автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование целесообразного поведения личности для управления развитием ее научных способностей

Введение

1. Обзор проблем количественного измерения целевой установки при управлении развитием научных способностей молодежи.

2. Разработка математических моделей измерения целевой установки и развития научных способностей молодежи с учетом целевой установки

2.1.Математическая модель определения целевой установки личности

2.2.Система тестирования, позволяющая определить целевую установку личности

2.3.Разработка и реализация упрощенной модели развития научных способностей молодежи

3. Программная реализация моделей

3.1.Программная реализация модели тестирования целевой установки

3.2.Реализация полной модели С.А.Пиявского развития научных способностей

4. Исследование оптимальной целевой установки и оптимальных стратегий развития.

4.1. Результаты тестирования.

4.2.Обоснование масштаба измерения креативности.

4.3.Результаты исследования по упрощенной модели

4.4.Определение оптимальной целевой установки на базе полной модели творческого развития.

4.5. Анализ типовой локально-оптимальной стратегии творческого развития для оптимальной целевой установки личности.

5. Практическое применение результатов работы

5. ¡.Использования разработанных методов при реализации оптимальной стратегии развития научных способностей

5.2.Методические материалы для реализации оптимальной стратегии развития научных способностей в учебном процессе.

Методы математического моделирования и программные комплексы высокого уровня широко применяются в самых различных сферах научных исследований. Их использование позволяет найти новый подход к ранее недоступным для математического описания областям. Среди них педагогика, психология, работа с одаренной молодежью. В последние годы все большее внимание уделяется творческому развитию школьников. При этом имеется в виду не только интеллектуальная, но и креативная составляющая развития. В работах ведущих российских специалистов (Д.Б.Богоявленской, А.В.Брушлинским, С.М.Коршуновым, А.К. Осницким, Л.Д. Столяренко и др.) [5, 16, 24, 25] и различных правительственных и местных программах (президентская программа "Одаренные дети", Самарская городская целевая программа «Кадровый потенциал») не раз поднимался вопрос творческого развития школьников, однако проблема математического моделирования его затрагивалась достаточно редко. В наиболее продвинутых учебных заведениях (лицеях, гимназиях, колледжах) к работе с одаренными школьниками привлекаются вузовские ученые, которые приобщают молодежь к элементам научных исследований. В литературе появляются сообщения о введении факультативных курсов "Введение в научно-исследовательскую работу". [25] Однако эти рассмотрения носят, в основном, качественный характер, что не позволяет сформировать конкретные рекомендации и методические указания, дающие возможность педагогам обоснованно планировать и вести работу с одаренной молодежью.

Создание технологии, применяющей методы математического моделирования, средства и возможности вычислительной техники может позволить представить взгляды педагогов, науковедов, психологов и философов на содержание и развитие научных способностей в виде математической модели, позволяющей проводить измерение, оценку, планирование и прогнозирование в этой области. [11, 20]

Реализация подобной модели прежде всего требует структуризации научной деятельности. В этом направлении различными учеными предложен ряд подходов, достаточно полный обзор которых представлен A.C. Майдановым. [17] Одним из первых является, по-видимому, подход А.Пуанкаре, затем, в разное время были предложены модели Дж. Дьюи, Г. Уоллеса, Б.М. Кедрова, М. Бунге, К. Дункера, самого A.C. Майданова.

Обобщая их подходы, С.А. Пиявский разработал подход и предложил математическую модель развития творческой личности. [26] Он вводит в рассмотрение понятие оптимальной стратегии развития, моделирование которой проводится в трех вариантах:

1.Подбор оптимальной эмпирической стратегии на основе обобщения существующих подходов к развитию одаренной молодежи.

2. Формирование локально-оптимальной стратегии, отражающей рациональную деятельность развивающейся личности на основе ее целевой установки.

3. Формирование глобально-оптимальной стратегии на основе относительно достоверного прогнозирования влияния текущей деятельности на весь последующий период развития.

Рассмотрим подробнее локально-оптимальную стратегию, так как именно она имеет наибольшее практическое значение. Локально-оптимальная стратегия развития руководствуется тем, что решения принимаются самой развивающейся личностью, исходя из стремления оптимизировать ожидаемые результаты собственной деятельности в ближайший период. Она подразумевает, что эффективное управление развивающейся личностью состоит в формировании ее целевой установки оптимальным, с позиций личности и общества образом. [26] Понятие целевой установки, являющееся необходимым при разработке локально-оптимальной стратегии, рассматривалось в работах таких психологов как А. Адлер [3],Л.Д. Столяренко [37], К. Юнг[40, 41, 42], однако каждый из них подходил к нему с собственных позиций, а проблема количественного измерения целевой установки в целом совсем не рассматривалась. Существующие методики были направлены лишь на определение количественного значения лишь некоторых ее составляющих [4, 11, 24, 37, 43]. Между тем, количественное значение целевой установки необходимо для применения подхода, разработанного С.А. Пиявским, поэтому целью диссертационной работы является разработка метода измерения целевой установки и исследование ее влияния на математическую модель творческого развития. Исследование включает в себя следующие основные задачи:

•разработка метода моделирования целевой установки развивающейся личности,

• разработка методики тестирования целевой установки;

• реализация вышеперечисленных методик в виде программных комплексов;

• обоснование на основе математического моделирования оптимальной целевой установки, формируемой у развивающейся личности,

• определение соответствующей этой целевой установке оптимальной стратегии развития;

• разработка рекомендаций для преподавателей и научных работников, ведущих работу с одаренной молодежью;

• внедрение разработанных стратегий развития на линии элитной подготовки Самарской государственной архитектурно-строительной академии.

Решение поставленных задач требует применения математических методов, математического моделирования, современных программных систем. При этом следует иметь в виду, что рассматриваемые в диссертации проблемы являются слабо структурированными, им свойственна значительная неопределенность исходных данных (в частности психологических характеристик личности). Применение строгих математических методов, предполагающих возможность точной количественной оценки всех параметров, является в этой области достаточно непривычным. Однако, мы полагаем, что методически использование точных количественных методов для моделирования процесса развития научных способностей вполне закономерно, при условии корректной интерпретации результатов моделирования. Ведь математическое моделирование любых, в том числе и хорошо формализуемых б процессов, основывается на идеализации объекта моделирования. На основе этой идеализации формируется идеальная математическая модель объекта, предполагающая возможность точного количественного измерения всех параметров, затем с использованием точных методов количественного анализа проводится его изучение, а после этого результаты исследования интерпретируются применительно к моделируемой реальности. Именно в процессе интерпретации происходит отказ от кажущейся безграничной точности моделирования, то есть результаты выдаются с той степенью точности, которая соответствует реальной точности описания исследуемого объекта. При разработке вычислительного комплекса мы столкнулись с проблемой выбора технологии, которая позволила бы реализовать математическую модель С.А. Пиявского и разрабатываемую в диссертации модель определения целевой установки личности так, чтобы обеспечивались следующие условия:

- работа с моделями была максимально простой, то есть необходимо создание дружественного интерфейса пользователя;

- обеспечивалась необходимая точность вычисления;

- быстродействие системы должно быть максимальным.

Предварительные расчеты проводились с помощью прикладного пакета

MS EXCEL, пробные варианты модели были реализованы с помощью Turbo Pascal, Visual Basic и Borland Delphi, необходимая для расчетов и тестирования информация сохранялась в формате MS ACCESS. В итоге, в качестве базовой технологии для разработки вычислительного комплекса был выбран Visual Basic, так как его использование позволяет соблюдать изложенные выше условия, и, кроме того, доступ к хранимой в необходимых для модели базах данных информации и данным предварительных расчетов, записанным в формате MS EXCEL максимально упрощен.[1, 2, 18, 39]

Разработанный вычислительный комплекс позволил провести исследование структуры целевой установки слушателей Линии элитной подготовки Самарской государственной архитектурно-строительной академии, а также определить оптимальную целевую установку, с помощью моделирования локально-оптимальной стратегии развития при различных целевых установках.

Разработанные модели и программные комплексы позволили составить на основании исследований рекомендации по формированию близкой к оптимальной целевой установки для педагогов, ведущих работу с одаренной молодежью, представленные в виде рабочей программы курса «Информатика и программирование» для слушателей Линии элитной подготовки Самарской государственной архитектурно-строительной академии.

Диссертационная работа разделена на главы, в которых рассматриваются следующие аспекты поставленной задачи:

- В первой главе проводится обзор существующих методик исследования различных составляющих целевой установки. Обосновывается структура целевой установки развивающейся личности, используемая в дальнейших исследованиях;

- Во второй главе описываются: математическая модель определения целевой установки личности, система тестирования, позволяющая определить целевую установку личности, упрощенная математическая модель развития научных способностей;

- В третьей главе описывается программная реализация системы тестирования и реализация математической модели развития научных способностей с учетом целевой установки личности.

- В четвертой главе описывается исследование оптимальных целевой установки и стратегий творческого развития на основе определенной оптимальной целевой установки.

- В пятой главе приводятся разработанные методические материалы, направленные на формирование у молодежи в процессе учебной деятельности целевой установки, близкой к оптимальной, и сведения об их реализации при работе с одаренной молодежью на линии элитной подготовки Самарской государственной архитектурно-строительной академии, в Самарской Областной лаборатории компьютерного творчества, при работе с участниками Самарской Городской целевой программы «Кадровый потенциал».

На защиту выносятся следующие результаты работы:

- Методика определения и математическая модель целевой установки развивающейся личности;

- Упрощенная модель развития научных способностей личности;

- Методика определения и структура целевой установки личности, в наибольшей степени способствующая развитию ее научных способностей;

- Результаты исследования, проведенного с помощью разработанных программных реализаций модели тестирования и упрощенной и полной математических моделей развития научных способностей личности;

- Рекомендации и индивидуализированные рабочие программы сквозного курса «Информатика» для работы с одаренной молодежью в области науки и техники.

Результаты работы были реализованы в рамках работы Самарской Областной Лаборатории компьютерного творчества и Городской целевой программы «Кадровый потенциал» при проведении занятий по курсу «Информатика и программирование».

Заключение.

В работе получены следующие новые научные результаты:

- предложена модель учета целевой установки личности при прогнозировании развития научных способностей, основанная на использовании линейного программирования.

- на основе математического моделирования обосновано содержание целевой установки личности, максимально способствующая развитию научных способностей.

- разработана оптимальная стратегия развивающей деятельности с молодежью 15-23 лет, направленная на развитие ее научных способностей.

- разработаны программы для ЭВМ, обеспечивающие тестирование целевой установки личности и прогнозирования стратегий развития ее научных способностей.

- разработаны методические материалы, направленные на реализацию оптимальной стратегии развития научных способностей студентов и школьников при изучении ими сквозного курса "Информатика и программирование

Практическая ценность работы заключается в формировании рекомендаций и методических пособий для преподавателей и ученых, работающих с одаренной молодежью, а также возможности формирования рекомендаций непосредственно для конкретной личности.

1. Microsoft Office. Programmer's guide. Microsoft inc., 1997.

2. Microsoft Visual Basic. User's guide. Microsoft inc., 1995.

3. Адлер A. Практика и теория индивидуальной психологии. M., 1995. Дайджест.

4. Бабаева Ю.Д. Психологический тренинг для выявления одаренности (методическое пособие) Под ред. В.И.Панова. -М.: "Молодая гвардия", 1997.

5. Богоявленская Д.Б., Брушлинский А.В., Бабаева и др. Рабочая концепция одаренности/Науч.ред. В.Д. Шадриков.- М.: ИЧП "Издательство Магистр", 1998.

6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М., Наука, 1981.

7. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальное и интегральное исчисление.-М.:Наука, 1984.-192 с.

8. Бугров Я.С., Никольский С.М. Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии. -М.:Наука,1984. -192 с.

9. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике. М.: Высшая школа, 1979.

10. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977.

11. Институт психологии РАН. Методы психологической диагностики. Выпуск 1., 1998

12. Карпелевич Ф.И, Садовский JI.E. Элементы линейной алгебры и линейного программирования. -М.:Физматгиз,1963. -274 с.

13. Карр Ч., Хоув Ч. Количественные методы принятия решений в управлении и экономике. -М.:Мир,1966. -464 с.

14. Кауфельд Дж. Разработка прикладных программ в среде Visual Basic. M., Наука, 1998.

15. Козырева А.Ю. "Лекции по педагогике и цсихологии творчества". М.: Наука, 1995.

16. Коршунов С.М., Локшин Г.Р., Чивилёв В.И. и др. Программа. Развитие учебно-исследовательской деятельности учащихся (тематика и методические рекомендации по физике, математике и информатике).- М.: Молодая гвардия, 1997.

17. Майданов A.C. Процесс научного творчества. М.: Наука, 1983.

18. Макашарипов С. Программирование баз данных на Visual Basic в примерах. СПб., Питер, 1997.

19. Маслоу А. Мотивация и личность. Нью-Йорк, 1970. В кн. Курс практической психологии. Составитель P.P. Кашапов. Ижевск, 1995.

20. Никитина Р.В., Волков А.Д. Введение в научно-исследовательскую работу, Школа, N4, 1996.

21. Овчинников Б.В., Павлов К.В. Методика Кейрси. С.-Пб.: «Андреев и сыновья», 1996.

22. Основные современные концепции творчества и одаренности. Под ред. проф. Д.Б. Богоявленской.- М.: Молодая гвардия, 1997.

23. Пиявский С.А. «Оптимальное управление развитием научных способностей школьников и студентов». Самара, СамГАСА, 1998, 163 стр.

24. Пиявский С.А. Математическое моделирование творческого развития исследователя, Материалы 2-го проблемного семинара "Интеллектуальная и творческая одаренность", Самара, 1997.

25. Пиявский С.А., Кирюков С.Р. Измерение целевой установки личности при математическом моделировании развития научных способностей. Самара, СамГАСА, 1999.

26. Пиявский С.А., Кирюков С.Р. Исследование оптимальных стратегий управления творческим развитием школьников на основе упрощенной математической модели. Сборник «Математическое моделирование», Самара, СамГАСА, 1998.

27. Пиявский С.А., Кирюков С.Р., Кадочкин Д.Е. Информатизация новой образовательной технологии развития одаренной молодежи. Тезисы доклада

28. Всероссийского семинара «Информатизация наукоемких технологий образования. Ростов-на-Дону, 1999.

29. Пиявский С.А., Кирюков С.Р., Кадочкин Д.Е. Некоторые квазиоптимальные стратегии творческого развития личности. Тезисы доклада областной 54-й научно-технической конференции, Самара, 1997., 2 стр.

30. Столяренко Л.Д. Основы психологии. Ростов на Дону, «Феникс», 1997

31. Тернер Д. Вероятность, статистика, исследование операций.М.'.Статистика, 1976. -431 с.

32. Шебалдин В.Д. Программирование в среде Windows 95. СПб, Питер, 1998

33. ЮнгК.Г. Аналитическая психология. СпБ.,1994. Дайджест

34. Юнг К.Г. Аналитическая психология. Прошлое и настоящее. М. 1995.

35. Юнг К.Г. Психологические типы. М, 1995.

36. Ясвин В. А. Тренинг педагогического взаимодействия в творческой образовательной среде / Под ред. В.И. Панова.- М.: Молодая гвардия, 1997.