контрольная работа Скоропадова / задание 2

Примеры системы

№

Основные понятия теории систем

Система «Телефон»

Система «Ученик – учебник»

Основоположник теории систем Людвиг фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов или как совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой.

Телефон – это совокупность элементов внутренних (батарея, сим-карта, динамик, микрофон) и внешних (дисплей, корпус, разъемы), находящихся во взаимоотношениях между собой и со средой.

Система «Учебник - ученик» - это совокупность элементов ученик (способности, органы чувств) и учебник (главы, параграфы, задания, вопросы), находящихся во взаимодействии для получения учеником усвоения знаний.

В "Философском словаре" система определяется как "совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство"

Телефон – это совокупность элементов внутренних (батарея, сим-карта, динамик, микрофон) и внешних (дисплей, корпус, разъемы), находящихся во взаимоотношениях между собой и со средой. Связи. Внешние – осуществляют защиту внутренних.

Система «Учебник - ученик» - это совокупность элементов ученик (способности, органы чувств) и учебник (главы, параграфы, задания, вопросы), находящихся во взаимодействии для получения учеником усвоения знаний. Связи.Учебник передает информацию, а ученик усваивает знания.

D1. Система есть нечто целое:

S=А(1,0).

Свойство	А
Дисплей	1
Микрофон	1
Динамик	1
Кнопки	1
Sim-карта	1
аккумулятор	1
Далее смотри рисунок телефон

Свойство	А
Тезаурус ученика	1
Способности ученика	1
Органы чувств ученика	1
Теория параграфа	1
Примеры параграфа	1
Задания параграфа	1
Рисунок	1
Таблица	1
Вопросы параграфа	1

D2. Система есть организованное множество (Темников Ф. Е.):

S=(орг, М), где орг - оператор организации; М - множество.

m={Нагревательный элемент; Датчик температуры; Реле}

n={температура = нагревательный элемент(ток, время работы); [замкнуто|разомкнуто = реле (ток)]; сопротивление = датчик температуры (температура)}

r={вход->реле; реле->нагревательный элемент; нагревательный элемент ->датчик температуры; датчик температуры -> реле}

М={смотри выше}

Орг={Клавиши-> Процессор-> дисплей: процессор-> сим-карта-> Процессор->память->процессор->дисплей …}

M={Способности ученика Тезаурус ученика Органы чувств ученика Теория параграфа Примеры параграфа Задания параграфа}

Орг={ Тезаурус ученика -> Теория параграфа; Теория параграфа ->Тезаурус ученика; Способности ученика -> Задания параграфа; Тезаурус параграфа-> Сложность параграфа}

DЗ. Система есть множество вещей, свойств и отношений (Уемов А. И.):

S=({т},{n},{r}),

где m - вещи, n - свойства, r - отношения.

m={Нагревательный элемент; Датчик температуры; Реле}

n={температура = нагревательный элемент(ток, время работы); [замкнуто|разомкнуто = реле (ток)]; сопротивление = датчик температуры (температура)}

r={вход->реле; реле->нагревательный элемент; нагревательный элемент ->датчик температуры; датчик температуры -> реле}

М ={смотри выше}

n={Яркость = дисплей (заряд батареи); производительность = процессор (количество ядер, тактовая частота, архитектура процессора); объем = память (емкость)}

r ={ОРГ}

М ={смотри выше}

n={интеллект = способности ученика (наследственность, возраст, память), Сложность = глава (изложение, количество информации)}

r ={ОРГ}

элемент - это предел деления системы с точек зрения решения конкретной задачи и поставленной цели

Цель - совершить звонок. (Микрофон, динамик, дисплей, заряд батареи, сим карта).

Цель – получить знания. (Органы чувств, текст параграфа, тезаурус ученика, способности ученика)

Цель – ознакомиться с учебником. (качество верстки, бумага, переплет, качество печати, изображения).

Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы.

Внешняя и внутренняя подсистема.

Низкочастотная (процессор) и высокочастотная система (радиоэлементы).

Ученик (способности, тезаурус, органы чувств) и учебник (главы, параграфы, задания).

Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура - это совокупность элементов и связей между ними.

Смотри рисунок телефон 1 (перечислить элементы)

Перечислить элементы

Связь характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы

Схема взаимодействия

Схема взаимодействия

Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

Пример ситуации «Занято». Саморегуляция системы: телефон обрывает связь, автодозвон.

Пример потеря сигнала с базовой станцией. Поиск сети – посылает запрос на базовую станцию.

Пример ситуации – «Не понятно изложение материала». Саморегуляция: повторное чтение.

Состояние - это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Z1- режим ожидания звонка

Z2 – режим выключен

Z3 – набора номера

Z4 – режим разговора

Z5 – режим занято

Z6 – режим нет связи.

Z2->f(z1, сигнал сети, нажать кнопку «выкл»).

Z1 – нет связи

Z2 – режим чтения

Z3 – режим осмысления

Z4 – режим практика (выполнение заданий после прочтения)

Z2 = (z1, учитель дал задание, открыть книгу).

Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, z₁z₂z₃), то говорят, что она обладает поведением.

z_t=f(z_t-1, x_t, u_t)

Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы

Внешняя среда, влияет на условия приема сигнала.

Учитель, родитель, состояние здоровья, внешняя среда (плохая освещенность)

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, по аналогии с техническими устройствами называют устойчивым состоянием равновесия

Чаще всего в режиме состояния звонка Z1, технически z2.

Z1

Состояние системы описывается рядом переменных x₁..x_n. Одна из переменных или группа переменных x_i, должна поддерживаться в определенном значении x_i=F(X,t) (или диапазоне значений), называемой целевой функцией.

Целевая функция Стоимость (функциональность, качество). Переменные могут быть связаны между собой по связи И, ИЛИ.

Для книги: Целевая функция Стоимость (содержание, качество).

Для системы Ученик-Ученик: Целевая функция Обученность (способность ученика, тезаурус).

Функционирование системы связано с понятием ресурса. Ресурсы могут быть внешними, внутренними

Внутренние – зарядка батареи, процессор.

Внешние – дисплей (яркость, разрешение)

Внутренние – желание.

Внешние – материальные, удобства, местоположение, освещенность.

Материальные системы могут быть рассмотрены на разных уровнях детализации.

Пластик, металл, батарея

Физически, биологически (руки, ноги, кожа)

Топологии структуры: линейная, иерархическая, сетевая

сетевая

иерархическая

Для описания системы необходимо представить:

1. Структуру (строение)

2. Функции (работу)

3. Связи (ресурсы)

1. внешние элементы

2. для защиты внутренних элементов от повреждений, для объединения всех внутренних элементов (удобства использования всех элементов, т.к. они находятся в одном месте).

3. связями между элементами будет служить пазы корпуса, соединительные болты.

1.передача информации

2.для увеличения тезауруса ученика

3.связами может служить задание учителя, мотивация к обучению и самопознанию, наказ родителей.

Морфологическое (структурное или топологическое). Это описание структуры системы или описание совокупности А элементов и необходимого для достижения целей набора отношений R между элементами этой системы.

А – множество элементов

Дисплей	1
Микрофон	1
Динамик	1
Кнопки	1
Sim-карта	1
аккумулятор	1

R- отношения между ними (Кнопки – процессор; процессор – дисплей; процессор – память)

А – множество элементов

Тезаурус ученика	1
Способности ученика	1
Органы чувств ученика	1
Теория параграфа	1
Примеры параграфа	1
Задания параграфа	1
Рисунок	1
Таблица	1
Вопросы параграфа	1

R – (Задания параграфа-способности ученика; теория параграфа – задания параграфа)

Функциональное. Это описание законов функционирования, эволюции системы, алгоритмов ее поведения.

Физическая схема работы батареи или работы дисплея с физической точки зрения или нарисовать схему подобную ученику и учителю.

Отражение и преломление лучей от влияния света

Информационное (информационно-логическое, инфологическое). Это описание информационных связей как системы с внешней средой, так и подсистем системы.

Смотри пункт 9

Смотри пункт 9

Классификацию систем можно осуществить по разным критериям.

По отношению системы к окружающей среде

По происхождению системы (элементов, связей, подсистем)

По описанию переменных системы

По типу описания закона (законов) функционирования системы

По способу управления системой (в системе)

По отношению системы к окружающей среде:

• открытая (есть обмен ресурсами с окружающей средой);

По происхождению системы (элементов, связей, подсистем):

• искусственные (орудия, механизмы, машины, автоматы, роботы и т.д.);

По описанию переменных системы:

• смешанного (количественно-качественное) описания.

По типу описания закона (законов) функционирования системы:

• параметризованные (закон известен с точностью до параметров и его возможно отнести к некоторому классу зависимостей);

По способу управления системой (в системе):

• управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые - программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые - приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний, и самоорганизующиеся - изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);

По отношению системы к окружающей среде:

• открытые (есть обмен ресурсами с окружающей средой);

По происхождению системы (элементов, связей, подсистем):

• естественные (живые, неживые, экологические, социальные и т.д.);

По описанию переменных системы:

• с качественными переменными (имеющие лишь содержательное описание);

По типу описания закона (законов) функционирования системы:

• типа "Белый (прозрачный) ящик" (полностью известен закон).

По способу управления системой (в системе):

• управляемые изнутри (самоуправляемые или саморегулируемые - программно управляемые, регулируемые автоматически, адаптируемые - приспосабливаемые с помощью управляемых изменений состояний, и самоорганизующиеся - изменяющие во времени и в пространстве свою структуру наиболее оптимально, упорядочивающие свою структуру под воздействием внутренних и внешних факторов);

Система называется сложной, если в ней не хватает ресурсов (главным образом, информационных) для эффективного описания (состояний, законов функционирования) и управления системой

Сложная система.

• большое число элементов в системе (сложность системы);

• взаимосвязь и взаимодействие между элементами;

• иерархичность структуры управления;

• обязательное наличие человека в контуре управления.

Сложная система

• большое число элементов в системе (сложность системы);

• взаимосвязь и взаимодействие между элементами;

• иерархичность структуры управления;

• обязательное наличие человека в контуре управления.

Модель учебника

Естественно, что сначала, необходимо разобраться с единицами содержания учебника – объектами, в которых реализуется содержание учебного материала. Структурными элементами содержания учебника считаются параграфы.

Так как учебный предмет представляет собой единство содержательного и процессуального блоков, то в учебнике, в единстве с самим содержанием, подлежащим усвоению, должен содержаться и аппарат организации его усвоения.. Следовательно, параграф учебника должен представлять собой текст в соединении с заданиями для его усвоения, а значит выступать как единицы содержания учебного материала и процесса обучения ему.

С другой стороны, в параграфе необязательно отражение всех элементов содержания: он может быть посвящен исключительно формированию репродуктивных умений или в нем могут отсутствовать задания на усвоение опыта творческой деятельности и т.д. Поэтому параграф, выступая в качестве единицы процесса обучения, не может выступать в учебнике в качестве единицы содержания образования.

Единицей содержания образования в учебнике может быть глава, включающая систему параграфов. В ней должны найти отражение все элементы содержания образования и аппарат организации его усвоения. Поэтому основная функция главы – развертывание учебного материала в единстве всех аспектов.

Рассмотрим теперь анализ содержания учебника, которое оценивается двумя объективными характеристиками: сложность и объём.

Сложность – категория, описывающая состав деятельности, необходимой для решения познавательной задачи или усвоения содержания информационного текста, независимо от того, кто эту деятельность выполняет и рассматривается в двух планах: сложность структурная и сложность содержательная.

Структурная сложность параграфа (главы) зависит от числа единиц входящих в него разнородных элементов, от иерархии этих элементов, от разнообразия их связей и отношений.

Содержательная сложность связана, в первую очередь, с целью, поставленной перед параграфом (главой).

Под объёмом параграфа (главы) понимают количество элементов, входящих в него.

Обратимся теперь к некоторым особенностям текста учебника.

Опираясь, как это принято в психологии, на три уровня понимания текста, рассмотрим два основных компонента его сложности: информативность текста и ясность структуры текста.

Известно, что чем информативнее текст, тем он труднее для понимания. Следовательно, если бы удалось учесть знания ученика в начале работы с текстом и новизну содержания, то можно было бы точно предсказать трудность текста для этого ученика.

Поэтому наибольший эффект дает тезаурусный подход, наиболее точно учитывающий предварительные знания. Применим его здесь, используя результаты Ю.А. Шрейдера.

Смысловой анализ текста, можно описать с точки зрения различных наблюдений, обладающих различными представлениями о мире. Поэтому формальная модель, позволяющая описывать процесс семантического анализа текста, должна содержать описание "представления о внешнем мире" некоторого наблюдателя.

Это "описание" мы будем называть тезаурусом.

Сам процесс смыслового анализа текста будет интерпретироваться как изменение тезауруса ("представление, о внешнем мире") под влиянием данного текста.

Будем называть количеством семантической информации, содержащейся в тексте Т, относительно тезауруса , I (Т, ) — степень изменения тезауруса под воздействием этого текста.

Важное свойство этого понятия состоит в том, что предварительное расширение тезауруса может не только уменьшить, но и увеличить величину I(Т, ).

Содержательно это означает, что ученик, выучивший некоторую часть учебника, извлекает из последующей его части, вообще говоря, больше, чем до обучения.

Эта особенность модели семантической информации существенно отличает ее от классической (К. Шеннон), где всегда увеличение априорной информации уменьшает количество информации, извлекаемой из данного сообщения.

Рассмотрим теперь вопрос об оптимальной информативности текста. Известно, что из текста можно исключить некоторые предложения и части предложений без ущерба для основного содержания текста. Исходя из этого, предложения делят на базисные и дополняющие. Базисные предложения выражают мысли, необходимые для практического приложения текста и для понимания последующего материала. Дополняющие предложения разъясняют базисные; с точки зрения базисного текста они являются избыточными. Установлено, что для полноценного понимания учебного текста в нем должно быть в 4-5 больше дополняющих предложений, чем базисных.

Структура учебного текста тем совершеннее, чем ближе друг к другу находятся связанные элементы. Связь между далеко стоящими элементами трудно понять из-за ограниченности объема к蟬атковременной памяти.

Таким образом, содержание единицы учебника, (параграфы, главы) характеризуется следующими параметрами:

1. структурная сложность – число, разнородных единиц элементов, их иерархия, связи и отношения;

2. содержательная сложность – категория цели;

3. информативность – степень изменения тезауруса учебника;

4. ясность структуры текста - степень близости связанных элементов.

Наша задача теперь состоит в том, чтобы для каждой единицы учебника суметь найти его характеристики, опираясь на которые учитель сможет построить оптимальный процесс обучения.