по реализации технологии программированного обучения, проанализированы основные преимущества и недостатки существующей реализации. Для решения обнаруженных недостатков предложена новая модель деятельности вновь предлагаемого решения - система программированного обучения на основе системы управления обучением MoodleCloud.
Общим результатом моделирования системы программированного обучения стал пакет моделей:
• общая концептуальная;
• базово-уровневая концептуальная;
• модификационная концептуальная;
• иерархические;
• структурная;
• структурно-функциональная;
• алгоритмическая;
• математическая.
В третьей главе магистерской диссертации представлен план проекта разработки системы программированного обучения, показан пример обучающей программы, представлены и проанализированы результаты преобразующего эксперимента: в 86% случаев удалось улучшить показатели качества знаний пройденной темы. В завершении работы проведена экономическая оценка эффективности системы программированного обучения методом дисконтирования прогнозируемых денежных потоков и сравнения доходов по проекту с размером инвестиций. Согласно результатам оценки, разработка системы программированного обучения оказалась экономически выгодной (КРУ положительный к 12 месяцу эксплуатации, 1КК=18,87%) и перспективной для применения в образовательной деятельности.
Система программированного обучения поможет как учителям, так и обучающимся проводить школьные учебные занятия в новом формате путем выстраивания набора определенных подкреплений верных действий и получить альтернативный способ приобретения и закрепления знаний.
Предложенное решение можно применить в любой практической деятельности, подходящей под реализацию принципов программированного обучения.
Во время выполнения первой главы диссертации были изучены положения теории программированного обучения: законы обучения, перечень принципов, основные понятия, виды алгоритмов и их сравнительная характеристика. Кроме того, было выделено 5 аналогов наиболее популярных систем управления обучением, из которых выбран один для организации системы программированного обучения. Также рассмотрены требования к электронным учебно-методическим комплексам. Проведен анализ конкурентных стратегий учебных коллективов в рамках реализации новых педагогических технологий. Используя результаты проведенного анализа, выбран учебный коллектив, интересы которого соответствуют задаче реализации технологии программированного обучения.
Во второй главе диссертации представлены следующие результаты: построена архитектура образовательной организации, проведено моделирование текущей деятельности по реализации технологии программированного обучения, проанализированы основные преимущества и недостатки существующей реализации. Для решения обнаруженных недостатков предложена новая модель деятельности вновь предлагаемого решения - система программированного обучения на основе системы управления обучением MoodleCloud.
Общим результатом моделирования системы программированного обучения стал пакет моделей:
• общая концептуальная;
• базово-уровневая концептуальная;
• модификационная концептуальная;
• иерархические;
• структурная;
• структурно-функциональная;
• алгоритмическая;
• математическая.
В третьей главе магистерской диссертации представлен план проекта разработки системы программированного обучения, показан пример обучающей программы, представлены и проанализированы результаты преобразующего эксперимента: в 86% случаев удалось улучшить показатели качества знаний пройденной темы. В завершении работы проведена экономическая оценка эффективности системы программированного обучения методом дисконтирования прогнозируемых денежных потоков и сравнения доходов по проекту с размером инвестиций. Согласно результатам оценки, разработка системы программированного обучения оказалась экономически выгодной (КРУ положительный к 12 месяцу эксплуатации, 1КК=18,87%) и перспективной для применения в образовательной деятельности.
Система программированного обучения поможет как учителям, так и обучающимся проводить школьные учебные занятия в новом формате путем выстраивания набора определенных подкреплений верных действий и получить альтернативный способ приобретения и закрепления знаний.
Предложенное решение можно применить в любой практической деятельности, подходящей под реализацию принципов программированного обучения.
Подобные работы
- Программирование учебно-исследовательской деятельности студентов на основе элементов системного подхода
Диссертации (РГБ), педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 470 р. Год сдачи: 2003 - Разработка системы управления комплексными проектами тендерного сопровождения (на примере «Красноярского регионального агентства поддержки малого и среднего бизнеса»)
Бакалаврская работа, бизнес планирование. Язык работы: Русский. Цена: 5750 р. Год сдачи: 2017 - ПРОГРАММИРОВАНИЕ УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА
Диссертации (РГБ), педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 500 р. Год сдачи: 2003 - РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ПО ЯЗЫКУ C#. СЕРВЕРНАЯ ЧАСТЬ
Дипломные работы, ВКР, математика. Язык работы: Русский. Цена: 4360 р. Год сдачи: 2018 - Разработка визуального средства обучения студентов колледжа по теме «Системный блок» дисциплины «Технические средства информатизации»
Дипломные работы, ВКР, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4335 р. Год сдачи: 2020 - Разработка проекта внедрения системы корпоративного обучения сотрудников Deutsche Telekom
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4650 р. Год сдачи: 2018 - Разработка информационно-развлекательной системы для обучения программированию детей младшего школьного возраста
Бакалаврская работа, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4550 р. Год сдачи: 2017 - РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОГО МОДУЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ПО
КУРСУ "ТЕОРИЯ АВТОМАТОВ" В СДО "MOODLE"
Бакалаврская работа, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4340 р. Год сдачи: 2019 - Исследование возможностей в системе дистанционного обучения Moodle
Дипломные работы, ВКР, экономика. Язык работы: Русский. Цена: 6300 р. Год сдачи: 2018





