CC BY
10
УДК 519.71:007.51 А.Н. Флоренсов
Омский государственный технический университет, г. Омск
АНАЛИЗ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДИНАМИКИ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ МЕТОДАМИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ
Кибернетика как наука возникла в середине XX века в результате попыток осознания проблем в конструировании и использования сложных систем управления и на основе операционного понятия информации. Если предыдущие представления об информации имели оценочный и субъективный характер, то новое представление, введенное К. Шенноном, позволило обращаться с ней как точно вычислимым объектом, допускающим математическое измерение и, как следствие, использование в строго доказываемых теоремах. Вначале кибернетика декларировалась как общая наука об формировании, хранении, преобразовании и передачи информации в машинах и живых организмах, но в дальнейшем естественное развитие области вычислительных машин породило широкие области технической и теоретической информатики, а проблемы использования общих идей кибернетики в других областях либо перешли к собственной тематике этих областей, либо оказались невостребованными в них. Когда сложная система, включающая внутренние подсистемы управления, функционирует, удовлетворяя своих пользователей, сложнейшие проблемы изучения этих подсистем не вызывают практического интереса. Упрощенно и образно говоря, «знание функционирования системы пищеварения не помогает переваривать пищу». Практическая потребность изучения возникает в случае нарушения нормального функционирования таких систем.
Система образования складывалась в течение многих веков трудами и энтузиазмом отдельных людей и ее обычно рассматривают как предмет изучения гуманитарных наук с их подробным описанием и сравнением деталей и субъективным оцениваем влияния этих деталей друг на друга. Такая ситуация удовлетворяла человеческое общества до тех пор, пока не стали активными попытки и компании резкой переделки, называемые «усовершенствованием», длительно исторически сложившихся систем образования. Явно проявившиеся следствия в виде резкого ухудшения качества результатов образования вынужденно ставят задачи вне гуманитарного анализа проблем этой системы.
Из всего многообразия методов точных и естественных наук для такого анализа наиболее подходящими оказываются методы кибернетики, причем даже мало использовавшиеся последнее время теоретические достижения кибернетики середины прошлого века. В ней существует фундаментальный закон кибернетики, сформулированный У. Р. Эшби на основе математической теории игр и использования понятия энтропии в применении к информации. Он рассматривает системы, имеющие регулирующую часть, которая должна выполнять регулирующие воздействия, обеспечивающие гомеостазис системы, адаптацию или поддержание существования, соответствующее некоторой цели.
Сформулированный в математических положениях [1], в словесной форме этот закон обычно описывается, как «управление может быть обеспечено только в том случае, если разнообразие средств управляющего (в данном случае всей системы управления), по крайней мере, не меньше, чем разнообразие управляемой им ситуации». Термин «разнообразие» соответствует смысловому значению «минимум энтропии» в исходной математической формулировке.
Рассмотрим упрощенный вариант образования в применению к отдельному обучаемому, когда с помощью преподавателей, учебников, методик и вспомогательных учебных ин-
289
струментов, в частности тестов, формируется умозрительно желаемый уровень подготовки выпускника такой системы. (Более общей вариант может включать групповые и одиночные взаимодействия между обучаемыми, которые в большинстве практических ситуаций значительно менее значимы, чем перечисленные выше источники образования, но попытка систематического и точного их учета качественно усложняет задачу анализа.)
С точки зрения точных наук эту совокупность из обучаемого, системы образования и реального окружающего мира можно и нужно рассматривать как общую систему с контуром управления. На вход этой системы поступают информационные воздействия от реального мира и от преподавателя (в единственном или множественном числе), на выходе системы постоянно формируются отклики и реакции на воздействия, часть из которых поступает в подсистему «обратной связи», которую образуют преподаватель в качестве основной ее части, и, может быть, ответы на ряд стандартных задач в методических материалах (задачниках и т.п.) и числовые оценки по тестам (в современных системах с их использованием).
В соответствие с теоремой Эшби, для обеспечения функциональности системы обучения (достижения ее целей, а не просто механического и практически безрезультатного изменения состояний системы), необходимо, что бы разнообразие системы «преподаватель + ответы на ряд стандартных задач в методических материалах и числовые оценки по тестам» были не меньше, чем «информационные воздействия от реального мира», на обучения правильного реагирования на которые настроена система обучения.
Теоретически, если в цели системы обучения стоит «натаскивание» обучаемого на «узко канцелярские» воздействия в очень длительно стабильной системе человеческого управления, которых количественно очень немного, то такая система обучения может формироваться исключительно на заучивания и ограниченного числа стандартных форм и схем.
Если же в системе образования ставиться задача формирования человека, способного адаптационно и правильно реагировать на многообразие реальных человеческих отношений, тем более, если ставиться цель формирования адаптационной реакции на воздействия от постоянно совершенствуемых технических систем, то фиксированный объем просто запоминаемой информации будем несоизмерим с реальным разнообразием на входе рассматриваемой системы и, в соответствии с теоремой Эшби, система образования принципиально не может выполнить свои функции.
Из этого промежуточного заключения можно вывести и практические результаты. Во-первых, реальное разнообразие реакций профессионала-преподавателя потенциально значительно больше, чем может сознательно воспринять конкретных информационных ситуаций пассивно обучаемый, просто читая различные тексты без воздействия обратной связи по результатам их попыток осознания. Полумеханическое чтение незнакомых и непонятных с первой попытки текстов не является собственно множественным входным информационным воздействием, поскольку обучаемый, как показывает практический опыт, воспринимает его даже не расчлененным, а просто как текст, который нужно запомнить целиком и поточнее.
Во-вторых, в ходе социальной эволюции систем познания с помощью специальных языков (формул, правил вывода, формальных грамматик) удалось сформировать чрезвычайно важные (для моделирования множественных различных ситуаций, воздействий и явлений) абстрактные инструменты компактного и сжатого определения широких классов конкретной информации. Так формула квадратного уравнения задает не один короткий набор информации, а множественный, практически бесконечный набор информационных ситуаций при произвольных подстановках коэффициентов. Не только запомненные, но усвоенные на уровне правил вывода и частной интерпретации, конструкции языков программирования позволяют не просто по сходной ситуации воспроизвести запомненный текст, а произвольно,
290
хотя синтаксически и семантически правильно строить широчайший (опять же, потенциально бесконечный) набор конкретных программ.
Из последнего рассмотрения вытекает не всегда понятная для тех специалистов, которые не сталкиваются с указанными выше системами интерпретации специальных языков, в первую очередь для традиционных гуманитариев, что обучение с помощью только однозначно интерпретируемых текстов принципиально не может дать большого разнообразия системе обучения, и как следствие сформировать в обученном внутреннюю для него действительно разнообразную систему личностного моделирования окружающего мира и способности сознательно и действительно адаптивно и созидательно реагировать на множество практических ситуаций и реального мира. Практически упор только или в основном на запоминаемую информации, далее используемую практически без заметных индивидуальных
модификаций не может построить систему создания чего-либо существенно нового, но в лучшем случае только искусственное комбинирование уже известных фрагментов.
Переформирование системы высшего образования, в частности подготовки магистров, путем удаления практических и лабораторных занятий, при оставлении только лекций и экзаменов, описывается на уровне кибернетической модели как практическая ликвидация обратной связи в работе системы обучения. Формируемая этим динамика системы образования соответствует жесткому управлению без обратной связи. При этом экзамены выполняют всего только функцию выходного контроля изделия. Как известно, даже в машиностроении без обратной связи (выполняемой человеком в ходе технологического процесса или автоматикой в современном производстве) не могут быть произведены и простые механические детали. Поэтому в сколько-нибудь массовом производстве магистров и специалистов система обучения без обратной связи принципиально неспособна формировать ничего кроме брака. Если иногда, хотя и достаточно редко так не происходит, то причиной этому может быть только внутренняя обратная связь в самом обучаемом, которые оказывается способным выполнять психологическую роль преподавателя самому себе, критически оценивая свои промежуточные достижения, многократно проверяя и уточняя свои внутренние реакции и ощущения на отдельные порции информации. Такая прирожденная способность в какой-то мере аналогична артистической способности перерождаться в другие личностные и социальные роли, но является редким искусством, поэтому на нее бесполезно рассчитывать в широком образовании.
Рассмотренная модель позволяет научно оценить потенциальные возможности системы тестов в системе образования. Поскольку информационное разнообразие любого конечного теста существенно и многократно меньше чем это разнообразие даже учебного пособия, то его действительная эффективность в системе формирования образованного человека практически ничего не может дать именно в плане информационном, опять же в качестве следствия из указанной выше теоремы. Если сравнивать реальные возможности оценивания знаний с помощью тестов и аналогичное оценивание специалистом-человеком, то опять же по этой теореме разнообразие управляющей системы человека в плане реакции на внешние взаимодействия несравненно шире, особенно из-за самого характера обратной связи, обеспечивающей многократные итерации уточняющего опроса и оценивания при относительно неточном ответе, где система тестирования принципиально в жестком управлении способна принимать только два варианта решения.
Библиографический список
1. Эшби, У. Р. Введение в кибернетику / У. Р. Эшби. - М. : Изд-во иностранной литературы, 1959. - 432 с.
