Використання показників стану учнів під час проектування систем адаптивного навчання

The paper discusses what scientific ideas could be used to increase effectiveness of adaptive learning systems. Possibilities to use changes of learner's cognitive state indicators under influence of internal (heart rate and blood pressure) and external (speed and density of solar wind) factors are discussed. It is described experience of use of the learner's cognitive state assessment (accounting psychological, physiological and external parameters) to assess his/her cognitive changes over weeks. The experimental results demonstrated individual nature of subjects' psychological and physiological changes over observation time (1,5 month) and their relationship. The authors' approach is based on the model describing formation and functioning of the “functional system of cognitive activity”. The question discussed is: what indices of a human performance indicators (behavioral, internal and/or external) could be useful for model construction? A human cognitive load can be under influence of different external and internal factors that can provoke his/her performance degradation. The results demonstrated the similar tendency for studied groups of subjects in previous studies: individual nature of changes of cognitive and physiological indices in day-to-day performance, as well as potentially significant influence of parameters of solar wind on them. As a result, such type of measurements of internal (physiological) and external (solar physics) parameters in combination with test performance indices could be used for assessment and prediction of effectiveness of cognitive activity, and adaptation of learning process according to the particularly learner's readiness to learn on a particular day and time. Different approaches and methods were proposed to take into account a human state, abilities, individual features to plan a human activity. Looking at learning as a type of activity in human-system integration, it is possible to consider today’s learner as an operatorresearcher who acts in digital environment. At the same time, a human and tools of activity need mutual adaptation in complex systems. Psychophysiological model of learning and cognitive abilities development could be a basis for more effective design of learning achievements, organization and process, their quality, namely for adaptive learning on the base of accounting a learner's current cognitive state indices. Those results could be applied in design of adaptive learning systems, as it was made for industry in the previous developments of the authors. Principles of use of student's state indices in adaptive learning systems are proposed.У роботі обговорюється, які наукові ідеї можуть бути використані для підвищення ефективності адаптивних систем навчання. Обговорюються можливості використання змін показників когнітивного стану учня під впливом внутрішніх (частота серцевих скорочень та артеріальний тиск) та зовнішніх (швидкість і щільність сонячного вітру) факторів на когнітивні показники. Описується досвід використання оцінювання когнітивного стану учня (з урахуванням психологічних, фізіологічних та зовнішніх параметрів) для оцінки та прогнозування його когнітивних змін для індивідуалізації навчання. Експериментальні результати продемонстрували індивідуальну природу психологічних та фізіологічних змін випробувачів протягом часу спостереження (1,5 місяця) та їх взаємозв’язок. Автори підходу ґрунтуються на моделі формування та функціонування «функціональної системи пізнавальної діяльності». Обговорюється питання: які показники діяльності людини (поведінкові, внутрішні та/або зовнішні) можуть бути корисними для побудови моделі? Пізнавальне навантаження людини може знаходитись під впливом різних зовнішніх та внутрішніх факторів, які можуть спровокувати погіршення продуктивності діяльності. Отримані результати показали, що загальна тенденція була однаковою для всіх спостережуваних осіб, як і в дорослих у попередніх дослідженнях: індивідуальний характер змін когнітивних та фізіологічних показників у повсякденній роботі, а також потенційно значний вплив на них параметрів сонячного вітру. Як результат, вимірювання внутрішніх (фізіологічних) і зовнішніх (геліофізичних) параметрів такого типу у поєднанні з показниками ефективності тесту можуть бути використані для оцінки та прогнозування ефективності пізнавальної діяльності та адаптації навчального процесу відповідно до індивідуальної готовності до навчання конкретного учня. Запропоновано підходи та методи з метою уникнення цього явища враховують стан людини, здібності, індивідуальні особливості. Розглядаючи навчання як тип діяльності в системі «людина-техніка-середовище», можна вважати, що сьогоднішній учень може вважатися оператором-дослідником, який діє в цифровому середовищі, причому як людина, так і інструменти діяльності потребують взаємної адаптації в складних системах. Психофізіологічна модель навчання та розвитку когнітивних здібностей може бути основою для більш ефективного проектування навчання, організації та процесу, їх якості, а саме для адаптивного навчання на основі врахування поточних когнітивних можливостей учнів. Ці результати можуть бути застосовані в ІКТ, які включають адаптивні системи навчання, використовуючи досвід попередніх промислових розробок авторів. Запропоновані принципи використання показників стану учня в адаптивних навчальних системах

Моделювання когнітивної діяльності старшокласників з використанням ІКТ

The problems associated with modeling the performance of cognitive tasks by high school students under the influence of changes in internal and external factors are considered. The developed ICT allowed to establish inter-personal and intra-personal changes in the indicators of efficiency and reliability of performing cognitive tests during the survey period (1.5 months when tested 3 times a week).Розглянуто проблеми, пов'язані з моделюванням виконання когнітивних завдань старшокласниками під впливом змін внутрішніх та зовнішніх факторів. Розроблена ІКТ дозволила встановити інтер-персональні та інтра-персональні зміни показників ефективності та надійності виконання когнітивних тестів протягом часу обстеження (1,5 місяця при тестуванні 3 рази на тиждень)

USING THE STUDENTS' STATE INDICES FOR DESIGN OF ADAPTIVE LEARNING SYSTEMS

The paper discusses what scientific ideas could be used to increase effectiveness of adaptive learning systems. Possibilities to use changes of learner's cognitive state indicators under influence of internal (heart rate and blood pressure) and external (speed and density of solar wind) factors are discussed. It is described experience of use of the learner's cognitive state assessment (accounting psychological, physiological and external parameters) to assess his/her cognitive changes over weeks. The experimental results demonstrated individual nature of subjects' psychological and physiological changes over observation time (1,5 month) and their relationship. The authors' approach is based on the model describing formation and functioning of the “functional system of cognitive activity”. The question discussed is: what indices of a human performance indicators (behavioral, internal and/or external) could be useful for model construction? A human cognitive load can be under influence of different external and internal factors that can provoke his/her performance degradation. The results demonstrated the similar tendency for studied groups of subjects in previous studies: individual nature of changes of cognitive and physiological indices in day-to-day performance, as well as potentially significant influence of parameters of solar wind on them. As a result, such type of measurements of internal (physiological) and external (solar physics) parameters in combination with test performance indices could be used for assessment and prediction of effectiveness of cognitive activity, and adaptation of learning process according to the particularly learner's readiness to learn on a particular day and time. Different approaches and methods were proposed to take into account a human state, abilities, individual features to plan a human activity. Looking at learning as a type of activity in human-system integration, it is possible to consider today’s learner as an operator-researcher who acts in digital environment. At the same time, a human and tools of activity need mutual adaptation in complex systems. Psychophysiological model of learning and cognitive abilities development could be a basis for more effective design of learning achievements, organization and process, their quality, namely for adaptive learning on the base of accounting a learner's current cognitive state indices. Those results could be applied in design of adaptive learning systems, as it was made for industry in the previous developments of the authors. Principles of use of student's state indices in adaptive learning systems are proposed

Моделювання пізнавальної діяльності старшокласників з використанням ІКТ

Розглянуто проблеми, пов'язані з моделюванням виконання когнітивних завдань старшокласниками під впливом змін внутрішніх та зовнішніх факторів. Розроблена ІКТ дозволила встановити інтер-персональні та інтра-персональні зміни показників ефективності та надійності виконання когнітивних тестів протягом часу обстеження (1,5 місяця при тестуванні 3 рази на тиждень).The problems associated with modeling the performance of cognitive tasks by high school students under the influence of changes in internal and external factors are considered. The developed ICT allowed to establish inter-personal and intra-personal changes in the indicators of efficiency and reliability of performing cognitive tests during the survey period (1.5 months when tested 3 times a week)

ІКТ оцінювання інтелектуального розвитку учня для диференціації навчання в дослідницькому напрямі

The problems related to the assessment of the development of the intelligence of senior pupils and the use of results for the differentiation of learning, in particular, in the research direction, are considered. The general characteristics of modern views on the differentiation of education and the role of individualization as its boundary form are given.Розглянуто проблеми, пов'язані з оцінюванням розвитку інтелекту старшокласників та використанням результатів для диференціації навчання, зокрема, в дослідницькому напрямі. Наведено загальні характеристики сучасних поглядів на диференціацію навчання та роль індивідуалізації як її граничної форми