Реферат: Сьогодні загальновизнаною тенденцією в розвитку суспільства є інформатизація його різних сфер І, як наслідок цього, підвищені вимоги до системи освіти

УДК 371.315.7:159.942

© 2006

Меняйленко О.С.


ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕДАГОГІЧНИХ ВПЛИВІВ НА ФУНКЦІОНАЛЬНИЙ СТАН УЧНІВ В ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЯХ НАВЧАННЯ


Постановка проблеми. Сьогодні загальновизнаною тенденцією в розвитку суспільства є інформатизація його різних сфер і, як наслідок цього, – підвищені вимоги до системи освіти. Сучасна система освіти також дедалі активніше використовує інформаційні технології навчання, що базуються на методах педагогіки, психології та кібернетики. Використання інформаційних технологій навчання дозволяє перейти від навчання, орієнтованого на „пересічного учня”, до технологій, які враховують індивідуальні особливості учнів на основі гуманізації освіти і принципів значущості особи учня [1].

Однак на сьогодні проблему оцінки впливу як традиційних, так і інформаційних технологій навчання на учнів ґрунтовно не досліджено ні в науково-теоретичному, ні в методичному аспектах.

Одним з підтверджень цього є дані, наведені в роботі [2]: по Україні щорічно покінчують життя самогубством діти до 12 років – 70–80 осіб, а 12–15 років – 350–400 осіб. З них 25 % становлять учні, орієнтовані на безумовний успіх. Це „зразкові діти”, „зубрили”, для яких одна негативна оцінка може призвести до трагедії. Особливо це стає актуальним при використанні інформаційних технологій навчання.

Через недослідженість зазначеної проблеми неможливо науково обґрунтовано використовувати інформаційні технології навчання в різних навчальних закладах, ураховувати індивідуальні особливості учнів.

Суперечність між вимогами створення високоефективних інформаційних технологій навчання та недостатнім рівнем наукового дослідження оцінки їх впливу на учнів дозволяє констатувати наявність проблеми і робить актуальним проведення досліджень у цьому напрямі.

^ Аналіз останніх досліджень та публікацій. У педагогіці і психології використовується ряд загальних підходів і методів для оцінки закономірностей оволодіння знаннями, уміннями й навичками, які ґрунтуються на використанні різних видів тестів, наприклад, робота [3] та ін. [4, 5].

Ці методи і підходи не дозволяють вести безперервний контроль стану учня в процесі навчання, отже, їх неможливо використовувати для об’єктивної функціональної діагностики учнів на різних етапах навчання.

Однією з перших спроб об’єктивної оцінки функціонального стану (поведінки) учнів при розв’язанні задач були роботи Лебедєва А.Н. [6], котрий намагався знайти ознаки інтелектуального розвитку за допомогою методів електроенцефалографії. Проте стосовно до умов використання як традиційних, так і інформаційних технологій навчання, функціональна діагностика впливу педагогічних дій на учнів не проводилася через відсутність формального опису педагогічних впливів та їх математичних моделей, а також методів дослідження об’єктивної реакції учнів на них.

Стосовно інформаційних технологій навчання вперше проведено формалізацію і класифікацію педагогічних впливів у роботах автора [7–9], розроблено математичні моделі базових педагогічних впливів (стратегій), у тому числі й моделі „гуманних” педагогічних стратегій [10]. Використання цих моделей дозволяє об’єктивно підійти до оцінки стану учнів в умовах інформаційних технологій, виявити особливості задання (вибору) педагогічних впливів для учнів з різними індивідуальними когнітивними характеристиками і, отже, виключити можливі негативні наслідки застосування інформаційних технологій на учнів [2].

^ Постановка завдання. Головною метою роботи є дослідження впливу педагогічних стратегій на учнів з різними когнітивними особливостями в умовах застосування інформаційних технологій навчання.

^ Виклад основного матеріалу. З використанням розроблених моделей педагогічних стратегій для об’єктивної (функціональної) оцінки впливу інформаційних технологій навчання скористаємося методами комп’ютерної електроенцефалографії (ЕЕГ), які дозволяють безперервно здійснювати сумарну реєстрацію електричної активності головного мозку учня.

Методика об’єктивної (функціональної) оцінки педагогічних впливів на учня в умовах інформаційних технологій навчання включає: 1) реєстрацію ЕЕГ учня на етапах навчання до початку роботи (фон 1), під час роботи і після завершення (фон 2); 2) виділення ділянок на ЕЕГ, що відповідають моментам педагогічних впливів; 3) виявлення та усунення артефактів на ЕЕГ [11]; 4) виявлення та виділення спайків на ЕЕГ при педагогічному впливі [11]; 5) спектральний аналіз на основі перетворення Фур’є виділених ділянок для -, -, - і -ритмів; 6) картрування електричної активності мозку (КЕАМ) учня; 7) виділення домінуючих ритмів і побудову схеми (карти) переходів; 8) оцінку статистичної значущості результатів, отриманих на основі спектрального аналізу.

Для зняття ЕЕГ використовувався комп’ютерний електроенцефалограф DX-400 Practic, який дозволяє здійснювати обробку ЕЕГ на основі міжнародних стандартів [11].

Схему розміщення електродів показано на рис. 1, а схему експериментальної установки – на рис. 2.


Рис. 1. Схема розміщення електродів




Рис. 2. Експериментальна установка для оцінки (діагностики) педагогічних впливів на учня


Відповідно до розробленої методики проводились дослідження з учнями спеціалізованої фізико-математичної школи № 1 м. Луганська та студентами 1–3 курсів Луганського національного педагогічного університету на базі лабораторії функціональної діагностики Луганської обласної лікарні. Дослідженнями було охоплено 150 осіб. Оцінка статистичної значущості виділених на основі перетворення Фур’є -, -, - і -ритмів виконувалася за t-критерієм Стьюдента для залежних вибірок, використовуваним у таких дослідженнях [11].

На рис. 3–5 показано типові ЕЕГ учня ^ O1 в режимі фону (до навчання, див. рис. 3), навчання (див. рис. 4) і при педагогічному впливі PS– (див. рис. 5).





Рис. 3. Приклад ЕЕГ учня O1 в режимі фону 1 (до навчання)





Рис. 4. Приклад ЕЕГ учня O1 в режимі навчання





Рис. 5. ЕЕГ учня ^ O1 при педагогічному впливі PS–


Статистична значущість (при p < 0,05) виявлена не для всіх ритмів. Так, для стану фону й роботи статистично незалежними є ритми ,  і , а для стану робота-педагогічний вплив – ритми ,  і . На рис. 6 подано середні амплітуди -, -, - і -ритмів учня O1.


Рис. 6. Середні значення амплітуд -, -, - і -ритмів при навчанні учня O1


Домінуючі ритми в учнів змінюються індивідуально й істотно. Наприклад, для учня ^ O1 їх зміна має характер: , а для O2 – .

На рис. 7. показано картровані зміни активності мозку учня O7 для домінуючих ритмів у процесі роботи з АПНС, які також свідчать про істотні зміни в активності головного мозку.


Рис. 7. Картровані зміни активності мозку учня ^ O7 для домінуючих ритмів у процесі навчання ()


У процесі досліджень у ряду учнів виявлено виникнення монофазних і поліфазних спайків при педагогічних впливах (рис. 8).




а) б)

Рис. 8. Приклад: а) монофазних та б) поліфазних спайків в ЕЕГ учнів при педагогічних впливах


Також у процесі експериментальних досліджень виявлено ряд учнів з істотними особливостями ЕЕГ при використанні педагогічних стратегій. На рис. 9 показано ЕЕГ такого учня O8 при використанні педагогічної стратегії з покаранням PS– (див. рис. 9, а) та „гуманної” стратегії із заохоченням PSg+ (див. рис. 9, б). Зазначені ЕЕГ вирізняються великою кількістю поліфазних спайків та істотними змінами амплітуди всіх датчиків електроенцефалографа.




а) б)

Рис. 9. Приклад ЕЕГ учня ^ O8 при педагогічній стратегії: а) з покаранням PS–; б) „гуманній” педагогічній стратегії із заохоченням PSg+


При використанні гуманних педагогічних впливів із заохоченням в учня O8 спостерігається ефект істотної стабілізації параметрів ЕЕГ (рис. 9, б). Це дозволяє стверджувати, що для учнів з указаними особливостями ЕЕГ найбільш доцільним є використання математичних моделей „гуманних” педагогічних стратегій [6].

Виявлений стабілізуючий вплив на учня використання „гуманних” педагогічних дій свідчить про необхідність індивідуального застосування (призначення, вибору) педагогічних впливів (стратегій).

Отримані результати слід розглядати як якісні, попередні, такі, що потребують подальшого розгляду низки досить складних завдань дослідження, пов’язаних з виявленням причин появи моно- і поліфазних спайків, вивчення впливу патологічних факторів в учнів тощо.

Висновки.

1. На основі аналізу літературних джерел встановлено відсутність досліджень щодо безперервної об’єктивної функціональної діагностики учнів як у традиційних, так і в інформаційних технологіях навчання; показано, що в ряді випадків це може призводити до вкрай негативних наслідків для учнів [2].

2. Розроблено методику та проведено дослідження з функціональної діагностики педагогічних впливів на учнів засобами комп’ютерної електроенцефалографії в умовах інформаційних технологій навчання.

3. Установлено статистично значущі впливи педагогічних стратегій на учнів, виявлено істотні індивідуальні відмінності зміни домінуючих ритмів в учнів, появу монофазних і поліфазних спайків при педагогічному впливі.

4. Показано необхідність вибору (задання) педагогічних впливів з урахуванням когнітивних індивідуальних властивостей учнів, особливо для випадків, коли треба використовувати моделі „гуманних” педагогічних стратегій (впливів).

^ Перспективним напрямком досліджень є розробка алгоритмів керування педагогічними стратегіями (впливами), які враховують індивідуальні особливості та реакції учнів, а також розробка способів і засобів поточної функціональної діагностики учнів.


Література

1.  Державна національна програма „Освіта – Україна XXI століття”. – К.: Райдуга, 1994. – 61 с.

2.  Дружбинский В. В моей жизни прошу никого не винить // Зеркало недели. – 2003. – № 6(431).

3.  Айсмонтас Б.Б. Педагогическая психология: Схемы и тесты. – М.: Изд-во ВЛАДОС-ПРЕС, 2002. – 208 с.

4.  Дюк В.А. Компьютерная психодиагностика. – СПб.: Братство, 1994. – 363 с.

5.  Ингекамп К. Педагогическая диагностика: Пер. с нем. – М.: Педагогика, 1991. – 240 с.

6.  Дружинин В.Н. Психология общих способностей – СПб.: Изд-во „Питер”, 2000. – 368 с.: (Серия „Мастера психологи”).

7.  Меняйленко О.С. Формалізація і класифікація базових педагогічних впливів в адаптивних навчальних системах // Вісн. Східноукр. нац. ун ту ім. В.Даля. – 2004. – № 5(75). – С. 226–233.

8.  Меняйленко О.С. Реалізація педагогічних впливів в автоматизованих навчальних системах – підходи і вирішення // Директор школи, ліцею, гімназії. – 2004. – № 1. – С. 48–52.

9.  Меняйленко О.С. Математичні моделі та методи формалізації елементів інформаційних технологій навчання // Інтелектуальні системи прийняття рішень та прикладні аспекти інформаційних технологій: Матеріали наук.-практ. конф. Т. 4. – Херсон: Вид-во Херсон. морського ін-ту, 2005. – С. 77–80.

10.  Меняйленко О.С. Математичні моделі „гуманних” педагогічних впливів для автоматизованих навчальних систем // Вісн. Східноукр. нац. ун ту ім. В.Даля. – 2006. – № 1(95). – С. 134–144.

11.  Зенков Л.Р. Клиническая электроэнцефалография (с элементами эпилептологии). – Таганрог: Изд-во ТРЕТУ. – 1996. – 358 с.


Меняйленко О.С.

Дослідження педагогічних впливів на функціональний стан учнів в інформаційних технологіях навчання

У роботі розглядаються питання безперервної оцінки функціонального стану учнів в умовах використання інформаційних технологій навчання. Розроблено методику функціональної діагностики на основі методів комп’ютерної електроенцефалографії, наводяться результати досліджень, отримані для учнів старших класів середніх шкіл і студентів 1–3 курсів. Виявлено істотні статистично значущі відмінності в -, -, - і -ритмах учнів для режимів навчання, педагогічних впливів та фону (до і після навчання).


Меняйленко А.С.

Исследование педагогических воздействий на функциональное состояние учащихся в информационных технологиях обучения

В работе рассматриваются вопросы непрерывной оценки функционального состояния учащихся в условиях использования информационных технологий обучения. Разработана методика функциональной диагностики на основе методов компьютерной электроэнцефалографии, приводятся результаты исследований, полученные для учащихся старших классов средних школ и студентов 1–3 курса. Выявлены существенные статистически значимые отличия в -, -, - и -ритмах учащихся для режимов обучения, педагогических воздействий и фона (до и после обучения).


O.S. Menyaylenko

Research of Pedagogical Influences on the Pupils’ Functional Condition in Informational Technologies of Education

The questions of the continuous evaluation of the pupils’ functional condition in terms of using educational informational technologies are considered in the work. The methodics of functional diagnostics based on the methods of computer electric encephalography is treated, the results of research received for the senior pupils of the secondary schools and the first-third-year students are given. The statistically valuable differences in -, -, - and -rhythms of pupils for the educational regimes, pedagogical influences and the background (before and after education).


Стаття надійшла до редакції. 06.09.2006р.