Комп'ютерні експертні системи в професійному навчанні майбутніх лікарів (на пропедевтичному етапі)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України

УДК 378.164/169

Комп'ютерні експертні системи в професійному навчанні майбутніх лікарів (на пропедевтичному етапі)

13.00.04 - теорія та методика професійної освіти

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук

Добровська Людмила Миколаївна

Київ 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті педагогіки і психології професійної освіти АПН України, м. Київ.

Науковий керівник - доктор педагогічних наук, професор Булах Ірина Євгенівна, Національний медичний університет імені О.О.Богомольця, завідувач кафедри медичної інформатики та комп'ютерних технологій навчання.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, член-кореспондент АПН України Биков Валерій Юхимович, Інститут засобів навчання АПН України, м. Київ, директор;

кандидат педагогічних наук Крушинська Тетяна Юріївна, Дніпропетровська державна медична академія, м. Дніпропетровськ, викладач кафедри мікробіології.

Провідна установа: Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, кафедра теорії та історії педагогіки, Міністерство освіти і науки України, м. Київ.

Захист відбудеться “24” грудня 2003 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.451.01 в Інституті педагогіки і психології професійної освіти АПН України за адресою: 04060, м. Київ, вул. М.Берлинського, 9, 5 - й поверх, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України (04060, м. Київ, вул. М. Берлинського, 9).

Автореферат розісланий “22” листопада 2003 року.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради Цибульська Г.М.

комп'ютерний пропедевтичний навчання лікар

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність та доцільність дослідження. Науково-технічний прогрес, неперервне зростання кількості інформації, підвищення ролі особистості, інтелектуалізація її діяльності, швидкоплинність зміни техніки і технологій у світі - все це потребує якісно нового рівня викладання як базових, так і фахових дисциплін, забезпечення інтелектуальної, психологічної, моральної готовності до праці в нових умовах всіх учасників навчально-виховного процесу.

Закон України “Про національну програму інформатизації”, прийнятий у 1998 році, визначає стратегію розв'язання проблеми забезпечення інформаційних потреб та інформаційної підтримки усіх сфер діяльності людини. У розділі “Основні напрями інформатизації” у пункті 9, що стосується інформатизації науки, освіти і культури, зазначається, що інформатизація освіти буде спрямовуватися на формування і розвиток інтелектуального потенціалу нації, удосконалення форм і змісту навчального процесу, впровадження комп'ютерних методів навчання та тестування, що дозволить вирішувати проблеми освіти на рівні світових вимог.

Реалізація соціального замовлення суспільства щодо підготовки фахівців нового типу вимагає застосування сучасних засобів управління навчальною діяльністю студентів, у тому числі і комп'ютерних. Саме тому вчені педагоги і психологи здійснюють цілеспрямовані спроби осмислення ролі функціонального застосування комп'ютерних технологій, визначення їх реального впливу на процеси навчання, виховання, на закономірності формування знань, умінь, навичок та якостей особистості. На сьогодні завдяки дослідженням В.В. Давидова, В.Я. Ляудіса, Ю.І. Машбиця, В.В. Рубцова та інших учених найбільш повно розроблені психологічні основи створення комп'ютерних засобів навчання.

Дидактичний аспект проектування комп'ютерних засобів розроблений менше, хоча саме він зумовлює ефективність їхнього застосування у навчальному процесі. Так, загальнопедагогічні аспекти використання комп'ютера досліджували В.Ю. Биков, І.Є. Булах, М.I. Жалдак, В.К. Цонєва; дидактичні аспекти, а також функції комп'ютера - В.В. Одегова, І.В. Синельник, Н.Ф.Тализіна; методику застосування комп'ютерів аналізували Т.В. Габай, Ю.І. Лобанов. Активно працювали в цьому напрямі такі зарубіжні вчені, як Т. Барський, С. Бандерсон, Т. Ейджер, А. Лесгодс, Г. Кєдровіч, Й.-Л. Мартинанд, Ф. Янушкевич та інші.

Інформатизація у вищих навчальних закладах є невід'ємною складовою інформатизації освіти. Вона суттєво впливає на зміст, організаційні форми і методи навчання, управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів. Досвід використання інформаційних технологій в освіті свідчить, що їхній прогрес значною мірою випереджає методичні підходи, на які він повинен спиратися.

Аналіз результатів попередніх досліджень дає підстави вважати, що застосування комп'ютерних засобів може значно підвищити ефективність навчання за рахунок його інтенсифікації та індивідуалізації, зростання продуктивності праці викладача. Комп'ютерні технології навчання у своїй більшості реалізуються на основі емпіричних методичних прийомів, спираються на педагогічний досвід. Ось чому актуальною є проблема наукового обґрунтування методології їх розробки.

У наш час разом із розвитком технічних та інформаційних можливостей технологій навчання спостерігається процес реформування медичної професійної освіти. Чи не найважливішим завданням цього процесу є вдосконалення підготовки лікарів. Для його вирішення потрібно усунути недоліки у роботі вищих медичних навчальних закладів - розінтегрованість між теоретичною підготовкою випускників та їхньою готовністю до виконання обов'язків лікаря. Один із шляхів досягнення цієї мети - дослідження та розробка методик оволодіння студентами-медиками професійними знаннями та прийомами фахової розумової діяльності.

Вивчення стану справ у Національному медичному університеті ім. О.О. Богомольця дало підстави обґрунтувати необхідність наукового підходу до застосування комп'ютерних експертних систем з метою формування пропедевтичних професійних знань як необхідної умови якісної підготовки медичних кадрів.

Медичні навчальні заклади України починають активно використовувати новітні комп'ютерні технології, серед яких чинне місце відводиться експертним системам. Це пов'язано із постійно зростаючою технічною насиченістю медицини, яка наближається багатьма аспектами до точних наук, і з тим фактом, що сучасні методи діагностики й лікування базуються на новітніх досягненнях природничих і технічних наук.

Аналіз відповідного досвіду як в Україні, так і за кордоном дозволяє зробити висновок, що експертні системи є перспективним сучасним дидактичним засобом навчання. Але в практиці навчання вони використовуються недостатньо, що зумовило необхідність подальшої розробки педагогічних і методологічних аспектів їх впровадження в навчальний процес.

У науковій літературі виділяють такі аспекти дослідження експертних систем:

експертна система як один із напрямів досліджень у галузі штучного інтелекту (К. Нейлор, С. Осуга, Д. Уотерман, Р Форсайт та інші);

теоретичні питання розробки експертних систем (В.А. Петрушин, К. Таунсед, Д. Фохт та інші);

дослідження психолого-педагогічних аспектів використання експертних систем у навчанні (М.А. Антонченко, Н.Р. Балик, Ю.С. Рамський, Ю.А. Шрейдер та інші).

Впровадження експертних систем у навчальний процес вищих медичних навчальних закладів України лише розпочинається. Досвід показує, що навчальні можливості будь-яких систем ще не гарантують їх якісного застосування, - навіть найбільш бездоганні з них без дослідження їхньої ролі, місця, способів та меж використання не будуть ефективними. У зв'язку з цим виникла необхідність обґрунтування наукового підходу до застосування комп'ютерних експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

Отже, актуальність теми дисертації зумовлена необхідністю дослідження:

- шляхів підвищення ефективності навчального процесу завдяки впровадженню інформаційних технологій навчання;

- впливу сучасних комп'ютерних технологій на навчальний процес та на його суб'єктів;

- впливу інформаційних технологій навчання на процес удосконалення професійної підготовки майбутніх лікарів.

Аналіз процесу професійної підготовки лікарів в Україні показав, що кожний студент вищого медичного навчального закладу ІІІ-ІV рівнів акредитації проходить такі її етапи: доклінічний (або пропедевтичний), клінічний та післядипломний. Головним завданням пропедевтичного етапу, що триває з першого по третій курси і якому присвячено дослідження, є формування у студентів системи пропедевтичних професійних знань, умінь та навичок.

Вище зазначене зумовило вибір теми дисертаційного дослідження “Комп'ютерні експертні системи в професійному навчанні майбутніх лікарів (на пропедевтичному етапі)”.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконано в межах наукового дослідження кафедри медичної інформатики та комп'ютерних технологій навчання Національного медичного університету ім. О.О.Богомольця за темою “Моделювання дистанційних форм навчання з використанням сучасних інформаційних технологій” (РК № 0100U002642) і пов'язане з планом НДР Інституту педагогіки і психології професійної освіти АПН України при розробці теми “Психолого-педагогічні технології навчання у вищій школі” (РК №0199U000390).

Об'єкт дослідження - професійне навчання майбутніх лікарів у вищих медичних навчальних закладах України.

Предмет дослідження - використання експертних систем на етапі пропедевтичної підготовки майбутніх лікарів.

Мета дослідження - визначення впливу комп'ютерних експертних систем на процес оволодіння пропедевтичними професійними знаннями; розробка, обґрунтування та експериментальна перевірка методики використання комп'ютерних експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів.

Концептуальна ідея дослідження. Ядром процесу засвоєння студентами професійних знань та умінь є організація і поетапне формування розумових дій. Впровадження комп'ютерних експертних систем у професійне навчання майбутніх лікарів сприятиме оволодінню студентами професійними медичними знаннями та прийомами фахової діяльності. Питання щодо ефективного використання медичних експертних систем потребує їх вивчення, виявлення та експериментальної перевірки умов, що сприятимуть підвищенню результативності навчання.

Методику використання експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів розроблено на основі концепції розвитку творчих здібностей через положення теорій проблемного навчання та поетапного формування розумових дій. Розвиток творчих здібностей відбувається через механізм наслідування зразків творчого мислення (орієнтувальної основи розумових дій).

В основу дослідження покладено гіпотезу, згідно з якою використання комп'ютерних експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів позитивно впливає на процес оволодіння студентами-медиками пропедевтичними професійними знаннями та прийомами фахової розумової діяльності, якщо:

використовувати ці системи як інструмент навчально-пізнавальної діяльності;

використовувати ці системи при виконанні фахових випереджальних завдань професійного змісту, орієнтованих на “зону найближчого розвитку” студента;

організовувати пізнавальну діяльність майбутніх лікарів, створюючи прототип навчальної експертної системи, яка операційно моделює процес розв'язання проблемних задач з логічним навантаженням у формі наочних логіко-символьних структур.

Предмет, мета та гіпотеза дослідження зумовили його основні завдання:

Проаналізувати проблему дослідження у педагогічній теорії і практиці.

Дослідити дидактичні можливості медичних експертних систем щодо моделювання професійної діяльності лікаря.

Виявити і обґрунтувати дидактичні умови ефективного використання комп'ютерних експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів.

Розробити, обґрунтувати й експериментально перевірити методику використання комп'ютерних експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів.

Методологічну основу дослідження складають положення теорії про пізнання як активну перетворювальну і відображальну діяльність та про методологію моделювання (В.М. Глушков, І.Б. Новік, В.А. Штофф); системно-структурний підхід до аналізу навчальної діяльності; теорія діяльнісного підходу до процесу навчання (Л.С. Виготський, О.М. Леонтьєв, С.Л. Рубінштейн); теорія розвивального навчання (В.В. Давидов, С.І. Кабанова-Меллер, З.І. Калмикова); теорія проблемного навчання (І.Я. Лернер, М.І. Махмутов); концепції формування прийомів розумової діяльності (Г.В. Габай, С.І. Кабанова-Меллер, Н.Ф. Тализіна); теорія поетапного формування розумових дій та орієнтувальної основи діяльності (П.Я. Гальперін, Н.Ф. Тализіна); загальнодидактичні положення (Ю.О. Бабанський, В. Оконь, М.М. Скаткін); погляди визначних медиків на специфіку лікарського мислення та його природу (М.А. Ардаматський, О.Ф. Білібін, С.O. Гiляревський, I.М. Осипов, К.А. Тарасов, Г.I. Царегородцев).

Теоретичну базу дослідження складають положення та висновки загальної дидактики, професійної підготовки, міждисциплінарних досліджень, які поєднують психолого-педагогічні та методичні розробки змісту й організації навчання за допомогою комп'ютерних технологій. Дослідження окремих аспектів означеної проблеми здійснювалося на основі наукових ідей вітчизняних та зарубіжних педагогів, психологів, фахівців у галузі кібернетики. Аналізуючи педагогічний процес, ми спиралися на результати досліджень українських учених-педагогів: А.М. Алексюка, В.Ю.Бикова, І.Є. Булах, С.У.Гончаренка, М.І. Жалдака, В.І. Євдокимова, М.Я. Ігнатенко, В.І. Клочко, В.А. Козакова, Ю.І. Машбиця, В.Ф. Паламарчук, І.П. Підласого, П.І.Сердюкова, І.В. Синельник. Проведено аналіз результатів досліджень вітчизняних та зарубіжних учених з питань штучного інтелекту: В.І. Гриценко, О.М. Довгялло, Е.В.Попова, Г.С.Поспєлова, К. Нейлора, М. Мінського, Дж. Елті, М. Кумбса, Д.Уотермана, С. Осуга, Е.Хювенена, Є. Сеппянена, Дж. Доорса та інших.

При розв'язанні поставленої проблеми були використані традиційні для педагогічної науки методи дослідження:

Теоретичні методи: аналіз філософської, педагогічної, психологічної, кібернетичної і медичної літератури; методи системного, причинно-наслідкового, порівняльного аналізу; cтруктурне, процесуальне й технологічне моделювання;

Емпіричні методи: педагогічний експеримент, обробка результатів педагогічного експерименту з використанням методів математичної статистики.

Організація і етапи дослідження. Дослідження здійснювалося впродовж двох взаємопов'язаних етапів у 1994-2000 роках.

На першому (пошуковому) етапі (1994 - 1996 роки) вивчалися науково-теоретичні аспекти вищої медичної професійної освіти; педагогічна, психологічна, медична та кібернетична література з проблеми, визначено рівень її розробленості, сформульовано основні положення, робочу гіпотезу, основні завдання та методи дослідження; теоретично обґрунтовано педагогічний вплив комп'ютерних експертних систем на процес формування пропедевтичних професійних знань; розроблялася методика формування у майбутніх лікарів пропедевтичних професійних знань з діагностики захворювань.

На другому (дослідно-експериментальному) етапі (1996 - 2000 роки) було проведено експериментальне дослідження і обґрунтування методики застосування комп'ютерних експертних систем при оволодінні студентами-медиками пропедевтичними професійними знаннями.

Експериментальна робота проводилася на базі кафедри медичної інформатики та комп'ютерних технологій навчання (яка є опорною з даного профілю серед вищих медичних навчальних закладів України ІІІ-ІV рівнів акредитації), кафедр пропедевтики внутрішніх хвороб та загальної хірургії Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця. Дослідженням було охоплено 1246 студентів медичних факультетів НМУ.

Наукова новизна дослідження полягає в тому, що вперше а) виявлено вплив застосування комп'ютерних експертних систем на процес оволодіння майбутніми лікарями пропедевтичними професійними знаннями та прийомами фахової розумової діяльності; б) виявлено і теоретично обґрунтовано дидактичні умови ефективного використання комп'ютерних експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні студентів-медиків; в) розроблено, обґрунтовано й експериментально перевірено методику використання експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів, основу якої складає їхня випереджальна пізнавальна діяльність; г)доведено, що структурне оформлення процесів операційного моделювання засобами комп'ютерних експертних систем, надання їм чітких візуальних форм полегшить сприйняття, осмислення та запам'ятовування студентами навчальної інформації; дістало подальшого розвитку дослідження дидактичних можливостей медичних експертних систем щодо моделювання професійної діяльності майбутнього лікаря.

Теоретичне значення дослідження полягає в тому, що на основі положень теорій проблемного навчання, поетапного формування розумових дій та розвитку творчих здібностей через механізм наслідування зразків творчого мислення (як орієнтувальної основи розумових дій) розроблено методику використання експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

Практичне значення результатів дослідження. Запропоновано і апробовано методику використання експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів; розроблено методичні рекомендації для студентів-медиків, викладачів дисципліни “Медична інформатика” й інших навчальних дисциплін вищих медичних навчальних закладів.

Результати дослідження можуть бути використані при складанні навчальних програм та посібників для вищих медичних навчальних закладів України І-ІІ та ІІІ-ІV рівнів акредитації, а також у розробці програмного забезпечення.

Впровадження результатів дослідження. Результати дослідження впроваджено у Буковинській державній медичній академії (акт про впровадження від 12 червня 2000 року) та в Тернопільській державній медичній академії (акт про впровадження від 20 вересня 2000 року).

Особистий внесок пошукувача. Автором самостійно виконані основні завдання дисертаційного дослідження: виявлено та обгрунтувано дидактичні умови ефективного використання комп'ютерних експертних систем на етапі пропедевтичної професійної підготовки майбутніх лікарів; розроблено методику використання експертних систем на етапі пропедевтичної підготовки майбутніх лікарів, методичні рекомендації “Медичні експертні системи” для студентів-медиків і викладачів вищих медичних навчальних закладів. За безпосередньої участі автора проведено дослідно-експериментальну роботу під час викладання дисципліни “Медична інформатика” для студентів ІІ курсу медичних факультетів Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця та самостійно виконана обробка результатів.

У працях, написаних у співавторстві, автору належить розробка окремих модулів експертної системи ЛОГОЕКС.

Вірогідність наукових результатів і основних висновків дослідження забезпечена методологічною обґрунтованістю вихідних положень, всебічним теоретичним дослідженням проблеми, репрезентативністю вибірки, коректним використанням адекватних предмету дослідження методів, поєднанням якісного та кількісного методів обробки результатів для отримання достовірних даних, позитивними результатами формуючого експерименту.

На захист виносяться:

1. Методика використання комп'ютерних експертних систем в пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

2. Дидактичні умови ефективного використання комп'ютерних експертних систем, що полягають у застосуванні їх як інструмента навчально-пізнавальної діяльності студентів-медиків при:

оволодінні прийомами фахової розумової діяльності;

моделюванні процесу розв'язання проблемних задач з логічним навантаженням у формі наочних логіко-символьних структур;

виконанні фахових випереджальних завдань професійного змісту у формі побудови прототипу навчальної медичної експертної системи.

Апробація результатів дослідження. Основні положення і результати дослідження доповідалися і обговорювалися на таких форумах: Міжнародній науково-практичній конференції "Система неперервної освіти: здобутки, пошуки, проблеми" (м. Чернівці, 1996 рік); Всеукраїнській науково-практичній конференції "Експериментальна педагогіка в XX столітті" (м. Київ, 1996 рік); навчально-методичній конференції Національного медичного університету ім. О.О.Богомольця "Методичні аспекти навчального процесу на медичних факультетах" (м. Київ, 1997 рік); Всеукраїнській науково-методичній конференції "Актуальні проблеми підготовки медичних та фармацевтичних кадрів в Україні" (м. Одеса, 1997 рік).

Публікації. Основні положення і результати дослідження висвітлено в 12 наукових працях, з них 5 праць написано без співавторів, у тому числі: 5 статей надруковано у провідних наукових фахових виданнях (4 з яких написані без співавторів), 5 статей - у збірниках наукових праць, 2 статті - у збірниках матеріалів конференцій.

Структура роботи. Дисертація складається із вступу, двох розділів, висновків до розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел (210 найменувань, з них 16 - іноземною мовою), двох додатків на 29 сторінках. Зміст дисертації викладено на 221 сторінці, основну її частину - на 174 сторінках. Робота містить 17 рисунків на 11 сторінках, 18 таблиць на 22 сторінках Додатку А.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано вибір та напрям наукового дослідження, його актуальність, визначено предмет, мету, завдання, методи дослідження, розкрито його наукову новизну, теоретичне і практичне значення роботи, наведено дані про апробацію та впровадження одержаних результатів.

У першому розділі - "Формування пропедевтичних професійних знань - складова підготовки майбутнього лікаря" - зроблено огляд системи професійної підготовки лікарів в Україні, розглянуто основні етапи такої підготовки. Процес розглядається як причинно-зумовлена і послідовна в часі зміна його якісно специфічних етапів: пропедевтичного, клінічного, післядипломного.

Основні положення сучасної вищої професійної медичної освіти в Україні знаходять своє відображення у:

генерації нових ідей як у методиці професійного навчання, в тому числі і шляхом застосування нових технологій, так і в змісті професійного навчання, організації управління ним;

введенні в навчальний процес нових медичних дисциплін та інтегрованих курсів, пов'язаних з появою нових спеціальностей і комплексних галузей знань;

використанні проблеми орієнтованого підходу при вивченні фундаментальних дисциплін.

Головним завданням професійного навчання студентів-медиків на етапі пропедевтичної підготовки є формування у них системи пропедевтичних професійних знань, умінь та навичок. Цей етап завершується вивченням курсів "Пропедевтика внутрішніх хвороб" та "Загальна хіругія" (або пропедевтика хірургічних захворювань) - власне, перших клінічних дисциплін терапевтичного та хірургічного профілів, своєрідного містка між теоретичною і клінічною підготовкою фахівця.

Для удосконалення професійної підготовки майбутніх лікарів при оволодінні ними пропедевтичними професійними знаннями та прийомами фахової розумової діяльності виникає об'єктивна потреба впровадження в процес навчання комп'ютерних експертних систем. Характер формування пропедевтичних професійних знань з використанням комп'ютерних експертних систем розглянуто на прикладі формування у студентів медичних факультетів, що навчаються за спеціальністю “Лікувальна справа”, прийомів розв'язування задач з діагностики захворювань .

Експертні системи надають можливість вивчення принципово нових пізнавальних задач - створення бази знань у предметній галузі з медицини, які вимагають досить добре розвинутих абстрактного, логічного й творчого мислення, умінь систематизувати та узагальнювати інформацію. Дослідження показало, що робота із складання баз знань створює передумови для формування пропедевтичних професійних знань майбутніх лікарів.

Інженерія знань стає логічним способом організації мислення, змушує студентів глибоко і плідно розмірковувати про взаємозв'язки внутрішніх властивостей та істотних характеристик предмета, що вивчається. Їхні знання систематизуються, підвищується мотивація до навчання, розвивається творча ініціатива, формується цілісний погляд на проблему. У процесі розробки навчальної експертної системи вони глибше оволодівають відповідними предметними знаннями та способами оперування ними, повними наборами евристичних засобів, користуючись якими експерт розв'язує задачі з медицини; вдосконалюється їхня логічна підготовка: розуміння сутності формалізації медичних суджень, зв'язку між їх змістом і формою, удосконалення ролі інформаційного моделювання в сучасних інформаційних технологіях, уміння розв'язувати складні задачі при оцінюванні ситуацій і прийнятті рішень.

У роботі з'ясовано специфічні особливості розумової діяльності студентів-медиків під час розв'язування ними задач з діагностики захворювань. При розв'язуванні задач із створення баз знань основною формою мислительної діяльності є моделювання. Самі моделі визначають і спрямовують хід міркувань студентів, тобто стають особливим засобом мислительної діяльності. Це дає підстави розглядати моделювання за допомогою матеріалізованих засобів як метод формування розумових дій, а самі моделі - як засіб навчання.

Специфіка моделей по відношенню до інших засобів навчання полягає в тому, що вони є особливою формою наукової абстракції, яка забезпечує наочне зображення прихованих закономірностей і відображення загального в явищах, що вивчаються. Тому моделювання є не окремим прийомом засвоєння знань, а одним із загальних методів пізнання.

У зв'язку з цим розвиток у майбутніх лікарів уявлення про бази медичних знань (як моделі реальних процесів та явищ), про сутність розв'язування задач (як діяльність із моделювання і дослідження моделей) ми вважаємо одним із важливих напрямів формування у них підходів до розв'язування задач з медицини, посилення прикладної спрямованості навчання з медичної інформатики.

У другому розділі - "Комп'ютерні експертні системи в структурі професійної підготовки майбутніх лікарів на пропедевтичному етапі" - розглянуто розвиток інформатизації навчання у вищих навчальних закладах України загалом і, зокрема, в медичних; проаналізовано специфіку використання комп'ютерних технологій у системі медичної освіти; досліджено можливості медичних експертних систем щодо моделювання професійної лікарської діяльності, активізації навчально-пізнавальної діяльності студентів; розкрито можливість реалізації міжпредметних зв'язків при використанні експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

Однією з інтегруючих дисциплін у навчальному процесі вищих медичних навчальних закладів є "Медична інформатика", що вивчає процеси отримання, обробки, зберігання і передачі медичної інформації засобами комп'ютерної техніки з метою вдосконалення діагностичної, лікувально-профілактичної, наукової та організаційної діяльності лікаря. Проблема вибору завдань з медичної інформатики для студентів-медиків дуже важлива, оскільки від їх якості залежить успіх навчального процесу. На наш погляд, завдання повинні орієнтуватися насамперед на засвоєння основних знань з предмета, розвиток логічного, алгоритмічного мислення, активізацію пізнавального інтересу. Необхідна орієнтація на фахову спрямованість запропонованих завдань, що дозволить зміцнити зв'язок навчання з фаховою діяльністю.

Здібності людини, як відомо, розвиваються в діяльності. Здійснюючи розробку методики вивчення експертних систем у вищих медичних навчальних закладах, ми виходили із концепції діяльнісного підходу до навчання й теорії поетапного формування розумових дій (П.Я. Гальперін, О.М. Леонтьєв, Н.Ф. Тализіна). Запропоновану методику розроблено на основі концепції розвитку творчих здібностей через механізм наслідування зразків творчості та положень теорії проблемного навчання. Подаючи як орієнтувальну основу розумових дій зразки творчого мислення, ми отримали розвиток творчих здібностей через механізм наслідування зразку.

Навчальна діяльність нами розглядається як сукупність основних взаємопов'язаних базових компонентів:

- змістового (знання про системи зберігання і подання даних, банки знань, моделі подання знань і їх використання, експертні системи та експертні оболонки, механізми виведення і елементи логіки, принципи організації діалогу в експертній системі);

- процесуально-операційного (способи інформаційно-пошукової діяльності під час роботи з базами даних - створення моделі навчальної бази даних та пошук інформації в ній; з експертною оболонкою - складання моделі навчальної бази знань та пошук інформації в базі знань);

- мотиваційного (пізнавальні потреби, позитивні мотиви, пов'язані з новизною та практичною значущістю діяльності);

- прогностичного (прийняття рішень, передбачення результату діяльності).

Дослідження дидактичних можливостей медичних експертних систем щодо моделювання професійної діяльності лікаря показало, що ці можливості полягають у відтворенні процесу прийняття медичних рішень з використанням методів оцінювання медичної інформації.

Розроблено методику використання комп'ютерних експертних систем при вивченні дисципліни "Медична інформатика". Основа цієї методики - організація випереджувальної пізнавальної діяльності під час розв'язування задач на побудову демонстраційного прототипу навчальної експертної системи.

Експериментальне дослідження ефективності методики використання комп'ютерних експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів проводилося за класичною схемою: формування однорідних експериментальної та контрольної груп студентів на окремо взятих медичних факультетах ІІ курсу Національного медичного університету під час вивчення медичної інформатики і дослідження відмінностей між ними. Статистичні спостереження здійснювалися протягом 1996-2000 років.

Аналіз результатів констатуючого експерименту засвідчив, що до проведення формуючого експерименту між контрольною та експериментальною вибірками випадкових величин, які характеризують засвоєння знань з дисципліни “Медична інформатика” (вихідний контроль з інформатики) на кожному медичному факультеті, істотної різниці не було.

Під час вивчення дисципліни “Медична інформатика” на ІІ курсі в експериментальних групах проводився формуючий експеримент: нами було запропоновано студентам тексти ситуаційних задач і алгоритмів їх розв'язання за темами дисциплін “Загальна хірургія” та “Пропедевтика внутрішніх хвороб” для виконання роботи на рівні побудови демонстраційного прототипу навчальної медичної експертної системи, здатної вирішувати означені задачі. Студенти контрольної групи оволодівали навчальним матеріалом, спостерігаючи за демонстрацією роботи медичної експертної системи. Пізнавальна діяльність студентів контрольної групи розгорталася на репродуктивному рівні, експериментальної - на репродуктивному та аналітичному.

Аналіз оцінок (випадкових величин), що характеризують засвоєння знань з дисциплін “Загальна хірургія” та “Пропедевтика внутрішніх хвороб” студентами ІІІ курсу медичних факультетів, з якими проводився формуючий експеримент (на ІІ курсі під час вивчення дисципліни “Медична інформатика”), показав, що :

- між даними, які характеризують оволодіння знаннями з дисциплін “Загальна хірургія” і “Пропедевтика внутрішніх хвороб” студентами ІІІ курсу, існує вірогідний зв'язок (дослідження стохастичного зв'язку проводилося методом рангової кореляції Спірмена, у нашому випадку ранжирувалися середні значення випадкових величин по групах);

- між даними, що характеризують засвоєння знань студентами в контрольній та експериментальній групах з дисциплін “Загальна хірургія” і “Пропедевтика внутрішніх хвороб”, існує істотна відмінність, яка, за результатами перевірки статистичної гіпотези, пов'язана із застосуванням під час вивчення дисципліни “Медична інформатика” методики залучення комп'ютерних експертних систем (при перевірці статистичної достовірності відмінності середніх величин вибірок випадкових величин, що характеризують засвоєння знань в експериментальній та контрольній групах, використовувався t-критерій Ст'юдента).

На основі статистичної обробки результатів експерименту зроблено висновки щодо наявності міждисциплінарних інтегральних зв'язків між навчальними дисциплінами, що закладені у навчальних програмах вищих медичних навчальних закладів.

Наше дослідження було виконане в межах вирішення проблеми удосконалення професійного навчання майбутніх лікарів на пропедевтичному етапі. Поєднання фахової підготовки з інформаційними технологіями у формі експертних систем вважаємо перспективним напрямом удосконалення освітньої діяльності медичних навчальних закладів ІІІ-ІV рівнів акредитації, саме в розвитку цієї ідеї вбачаємо резерви зростання інноваційного потенціалу студента.

Узагальнення одержаних результатів дослідження підтвердило висунуту нами гіпотезу і надало можливість сформулювати такі висновки:

Медичні навчальні заклади України активно використовують новітні комп'ютерні технології, серед яких чинне місце відводиться експертним системам. Аналіз відповідного досвіду як в Україні, так і за кордоном дозволяє стверджувати, що експертні системи є перспективним сучасним дидактичним засобом навчання; в практиці навчання вони використовуються недостатньо, що зумовило необхідність подальшої розробки педагогічних і методологічних аспектів їх впровадження в навчальний процес. Аналіз проблеми дослідження щодо використання експертних систем на етапі пропедевтичної підготовки майбутніх лікарів зробив можливим обґрунтувати необхідність наукового підходу до застосування комп'ютерних експертних систем з метою формування пропедевтичних професійних знань як необхідної умови якісної підготовки медичних кадрів.

Дидактичні можливості медичних експертних систем щодо моделювання професійної діяльності лікаря полягають у відтворенні процесу прийняття медичних рішень з використанням методів оцінювання медичної інформації (при діагностиці, прогнозуванні розвитку хвороби, лікуванні хворих). Комп'ютерне моделювання фахової розумової діяльності студентів-медиків засобами навчальних експертних систем у формі наочних логіко-символьних структур стимулює їхню пізнавальну активність, сприяє актуалізації та поглибленню міжпредметних зв'язків, забезпечує єдиний методологічний підхід до розв'язання певного класу задач, створює реальну основу підвищення практичної значущості курсу медичної інформатики в пропедевтичному професійному навчанні.

Теоретично та експериментально доведено, що комп'ютерні експертні системи позитивно впливають на процес оволодіння студентами-медиками пропедевтичними професійними знаннями та прийомами фахової розумової діяльності, якщо:

використовуються як інструмент навчально-пізнавальної діяльності студентів;

моделюють процес розв'язання проблемних задач з логічним навантаженням у формі наочних логіко-символьних структур;

використовуються при виконанні випереджувальних завдань професійного змісту, орієнтованих на "зону найближчого розвитку" студентів, у формі побудови прототипу навчальної медичної експертної системи (робота щодо підготовки, введення даних у систему та їх динамічна корекція проводяться студентами індивідуально).

Основою для активізації навчально-пізнавальної діяльності студентів-медиків є використання у навчальному процесі методики організації випереджувальної пізнавальної діяльності разом із застосуванням комп'ютерних експертних систем.

На основі концепції розвитку творчих здібностей через положення теорій проблемного навчання та поетапного формування розумових дій розроблено методику використання комп'ютерних експертних систем у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів. Експериментальна перевірка протягом трьох навчальних років розробленої методики під час вивчення студентами медичних факультетів Національного медичного університету ім. О.О.Богомольця дисципліни “Медична інформатика” показала статистичну вірогідність змін у засвоєнні ними пропедевтичних професійних знань та прийомів фахової розумової діяльності.

Результати дослідження можуть використовуватися у наступних розробках проблеми удосконалення фахової підготовки лікарів у вищих медичних навчальних закладах.

У подальшому доцільно дослідити особливості впровадження комп'ютерних експертних систем у навчальний процес вищих медичних навчальних закладів на клінічному етапі та в ході дистанційної форми навчання.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВІДОБРАЖЕНІ В ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ АВТОРА

Добровська Л.М. Пропедевтика засвоєння медичних знань з діагностики захворювань //Педагогіка і психологія професійної освіти. - 2000. - № 2. - С. 124 - 129.

Добровська Л.М. Інформаційні технології як засіб формування лікарського мислення на етапі доклінічної підготовки студентів-медиків //Педагогіка і психологія професійної освіти. - 1998. - № 2. - С. 93-97.

Добровська Л.М. Дидактичні умови впровадження комп'ютерних експертних систем у навчальний процес медичних вузів //Освіта і управління. - 1998. - № 4. - С.133-137.

Добровська Л.М. Випереджальна пізнавальна діяльність - засіб формування лікарського мислення //Педагогіка і психологія професійної освіти. - 1998. - № 3. - С.92-96.

Добровська Л.М., Булах І.Є. Медичні експертні системи та їхні дидактичні можливості //Проблеми освіти: Наук-метод. зб. - К.: ІЗМН. - 1998.- Вип. 12.- С.65-69. - (авторські - 0,15 авт. арк.).

Добровская Л.Н., Микаилов Г.З., Перевозчикова О.Л., Фищук С.Д. Инструментарий диагностирования //Кибернетика и системный анализ. - 1993. - №2. - С. 154-158. - (авторські - 0,20 авт. арк.).

Добровская Л.Н., Перевозчикова О.Л. Алгебро-грамматическая формализация интерфейса системи ЛОГОЄКС //Методы представлення знаний в информационных технологиях: Сб.научн. тр. - К.: Ин-т кибернетики АН Украины. - 1994. - С.94-99. - (авторські - 0,15 авт. арк.).

Добровская Л.Н., Перевозчикова О.Л., Фищук С.Д. Типизация сценариев диагностирования //Программно-алгоритмическое обеспечение решения задач прикладной математики: Сб. научн. тр.- К.: Ин-т кибернетики АН Украины. - 1993. - С.75-81.- (авторські - 0,15 авт. арк.).

Добровская Л.Н., Микаилов Г.З., Перевозчикова О.Л., Фищук С.Д. Система тестирования //Разработка математического и программного обеспечения ППП и решение задач дискретной оптимизации: Сб. научн.тр.- К.: Ин-т кибернетики АН Украины.- 1992. - С.71-77. - (авторські - 0,10 авт. арк.).

Добровская Л.Н., Артеменко Е.И., Фищук С.Д. Представление информации в диалоговой интегрированной системе принятия управленческих решений //Средства представлення знаний в информационных технологиях: Сб. научн. тр. - К.: Ин-т кибернетики АН Украины. - 1992.- С.49-54.- (авторські -0,10 авт. арк.).

Добровська Л.М., Булах І.Є. Дидактичні можливості використання експертних систем у процесі навчання //Система неперервної освіти (здобутки, пошуки, проблеми): Міжнародна наук.-практ. конференція. - Чернівці. - 1996. - С.146-149. - (авторські - 0,10 авт. арк.).

Добровська Л.М. Дидактичні засоби формування лікарського мислення у студентів вищої медичної школи //Методичні аспекти навчального процесу на медичних факультетах: Навч.-метод. конференція 4-го мед.факультету. - К. - 1997. - С.19-20.

АНОТАЦІЇ

Добровська Л.М. Комп'ютерні експертні системи в професійному навчанні майбутніх лікарів (на пропедевтичному етапі).- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.04 - теорія та методика професійної освіти. - Інститут педагогіки і психології професійної освіти АПН України, Київ, 2003.

У дисертації досліджено проблему формування у майбутніх лікарів пропедевтичних професійних знань і прийомів фахової розумової діяльності за допомогою комп'ютерних засобів навчання у формі експертних систем.

Розкрито значення експертних систем щодо моделювання професійної лікарської діяльності та активізації навчально-пізнавальної діяльності студентів-медиків, можливість реалізації міжпредметних зв'язків при їх використанні у пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

Розроблено та експериментально перевірено методику залучення експертних систем (як інструмента навчально-пізнавальної діяльності студентів-медиків) під час вивчення дисципліни “медична інформатика”, дидактичні умови ефективного їх використання в пропедевтичному професійному навчанні майбутніх лікарів.

Ключові слова: комп'ютерні засоби навчання, експертні системи, професійні знання майбутніх лікарів, пропедевтичний етап.

Добровская Л.Н. Компьютерные экспертные системы в профессиональном обучении будущих врачей (на пропедевтическом этапе).- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.04 - теория и методика профессионального образования. - Институт педагогики и психологии профессионального образования АПН Украины, Киев, 2003.

Диссертационная работа посвящена проблемам профессионального обучения студентов-медиков с использованием компьютерных средств обучения в форме экспертных систем. Она содержит теоретическое исследование возможностей использования экспертных систем как инструмента учебно-познавательной деятельности студентов медицинских вузов с целью формирования у них профессиональных пропедевтических знаний и приемов профессиональной умственной деятельности, а также результаты экспериментальных исследований.

В диссертации приведено содержание основных этапов профессиональной подготовки будущих врачей. Их анализ способствовал пониманию процесса профессиональной подготовки врачей в виде причинно-обусловленной и последовательной во времени смены его качественно специфических этапов (пропедевтического, клинического и последипломного).

Рассмотрев процесс компьютеризации системы высшего медицинского образования в Украине и его особенности, автор диссертации обосновывает необходимость использования компьютерных экспертных систем на пропедевтическом этапе профессиональной медицинской подготовки.

Одной из интегрирующих дисциплин в учебном процессе высших медицинских учебных учреждений является “Медицинская информатика”, которая изучает процессы получения, обработки, хранения и передачи медицинской информации средствами компьютерной техники с целью усовершенствования диагностической, лечебно-профилактической, научной и организационной деятельности врача. Проблема выбора заданий по медицинской информатике для студентов-медиков является очень важной, потому что от их качества зависит успех учебного процесса. По нашему мнению, задания должны ориентироваться прежде всего на усвоение основных знаний по предмету, развитие логического, алгоритмического мышления, активизацию познавательного интереса. Нужна ориентация на профессиональную направленность предложенных заданий, что позволит укрепить связь обучения с профессиональной деятельностью.

Учебная деятельность нами рассматривается как совокупность таких взаимосвязанных базовых компонентов:

содержательного (знания о системах сохранения и предоставления данных, банки знаний, модели предоставления знаний и их использование, экспертные системы и экспертные оболочки, механизмы вывода и элементы логики, принципы организации диалога в экспертной системе);

процессуально-операционного (способы информационно-поисковой деятельности во время работы с базами данных - создание модели учебной базы данных и поиск информации в ней; с экспертной оболочкой - создание модели учебной базы знаний и поиск информации в базе знаний);

мотивационного (познавательные потребности, положительные мотивы, связанные с новизной и практической значимостью деятельности);

прогностического (принятие решений, прогнозирование результата деятельности).

Исследование дидактических возможностей экспертных систем в моделировании профессиональной деятельности врача показало, что эти возможности состоят в отображении процесса принятия медицинских решений с использованием методов оценивания медицинской информации.

Компьютерное моделирование профессиональной умственной деятельности студентов-медиков средствами учебных экспертных систем в форме наглядных логико-символьных структур стимулирует их познавательную активность, оказывает содействие углублению связей между предметами, обеспечивает единый методологический подход к решению определенного класса задач, создает реальную основу повышения практической значимости курса медицинской информатики в профессиональном пропедевтическом обучении будущих врачей.

В диссертационном исследовании доказано, что компьютерные экспертные системы положительно влияют на процесс овладения профессиональными пропедевтическими знаниями, если данные системы:

используются в качестве инструмента учебно-познавательной деятельности студентов-медиков для овладения приемами профессиональной умственной деятельности;

моделируют процесс решения проблемных задач с логической нагрузкой в форме наглядных логико-символьных структур;

используются при выполнении опережающих заданий профессионального содержания в форме построения прототипа учебной медицинской экспертной системы; ориентированные на "зону ближайшего развития" студентов, эти задания выполняются индивидуально.

Разработана методика использования компьютерных экспертных систем при изучении дисциплины "Медицинская информатика". Основа этой методики - организация опережающей познавательной деятельности при выполнении заданий на построение демонстрационного прототипа учебной экспертной системы.

Проведен педагогический эксперимент, в ходе которого протестирована эффективность разработанной методики использования экспертных систем в профессиональном пропедевтическом обучении будущих врачей. Результаты эксперимента подтвердили эффективность предлагаемой методики.

Ключевые слова: компьютерные средства обучения, экспертные системы, профессиональные знания будущих врачей, пропедевтический этап.

Dobrovskaya L.M. Computer expert systems in professional education of future physicians (propаedeutic step). - Manuscript.

Thesis for a degree of Candidate Pedagogic sciences. Speciality 13.00.04 - Theory and Methods of Teaching of professional education. - Institute of Pedagogic and Psychology of Vocational Training of the Academy of the Pedagogic Sciences of Ukraine, Kiev, 2003.

The dissertation presents the research of forming of propаedeutical professional knowledge and main methods of professional mental work in future physicians with the help of computer teaching means in the form of expert systems.

There is shown the significance of expert systems for modeling of professional physicians' work and activation of teaching and cognitive work of medical students, the possibility to realize inter-disciplinary ties during use of expert systems in propаedeutical professional training of future physicians.

There is developed and experimentally tested the methods of use of expert systems (as an instrument of teaching and cognitive work of medical students) during studying of discipline “Medical informatics”, didactic conditions of effective use of expert systems in propаedeutical professional training of future physicians.

Key words: means of computer education, expert systems, professional knowledge of future physicians, propаedeutic step.

Размещено на Allbest.ru

...