Гурьева +ВКР Ок глаг 2012. Факультет педагогики и методики начального образования кафедра методики начального обучения методика работы над правилом правописания
 Скачать 0.8 Mb.
|
§ 3. Психолого-педагогические вопросы организации диалога«человек — компьютер»До настоящего времени еще нет достаточно полной ясности в вопросе о том, какой вид общения может быть назван диалогом и как выявить его наиболее существенные параметры. Правда, следует сказать, что наблюдавшиеся в течение значительного времени недостаток систематизированных представлений о человеко-машинном диалоге, расплывчатость и неопределенность основных понятий, явившиеся следствием недооценки человеческого фактора, постепенно преодолеваются. Это создает предпосылки для эффективного использования психологических знаний и методов при разработке диалога человека с компьютером. Понятие диалога человека с компьютером можно ограничить таким взаимодействием, которое носит характер перемежающегося обмена запросно-ответными репликами с интервалами между ними, не превышающими субъективно ожидаемого времени на ответную реакцию, при непременном условии неполноты имеющейся в распоряжении каждого партнера информации. Для совершенствования процесса общения нужно понимать, почему люди общаются так, а не иначе. Для того чтобы выявить специфику общения человека с компьютером, необходимо сравнить это общение с коммуникацией между людьми при решении конкретных задач. К настоящему времени выполнено большое количество лингвистиче-ских и психологических исследований, посвященных способам организа-ции процедуры общения в процессе диалога (М. М. Бахтин, Е. А. Брызгунова, Т. Г. Винокур, Г. М. Кучинский, Н. С. Рождественский, Л. В. Щерба, Л. П. Якубинский, и др.). Некоторые ученые, работающие в области педагогической информатики (Н. И. Горелов, Т. К. Корнилова, Ю. А. Косарев, Р. Г. Котов, А. И. Новиков, Р. Г. Пиотровский, Э. В. Попов, О. К. Тихомиров, К. М. Шоломий), считают, что значительный прогресс в организации общения человека с компьютером может быть достигнут в результате понимания процесса общения человека с человеком, в частности, факторов, влияющих на естественную коммуникацию. Однако отсутствие у программистов-практиков внимания к этим вопросам привело к тому, что на передний план при организации человеко-машинного взаимодействия специалисты в области информационных технологий до последнего времени выдвигают технические и экономические критерии. Тот факт, что в тени остаются психолого-педагогические критерии организации диалога, указывает на актуальность проблемы организации более эффективного общения человека с компьютером. Необходимым условием при организации эффективного диалога выступает постулат о знании пользователем «языка общения» с машиной. Поэтому эффективность будущих систем «человек — компьютер» будет существенно зависеть от того, насколько согласованно будут развиваться входные языки программирования (общения) и внутренние языки вычислительной машины. Таким образом, обеспечение языковой совместимости пользователя и машины становится важным аспектом проектирования систем «человек — компьютер». Особую остроту этот аспект приобретает в связи с тем, что состав пользователей по мере широкого развития компьютерной техники и средств коммуникации, терминальных устройств и внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) в самые различные сферы жизнедеятельности становится гетерогенным. В связи с этим в последние годы усилия многих ученых направляются на создание таких языков программирования, которые требовали бы возможно меньших усилий для их усвоения разными категориями пользователей. Поиски в этом направлении связаны с разработкой входного языка программирования, который был бы в достаточной степени близок к логико-математическому диалекту естественного языка, обеспечивал бы широкие возможности для творческой деятельности пользователя, включал бы в себя программные средства диалога и в то же время не создавал бы чрезмерных сложностей в интерпретации языка. Следует исходить из положения, что, по-видимому, не может существовать один-единственный язык, полезный любому пользователю в системе «человек — компьютер». Требует приближения к естественному языку в первую очередь язык передачи сообщений от машины к человеку. В то же время язык постановки задач для компьютера должен быть проблемно ориентированным языком высокого уровня. Чтобы человек мог вступить в непосредственное взаимодействие с компьютером в режиме диалога до того момента, когда компьютер будут обладать способностью обработки сообщений на естественном языке, разрабатываются специальные программные языки, которые представляют упрощенные варианты естественного языка. В диалоговых системах и в системах типа «вопрос — ответ» такие языки обычно называют «языками запроса». Основное требование к такому языку: сообщения на нем должны восприниматься пользователем при минимальном объеме специальной подготовки. Для составления сообщений на «языке запроса» также необходима некоторая подготовка, но значительно меньшая по сравнению с изучением обычных машинных языков. Конечно, «язык запроса» не может быть использован для формирования неограниченного числа сообщений. Он скорее относится к специальным областям взаимодействия, связанным с конкретными задачами (экономическими, диспетчерскими и т. д.), в которых стереотипные сообщения с жесткой конструкцией могли бы использоваться с наибольшей полнотой. В настоящее время в литературе подробно описан ряд таких языков, позволяющих осуществить эффективный диалог при решении кон-кретных задач. Мы приведем лишь некоторые иллюстративные примеры. Описан язык общения человека с компьютером (User Adaptive Language—UAL), который ориентирован на задачи оценки и преобразования данных в ходе «беседы». Синтаксис его прост и обеспечивает образование новых терминов. Пользователь сосредоточивает здесь внимание на том, что сказать, а не как сказать. Предложен интересный язык – язык обработки данных (ЯОД), специально разработанный применительно к подготовке пользователей для решения в режиме диалога экономических задач. Средства этого языка позволяют описать задачи и программу обработки данных в виде, понятном как человеку, так и машине. Кроме того, язык содержит набор средств для обмена информацией между человеком и компьютером в процессе обучения или совместного решения. Весьма важным является то обстоятельство, что создание или наличие соответствующего языка оказывает влияние на общую идеологию построения систем «человек — компьютер». Так, например, на основе указанного языка была предложена так называемая функционально полная система «человек — компьютер». Под последней понимается система, в которой человек может обучиться решению определенного класса задач, построить совместно с компьютером алгоритм и получить результат решения этой задачи. Специфический язык общения и наблюдения (ЯЗОН) создан применительно к АСУ для энергетических комплексов. Этот язык лег в основу структурно-лингвистической концепции синтеза. Стремление ученых приблизить языки общения к естественным языкам требует лингвистического (семантического и синтаксического) анализа и синтеза. При этом языковые, лингвистические аспекты диалога нельзя выделять из общего контекста его психологического изучения. Это становится особенно очевидным, если представить язык диалога через понятия директивы, в которой содержится подынформация, управляющая работой системы, и информативы, в которой содержатся, в частности, ответы системы на указания пользователя. Отсюда вытекает, что необходимы самые серьезные исследования по формированию и реализации специальных языков изображений, представляемых обычно в виде кодов «графического языка», которые бы избавили пользователя от трудоемких операций кодирования и перекодирования сообщений. Важность таких исследований для повышения эффективности взаимодействия подтверждается все увеличивающимся числом данных. Так, например, в результате специальных исследований были разработаны 26 требований к построению кодов, ориентированных на пользователя. Разработка этих требований осуществлялась на основе анализа различных функций, выполняемых человеком в АСУ, мотивов его деятельности и критериев ее оценки, а также с учетом квалификации пользователя, длины, хода, алфавита кода, структуры сообщения и т. д. Наиболее распространенным классом диалоговых систем в настоящее время являются визуальные диалоговые системы (ВДС). Отличительной их особенностью является использование визуальной формы представления информации человеку в процессе диалога. Анализ и оценку разрабатываемых ВДС следует производить на нескольких уровнях проектирования: проблемно-функциональном, процедурном, операционном. На проблемно-функциональном уровне основными задачами психолого-педагогического проектирования являются формулировка задач и целей, реализуемых человеком в процессе диалога, и распределение функций между партнерами диалоговой системы. Задачей психолого-педагогического проектирования на процедурном уровне является разработка конкретных процедур взаимодействия операторов с терминальным оборудованием системы – видеотерминалом, абонентским пультом. Именно здесь необходимо выбрать последовательность обмена репликами и процедурную структуру диалога в целом, разработать его «сценарий» и «действия», определить семантику и синтаксис реплик. Исходя из наиболее типичной для данного класса задач длины сообщения и его формата, следует определить требуемую информационную емкость экрана видеотерминала (или других индикационных средств) и формат расположения информации на экране, длину строк и их количество. Процедурная структура диалога в сильной степени зависит от взаимодействия пользователя с компьютером. Исследования показывают, что пользователи-непрофессионалы, осуществляющие разовое или эпизодическое взаимодействие, направленное главным образом на удовлетворение информационной потребности, более эффективно реализуют процедуры типа «меню» и «дихотомический вопрос», в которых типичная реплика состоит из предельно малого (1 – 3) числа символов (что является важным фактором снижения количества ошибок ввода информации, обычно характерных для этих категорий операторов). Сейчас большинство мер против ошибок, вносимых пользователем, принимается на операционном уровне проектирования ВДС. Однако многие причины ошибок пользователя являются следствием недостаточной психологической проработки диалоговых процедур и должны устраняться на процедурном уровне проектирования. Диалог, как вид речи, характеризуется высокой контекстуальностью, в силу чего каждая реплика пользователя обусловлена не только очередной репликой системы, но и предыдущими сообщениями. Здесь имеет место отличие семантической структуры диалога от его ритмической структуры, в которой длительность каждой реплики зависит, по некоторым данным, только от длительности предыдущей реплики. Следует также указать, что вопрос о допустимой информационной насыщенности системных реплик тесно связан с возможностями кратковременной памяти человека. Поэтому перегрузка оператора информацией не только затрудняет ее восприятие и оценку на данном шаге диалога, но и снижает эффективность использования предшествующей информации при последующем развитии диалога. Операционный уровень проектирования ВДС предусматривает оптимизацию основных перцептивных и моторных компонентов деятельности оператора в рамках общей структуры деятельности, сформированной на проблемно-функциональном и процедурном уровнях проектирования. В основном это относится к визуальному восприятию информации оператором и к различным манипуляциям, осуществляемым оператором над информацией с помощью средств взаимодействия, таких, как клавиатура, световое перо, трекбол и др. Иными словами, на данном уровне должны определяться инженерно-психологические требования к терминальному оборудованию системы. Из всей проблематики изучения диалоговых систем наибольшее число экспериментальных результатов относится именно к этому кругу вопросов. Укажем еще на два важных аспекта создания эффективных систем «человек — компьютер». Первый из них связан с использованием для общения человека с компьютером одного из естественных способов коммуникации людей: непосредственного речевого общения. В рамках этого аспекта можно выделить такие вопросы, как синтез речи, автоматическое распознавание речи, понимание «машинной» речи, практическое осуществление речевой коммуникации. Вывод речевой информации в значительной степени позволяет разгрузить зрительный канал. В качестве примера можно сослаться на создание системы управления и контроля энергоблоком, при которой с визуального канала было снято, а на слуховой перенесено около 30% всей информации. Принятая структура позволяла синтезировать сообщения из слов, а ие морфем. Для синтеза речи использовался магнитный барабан с аналоговой записью на 40 – 45 дорожках. Предложена также система анализа речи, основанная на измерениях временных параметров волн. Этот метод анализа может рассматриваться как альтернатива наиболее общему методу исследования акустической структуры речи, основанному на анализе частот. При этом выход системы представляет собой множество сигналов, приемлемых для управления синтезатором формант, что в некоторых случаях дает преимущество над системами, основанными на частотном анализе. Специальные исследования ввода речи показывают, что при автоматическом распознавании речи существенные трудности возникают при переходе от отдельных слов к непрерывной речи, где в противоположность читаемому материалу границы слов не определены. Но, с другой стороны, проговариваемый материал содержит некоторые слоги или слова, которые имеют большую «важность», более нагружены, чем другие. Тогда проблема заключается в том, чтобы обнаружить объективные корреляты важности и определить, где эти корреляты могут быть использованы для фиксации границы фразы или слова и для выделения более «нагруженных» слов. Таким образом, при синтезе речи необходимо знать основные правила определения «нагруженности» в естественной речи и учитывать их влияние на фундаментальную частоту употребления предложения. Есть основания полагать, что ввод будет зависеть и от индивидуальных качеств оператора. Критичными по отношению к гибкому автоматическому распознаванию речи, особенно для каждого случая опознавания естественной речи различных дикторов, являются вопросы артикуляционной фонетики. Однако, если даже будет реализовано полное фонетическое распознавание, значительные трудности, связанные с переходом от фонетических к лексическим ограничениям, все равно сохранятся. Несмотря на ряд очевидных практических результатов, полученных при исследовании речевого взаимодействия, речевой ввод в настоящее время все еще является предметом экспериментальных лабораторных исследований с очень ограниченными практическими выходами. Это объясняется не только относительно высокой стоимостью оборудования для реализации речевого ввода, но и недоработанностью целого ряда важных (для этой цели) теоретических вопросов. Отсутствие теоретических проработок приводит к тому, что исследования в области организации речевого взаимодействия человека с компьютером продвигаются очень медленно. В то же время ставится вообще под сомнение их целесообразность. Имеются также данные о том, что режим взаимодействия пользователя с машиной на вербальном уровне наиболее благоприятен для рутинной работы, для проверки обдуманных и легко понимаемых идей и тактического решения задач (В. Ю. Баскаков, Т. И. Гергей, Б. С. Гершунский, М. Л. Емельянова, А. П. Ершов, Е. И. Машбиц, О. И. Руденко-Моргун). Однако более сложные «стратегические» решения могут потребовать другой организации взаимодействия. Таким образом, вопрос о том, необходим ли речевой уровень общения с компьютером, не может быть решен без проведения соответствующих экспериментальных исследований. Основная трудность на пути прогресса в автоматическом распознавании речи связана с необходимостью автоматизации двух главнейших способностей человека – слухового восприятия речи и понимания смысла. Уровень наших знаний пока не позволяет с достаточной степенью универсальности определить машинные процедуры, способные дублировать поразительные способности человека. На всех уровнях речевого ввода существует много нерешенных проблем. В частности, возникает вопрос, какие приемлемые характеристики речи могут быть взяты за основу. Обычно для характеристики речи используются данные, показывающие распределение энергии сигнала по различным частотам в зависимости от времени. Однако этот подход, как правило, ориентирован на конкретного диктора и может использоваться для очень ограниченного числа команд голосом. Правда, предложен способ, позволяющий расширить рамки применимости обсуждаемого метода. Смысл его состоит в разработке средств для быстрой смены «шаблонов» применительно к новому диктору. Однако сегментация речи существенно ограничивает эффективность этого устройства. Так, для отдельных испытуемых удалось получить достаточно высокий уровень точности (89 – 96%) при словаре, состоящем всего лишь из 20 слов. С развитием вычислительной техники исследования по речевому взаимодействию, по-видимому, приобретут более широкий размах. Однако можно утверждать, что системы с развитым словарем пока не будут оснащены речевым вводом. Второй аспект исследования касается теоретико-познавательного анализа интегрального человеко-машинного интеллекта и связанных с ним проблем развития как человеческого мышления, так и машинного (искусственного) интеллекта. Работы этого направления выходят за рамки собственно инженерно-психологических исследований, но, тем не менее, тесно связаны с ними и в ряде случаев могут влиять на постановку их и решение. Эта связанность проявляется в нескольких направлениях. Теоретические работы по искусственному интеллекту неотделимы от исследований процессов принятия решений оператором и в этом отношении непосредственно затрагивают целый ряд инженерно-психологических вопросов, связанных с созданием АСУ. Технический прогресс привел к созданию человеко-технических систем, включающих искусственный интеллект, например, систем космического назначения и систем для глубоководных исследований. Включение в состав этих систем искусственного интеллекта оказывает значительное влияние на все фазы проектирования деятельности, изменяя не только позицию человека в системе, но и его функции, и даже сказывается на организации сопряжения оператора с аппаратурой. Проблема искусственного интеллекта теснейшим образом связана с проблемой организации взаимодействия человека и компьютера, так как, по справедливому замечанию Г. Л. Смоляна, высший уровень машинного интеллекта, по-видимому, может быть достигнут на основе взаимодействия с человеческим интеллектом путем создания человеко-машинных систем [Смолян: 14]. Насколько можно судить по литературе, решение проблемы искусственного интеллекта шло по следующим 'направлениям: разработка программ для некоторого класса задач, программ для игр (в частности, в шашки и шахматы), для доказательства математических теорем, для преобразования символических выражений из одной системы в другую. В ходе разработки этих программ были предприняты попытки создания искусственного интеллекта с той же степенью гибкости, что и у разума человека. Доминирующей темой в проблеме искусственного интеллекта является решение задач посредством эвристически направляемого метода проб и ошибок в пространстве возможных решений, хотя, как замечает Н. Нильсон, в последнее время исследования в области искусственного интеллекта в США в какой- то степени отошли от эвристического поиска. Н. Нильсон объясняет это обстоятельство двумя причинами. Во-первых, методика эвристического поиска уже доведена до такого уровня развития, при котором дальнейшее изучение поиска едва ли может фундаментально повысить его эффективность. Еще более важная причина состоит в том, что обобщенные процессы поиска, взятые сами по себе, как правило, недостаточны для решения по-настоящему сложных задач. В настоящее время исследования начинают концентрироваться на том, как представлять знания об окружающем мире в программах для компьютера и как ими пользоваться. В практическом отношении сейчас наиболее проработанными являются вопросы рационализации и проектирования технических средств взаимодействия человека с компьютером – средств ввода и вывода информации систем отображения и пультов управления. Исследования по проблемам взаимодействия человека с компьютером еще слишком немногочисленны и разноплановы, чтобы дать научно обоснованное их решение в целом. Наука находится на этапе поиска путей и подходов к такому решению. Выводы по первой главе В данной главе нами был рассмотрен круг теоретических вопросов, связанных с особенностями методических подходов при обучении правилу правописания безударных личных окончаний глагола и с применением компьютера в учебном процессе (в частности, исследовались приемы организации человеко-машинного диалога). Прежде всего, нами были описаны этапы формирования грамматического понятия «глагол» в начальной школе и методические приемы, направленные на развитие орфографического навыка правописания безударных личных окончаний глагола в 4 классе, результаты лингвометодического анализа правила, что помогло определить направления экспериментальной работы. Изучение научной литературы помогло установить, что компьютеризация обучения многоаспектна и отражает взаимосвязь технических, психолого-педагогических, дидактических и организационных проблем. Решение этих проблем должно быть системным и комплексным. При этом условии возможна наиболее полная реализация всех возможностей электронной машины в обучении. В последнее время расширяется и сфера применения компьютера. Его используют не только при обучении естественно-математическим дисциплинам, но и в обучении русскому языку. О том, что компьютер с успехом применяется при решении образовательных задач русского языка, говорит анализ статей в журналах «Русский язык в школе», «Начальная школа». Авторы рассказывают о пользе использования электронной машины в обучении, о повышении грамотности учащихся, о развитии у них логического мышления, самостоятельности, орфографической зоркости. Опыт педагогов-практиков является для нас ценным руководством в исследовательской работе, помогающим избежать ошибок и использовать в своей деятельности все лучшие методические находки и разработки. Рассмотренный нами в первой главе материал является теоретической базой для дальнейших исследований в опытном обучении. Глава 2 Формирование навыков правописания безударных гласных в личных окончаниях глагола с помощью компьютерных технологий § 1. Организация процесса усвоения правила правописания безударных гласных в личных окончаниях глагола в контрольной и экспериментальной группах По программе Т. Г. Рамзаевой в 4 классе предусмотрено 34 часа на усвоение темы «Глагол», 10 из них – на изучение правописания безударных личных окончаний глаголов, 4 – на обобщающее повторение. Таблица 3 Тематический план изучения темы «Глагол» в 4 классе
Таблица 3 Распределение уроков по теме «Глагол» по четвертям (4 класс)
Проведенный в 2010 – 2011 учебном году в 4 классе МОУ «Гимназия № 97» констатирующий срез показал, что учащиеся имеют проблемы при применении правила правописания безударных личных окончаний глаголов. Сведения о результатах констатирующего среза представлены в таблицах № 2 и диаграмме № 1. Таблица 2 Уровень сформированности орфографических умений и навыков учеников экспериментального 4 класса (констатирующий срез)
Обобщенные данные об уровне сформированности орфографических умений и навыков можно представить в виде диаграммы № 1 (Рис. 1).  Представим конспекты уроков, которые проводились в ходе формирующего эксперимента в контрольной и экспериментальной группах (с использованием компьютера). Конспект комбинированного урока дифференцированного обучения, проведенного в контрольном классе МОУ «Гимназия № 97» Тема урока:Правописание безударных личных окончаний глаголов.Оборудование: 1. Рамзаева Т. Г. Русский язык: Учебник для 4 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2010.
Лингвистические цели: 1. Повторить спряжение глагола. 2. Научить учащихся правильно определять личное окончание глагола. Развивающие цели: 1. Развивать монологическую речь учащихся. 2. Учить четко отвечать на поставленные вопросы. 3. Развивать логическое мышление, формировать устойчивость мыслительной деятельности. Ход урока: |