Разработка модуля адаптации автоматизированных обучающих систем по физико-математическим дисциплинам для детей с ограниченными возможностями здоровья

В современном обществе стремительно происходит информатизация всех сфер жизни человека. Это позволяет в полной мере пользоваться и перерабатывать уже имеющиеся знания, способствуя тем самым научно-техническому прогрессу и обеспечению общества техническими новшествами[1].

Одной из наиболее значимых сфер модернизации является образование. Современные образовательные учреждениястоят на пути активного внедрения информационных технологий в учебный процесс. Данное явление не обходит и коррекционные школьные образовательные учреждения, целью которых является обеспечения детям с ограниченными возможностями здоровья полноценного образования. Информационные технологии в этой сфере способны улучшить качество обучения, ускорить получение информации, а также обеспечить полноценное развитие.

Приведённым качествам соответствуют автоматизированные обучающие системы, чьё использование непосредственно в процессе обучения детьми с ограниченными возможностям здоровья (ОВЗ) под наблюдением педагога создаёт эффективные условия для обучения и воспитания.

Одной из таких систем является разработанный в рамках выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра модуль адаптации автоматизированной обучающей системы (АОС) по физико-математическим дисциплинам для слабослышащих детей.

В основе адаптации лежит использование педагогических методик проведения школьных уроков по математике и физике для детей с нарушениями слуха. Подобный метод позволяет учащимся переходить от традиционного способа обучения к смежному или полностью автоматизированному без существенного ущерба обучению. Основополагающей выбрана технология индивидуальной образовательной траектории (ИОТ) В.М. Монахова — А.И. Нижникова. В основе ИОТ лежит зависимость от времени изучения нового материала, уровней сложности — интерпретация учебного материала в различных формах для детей с разным уровнем осложнения[2].

Несмотря на то, что в коррекционных образовательных учреждениях учащиеся уже разделены по степени осложнения заболевания, система имеет в себе дополнительные уровни. Это позволяет организовать более глубокую дифференциацию обучения.

Структурная схема АОС представлена на рисунке 1.

База данных — содержит в себе все используемые материалы учебного плана, информацию о пользователях и успеваемости учащихся.

Модуль адаптации — модуль, отвечающий за адаптацию учебного материала при взаимодействии с каждый обучающимся.В системе предусмотрено 3 уровня:

1. Низкий — для детей с более выраженным осложнением и нарушением восприятия информации. При таком уровне тема даётся в сжатом, тезисном виде.
2. Средний — тема этого уровня приближена к уровню общеобразовательной школы, но выражена более конкретно.
3. Высокий –уровень общеобразовательной школы с незначительной коррекцией.

Модуль тестирования — модуль, используемый для контроля полученных учеником знаний.

Модуль создания лекционного материала — модуль позволяет формировать и редактировать текст с использованием иллюстраций, таблиц, графического материала.

Модуль создания тестовых заданий — модуль системы, позволяющий создавать тестовые задания для каждого раздела дисциплин.

Модуль «Администратор» — модуль, позволяющий администратору системы проводить настройку, добавлять дисциплины, редактировать информацию о пользователях, назначать им определённые роли.

Модуль «Учитель» — модуль, позволяющий учителю взаимодействовать с АОС. При его помощи, педагог способен создавать новые темы уроков, тестовые задания, контролировать успеваемость учащихся.

Модуль «Ученик» –модуль взаимодействия ученика с системой. Включает в себя такие этапы, как:

1. Предварительное тестирование — при первом вхождении ученика в систему производится дополнительный контроль его уровня. Если выставленный вручную уровень при добавлении ученика в систему не совпадает с полученными результатами, то его уровень обновляется;
2. Обучение — ученик изучает темы на выставленном ему уровне;
3. Тестовый контроль — после каждой лекции ученик проходит контроль полученных знаний, результат которого будет доступен и ученику, и учителю.

По окончанию разработки был проведён ряд экспериментов. Проверка программной разработки проводилась в специализированной коррекционной школе I и II вида для глухих и слабослышащих детей. Пользователями АОС стал преподаватель физики и два ученика 7 класса в возрасте 13-14 лет.

1. Оценка скорости взаимодействия с АОС.

Целью эксперимента является установление зависимости между скоростью взаимодействия с системой и общим временем работы в системе. Со временем обучающиеся должны быстрее ориентироваться в интерфейсе.

Ученикам давалось задание: пройти авторизацию, выбрать нужную дисциплину и перейти к текущей теме занятия. Общее время, за которое выполнялись эти действия, фиксировалось. Эксперимент проводился 3 раза: 2 раза подряд и 1 — спустя 30 минут.

Результаты отражены на рисунке 2.

Анализ результатов даёт вывод, что интерфейс системы удобен для учеников, и скорость освоения в системе соответствует норме.

2. Гибкость составления индивидуальной образовательной траектории на основе пройденного входного тестирования.

Целью эксперимента является определение точности выбранного системой адаптивного учебного плана.

При регистрации учеников в системе их уровни выставлялись вручную. Первое вхождение сопровождается первичным тестированием по каждой дисциплине — ряд общих вопросов по дисциплине различной сложности, который должен помочь АОС определить, корректен ли выставленный уровень.

Результаты проведённого эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты второго эксперимента.

Основываясь на количестве правильных ответов по каждому из уровней вопросов, система выставила новые адаптивные уровни. Данный эксперимент показывает, что АОС корректно подобрала уровень для каждого обучающегося

3. Оценка остаточных знаний в сравнении с традиционным методом обучения.

Целью эксперимента является сравнение глубины запоминания при использовании АОС и при традиционном методе обучения.

В качестве материала для экспериментов была выбрана уже изученная в рамках школьной программы тема. Из-за того, что слуховая память куда менее развита, нежели остальные виды запоминания, перенос накопленных знаний в долговременную память у слабослышащих детей затруднён[3]. Первоначальное тестирование по ранее изученной теме выявило, что уровень остаточные знания учеников ниже положенного.

После тестирования ученикам была предложена к изучению лекция подобранного системой уровня. Вторая проверка остаточных знаний была проведена спустя такой же промежуток времени, который был между первым изучением темы и первой проверкой остаточных знаний. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты третьего эксперимента.

Из-за нарушений слуховых анализаторов затруднено формирование слуховой памяти, являющейся основополагающей в рамках школьного обучения. АОС способна снизить нагрузку, компенсируя недостаточность слуховой памяти зрительной. Таким образом, перераспределение нагрузки путём внедрения АОС в образовательный процесс может существенно улучшить формирование и воспроизведение полученных знаний.