УДК 681.518.52:37(075)

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ:
ПРЕДЕЛЫ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

Л.А. Писаренко
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

 

Показано, что главной причиной недостаточно высокого качества автоматизированного обучения является проблема контроля знаний. Пределы возможностей в решении этой проблемы ставит принцип формализации, ограничивающий контроль множественным выбором и простейшими однозначными ответами. Повышение качества обучения возможно лишь при объединении автоматизированных и естественных образовательных систем.

В настоящее время разработано множество компьютерных учебников, мультимедийных дидактических комплексов, различных электронных обучающих программ и т.д. [1].  В них используются новейшие компьютерные информационные технологии, обеспечивающие предъявление учебной информации и направленные на облегчение её усвоения обучающимися.

Кажется, что чем ярче и привлекательнее представлена информация, тем лучше она усваивается. Но на деле этого не происходит. Почему? Любая система управления может успешно работать только в том случае, если она обладает высококачественной и достаточно быстродействующей обратной связью. В случае учебного процесса обратная связь – это уровень обученности. Оценивается уровень обученности только путём анализа ответов, которые обучающийся даёт на заданные вопросы, а тип вопросов и их сложность определяют качество обучения. Если целью обучения является общее ознакомление с темой на поверхностном уровне, то качество обучения можно считать высоким при уверенных ответах обучающегося на простейшие вопросы. Если же требуется углублённое освоение темы, то обучающийся должен правильно ответить на ряд гораздо более сложных вопросов.

В традиционных (т.е. бескомпьютерных) системах контроль осуществляется на естественном языке, а ответы анализируются только на основе их смыслового содержания. Наиболее ярко смысловой контроль проявляется при индивидуальном диалоговом обучении под руководством репетитора: преподаватель задаёт вопросы, выслушивает ответы, оценивает их, при необходимости вносит поправки и даёт разъяснения или указывает, на какие темы надо обратить внимание при изучении литературных источников. Очевидно, что такой контроль является наилучшим. Однако в условиях массовости образования индивидуальное обучение практически исключено. Именно это обстоятельство явилось причиной появления идей о применении технических контролирующих средств в обучении. Сначала это были устройства специализированного типа, а со второй половины прошлого века стало распространяться компьютерное обучение, где компьютеру изначально отводилась та же роль, что и репетитору при индивидуальном бескомпьютерном обучении. Однако с тех пор прошло уже более 50 лет, но до сих пор по качеству обучения компьютер всё ещё остаётся на недопустимо низком уровне по сравнению с репетитором.

Исследования показывают, что главной причиной недостаточно высокой эффективности компьютерного «учителя» является несовершенство обратной связи. Обнаруживается это несовершенство при «ручной» проверке знаний обучающегося, прошедшего компьютерное обучение. Причина расхождений в компьютерной и «ручной» оценках знаний заключается в том, что компьютер и человек оценивают знания по разным типам вопросов. Компьютерный контроль обычно осуществляется с помощью альтернативно-выборочного принципа (изобретённого около 100 лет назад), когда вместе с вопросом предлагается и ряд ответов для выбора правильного (одного или нескольких). Человек же, как правило, не задаёт обучающемуся вопросов с перечнями ответов для выбора. В основном он предлагает такие  задания, как «докажите», «дайте определение», «поясните», «охарактеризуйте», «изобразите» (например, график, диаграмму, схему), и т.д. Оценка соответствующих ответов возможна только на смысловом уровне, так как все они отличаются неоднозначностью их представления. Компьютеру же, работающему на принципе формализации, смысловой анализ совершенно недоступен, поэтому сравнивать он может не смыслы ответов, а только их формы (последовательности знаков какого-либо алфавита). Отсюда следует, что машинный контроль ограничивается лишь однозначными ответами и некоторым классом неоднозначных, поддающихся формализации при помощи выборочного метода [2]. Разумеется, можно поставить задачу разработки такой программы для компьютера, которая обеспечивала бы проверку истинности ответов на смысловом уровне, точнее – на уровне сознания, так как смысловой анализ вообще любых сообщений – это его прерогатива. Но как следует из теоремы Курта Геделя о неполноте формальных систем, в рамках формализации проблема алгоритмической реализации сознания неразрешима. Это значит, что все возможности компьютерного распознавания правильности ответов ограничены рамками формализации, и задача состоит в том, чтобы определить эти пределы и с максимальной эффективностью использовать их на практике автоматизированного обучения.

В [3] на примере учебных пособий математического профиля показано, что среди всех вопросов из естественных контролирующих систем совершенно не поддаются формализации 48% вопросов. Могут быть формализованы 27% (теоретически). Остальные 25% образуют переходную группу вопросов. Некоторые из них в принципе доступны компьютерному контролю, если не учитывать трудности технического порядка, обусловленные высокой вероятностью ошибок ввода, требованиями строго соблюдать правила набора формул, необходимостью приведения ответа к заранее заданной форме и др. Вопросы с выборочными ответами в естественных контролирующих системах также встречаются, но они составляют всего лишь 2 процента от общего их числа. Это говорит о крайне низкой их дидактической эффективности. Из сказанного следует, что полностью заменить преподавателя компьютером без потерь качества обучения нельзя. Функции преподавателя передать компьютеру можно лишь частично. В основном это – первичное информирование и контроль на основе простейших вопросов в пределах возможностей компьютера.

Таким образом, наибольший образовательный эффект возможен лишь в случае объединения традиционного и компьютерного обучения. Для дальнейшего совершенствования контролирующих систем необходимо продолжить исследования в области автоматизации контроля на основе естественных неоднозначных ответов, а также разрабатывать контролирующие алгоритмы, для реализации их не только при помощи компьютера, но и в виде специализированных устройств.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Кручинин В.В. Генераторы в компьютерных учебных программах. – Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2003. – 200 с.
2.  Шевелев М.Ю.  Технические средства контроля знаний для систем автоматизированного обучения. / М.Ю. Шевелев, Ю.П. Шевелев. – Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2006. – 234 с.
3.  Магазинников Л.И. Компьютерное управление обучением: пределы возможностей / Л.И. Магазинников, М.Ю. Шевелев, Ю.П. Шевелев // Докл. Томского гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. – № 1(17). – Томск: Изд-во ТУСУР, 2006. – С. 135–141.