Ваш психолог КОНСТРУИРОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ П. Я. ГАЛЬПЕРИНА
Л. Ф. ОБУХОВА, А. В. ПОРШНЕВ, Е. Р. ПОРШНЕВА, С. А. ГАПОНОВА
Приводится описание и результаты применения компьютерной обучающей программы, с помощью которой достигается планомерное формирование умственных действий. Анализ полученных данных показывает, что применение подобной программы обеспечивает высокий уровень усвоения материала и дает возможность индивидуализировать процесс обучения.
Ключевые слова: П. Я. Гальперин, поэтапное формирование умственных действий, компьютерная обучающая программа, стратегическая, тактическая, операциональная ориентировка.
Теория П. Я. Гальперина позволяет организовать процесс обучения, а точнее, учебную деятельность учащихся и обеспечить желаемое качество знаний и умений. Планомерное формирование умственных действий и понятий открывает возможности гораздо более раннего, легкого, обширного и действенного усвоения учебного материала, внутреннего единства теоретических знаний и умений, выравнивания классной успеваемости на верхних показателях. Оно снимает многие трудности, встречающиеся в сфере как общего, так и специального образования.
Однако в 1970–1980-е гг. метод и теория П. Я. Гальперина не получили широкого применения в области создания компьютерных обучающих программ (КОП) из-за трудоемкости создания программы на основе этой теории и слабого развития компьютерных технологий. Сейчас, на новом витке информационных технологий, хотелось бы вернуться к проблеме создания КОП на основе теории поэтапного формирования, так как именно этот подход позволяет организовать оптимальное управление процессом и может быть использован для компьютерного обучения [2], [4], [5].
В качестве материала для обучения был выбран один из наиболее сложных разделов грамматики французского языка — время PassЙ ComposЙ. Данный грамматический материал имеет основополагающее значение для студентов
104
Лингвистического вуза. Аналитическая структура времени PassЙ ComposЙ Не имеет аналогов в русском языке. Материал является новым для студентов-дебютантов (нулевой уровень владения языком); на них и была рассчитана компьютерная программа. Как показал предварительный анализ, даже на старших курсах некоторые студенты продолжают делать ошибки при употреблении данного времени.
Надо отметить, что создание компьютерной обучающей программы — сложная и многогранняя проблема. Она включает в себя выбор психолого-педагогического подхода к обучению, который во многом предопределяет эффективность создаваемой компьютерной программы; выбор материала и его переработку с учетом избранного психолого-педагогического подхода, что должно осуществляться совместно с преподавателем-предметником, экспертом в данной области знания; проектирование деятельности учащегося и оформление программы; реализацию компьютерной
09.10.2012
103
Обучающей программы, что само по себе является сложной и трудоемкой задачей; проверку соответствия реализованной программы заложенным при ее построении психолого-педагогическим принципам; выявление недостатков программы и их устранение, причем недостатки могут быть как ошибками реализации и оформления программы, так и следствием неадекватности организации деятельности учащегося. При этом необходима обязательная проверка результатов устранения недостатков.
Анализ пилотажных исследований работы студентов с электронной ориентировочной карточкой [10] показал, что для повышения эффективности усвоения нового грамматического материала необходима организация всех этапов формирования умственного действия в соответствии с теорией П. Я. Гальперина, для чего следует разработать новую компьютерную модель, в соответствии с которой будет строиться обучение. Для более полной реализации теории П. Я. Гальперина необходима разработка и создание новых блоков ориентировки учащихся и переработка электронной ориентировочной карточки.
В новой экспериментальной компьютерной обучающей программе, состоящей из ориентировочной и исполнительной частей, ориентировка учащихся происходила на трех уровнях: стратегическом, тактическом и операциональном. Перечисленные уровни ориентировки позволят студентам не только решать конкретный класс задач, но и ориентироваться во множестве других аналогичных задач в их взаимосвязи. Несомненно, что это отражается на осознанности лингвистических действий студентов и их способности к переносу знаний. Так, основным методом изучения языка, по П. Я. Гальперину, должно служить не последовательное изучение отдельных его явлений, а достаточно широкое сопоставление и одновременное сравнительное изучение групп родственных явлений как внутри данного языка, так и в родном языке [6], [9]. Рассмотрим подробнее построение электронного варианта ориентировки студентов при усвоении лингвистического действия.
СТРАТЕГИЧЕСКАЯ ОРИЕНТИРОВКА
Для формирования стратегической ориентировки учащегося были выделены необходимые лингвистические понятия, а также структурные компоненты предложения: лингвистическое действие, понятия «лингвистический субъект действия», «лингвистический объект действия», «предложение» [6].
Лингвистическое действие (Д) — словосочетание, отражающее действие независимо от его конкретного содержания. Лингвистическое действие может выражаться глаголом, причастием, словосочетанием причастия, вспомогательного глагола и частиц отрицания.
Лингвистический субъект действия (Сд) — слово, отражающее субъект действия, независимо от его конкретного содержания и лингвистического оформления.
105
Лингвистический объект действия (Од) — словосочетание, отражающее объект, с которым непосредственно производится действие, независимо от конкретного содержания и лингвистического оформления.
Предложение — это лингвистическая категория, содержащая компоненты Д, Сд, Од и отражающая реальную действительность системой отношений своих компонентов.
Для реализации стратегической ориентировки учащегося был организован блок
09.10.2012
103
«Стратегический», который включал в себя: ориентирование в ситуации употребления времени, распознавание Д, Сд, Од и их порядка в предложении.
Всего блок содержит семь кадров-заданий для самостоятельной работы учащегося, который последовательно выполняет упражнения. По завершении очередного упражнения осуществляется автоматический переход к следующему. Кадры сопровождаются необходимыми пояснениями и примерами.
Для ориентирования учащегося в употреблении времени в программе используется анимация. Учащемуся последовательно предъявляются 12 мультфильмов-примеров, на основе которых создается связный текст в изучаемом времени.
В мультфильмах фразы персонажей произносятся диктором и отображаются на экране дисплея. Слова фраз для упрощения восприятия отображаются по мере их произношения и выделяются цветом.
Рис. 1. Блок «Стратегический». Кадр 2
Реализация практических действий студентов по распознаванию Сд, Д, Од происходит в кадрах 2, 3, 4. Рассмотрим пример работы учащегося в кадре 2 (см. рис. 1).
Учащийся должен найти и выделить лингвистический объект действия. В левой части кадра располагаются определение Од, пример выделения и номера демонстрационных мультфильмов. В правой части находятся предложения, которые необходимо проанализировать. Выбор Од осуществляется с помощью мыши. Когда все Од будут выделены учащимся, прозвучит звуковой сигнал «Правильно». Переход к следующему кадру будет осуществлен после нажатия учащимся на кнопку мыши.
106
Аналогично происходит работа в кадрах 3, 4, 5, 6, 7. В кадрах 5, 6, 7 учащийся должен выделить, как оформляется действие во времени PassЙ ComposЙ Лингвистически, поскольку оно имеет составную структуру. В кадре 5 учащийся выделяет
09.10.2012
103
Вспомогательные глаголы, в кадре 6 — частицы отрицания, в кадре 7 — суффиксы согласования.
Поскольку для эффективного обучения иностранному языку необходимо отталкиваться от имеющегося опыта учащегося, в кадрах блока были даны примеры сходных лингвистических явлений на русском языке во всех случаях, когда это возможно. Целью данного блока является построение моста, перехода от смысловых конструкций родного языка к их грамматическому выражению в иностранном языке на основе выделенных понятий Сд, Д и Од. При этом было учтено, что одной грамматической конструкции русского языка могут соответствовать различные конструкции иностранного, и наоборот.
ТАКТИЧЕСКАЯ ОРИЕНТИРОВКА
Кадры данного блока (рис. 2) сопровождают учащегося в процессе работы и обеспечивают его информацией о предстоящем задании и его успехах, визуализируют процесс обучения. Учащемуся предоставляется информация о времени, которое он затратил на выполнение задания, и об общем времени работы с компьютером. Показывается количество ошибок, допущенных в задании; количество очков, полученных за выполнение задания и итоговая сумма очков. Учащемуся также предъявляется инструкция, в которой говорится, как ему предстоит выполнить задание, и сообщается о критериях перехода на следующий уровень. Визуализация процесса обучения происходит при помощи «горы освоения». Учащийся — изображающийся фигуркой альпиниста — должен совершить восхождение на гору. Достижение вершины означает, что учащийся прошел все этапы формирования умственного действия, работа с программой окончена. Количество выполненных учащимся подряд без ошибок действий обозначается промежуточными положениями фигурки. Визуализация процесса обучения в виде восхождения на гору позволила создать наглядный образ, позволяющий акцентировать внимание учащегося на его собственном успешном продвижении в процессе обучения. При этом становилась значимой необходимость выполнения действия без ошибок. Таким образом, учащиеся ясно представляли себе, как происходит процесс обучения при помощи экспериментальной компьютерной обучающей программы, что служило задаче обеспечения осознанности учебной деятельности.
Для управления процессом обучения, как показало исследование, необходимо построить «модель обучаемого». На основе теории поэтапного формирования умственного действия П. Я. Гальперина такая модель была построена (см. схему).
Схема включает в себя четыре уровня выполнения действия учащимся, критерий перехода от одного уровня к другому и критерий сформированности действия. По П. Я. Гальперину, необходимо последовательное выполнение действия в материальной форме, во внешней речи, в речи «про себя» и в скрытой речи. Критерием перехода в следующее состояние является выполнение действия несколько раз подряд без ошибок. Данный критерий может служить мерой освоения действия. Использованный для определения последовательности предъявления задач принцип контрастности гарантирует, что выполнение действия несколько раз подряд не является случайным — учащийся освоил действие на данном уровне и готов перейти к следующему. Принцип контрастности состоит в том, чтобы предъявлять задания учащимся не от простых к сложным, а контрастно: сложное — простое — сложное. Таким образом, в электронной компьютерной обучающей программе при предъявлении задач максимально различалась структура построенных предложений, а также существенные и несущественные
09.10.2012
103
5
Параметры
107
Предложения. Подобная подача заданий необходима для обеспечения должного уровня обобщения и устойчивости формируемого действия к помехам. При этом число последовательных заданий, которые необходимо выполнить без ошибок, равнялась двум, чтобы не допустить автоматизации действия в его ранних формах. Любые ошибки на уровнях выполнения действия в плане внешней речи «про себя» и скрытой речи недопустимы и приводят к возврату на уровень громкой социализированной речи. Аналогично, любая ошибка при выполнении действия на уровне громкой социализированной речи возвращает учащегося к выполнению действия на уровне материализованной формы.
09.10.2012
103
Критерием сформированности действия для данной модели выступает скорость выполнения действия, поскольку количество проделанных упражнений, выступавшее критерием усвоения на предыдущих этапах, невозможно было использовать, так как необходимо определить не момент, когда действие начнет выполняться без ошибок, а момент, когда оно перейдет на другой (умственный)
108
План. Для определения момента этого перехода был использован критерий достижения стабильной скорости выполнения действия, при которой действие начинает одинаково быстро выполняться вне зависимости от сложности задания. Поскольку скорость выполнения действия является индивидуальной характеристикой, было необходимо выработать критерий для определения момента стабилизации скорости.
Достижение стабильной скорости определялось по трем задачам с помощью уравнения, построенного на предположении о том, что скорость выполнения задания складывается из времени решения задачи и времени печати ответа. Тогда время выполнения задания можно было определить по формуле:
T1=С+V*N1,
Где V — средняя скорость печати одной буквы, C — время, необходимое для решения задачи, N — количество букв в предложении.
Нам известно время выполнения каждого из заданий T1, T2, T3. Используя T1, T3, определяем среднюю скорость печати:
V=(T1–T3)/(N1–N3).
Из уравнения определяем время нахождения решения:
С=T1–V*N1.
Таким образом, если скорость рассуждений изменилась незначительно (T2=C+V*N2+a), то, так как задания предъявляются по принципу контрастности, можно сделать вывод о том, что скорость выполнения действия стабилизировалась, произошел процесс формирования действия на данном этапе его осуществления.
ОПЕРАЦИОНАЛЬНАЯ ОРИЕНТИРОВКА. ЭЛЕКТРОННАЯ ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ КАРТОЧКА (ЭОК)
Операциональная ориентировка осуществляется на основе использования электронной ориентировочной карточки в процессе выполнения лингвистических упражнений. В блоке «Операциональный» был использован демонстрационный кадр, который предъявлялся при переходе учащегося к работе в блоке «Основной» (рис. 3). Для работы учащихся в этом блоке было разработано 21 задание. Целью каждого задания являлось построение предложения во времени PassЙ ComposЙ. Предложения образовывали связный текст; в них были представлены все типичные случаи использования изучаемой грамматической структуры, имеющие место в пределах заданных границ обобщений. Дополнительно были разработаны 15 вспомогательных заданий повышенной сложности, которые учащиеся могли выполнять по окончании работы с основной частью программы.
Работа учащегося начинается с выполнения действий во внешней материализованной форме при помощи ЭОК. В правой части экрана располагается ЭОК в полностью развернутом виде — ЭОК1. Учащийся выполняет последовательно все операции при помощи ЭОК, при этом осуществляется пооперационный контроль за его
09.10.2012
103
Действиями. По мере освоения действия с ЭОК1 частота контроля сокращается. У учащийся начинает выполнять только ключевые операции (создание причастия, создание сказуемого, создание предложения), а потом переходит к работе с контролем только по результату — созданному предложению. Сокращение контроля происходит в соответствии с «моделью обучаемого» после выполнения двух заданий подряд без ошибок. По выполнении шести заданий с ЭОК1 без ошибок учащийся переходил на следующий уровень (ЭОК2).
При работе с сокращенной электронной карточкой (ЭОК2) (рис. 4) учащийся сразу создавал предложение, ориентируясь только на изображения основных операций. Если учащийся не справлялся с предложенным заданием и допускал ошибки, производилось развертывание карточки, возврат к работе с ЭОК1.
109
Рис. 3. Основной блок. Работа с ЭОК1
По окончании работы с каждым блоком учащемуся предоставлялась информация о времени, затраченном на выполнение упражнения, о набранном за выполнение задания количестве очков и итоговом количестве очков. Таким образом, за выполнение задания учащийся получал поощрение не только в виде подтверждения правильности выполнения упражнения, но и в виде общего балла. Набранные очки можно было использовать для сравнения с результатами товарищей, что создавало мотивацию, возможность соревноваться.
Электронная ориентировочная карточка, с помощью которой учащиеся должны создавать предложения во времени PassЙ ComposЙ, имеет три состояния (полное, сокращенное и «перевернутое») и три уровня контроля (пооперационный, по ключевым операциям, по результату).
Работая с развернутой ориентировочной карточкой, учащийся должен был
09.10.2012
103
8
Выполнить минимум шесть заданий, чтобы перейти к работе на втором уровне. Выполняя задания второго уровня, требовалось пользоваться сокращенной ориентировочной карточкой (ЭОК2, рис. 4). В данном состоянии ЭОК описания операций не отображается. Выполняя задания на втором уровне, учащийся должен записывать в бланк самоконтроля все операции, которые он производил, и вводить результат операции в поля контроля ЭОК. Правильность заполнения бланка самоконтроля проверялась учителем. Таким образом, осуществлялся пооперационный контроль за действиями учащегося. На данном этапе было важно, чтобы произошел постепенный переход от ориентирования с помощью ЭОК к ориентированию в действии с помощью речи.
Этап внешней социализованной речи необходим для обеспечения осознанности действия, при этом под осознанностью понимается возможность дать
110
Рис. 4. Основной блок. Работа с ЭОК2
Полноценный словесный отчет о выполняемом действии. Пропуск внешнеречевого этапа значительно увеличивает время, необходимое для формирования действия, затрудняет абстрагирование от несущественных свойств [7], [8]. Так как процесс анализа введенного текста, не говоря об устной речи, слишком сложен для программирования и является предметом отдельной задачи из-за огромного числа вариантов одинаковых по смыслу, но разных по форме языковых конструкций, реализовать контроль с помощью программы за выполнением действия в плане громкой речи было невозможно. Поэтому нами были рассмотрены иные варианты решения данной проблемы:
Организация диалога с пользователем, при котором фраза пользователя анализируется лишь частично. При этом полного контроля за учащимся нет, что может приводить к снижению эффективности обучения. Речь учащегося должна быть активным
09.10.2012
103
9
Отображением объективного процесса выполнения действия, для этого необходимо, чтобы учащийся говорил своими словами и как можно более разнообразно [8].
Учитель выслушивает каждого ученика в отдельности. Такая возможность существует благодаря тому, что каждый ученик работает в своем темпе и между ответами проходит две-три минуты.
В начале урока учащимся раздаются бланки самоконтроля, на которых они записывают своими словами произведенные операции. Учитель, наблюдая за процессом обучения, может контролировать написанное и, в случае необходимости, вмешаться для проверки и разъяснения отдельных моментов. О возможности замены устной речи письменной в целях контроля свидетельствует исследование М. Б. Воловича [1].
Таким образом, основной задачей данного этапа является передача речи новой функции — функции носителя
111
Процесса выполнения действия. Поэтому в ЭОК2 отсутствует описание операций, а представлена только оперативная схема построения предложения.
После освоения действия на втором уровне учащийся переходит на третий, продолжая к работу с ЭОК2. При этом контроль за правильностью выполнения действия осуществляется только по результату. На видеозаписи урока заметны действия в плане внешней речи «про себя», в которой учащиеся не проговаривали операции вслух, но артикуляция сохранялась. После выполнения двух заданий подряд без ошибок учащийся переходил к работе без ориентировочной карточки (ЭОК3). Таким образом, на данном этапе происходило выполнение действия во внешней речи «про себя».
Рис. 5. Основной блок. Полностью сокращенная ЭОК (ЭОК3)
На четвертом уровне, соответствующем этапу действия в плане скрытой речи,
09.10.2012
103
10
Учащийся продолжает сразу создавать предложение, печатая его. При этом ориентировочная информация в ЭОК не отображается, что эквивалентно «перевертыванию» карточки (рис. 5).
«Перевертывание» карточки необходимо для создания ситуации запоминания. В случае, если карточка будет доступна учащемуся постоянно, у него может создаться впечатление, что карточку не нужно запоминать, что она является справочником и нет необходимости ее выучивать [8]. Основная задача управления на этом этапе — определение сформированности действия; она решается в соответствии с критерием этапов формирования действия согласно построенной «модели обучаемого». Действие считается сформированным при достижении учащимся стабильной скорости его выполнения. В табл. 1 показано соответствие блоков программы этапам формирования умственного действия.
В заключительном кадре учащемуся выдается информация о том, что он успешно освоил действие, и статистика урока (затраченное время, общее число
112
Таблица 1
Соотношение блоков программы и этапов формирования умственного действия
Очков, количество сделанных ошибок). В ходе экспериментального исследования было выявлено, что введение бланка самоконтроля позволяет организовать самостоятельную работу учащихся (без присутствия учителя), что открывает возможности для применения данной программы при дистанционном обучении.
Эффективность построенной нами компьютерной обучающей программы проверялась на основе опроса студентов, выявляющего их отношение к новому способу работы. Студенты отмечали: «По сравнению с другими программами интереснее»; «По сравнению с другими программами — это одна из лучших»; «Я хочу иметь такую программу»; «Я всегда хотела работать с такой программой»; «Я всегда хотел попробовать такой экспериментальный урок»; «Главное в том, что это совсем не сложно (приобретенные знания остались в голове)»; «Главное в том, что я поняла данное правило»; «В результате я узнала PassЙ ComposЙ»; «Несмотря на то, что это учеба, это
09.10.2012
103
11
Интересно»; «Несмотря на то, что это была обучающая программа, было интересно»; «Главное в том, что это интересно».
Проверка усвоения изучаемого материала показала высокую степень овладения им (выше 92 % правильно выполненных заданий). Были выявлены достоверные различия (P<0,01) экспериментальной и контрольной групп по результатам усвоения материла (табл. 2).
Интересно распределение правильных ответов учащихся контрольной и
Таблица 2
Результаты контроля усвоения материала по группам
113
Экспериментальной групп (рис. 6). В контрольной группе заметен разброс, а в экспериментальной группе — выравнивание успеваемости в верхнем дециле.
09.10.2012
103
12
Рис. 6. Число правильных ответов и их распределение среди учащихся контрольной и
Экспериментальной групп, %
Анализ результатов исследования показывает, что применение формирующей компьютерной программы обеспечивает высокий уровень усвоения материала и дает возможность индивидуализировать процесс обучения. Проведенное исследование позволяет сделать следующие выводы:
1. КОП становится эффективной только при организации активных действий
учащегося в специально созданных условиях усвоения знаний.
2. Эффективность КОП зависит от следующих условий:
Обеспечение мотивации учащихся в ходе усвоения нового материала при помощи игровых средств и средств мультимедиа;
09.10.2012
103
Наличие стратегической, тактической и операциональной ориентировки учащихся при обучении новому умственному действию;
Организация адекватного и корректного контроля за действиями учащегося в процессе усвоения знаний;
Обеспечение условий для поэтапной отработки умственных действий.
3. Эффективность КОП проявляется:
В учебной деятельности (повышение мотивации, заинтересованности, более глубокое осознание материала, полное усвоение);
В изменении психофизиологических состояний (повышение работоспособности, оптимизации психического состояния);
В снижении времени, необходимого для усвоения материала.
1. Волович М. Б. Программирование усвоения начальных геометрических понятий // Теория поэтапного формирования умственных действий и управление процессом обучения: Доклады науч. конф. М., 1967. С. 90–102.
2. Гальперин П. Я. В какой мере понятие «черного ящика» применимо в психологии обучения // Теория поэтапного формирования умственных действий и управление процессом обучения: Доклады научной конференции. М., 1967. С. 24–35.
3. Гальперин П. Я. Введение в психологию: Учебн. пособие для вузов. М.: Изд-во МГУ 1976.
4. Гальперин П. Я. К теории программированного обучения (Материалы лекции,
прочитанной на факультете программированного обучения при Политехническом музее в 1966
г.). М., 1967.
5. Гальперин П. Я. Программированное обучение и задачи коренного усовершенствования методов обучения // Программированное обучение: Метод. указания. М., 1964. С. 3–11.
6. Гальперин П. Я. Психология как объективная наука // Избр. психол. труды / Под ред. А. И. Подольского. Воронеж: НПО «МОДЭК», 1998.
114
7. Гальперин П. Я. Психология мышления и учение о поэтапном формировании
умственных действий // Исследования мышления в советской психологии / Под ред. Е. В.
Шороховой. М.: Наука, 1966. С. 236–277.
8. Гальперин П. Я. Четыре лекции по психологии: Учебн. пособие для студентов вузов. М.:
Книжный дом «Университет», 2000.
9. Кабанова О. Я. Обучение студентов немецкому языку на основе теории поэтапного
формирования умственных действий // К проблеме управления обучением и воспитанием: Сб.
статей / Ред.-сост. Н. Ф. Талызина. М.: Изд-во МГУ, 1970. С. 3–18.
10. Поршнев А. В. Психологические принципы разработки компьютерных программ для
обучения студентов французскому языку // Психол. наука и образование. 2001. № 4. С. 81–91.
11. Талызина Н. Ф. Теория поэтапного формирования умственных действий //
Отечественные теории учения. Ч. I / Ред.-сост. Н. Ф. Талызина, И. А. Володарская. М.: Изд-во
МГУ, 1996. С. 98–138.
Поступила в редакцию 25.VII 2002 г.
09.10.2012
110
1
110
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ И АППАРАТУРА МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ