11.2 Формулирование правил и процедур ЕСЛИ — ТО

Правила и процедуры ЕСЛИ — ТО описывают, как правильно выполняются повторяющиеся аспекты сложной задачи или повторяющиеся базовые навыки. Как и SAP (глава 8), правила и процедуры организуют действия исполнителей задачи в интересующей их области. В отличие от эвристических SAP, правила и процедуры являются алгоритмическими, это означает, что использование применимых правил или выполнение процедурных шагов в определенном порядке гарантирует правильное выполнение задачи и достижение цели. Таким образом, правила и процедуры, обсуждаемые в этой главе, являются примерами сильных методов. Их сила, однако, уравновешивается их ограниченной применимостью: специфичные для конкретной области правила обеспечивают правильное выполнение знакомых аспектов задач, но они совершенно бесполезны для незнакомых аспектов новых задач. В процессе дизайна обучения анализ правил и процедур ЕСЛИ — ТО служит трем целям:

Анализ когнитивных правил дает исходные данные для анализа предварительных знаний, которые описывают, что необходимо знать учащимся, чтобы правильно применять правила и выполнять процедурные шаги (см. главу 12, шаг 9: «Анализ предварительных знаний»).

Наряду с результатами анализа предварительных знаний анализ когнитивных правил служит основой для разработки процедурной информации (модули JIT-информации, демонстрации и корректирующая обратная связь; см. главу 10, шаг 7: «Проектирование процедурной информации»).

Анализ когнитивных правил обеспечивает основу для разработки частичной практики (см. главу 13, шаг 10: «Разработка частичной практики»).

Анализ когнитивных правил — это трудоемкая и длительная задача, во многом сходная с компьютерным программированием. Он естественным образом следует за аналитической деятельностью, описанной в шаге 2 (определение критериев оценки эффективности деятельности), особенно за декомпозицией навыков и формулировкой и классификацией целей (разделы 5.2–5.4). На этапе 2 основным вопросом был: «Какие базовые навыки или субкомпетенции необходимы для выполнения профессиональных задач?» Теперь необходимо ответить на главный вопрос: «Как выполняются рутинные аспекты профессиональных задач?» Базовые навыки и соответствующие цели обучения, которые были классифицированы на этапе 2 как повторяющиеся или подлежащие автоматизации (см. таб. 5.2), — хорошая отправная точка для анализа когнитивных правил и процедур.

Анализируя правила или процедуры, аналитик обычно предлагает одному или нескольким профессионалам выполнить задачу, используя метод «думай вслух», или пройтись по задаче мысленно. Все действия и решения записываются в таблицу или в конспект задачи. Этот процесс повторяется для всех версий задачи, включающих различные решения, чтобы убедиться, что все возможные правила и процедурные пути ЕСЛИ — ТО включены в результаты анализа. Анализ повторяющихся базовых навыков — это всегда иерархический процесс. Он повторяется, пока не достигнет простейшего уровня, на котором находятся учащиеся из целевой группы с самыми низкими способностями, — при условии, что они уже овладели предварительными знаниями.

Все повторяющиеся базовые навыки можно описать как применение когнитивных правил и проанализировать как правила ЕСЛИ — ТО (Anderson, 2007). Различных методов анализа много, поскольку для упрощения процесса анализа используются особенности тех или иных навыков (обзор методов см. в Jonassen et al., 1999). Поведенческий анализ задач, например, особенно полезен, когда большинство условий и действий, указанных в правилах, открыты (см. рис. 10.1, где показана процедура изменения ориентации страницы документа). Когнитивный анализ задач (Clark et al., 2008; примеры см. в Brinkman et al., 2011; Tjiam et al., 2012) мощнее, он может иметь дело и с навыками, для которых условия и действия скрыты. В этой главе рассматриваются два популярных метода когнитивного анализа задач на повторяющиеся навыки. Первый – анализ на основе правил, очень гибкий метод, подходящий для анализа повторяющихся навыков, в которых отсутствует временной порядок шагов. ́Второй – анализ обработки информации несколько проще в исполнении, но полезен только для анализа повторяющихся навыков, характеризующихся временны́м порядком шагов в процедуре (например, проведение сердечно-легочной реанимации, сложение цифр, замена колеса).

Анализ на основе правил

Анализ на основе правил используется, если большинство этапов выполнения задачи не имеют временной последовательности — например, использование клавиатуры или панели управления, набор или редактирование текста, проведение разговора, работа с программным обеспечением. Правила определяют, при каких условиях исполнитель задачи должен предпринять определенные действия. Они имеют часть условия, которая называется стороной ЕСЛИ, и часть действия, которая называется стороной ТО:

ЕСЛИ условие(я)

ТО действие(я)

Сторона ЕСЛИ определяет условия, которые называются состояниями и представляют собой либо объекты внешнего мира, либо конкретные ментальные состояния в процессе выполнения задачи. Сторона ТО определяет действия, которые должны быть предприняты, когда применяется правило. Когда это происходит, говорят, что правило сработало. Действия могут изменять либо объекты внешнего мира, либо ментальные состояния. Таким образом, правила отражают когнитивные условия: если выполняется определенное условие, то предпринимается определенное действие. Выполнение задачи может быть смоделировано набором правил; правила из этого набора поочередно выполняются в циклах «распознавание — действие». Одно правило из набора распознает определенное состояние, когда оно совпадает с его стороной ЕСЛИ; оно действует, изменяя состояние в соответствии с действиями, указанными в его стороне ТО. Другое правило распознает это новое состояние, когда оно совпадает с его стороной ЕСЛИ; оно действует, изменяя это состояние; следующее правило распознает это новое состояние и изменяет его — и так далее, пока задача не будет выполнена.

Мы проиллюстрируем анализ на основе правил на примере простого набора правил. Правила описывают повторяющийся навык складывания ведер — меньшие ведра всегда помещаются в бóльшие. Первое правило ЕСЛИ — ТО определяет, когда задача завершена:

ЕСЛИ видно только одно ведро, ТО задача завершена.

Другое правило ЕСЛИ — ТО определяет, что нужно сделать для достижения этой цели:

ЕСЛИ есть не менее двух ведер, ТО меньшее из двух крайних левых ведер положите в большее.

В этом правиле термин «ведро» может относиться как к одному ведру, так и к стопке ведер. Как показано в верхней части рисунка 11.1, эти два правила описывают выполнение данной задачи для значительной части всех возможных ситуаций. Однако, как видно из центральной части рисунка, может возникнуть тупиковая ситуация, когда большее ведро ставят на меньшее, и тогда необходимо еще одно правило, например, следующее:

ЕСЛИ меньшее ведро стоит на большем ведре, ТО переставьте большее ведро на левый край, затем поставьте туда меньшее ведро.

Как показано в нижней части рисунка 11.1, это дополнительное правило помогает выйти из тупика. Трех сформулированных правил ЕСЛИ — ТО фактически достаточно, чтобы складывать ведра во всех возможных ситуациях. Более того, эти правила независимы друг от друга, то есть их порядок не имеет значения. Это позволяет добавлять или удалять правила ЕСЛИ — ТО, не нарушая поведения всего набора правил. Например, можно складывать ведра эффективнее, если добавить еще одно правило:

ЕСЛИ самое большое и самое маленькое ведро стоят с левого края, ТО самое маленькое ведро нужно переставить на правый край.

С этим правилом во многих ситуациях требуется меньше циклов для укладки ведер. Это было достигнуто простым добавлением одного правила в набор, и не имеет значения, где именно в наборе находится это новое правило.

Рис. 11.1 Работа набора правил ЕСЛИ — ТО, описывающих задачу складывания ведер

Выполнение конкретной задачи может зависеть не только от формулировок правил, но и от того, как эти правила обрабатываются правилами более высокого порядка. Например, может оказаться, что более чем одно правило имеет сторону ЕСЛИ, соответствующую данному состоянию (это относится и к правилам 2, 3 и 4!). В такой ситуации необходимо решить проблему, выбрав одно правило. Этот процесс называется разрешением противоречия. Общие подходы к разрешению противоречия заключаются в том, чтобы отдать предпочтение более конкретным правилам перед более общими (например, выполнить правило 3, а не правило 2), отдать предпочтение правилам, соответствующим более поздним состояниям (например, правилам 3 и 4 перед правилом 2), и выбрать правило, которое не было выполнено в предыдущем цикле, а не то, которое было выполнено ранее.

Анализ обработки информации

Анализ обработки информации может быть альтернативой анализу на основе правил, если шаги выполнения задачи имеют временно́й порядок (Van Merriënboer, 1997). Упорядоченная последовательность шагов называется процедурой. Примерами могут служить процедуры умножения, запуска машины и обхода дерева ошибок при устранении неполадок в устройстве. Анализ обработки информации фокусируется на явных и скрытых решениях и действиях исполнителя задачи, его результатом обычно становится блок-диаграмма. В типичной диаграмме используются следующие символы:

Прямоугольник — действие, которое должно быть выполнено. Наиболее часто используемый символ в блок-диаграммах.

Шестиугольник — решение, которое необходимо принять. Как правило, содержит утверждение, на которое нужно ответить «да» или «нет» с переходом в соответствующие части диаграммы.

Круг — точка соединения одного блока с процессом или другим блоком. Содержит название или ссылку на процесс.

Включение шестиугольников позволяет уделить внимание решениям, влияющим на последовательность шагов. Они позволяют повторять части процедуры или следовать по тем или иным маршрутам внутри нее. На рисунке 11.2 приведен пример блок-диаграммы, представляющей повторяющийся навык сложения двузначных чисел.

Рис. 11.2 Блок-диаграмма, полученная в результате анализа обработки информации при сложении двузначных чисел

В этой блок-диаграмме некоторые действия являются скрытыми (например, сложение и вычитание), а некоторые — открытыми (например, запись результата). Чтобы было легче ссылаться на различные элементы диаграммы, действия обозначены цифрами от 1 до 6, а решения — буквами A и B.

Перед завершением процесса анализа диаграмма должна быть верифицирована и утверждена, чтобы в ней были предусмотрены все действия и решения (то есть ментальные скрытые и физические открытые), а также все возможные варианты. Профессионалы и преподаватели, имеющие опыт преподавания этой задачи, могут дать отзыв о качестве и полноте схемы. Ещё не помешает попросить обучающихся из целевой группы выполнить задачу так, как указано в схеме. Это должно быть сделано для всех версий задачи, то есть обучающийся должен пройти все возможные маршруты выполнения задачи. Если у учащихся возникают трудности с выполнением задания, возможно, потребуется уточнить шаги, поскольку они еще не сформулированы на начальном уровне целевой группы.

Спецификация на начальном уровне целевой группы

Как уже отмечалось, результатом анализа, основанного на правилах или обработке информации, становится конкретное алгоритмическое описание выполнения задачи. Использование корректных правил, принятие определенных решений и выполнение действий в заданном порядке должно гарантировать, что все учащиеся выполнят задачу правильно. Но возникает вопрос: на каком уровне детализации должно быть дано описание? В теории можно детализировать анализ до уровня отдельных мыслительных операций и мелкой моторики пальцев. Но такой анализ был бы слишком громоздким.

Поэтому ответ на вопрос о том, насколько детальными должны быть инструкции, зависит от начального уровня целевой группы — то есть анализ продолжается до уровня, на котором ученик с самыми низкими способностями должен быть в состоянии освоить все шаги. Существует риск остановить анализ слишком рано, поскольку аналитики часто переоценивают предварительные знания учащихся, считая, что они на один-два уровня выше реального начального уровня целевой группы. Поэтому анализ повторяющегося навыка дополняется анализом предварительных знаний целевой группы, то есть необходимо постоянно задавать вопрос: смогут ли мои ученики с самыми низкими способностями правильно выполнить этот шаг, если предположить, что у них уже есть предварительные знания (то есть понятия, используемые на этом шаге)? Это гарантирует, что разработанная инструкция не будет касаться шагов, уже освоенных учащимися, но будет при этом достаточно конкретна, чтобы все они правильно ее выполняли. Схемы, полученные в результате анализа обработки информации, отличаются от SAP-схем специфичностью и конкретностью шагов (рис. 7.1 и 8.1). SAP-анализ создает описания систематического подхода, общего по своей природе. Он лишь дает описание целей, которые должны быть достигнуты, и эвристик, которые могут быть полезны для достижения этих целей. Он не может гарантировать решение проблемы, поскольку цели не соответствуют начальному уровню целевой группы, а эвристика — это лишь эмпирические закономерности, которые могут помочь в достижении целей. Учащиеся, проходящие обучение в соответствии с SAP, узнают, в каком направлении нужно решать проблемы, и это может помочь (или нет) в долгом и трудном процессе самостоятельного решения. В итоге SAP служат эвристическим руководством по неповторяющимся аспектам задачи, а правила ЕСЛИ — ТО и блок-диаграммы, полученные в результате анализа обработки информации, дают алгоритмическое описание правильного выполнения повторяющихся аспектов задачи.