РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПАРАДИГМЕ PROBLEM-BASED LEARNING
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 6
1.1. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА.
СТАНДАРТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ 6
1.1.1. ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА 7
1.1.2. УЧЕБНЫЙ ПЛАН 7
1.1.3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ 9
1.1.4. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ 11
1.1.5. ОБЗОР PBL ПОДХОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ .... 13
1.1.6. АНАЛОГИ ИНСТРУМЕНТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА 23
2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПАРАДИГМЕ PROBLEM- BASED LEARNING. INSTRUCTIONAL DESIGN 28
2.1. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ 28
2.2. ОНТОЛОГИЯ 29
2.3. КОМПОНЕНТЫ ОНТОЛОГИИ 30
2.4. СВЯЗИ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ ОНТОЛОГИИ 34
2.5. ОНТОЛОГИИ В РАЗРЕЗЕ УРОВНЕЙ ДЕТАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА
РАБОТЫ INSTRUCTIONAL DESIGN 37
2.5.1. ALL IN 37
2.5.2. БЕЗ ДИДАКТИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ 37
2.5.3. СВЯЗКА: СЖАТЫЙ КУРС - ЗАДАЧА С МОДУЛЯМИ 37
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 43
3.1. ОБЩАЯ АРХИТЕКТУРА МОДУЛЯ PBL 43
3.2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 44
3.3. РЕАЛИЗАЦИЯ API МОДУЛЯ PBL 45
3.4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПОДСКАЗОК 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. ОПИСАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 6
1.1. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА.
СТАНДАРТЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ 6
1.1.1. ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА 7
1.1.2. УЧЕБНЫЙ ПЛАН 7
1.1.3. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ 9
1.1.4. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ 11
1.1.5. ОБЗОР PBL ПОДХОДА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ .... 13
1.1.6. АНАЛОГИ ИНСТРУМЕНТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА 23
2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПАРАДИГМЕ PROBLEM- BASED LEARNING. INSTRUCTIONAL DESIGN 28
2.1. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ 28
2.2. ОНТОЛОГИЯ 29
2.3. КОМПОНЕНТЫ ОНТОЛОГИИ 30
2.4. СВЯЗИ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ ОНТОЛОГИИ 34
2.5. ОНТОЛОГИИ В РАЗРЕЗЕ УРОВНЕЙ ДЕТАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА
РАБОТЫ INSTRUCTIONAL DESIGN 37
2.5.1. ALL IN 37
2.5.2. БЕЗ ДИДАКТИЧЕСКИХ ЕДИНИЦ 37
2.5.3. СВЯЗКА: СЖАТЫЙ КУРС - ЗАДАЧА С МОДУЛЯМИ 37
3. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ 43
3.1. ОБЩАЯ АРХИТЕКТУРА МОДУЛЯ PBL 43
3.2. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 44
3.3. РЕАЛИЗАЦИЯ API МОДУЛЯ PBL 45
3.4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ПОДСКАЗОК 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ
Образование - целенаправленная систематическая, познавательная деятельность по освоению и совершенствованию знаний, умений и навыков, а также совокупность знаний, полученных в результате обучения. Образование, это необходимое условие подготовки человека к жизни и труду.
Образование выполняет функцию - передачи знаний, умений, приемов, навыков деятельности, имеет четко выраженную личностную направленность, способствует адаптации человека к условиям жизни, обучает, воспитывает и развивает его. Другими словами - образование имеет результат.
Под результатом образования мы будем понимать все новшества и изменения, которые были запланированы перед началом процесса образования и которые были получены студентом на выходе из образовательного учреждения. Главная цель современного образовательного процесса - это его результаты. В профессиональном образовании результаты являются основой профессиональных и образовательных программ, факторов, по которым проводится оценка, описывают конкретные квалификаций и уровень. Результаты образования могут быть промежуточными (непосредственными) и конечными.
В традиционном профессиональном образовании - непосредственными результатами являются знания, навыки и умения. В современном же профессиональном образовании центральное место занимают компетенции выпускника, которые основываются на конкретном опыте, приобретенным в ходе практики. Однако, помимо знаний, навыков и умений непосредственными результатами образования также могут служить общекультурные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции, определяющие способность и готовность выпускников к успешному
выполнению определённой профессиональной деятельности [1].
Существует множество методов или подходов (образовательная технология) в проектировании образования, каждая из которых обладает своими преимуществами. Образовательная технология (технология в сфере образования) - это совокупность научно и практически обоснованных методов и инструментов, содействующих формированию всеми или большинством студентов необходимых компетенций и достижению запланированных результатов в области образования. Одним из таких подходов в проектировании образования является проблемноориентированный подход.
Цель данной работы - разработка интеллектуальной системы образовательного проектирования в парадигме problem-based learning.
Выбор образовательной технологии очень важен при проектировании образовательного процесса, поэтому для достижения вышеупомянутой цели данной работы будет произведен обзор и анализ проблемно-ориентированного подхода (PBL) проектирования образования, в частности актуальность данного подхода, результаты его применения. Будут выявлены преимущества данного подхода по сравнению с традиционными методами обучения, а также будет проанализирована его применимость в образовательной практике.
PBL подход показал себя как мощный метод в обучении, помогающий студентам развивать коллективную работу и взаимодействие, заставляющий их быть вовлеченными в решение той или иной задачи, развивающий и лучше раскрывающий навыки и умения.
[2].
В данном подходе акцент делается на компетенциях, а не на освоении тех или иных дисциплин. Именно в этом заключается сильная сторона данного подхода. Поэтому, однако, также важно и полезно иметь ИТ- решение для поддержки процесса обучения по методике PBL.
В связи с этим в ходе работы необходимо было рассмотреть существующие на данный момент системы образовательного проектирования с использованием PBL подхода, учесть при разработке инструмента их недостатки, среди которых такие, как:
• Отсутствие явных связей между составными частями УП
• Отсутствие акцентов на преимуществах PBL подхода; на знаниях и умениях студента, на компетенциях, а также связях между ними и проблемными задачами, являющимися основными компонентами PBL подхода.
• Отсутствие явной проблематики (проблемной задачи). Преподносится материал, не объясняющий, какие проблемы он поможет решить в ходе его изучения
• Повторение одних и тех же образовательных модулей в процессе обучения, приводящих к дублированию информации
В результате в рамках данной работы будет произведен анализ связей между компонентами основной образовательной программы (ООП), изучена проблематика и представлена онтология, разработанная в контексте проблемно-ориентированного проектирования, содержащая данные компоненты, на основе которой будет разработана система (инструмент) образовательного проектирования, позволяющая активнее внедрять проблемно-ориентированный подход и легче конструировать образовательный процесс в парадигме PBL. Главным преимуществом же инструмента является упор на проектировании от задач, а не от дисциплин, как при традиционных методах обучения, причем инструмент спроектирован позволяя явно отследить данные связи.
Глава «описание предметной области» представляет обзор основных компонентов образовательного процесса, таких, как ООП, РПД, Учебный план и ФГОС. Их описание, некоторые определения. Также в данной главе приводится описание подхода PBL, рассматриваются аналоги разрабатываемого инструмента проектирования образования.
Вторая глава «разработка концепции интеллектуальной системы образовательного проектирования» содержит общее описание разрабатываемой системы, представлены режимы работы системы, описание компонентов УП и связей между ними в рамках спроектированных онтологий, соответствующих уровням детализации.
Последняя глава "реализация" описывает архитектуру системы, часть базы данных, касающейся разработанного режима работы PBL, используемые технологии и инструменты разработки. Также глава содержит описание реализации API разработанного режима работы PBL и реализации системы подсказок.
Образование выполняет функцию - передачи знаний, умений, приемов, навыков деятельности, имеет четко выраженную личностную направленность, способствует адаптации человека к условиям жизни, обучает, воспитывает и развивает его. Другими словами - образование имеет результат.
Под результатом образования мы будем понимать все новшества и изменения, которые были запланированы перед началом процесса образования и которые были получены студентом на выходе из образовательного учреждения. Главная цель современного образовательного процесса - это его результаты. В профессиональном образовании результаты являются основой профессиональных и образовательных программ, факторов, по которым проводится оценка, описывают конкретные квалификаций и уровень. Результаты образования могут быть промежуточными (непосредственными) и конечными.
В традиционном профессиональном образовании - непосредственными результатами являются знания, навыки и умения. В современном же профессиональном образовании центральное место занимают компетенции выпускника, которые основываются на конкретном опыте, приобретенным в ходе практики. Однако, помимо знаний, навыков и умений непосредственными результатами образования также могут служить общекультурные, общепрофессиональные и профессиональные компетенции, определяющие способность и готовность выпускников к успешному
выполнению определённой профессиональной деятельности [1].
Существует множество методов или подходов (образовательная технология) в проектировании образования, каждая из которых обладает своими преимуществами. Образовательная технология (технология в сфере образования) - это совокупность научно и практически обоснованных методов и инструментов, содействующих формированию всеми или большинством студентов необходимых компетенций и достижению запланированных результатов в области образования. Одним из таких подходов в проектировании образования является проблемноориентированный подход.
Цель данной работы - разработка интеллектуальной системы образовательного проектирования в парадигме problem-based learning.
Выбор образовательной технологии очень важен при проектировании образовательного процесса, поэтому для достижения вышеупомянутой цели данной работы будет произведен обзор и анализ проблемно-ориентированного подхода (PBL) проектирования образования, в частности актуальность данного подхода, результаты его применения. Будут выявлены преимущества данного подхода по сравнению с традиционными методами обучения, а также будет проанализирована его применимость в образовательной практике.
PBL подход показал себя как мощный метод в обучении, помогающий студентам развивать коллективную работу и взаимодействие, заставляющий их быть вовлеченными в решение той или иной задачи, развивающий и лучше раскрывающий навыки и умения.
[2].
В данном подходе акцент делается на компетенциях, а не на освоении тех или иных дисциплин. Именно в этом заключается сильная сторона данного подхода. Поэтому, однако, также важно и полезно иметь ИТ- решение для поддержки процесса обучения по методике PBL.
В связи с этим в ходе работы необходимо было рассмотреть существующие на данный момент системы образовательного проектирования с использованием PBL подхода, учесть при разработке инструмента их недостатки, среди которых такие, как:
• Отсутствие явных связей между составными частями УП
• Отсутствие акцентов на преимуществах PBL подхода; на знаниях и умениях студента, на компетенциях, а также связях между ними и проблемными задачами, являющимися основными компонентами PBL подхода.
• Отсутствие явной проблематики (проблемной задачи). Преподносится материал, не объясняющий, какие проблемы он поможет решить в ходе его изучения
• Повторение одних и тех же образовательных модулей в процессе обучения, приводящих к дублированию информации
В результате в рамках данной работы будет произведен анализ связей между компонентами основной образовательной программы (ООП), изучена проблематика и представлена онтология, разработанная в контексте проблемно-ориентированного проектирования, содержащая данные компоненты, на основе которой будет разработана система (инструмент) образовательного проектирования, позволяющая активнее внедрять проблемно-ориентированный подход и легче конструировать образовательный процесс в парадигме PBL. Главным преимуществом же инструмента является упор на проектировании от задач, а не от дисциплин, как при традиционных методах обучения, причем инструмент спроектирован позволяя явно отследить данные связи.
Глава «описание предметной области» представляет обзор основных компонентов образовательного процесса, таких, как ООП, РПД, Учебный план и ФГОС. Их описание, некоторые определения. Также в данной главе приводится описание подхода PBL, рассматриваются аналоги разрабатываемого инструмента проектирования образования.
Вторая глава «разработка концепции интеллектуальной системы образовательного проектирования» содержит общее описание разрабатываемой системы, представлены режимы работы системы, описание компонентов УП и связей между ними в рамках спроектированных онтологий, соответствующих уровням детализации.
Последняя глава "реализация" описывает архитектуру системы, часть базы данных, касающейся разработанного режима работы PBL, используемые технологии и инструменты разработки. Также глава содержит описание реализации API разработанного режима работы PBL и реализации системы подсказок.
По итогам данной работы был разработан инструмент
интеллектуальной системы образовательного проектирования в парадигме проблемно-ориентированного обучения (PBL).
Прежде всего был произведен анализ PBL подхода - были выявлены преимущества данного подхода относительно традиционных методов обучения, а также сформулированы выводы о его применимости в образовательной практике, существующие проблемы реализации
образовательных технологий, основанной на проблемных задачах.
Для разработки инструмента проектирования образования был выполнен анализ связей между компонентами основной образовательной программы (ООП), выявлены такие компоненты, которые удовлетворяют описанному образовательному подходу PBL и введены новые, после чего была представлена полная онтология, первая из четырех как наиболее полная, позволяющая осуществлять проектирование образовательного процесса в рамках PBL подхода, учитывающая все описанные в работе связи между компонентами УП. Более того, было спроектировано еще три онтологии, описывающие проектирование образовательного процесса в рамках того или иного уровня детализации.
Также был проведен анализ существующих аналогов разработанного web-инструмента с целью последующей ликвидации выявленных недостатков.
В ходе разработки интеллектуального инструмента были решены следующие задачи:
• проанализирована и продумана архитектура базы данных, которая позволяет хранить как компоненты, так и связи между ними для каждого из режимов работ
• разработан API модуль для режима работы, основанного на проблемных задачах (PBL), позволяющий в рамках учебного плана
добавлять компоненты, добавлять связи между ними, осуществляя при этом проверку на их корректность, информировать пользователя о наличии пререквизитов / иерархичных связей между компонентами • проанализирована и разработана система подсказок, позволяющих пользователю выбирать компоненты, анализировать связи между ними при построении учебного плана, опираясь на спроектированные ранее учебные планы.
Таким образом, в рамках данной работы были решены все поставленные задачи.
интеллектуальной системы образовательного проектирования в парадигме проблемно-ориентированного обучения (PBL).
Прежде всего был произведен анализ PBL подхода - были выявлены преимущества данного подхода относительно традиционных методов обучения, а также сформулированы выводы о его применимости в образовательной практике, существующие проблемы реализации
образовательных технологий, основанной на проблемных задачах.
Для разработки инструмента проектирования образования был выполнен анализ связей между компонентами основной образовательной программы (ООП), выявлены такие компоненты, которые удовлетворяют описанному образовательному подходу PBL и введены новые, после чего была представлена полная онтология, первая из четырех как наиболее полная, позволяющая осуществлять проектирование образовательного процесса в рамках PBL подхода, учитывающая все описанные в работе связи между компонентами УП. Более того, было спроектировано еще три онтологии, описывающие проектирование образовательного процесса в рамках того или иного уровня детализации.
Также был проведен анализ существующих аналогов разработанного web-инструмента с целью последующей ликвидации выявленных недостатков.
В ходе разработки интеллектуального инструмента были решены следующие задачи:
• проанализирована и продумана архитектура базы данных, которая позволяет хранить как компоненты, так и связи между ними для каждого из режимов работ
• разработан API модуль для режима работы, основанного на проблемных задачах (PBL), позволяющий в рамках учебного плана
добавлять компоненты, добавлять связи между ними, осуществляя при этом проверку на их корректность, информировать пользователя о наличии пререквизитов / иерархичных связей между компонентами • проанализирована и разработана система подсказок, позволяющих пользователю выбирать компоненты, анализировать связи между ними при построении учебного плана, опираясь на спроектированные ранее учебные планы.
Таким образом, в рамках данной работы были решены все поставленные задачи.