Что такое закрепление в педагогике: ЗАКРЕПЛЕНИЕ это

Закрепление знаний, умений и навыков учащихся



Закрепление знаний, умений и навыков учащихся

   — деятельность учителя и учащихся, направленная на прочное усвоение учебного материала. З. условно подразделяется на: воспроизводящее (вторичное осмысление пройденного), тренировочное, творческое (не только воспроизведение и совершенствование усвоенного, но и раскрытие новых сторон изучаемого). З. осуществляется через систему упражнений, задач, сочинения, диктанты, беседы, лекции, доклады учащихся и другие виды работ. Цели З. служит повторение.

   (Бим-Бад Б.М. Педагогический энциклопедический словарь. — М., 2002. С. 92)

   Ч312.8

Педагогический терминологический словарь. — С.-Петербург: Российская национальная библиотека.
2006.

• Закономерности воспитания (обучения)
• Закс, Арт Яковлевич

Смотреть что такое «Закрепление знаний, умений и навыков учащихся» в других словарях:

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ знаний, умений и навыков учащихся деятельность учителя — направленная на прочное усвоение знаний. Проводится на всех этапах обучения. В зависимости от класса и специфики уч. материала в одних случаях 3. органически объединяется с изучением нового, в других приобретает относительно самостоят. значение и …   Российская педагогическая энциклопедия

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ — знаний, умений и навыков учащихся, деятельность учителя, направленная на прочное усвоение знаний. Проводится на всех этапах обучения. В зависимости от класса и специфики уч. материала в одних случаях 3. органически объединяется с изучением нового …   Российская педагогическая энциклопедия

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ — ЗАКРЕПЛЕНИЕ. Прием обучения, имеющий целью повторение пройденного материала. На занятиях по языку является необходимым условием сохранения и упрочения сформированных навыков и умений. Наиболее типичными методами и формами З. являются беседы,… …   Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)

• схема-характеристика урока закрепления новых знаний — I. Научные основы урока закрепления новых знаний: 1) предмет и задачи: закрепление материала; выработка речевых навыков на основе новых языковых знаний; 2) методологические основы: ориентация на взаимосвязь мышления, языка, речи; 3)… …   Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

• ИСТОРИЯ — в школе, уч. предмет, содержание к рого составляют основы ист. знаний, умения и навыки, необходимые учащимся для их прочного усвоения и позволяющие их применять в разл. жизненных ситуациях. Среди др. гуманитарных предметов И. занимает одно из… …   Российская педагогическая энциклопедия

• УРОК — форма организации уч. воспитат. процесса в уч. заведениях при классно урочной системе обучения; составная часть процесса обучения. У. проводится с коллективом учащихся постоянного состава (классом). в течение определённого промежутка времени (как …   Российская педагогическая энциклопедия

• Вертикальная педагогика — Зачетные уроки Вертикальная педагогика – метод обучения школьников математике, созданный белорецким педагогом Р. Г. Хазанкиным в конце 1970 х годов. Метод отмечен Государственной премией СССР (1990), и Премией Правительства России в области… …   Википедия

• ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК — уч. предмет в школе. Направлен на овладение учащимися лексико грамматич. и произносит, навыками и умениями для получения и передачи необходимой информации при устном или письм. общении. Уч ся приобретают знания о действиях и операциях с языковым… …   Российская педагогическая энциклопедия

• ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЬ1К — уч. предмет в школе. Направлен на овладение учащимися лексико грамматич. и произносит, навыками и умениями для получения и передачи необходимой информации при устном или письм. общении. Уч ся приобретают знания о действиях и операциях с языковым… …   Российская педагогическая энциклопедия

• ИСТОРИЯ в школе — уч. предмет, содержание к рого составляют основы ист. знаний, умения и навыки, необходимые учащимся для их прочного усвоения и позволяющие их применять в разл. жизненных ситуациях. Среди др. гуманитарных предметов И. занимает одно из ведущих мест …   Российская педагогическая энциклопедия

Закрепление учебного материала и использование основных звеньев процесса обучения с целью повышения эффективности урока

Библиографическое описание:

Иохвидов, В. В. Закрепление учебного материала и использование основных звеньев процесса обучения с целью повышения эффективности урока / В. В. Иохвидов. — Текст : непосредственный // Актуальные вопросы современной педагогики : материалы IX Междунар. науч. конф. (г. Самара, сентябрь 2016 г.). — Самара : ООО «Издательство АСГАРД», 2016. — С. 6-10. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/206/11000/ (дата обращения: 04.09.2020).



В статье рассматривается первичное закрепление учебного материала с целью повышения эффективности урока, изученные Г. И. Баланюком. Впервые в истории отечественной педагогики М. А. Данилов и Б. П. Есипов определили основные звенья процесса обучения и дали их характеристику.

Ключевые слова:учебный материал, закрепление, учащиеся, эффективность, урок, звенья, учитель, системное обучение

Влияние первичного закрепления учебного материала на повышение эффективности урока в 50-е годы изучал Г. И. Баланюк. При этом он исходил из того, что прочные знания — это знания глубоко осознанные, полученные учеником в результате соединения теории с практикой и, кроме того, специально закрепленные в памяти. Вследствие этого такие знания могут быть воспроизведены и использованы в последующей теоретической и практической деятельности. Именно закрепление является необходимым условием обеспечения прочности знаний. Специально организуемое и направляемое учителем закрепление знаний в процессе обучения имеет подлинно научную основу: оно обусловлено материалистической теорией познания. Его сущность как звена процесса обучения состоит в преднамеренном создании учителем максимально благоприятных условий для повторного восприятия и последующей переработки учеником изучаемого учебного материала с целью более прочного и глубокого его усвоения. Оно организуется после того, как новый учебный материал воспринят и осознан учеником. В процессе закрепления знания ученика поднимаются на новую качественную ступень, достигают определённой степени прочности, точности, практической силы [1, с. 16].

На основе результатов опытно-экспериментальной работы автор сделал вывод: закрепление, организованное непосредственно после восприятия учеником нового материала, протекает интенсивно, относительно легко и обеспечивает максимальный эффект в усвоении знаний. Закрепление нового материала непосредственно на уроке способствует не только более прочному его усвоению, но и создаёт благоприятные условия для восприятия, осознания и закрепления последующих знаний [5]. Однако закрепление и повторение как средства обогащения и развития памяти и мышления приобретают образовательную и воспитывающую силу лишь после того, как наступило ясное понимание воспринимаемого. Между объяснением нового материала и его закреплением должна быть организована проверка правильности его отражения в сознании каждого ученика. Это способствует предупреждению механического запоминания материала. К закреплению знаний учитель подводит учеников сразу после того, как в их сознании в результате активного первичного восприятия материала образовались первичные следы и ассоциации. Организация закрепления материала должна обеспечивать «бодрое рабочее состояние» нервной системы ребёнка на протяжении всего урока [3; 4].

Заслуживает внимание вывод исследователя о том, что необходимым условием успешного закрепления знаний является работа учителя по развитию речи ученика. Он справедливо утверждал: «Обогащение памяти ученика запасом слов, «строительным материалом», при одновременной работе над логической стороной речи учащихся представляет собой сущность закрепления знаний. Осознание и закрепление фактов, явлений, законов в их связи и взаимозависимости протекает лишь в условиях речевой деятельности, через слово, язык» [1, с. 22].

Исходным моментом закрепления Г. И. Баланюк считал организацию учителем проверки правильности и глубины понимания учащимися воспринятого ими на данном уроке нового материала. При этом он охарактеризовал следующие наиболее эффективные виды первичного закрепления знаний на уроке:

— закрепление нового материала протекает одновременно с процессом его изложения учителем. В этом случае каждое или основное положение сопровождается различными приёмами закрепления;

‒ закрепление проводится лишь после того, как учитель изложил весь новый материал;

‒ на уроке сочетаются два вышеуказанных вида закрепления знаний, т. е. когда закрепление нового материала частично организуется учителем в процессе самого изложения, а частично — после полного его изложения.

Наиболее высоким типом закрепления знаний согласно автору, является такое закрепление, при котором к изучению нового материала подключается материал прошлых уроков, тем и разделов урока. В этом случае прежде полученные учеником знания воспроизводятся и используются им в новой, более сложной обстановке по сравнению с условиями первичного закрепления [1, с. 24–25].Самоуважение — устойчивая черта личности, которая поддерживает его на определенном уровне [8, с. 150].

Наблюдение уроков передовых учителей позволило педагогу заключить, что при определении методов и приёмов первичного закрепления, помимо учёта содержания учебного материала, необходимо принимать во внимание и те методы, которыми учитель излагает новый материал. В этом состоят своеобразие и трудность определения методов и приёмов закрепления по сравнению с определением методов и приёмов сообщения нового материала. В отличие от последующих этапов закрепления знаний, когда для эффективности повторения необходимо включать в учебный материал значительные элементы нового, изменять порядок и ход объяснения или доказательства, — при первичном закреплении следует в большой мере сохранять не только объём и содержание сообщённого материала, но и порядок его первоначального изложения. Лишь закрепив основное в первоначально воспринятой структуре, учитель постепенно вносит некоторые изменения, дополнения, как в содержание, так и в форму первоначально воспринятых знаний.

Автор показал, что мастерство учителя состоит в том, чтобы не только поддерживать, но и повышать интерес и внимание учащихся к учебному материалу при его закреплении. Основным средством успешного закрепления материала является применение разнообразных методов и приёмов обучения, как на отдельном уроке, так и в их системе [1, с. 132–135].

Именно в этом плане закрепление нового учебного материала на уроке способствует повышению его эффективности.

Впервые в истории отечественной педагогики М. А. Данилов и Б. П. Есипов определили основные звенья процесса обучения и дали их характеристику. Первое звено процесса обучения — восприятие. Это активный процесс, характеризующийся определенной направленностью и избирательностью. Человек воспринимает предмет в целом, в его внешних связях и отношениях с другими предметами. При четко поставленной задаче восприятие в его сознании отражает не только те стороны предмета, которые бросаются в глаза, но и те, которые имеют важное значение в данный момент. Восприятие во всех случаях опирается на предшествующий опыт человека. И даже при встрече с совершенно новыми и никогда раньше не воспринимавшимися предметами человек соотносит его с теми образами из предшествующих восприятий, которые в том или ином отношении ассоциируются с ним. Авторами раскрывается физиологическая основа восприятий с точки зрения учения академика И. П. Павлова.

Применение учителем различных источников приобретения новых знаний учащимися определяет характер их учебной работы: наблюдение явлений и предметов, рассматривание изображений, чтение учебника и слушание объяснения учителя. В реальном учебном процессе эти виды учебной работы выступают в определенном взаимодействии между собой, причем слово учителя и учащихся сопровождает каждый вид учебной работы. Представления учащихся авторы рассматривают как чувственную основу понятий. Между представлениями и понятиями нет резкой границы. Представление по мере обогащения содержанием и отражением в них все более существенных свойств предметов становятся обобщенными представлениями, перерастающими в понятия.

Авторы дают характеристику следующего звена процесса обучения — образование понятий. Они показали, что для формирования нового понятия важно, чтобы оно стало для школьников необходимым, чтобы они осознали невозможность объяснения новых факторов, предметов, явлений с помощью тех понятий, которые ими усвоены раньше. Формирование понятий у учащихся начинается часто с того, что между новыми фактами или новыми сторонами изученных явлений и теми обобщениями, которыми уже владеют школьники, возникает несоответствие. Понятие образуется у учащихся при наличии познавательной задачи и запаса конкретных представлений и понятий, являющихся основой нового понятия. В процессе образования понятий важная роль принадлежит определениям, раскрывающим понятия. Образование у учащихся правильных представлений и понятий об изучаемых предметах и явлениях не происходит мгновенно, как одноактный процесс отражения. Ученикам недостаточно только посмотреть на предмет, чтобы у них создалось о нем точное представление, или услышать определение, чтобы образовалось правильное понятие. Образование представлений и понятий происходит как процесс, первые стадии которого не всегда приводят к точным и ясно различимым представлениям и понятиям. Развитие и совершенствование научных понятий у школьников происходит непрерывно на всех этапах обучения и отражает более глубокое проникновение в суть предмета.

Очередным звеном процесса обучения в концепции авторов — закрепление знаний. Суть его в упрочении временных связей, образовавшихся при восприятии нового материала в коре больших полушарий головного мозга. Преобразование слабых и неустойчивых представлений и обобщений, только что образовавшихся при восприятии нового материала, в прочные знания, которые могут быть использованными в любой момент, есть сложный и длительный процесс. Первичное закрепление есть произведение учащимися только что воспринятого материала с целью предупреждения забывания полученных знаний. Поскольку первичное закрепление знаний происходит сразу же вслед за образованием новых связей, являющихся еще крайне нестойкими и нуждающимися в упрочении, его наилучшей формой является простое воспроизведение только что воспринятого без его сложной переработки.

Авторы концепции показали, что важнейшая роль в прочном усвоении знаний принадлежит текущему повторению, проводимому в активной форме. Оно заключается, прежде всего, в воспроизведении учащимися перед изучением нового материала тех знаний, которые составляют основу для нового. Тем самым, сохраняя непрерывность процесса усвоения знаний. Прочности знаний и углубленному пониманию предмета содействуют также обобщающее повторение, заключающееся в осознании идейного смысла и в выделении наиболее существенного содержания определенного раздела учебного курса.

Следующее звено процесса обучения — выработка умений и навыков. В процессе обучения ребенок приобретает не только навык написания и чтения определенных букв, а вместе с тем и способность к легкому усвоению каждой последующей буквы, т. е. каждого нового навыка. Эта приобретенная способность есть подлинное умение. В ходе упражнений учащиеся пользуются усвоенными понятиями. Благодаря этому понятия уточняются, значит упражнения учащихся являются продолжением процесса образования у учащихся научных понятий. Суть упражнения состоит в том, что общее здесь применяется к единичному. Упражнение — это сознательное многократное выполнение сходных действий на различном (но в отношении цели упражнения — родственном) материале, применяемое с целью овладения навыком [9].

Необходимое звено процесса обучения, по М. А. Данилову и Б. П. Есипову, — применение усвоенного знания в учебно-практических занятиях. Оно является важным средством более полного овладения знаниями. Этим не исчерпывается значение применения знаний в обучении. Выполняя задания учителя, которые требуют использование усвоенного знания для тех или иных учебно-практических целей, учащиеся подходят к решению задач, выдвигаемых жизнью, и тем самым готовятся к участию в строительстве общества. Руководство педагога деятельностью учащихся в процессе применения знаний состоит в том, чтобы помочь детям осознать задачу, понять и найти её рациональный способ решения. Важно применить такую форму помощи, которая стимулировала бы самостоятельный подход учащихся к решению, их творческую мысль и инициативу. В связи с этим следует предоставить каждому школьнику возможность в своей работе сочетать элементы планирования, конструирования и проверки сделанного в ходе решения задачи.

Заключительным звеном процесса обучения авторы рассматривали проверку усвоения знаний, умений и навыков. Она происходит как непрерывный процесс, направляемый учителем. Чтобы успешно направлять, нужно знать, как протекает этот процесс, что ученики поняли, что усвоили прочно. Учитель проверяет усвоение знаний, умений и навыков и анализирует выполняемые учащимися работы. Проверка и оценка знаний учащихся является не просто средством контроля. Проверяя знания учащихся, учитель в то же время продолжает совершенствовать знания, умения и навыки учеников, т. е. продолжает осуществлять их обучение. Объективные требования учителя и оценка ответов учащихся и их работ соответствуют воспитанию у детей ответственного отношения к учению.

Составными частями процесса обучения авторы рассматривают формирование у учащихся основ научного мировоззрения, овладение школьниками культурой умственного труда [6]. Однако, в большинстве случаев педагогика того времени два последних положения рассматривала не как составные части процесса обучения, а как задачи образования и обучения.

Таким образом, наиболее распространенной структурой процесса обучения в исследовании советских педагогов являлось: а) восприятие новых знаний; б) формирование понятий; в) закрепление умений и навыков; г) применение знаний, умений и навыков в процессе обучения. Такая схема процесса обучения основывалась на марксистской теории познания. Ее суть в обобщенном виде сформулирована В. И. Лениным следующим образом: от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике. В известной мере, в построении схемы процесса обучения, нашел отражение опыт, накопленный советской школой в 30–40-е годы XX века.

В указанный период в стране расширяется сеть учебных заведений, увеличивается количество учащихся во всех типах школ. С 1949 года вводится всеобщее обязательное семилетнее обучение. Происходят изменения в содержании образования. Усиливается идеологическое воспитание учащихся. Большое внимание уделяется политехническому образованию, общественно полезному труду школьников. Ученые педагоги исследуют проблемы обучения детей, начинающих свое образование с семи лет. Активно разрабатывается проблема межпредметных связей. В центре внимания педагогов-исследователей — вопросы повышения эффективности урока. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли И. А. Каиров, Е. Я. Голант, Г. И. Баланюк, М. А. Данилов, Б. П. Есипов, И. Н. Казанцев.

Пропагандировалась схема построения урока комбинированного типа как обеспечивавшая глубокие прочные знания. Исследователи предлагали строить урок в соответствии со звеньями процесса познавательной деятельности учащихся. К концу рассматриваемого периода многие исследователи, обобщая передовой опыт учителей, доказали необходимость отказа от догматического построения урока комбинированного типа.

Исследуя проблему повышения эффективности урока, Г. И. Баланюк показал решающее значение закрепления материала, для достижения эффективности обучения. В этой связи он раскрыл роль развития речи учащихся, обогащения их памяти с расширением запаса слов.

В трудах М. А. Данилова и Б. П. Есипова повышение эффективности урока рассматривалось через призму воспитывающего обучения, связи знаний с производительным трудом, расширения источников приобретения новых знаний учащимися, формирования у них представлений и понятий об изучаемых предметах, явлениях. Делался акцент на выработку умений и навыков в процессе обучения и на применение знаний, умений и навыков в практической деятельности, в жизни.

Литература:

1. Баланюк Г. И. Теория и практика закрепления нового учебного материала на уроке. — М.: Учпедгиз, 1955. — С. 16–25; 132–135.
2. Данилов М. А. и др. / Есипов, Б.П., Данилов М. А., Скаткин М. Н., Моносзон Э. И., Шабалов С. М. Дидактика // Под ред. Б. П. Есипова; Акад. пед. наук РСФСР. Ин-т теории и истории педагогики. — М.: Изд-во Акад. пед. наук, 1957. — 517 с.
3. Егиазарова Г. П., Чаплыгина М. Л.Личностно-ориентированное обучение в образовательном пространствеПроблемы и перспективы развития образования в России. 2014. № 28. С. 53–57.
4. Егиазарова Г. П., Чаплыгина М. Л.Дидактико-методическая подготовка будущих учителей начальных классов к личностно-ориентированной педагогической деятельностиПроблемы и перспективы развития образования в России. 2014. № 28. С. 48–52.
5. Егиазарова Г. П., Чаплыгина М. Л. Проблемы внедрения и возможные пути развития личностно-ориентированного обученияПроблемы и перспективы развития образования в России. 2014. № 28. С. 58–62.
6. Краснянская Т. М. Психология безопасности субъекта экстремальной ситуации монография / Таганрог, 2005.
7. Krasnyanskaya T. M., Tylets V. G. Designing the cloud technologies of psychological security of the personВопросы философии и психологии. 2015. № 3 (5). С. 192–199.
8. Юнгман И. В., Жукова Л. А. Влияние тревожности на формирование самооценки ребенкаНаука и современность. 2016. № 43. С. 150–154.
9. Юнгман И. В., Саввонова О. А.Формирование самосознания старшего дошкольника посредством включения рефлексивно-дидактических игр в дошкольном образовательном учрежденииПриоритетные научные направления: от теории к практике. 2016. № 24–1. С. 152–156.

Основные термины (генерируются автоматически): учебный материал, первичное закрепление, Данилов, знание, учащийся, закрепление знаний, звено процесса обучения, процесс обучения, учитель, учебная работа.

Закрепление знаний, умений, навыков — это… Что такое Закрепление знаний, умений, навыков?



Закрепление знаний, умений, навыков

специальная работа педагога по осуществлению принципа прочности усвоения учащимися учебного материала. (3)

Словарь терминов по общей и социальной педагогике. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ.
А.С. Воронин.
2006.

• Закономерность социальная
• Закрытое обучение

Смотреть что такое «Закрепление знаний, умений, навыков» в других словарях:

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ знаний, умений и навыков учащихся деятельность учителя — направленная на прочное усвоение знаний. Проводится на всех этапах обучения. В зависимости от класса и специфики уч. материала в одних случаях 3. органически объединяется с изучением нового, в других приобретает относительно самостоят. значение и …   Российская педагогическая энциклопедия

• Закрепление знаний, умений и навыков учащихся —     деятельность учителя и учащихся, направленная на прочное усвоение учебного материала. З. условно подразделяется на: воспроизводящее (вторичное осмысление пройденного), тренировочное, творческое (не только воспроизведение и совершенствование… …   Педагогический терминологический словарь

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ — знаний, умений и навыков учащихся, деятельность учителя, направленная на прочное усвоение знаний. Проводится на всех этапах обучения. В зависимости от класса и специфики уч. материала в одних случаях 3. органически объединяется с изучением нового …   Российская педагогическая энциклопедия

• ЗАКРЕПЛЕНИЕ — ЗАКРЕПЛЕНИЕ. Прием обучения, имеющий целью повторение пройденного материала. На занятиях по языку является необходимым условием сохранения и упрочения сформированных навыков и умений. Наиболее типичными методами и формами З. являются беседы,… …   Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)

• схема-характеристика урока закрепления новых знаний — I. Научные основы урока закрепления новых знаний: 1) предмет и задачи: закрепление материала; выработка речевых навыков на основе новых языковых знаний; 2) методологические основы: ориентация на взаимосвязь мышления, языка, речи; 3)… …   Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило

• Тренинг — Сюда перенаправляется запрос «упражнение». На эту тему нужна отдельная статья …   Википедия

• Обучение —         процесс передачи и усвоения знаний, умений, навыков деятельности, основное средство подготовки человека к жизни и труду. В процессе О. реализуются цели образования (См. Образование) и воспитания (См. Воспитание). Главный путь получения… …   Большая советская энциклопедия

• ПРИНЦИПЫ ОБУЧЕНИЯ — направляют деятельность педагогов, реализуя нормативную функцию дидактики. Поскольку дидактика одновременно теоретическая и нормативно прикладная наука, понятие принципа в ней выступает в разл. аспектах: с логич. точки зрения принцип можно… …   Российская педагогическая энциклопедия

• Дидактика — (от греч. didaktikós поучающий, относящийся к обучению)         часть педагогики, разрабатывающая теорию образования и обучения, воспитания в процессе обучения.          Термин «Д.» применялся в педагогических сочинениях уже в 17 в. Я. А.… …   Большая советская энциклопедия

• Капитал — (Capital) Капитал это совокупность материальных, интеллектуальных и финансовых средств, используемых для получения дополнительных благ Определение понятия капитала, виды капитала, рынок капитала, кругооборот капитала, проблема оттока… …   Энциклопедия инвестора

Урок закрепления изучаемого материала — это… Что такое Урок закрепления изучаемого материала?

Урок закрепления изучаемого материала и выработки практических умений и навыков — один из типов уроков в образовательных учреждениях, реализующих образовательные программы общего образования (школах, лицеях, гимназиях и т.д.). В основе такого урока лежит организация рассредоточенного усвоения знаний и упражнений по выработке практических умений и навыков, развитию способностей учащихся.

Структура урока

Для структуры традиционного урока характерны следующие этапы:

• Организация учащихся к занятиям.
• Краткий фронтальный и индивидуальный опрос учащихся по пройденному материалу.
• Организация разнообразных упражнений по формированию и совершенствованию практических умений и навыков.
• Проведение небольшой проверочной работы с последующим выставлением оценок учащимся.
• Задавание урока на дом.

Типология урока по закреплению изучаемого материала

В современной дидактике различают несколько вариантов проведения данного урока.

1) С фронтальными или индивидуальными (традиционными) видами работы в виде:

• семинара (коллоквиума)
• организационно-деятельной игры
• познавательной (контрольной) игры
• урока взаимопроверки

2) С использованием новых информационных технологий (ИКТ) и других современных средств обучения

• видеоурок, телеконференция
• компьютерное тестирование
• урок с использованием тренажеров
• лабораторная работа
• коллективная работа в рамках телекоммуникационного проекта

Использованием ИКТ технологий и использование Интернета дает мощный импульс активизации познавательной деятельности обучающихся. На таких уроках учащиеся наглядно представляют учителю свои возможности использование материала предыдущих занятий Такие уроки помогают учащимся полнее раскрыть свои творческие способности, а часто и наглядно показать практические навыки работы с объемным материалом, анализировать свои знания по данной теме.

3) урок — защита творческих работ обучающихся

• учебно-исследовательская конференция

См. также

Ссылки

Портал «Российское образование»

Литература

• Волков А.,Никитина Р. Введение в научно-исследовательскую работу /учеб. прогр. для лицеев и гимназий/. // «Школа»N4, 1996.

• Волков А.Е., Федотова Т.И, Ялышева Л.В. Учить школьников творчески мыслить. //Учитель N3, 2002.

• Пятая Всероссийская научная конференция молодых исследователей «Шаг в будущее».Проспект. М.: Ассоциация «Актуальные проблемы фундаментальных наук»,МГТУ им. Н.Э.Буумана 1997.

• Конкурс. Уч. газета N21, 1998. Разумовский В.Г. Обучение и научное познание. // Педагогика N1, 1998.

• Положевец П. Пастухи Дюка Эллингтона, или почему полицейский не взял штрафа. Уч. газета N6, 1998.

• Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1975.

• Вуджек Т. Тренировка ума.СПб: Питер Пресс. 1996.

• Брайт Л. Развиваем интеллект. СПб: Питер Пресс. 1997.

• Пидкасистый П.И. Самостоятельная познавательная деятельность школьников в обучении. М.: Педагогика, 1980.

Презентация к уроку по теме: Деятельность учителя и ученика. Первичное закрепление

               Деятельность учителя и ученика на этапе первичного закрепления.

Среди проблем, обращающих на себя внимание современных исследователей, все большее значение приобретают те, которые связаны с поисками путей повышения эффективности процесса обучения.

Необходимым условием этого является закрепление знаний, умений и навыков.

Закрепление является важным элементом процесса усвоения. Известно, что можно понять то или иное явление, осмыслить его, но через некоторое время уже испытывать затруднение в его объяснении. Для прочного запоминания необходимо повторное осмысление, неоднократное воспроизведение изучаемого. Осуществляется закрепление путем заучивания некоторых основных фактов, определений, связей, способов доказательства, и путем воспроизведения некоторых особенно важных элементов изучаемого материала, обобщений и выводов, выполнения письменных и лабораторных упражнений, специально направленных на упрочение полученных знаний.

Во время закрепления очень важно  не зазубривать все изучаемое, а обогащать его новыми подтверждениями и аргументами. Важно осуществлять закрепление на новой основе, на новых упражнениях, на новых примерах по сравнению с теми, которые использовались при объяснении учебного материала учителем  или применялись в тексте учебника. Очень ценно в этом смысле задание ученикам — привести собственные примеры изучаемых явлений, законов, закономерностей, причинно-следственных зависимостей и т.д. В таком случае закрепление  не просто обеспечивает прочное запоминание, а углубляет знания, осуществляет их перенос на новые ситуации, развивает учебно-познавательные умения и навыки.

 (слайд 1) 1. Первичное закрепление — это воспроизведение учащимися только что воспринятого материала для предупреждения утраты образовавшихся представлений и понятий. Обычно закрепление происходит в классе на том же уроке, на котором был воспринят новый материал, а затем уже в процессе домашней работы учащихся. Учителю, прежде чем перейти к закреплению, необходимо проверить степень понимания материала учащимися, чтобы избежать закрепления, быть может, неправильно понятого.

                2. Первичное закрепление происходит сразу же вслед за образованием новых связей являющихся еще крайне не стойкими и нуждающимися в подкреплении, его наилучшей формой является простое воспроизведение только что воспринятого без сложной переработки и какого-либо переиначивания. Что же конкретно делают ученик и учитель на данном этапе? Давайте рассмотрим. 

(Слайд 3). Основная задача первичного закрепления –это качественное усвоение учениками знаний и способов решения задач, формирование первичных навыков. Эта поисковая работа в сознании ученика осуществляется  через 2 комментирование каждой искомой ситуации. Эффект усиливается от сочетания 3 устной и письменной речи – озвучивание собственных действий учеником.

На данном этапе верными помощниками учителя становятся особые методы, с помощью которых педагог может достичь желаемых результатов.

(Слайд 4). Активные методы обучения  (АМО) — система методов, обеспечивающих активность и разнообразие мыслительной и практической деятельности учащихся в процессе усвоения учебного материала.

(Слайд 5). Эти методы обучения подразделяются по следующим типам: неимитационные (перечисляй), имитационные. Имитационные, в свою очередь, разделяются на игровые и неигровые. Эффективность данных методов, безусловно, зависит от психологической и возрастной особенности учащихся. И в данном случае учитель уже сам выбирает из множества методов какой-то один, самый подходящий, и, как следствие, плодотворный.

Далее мы с вами перейдем к перечислению самых известных и распространенных активных методов обучения. В интернете в свободном доступе есть полные описания подобных методов и их исполнения, вариаций и дополнений. Рассмотрим наиболее эффективные.

(Слайд 6). Первый прием – это мозговой штурм. Создаются определенные группы, среди них выделяется один или два эксперта, которые будут записывать и анализировать идеи. Выносится проблемный вопрос, и в течение определенного времени участники должны выдать как можно больше различных идей для решения задачи. Записываются все идеи – безумные, слишком дорогостоящие, фантастические, экзотические. Эти идеи позже можно скомбинировать и получить еще более качественный вариант решения задачи. Мозговой штурм подразумевает несколько важных правил. Первое – это никакой критики. Она исключается так же, как и оценочный компонент. То есть, нельзя критиковать и оценивать идею или личность какого-либо участника сессии. Во время мозгового штурма нельзя искать детали и принимать решения. Это все после, когда экспертами будут вынесены самые лучшие идеи.

Следующий прием – деловая игра. Участники тоже делятся на группы, но уже сами, без правил организатора, выбирают лидера или наставника. Деловые игры позволяют получить более-менее ясное представление о том, как человек будет себя вести в команде. Сразу заметно, кто из членов команды станет естественным лидером, кто — генератором идей, а кто будет предлагать эффективные пути их воплощения. Тоже ставится проблемный вопрос, группам предлагается ее решить. Продуктом их усилий может стать какой-то маленький проект, обоснованный и доказанный с практической стороны ее применимости. В конце эксперты, тоже заранее отобранные, внимательно следящие за всем течением игры и ведущие записи, готовят отчет.

Третий прием – интеллект-карты. Эта работа может проводиться как индивидуально, так и в группе. Каждому из нас в школе, техникуме или в высшем учебном заведении приходилось вести конспекты. Это требовало массу времени и усилий. Оно и понятно, монотонное написание строчек текста попросту отнимает наше внимание, в результате чего мы устаётм, и хочется отвлечься. Это было нудно и очень неинтересно. И хорошо если ещё спасал предмет, который сам по себе был интересен, тогда мы как то старались писать не задумываясь о малой эффективности такого способа. Ну а если предмет был сложен? Линейный способ написания информации уже давно начинает показывать свою низкую эффективность по сравнению с другими методами. Проще говоря, интеллект-карты – это красочные рисунки и схемы, изображения, где ключевые слова связаны между собой. Подобные записи очень легко вспомнить, чем линейные заметки, потому что человек, во-первых, составляет их собственноручно, во-вторых, образы и ассоциации легче запомнить, уж таково свойство нашего ума.

Следующий прием – прием Фишбоун. Этот прием ориентирован на образную систематизацию и закрепление. Голова — вопрос темы, верхние косточки — основные понятия темы, нижние косточки — суть понятии, хвост – ответ на вопрос. Записи должны быть краткими, представлять собой ключевые слова или фразы, отражающие суть.

Пример.

Русский язык:

·    голова — Орфограммы-гласные буквы

·    верхние косточки — проверяемые гласные, непроверяемые гласные, чередующиеся гласные

·    нижние косточки — морфема, правило

·    хвост- знать условия выбора буквы.

Создай паспорт. Прием для систематизации, обобщения полученных знаний; для выделения существенных и несущественных признаков изучаемого явления; создания краткой характеристики изучаемого понятия, сравнения его с другими сходными понятиями (русский язык, математика, окружающий мир, литература).Это универсальный прием составления обобщенной характеристики изучаемого явления по определенному плану.

Пример.

Может быть использован для создания характеристик:

·    на литературном чтении – героев литературных произведений;

·    на окружающем мире – полезных ископаемых, растения, животных, частей растений, систем организма;

·    на математике – геометрических фигур, математических величин;

·    на русском языке – частей речи, членов предложений, частей слова, лингв. терминов.

Все методы, представленные выше, имеют свои вариации. Например, тот же мозговой штурм. Он может проводится интерактивно, в группах, при непосредственном общении, а может проводится несколько анонимно. Для примера приведу один издательский дом. Когда возникает какая-то проблема, требующая решения, в специальном уголке или стене вывешивается пробковая доска. Около нее оставляют маркеры, ручки, листочки, кнопки. Каждый участник мозгового штурма подходит к доске и, написав идею, прикрепляет кнопкой. На это, само собой, уделяется больше времени. Целый день, к примеру. Вечером эксперты забирают пробковую доску и анализируют.

СПОСОБЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА НА УРОКАХ РУССКОГО ЯЗЫКА

Способы закрепления нового материала НА УРОКАХ РУССКОГО ЯЗЫКА

Черняева Елена Васильевна. Санкт-Петербург

Закрепление знаний, умений и навыков – это необходимый этап урока, задачами которого являются:

• укрепление знаний теории о языковых явлениях,

• выработка умений к применению этих знаний на практике,

• освоение устойчивых навыков.

В основе организации процесса закрепления лежат следующие принципы:

• от простого к сложному,

• от менее самостоятельного к более самостоятельному действию.

Можно выделить четыре цикла закрепления учебного материала:

1. Первый цикл закрепления – это закрепление теоретического знания, перевод его в способ действия. На данном этапе применимы пробные упражнения, раздаточный материал в виде зрительной опоры (схемы, таблицы, алгоритмы, опорные записи).

2. Второй цикл закрепления – это закрепление навыков самостоятельного выбора орфограмм, пунктограмм, грамматических форм, производящих единиц. На этом этапе наиболее эффективны следующие типы диктантов:

• Предупредительные, на которых учащиеся находят в тексте и объясняют орфограммы и пунктограммы и только после этого переходят к записи текста;

• Комментированные, на которых учащиеся произносят слово по слогам с акцентом на его правописание перед записью;

• Объяснительные, на которых учащиеся после записи языкового явления вслух дают объяснение в качестве отчета о проделанной записи;

• Выборочные, на которых учитель диктует слова, а учащиеся записывают те из них, которые соответствуют определенным заданным признакам;

• Распределительные, на которых учащимся необходимо классифицировать предложенные слова и записать их по указанным столбикам в соответствии с заданием;

• Графические, на которых учащиеся отбирают и записывают слова в соответствии с предложенными учителем схемами;

• Цифровые, на которых текст записывается не словесно, а в виде цифр. Языковые единицы получают порядковый номер в связи с грамматическим заданием;

• Диктанты типа «Проверяю себя», на которых учащиеся, работая под диктовку учителя, пропускают сомнительные орфограммы, вынося на поля вопрос, далее обсуждают непонятные орфограммы с остальными учащимися и с учителем. После объяснения орфограмма исправляется.

Кроме диктантов на этом этапе целесообразно использовать составление схем, словосочетаний, предложений; упражнения с заменой одних синтаксических конструкций другими; упражнения по типу «исправление ошибки».

3. Третий цикл закрепления — это соединение новых знаний с уже приобретенными знаниями, умениями и навыками. Для третьего цикла характерны следующие типы обучающих диктантов:

• Письмо наизусть предварительно выученных отрывов из различных произведений;

• Восстановительные диктанты, на которых учащемуся предлагают закончить начатое кем-то предложение;

• Восстановленные диктанты, на которых учащемуся необходимо выбрать из предложенного текста и записать слова на изучаемое правило;

• Творческие диктанты, на которых учащиеся переконструируют предложенный текст на основании различных заданий;

• Свободные диктанты, на которых учащиеся выполняют изложение отдельных частей связного текста с наличием в нем нужных орфограмм и пунктограмм. Задачей учащихся является выражение содержания как можно ближе к тексту.

Кроме диктантов на этом этапе закрепления хорошо зарекомендовали себя следующие типы заданий: грамматический разбор, поэтическая пятиминутка, конструирование предложений, дидактические игры.

4. Четвертый цикл закрепления – это организация творческих письменных речевых высказываний учащихся. Развитие у учащихся связной речи проходит параллельно с изучением системы языка. Это формирует умения учащихся в работе над сочинением. Учащиеся обретают знания функционально-смысловых типов речи: повествование, описание, рассуждение, а также учатся раскрытию темы, передаче главной мысли, овладевают навыками сбора и систематизации материала. В программу необходимо вводить элементы функциональной стилистики, в частности, знакомство со стилями речи (художественным, научным, публицистическим, официально-деловым, разговорным). Также, учащиеся понимают, что представляет из себя речевая ситуация и какие компоненты она включает.

Урок изучения нового материала — это первичное закрепление, решающее дидактические задачи 1-го и 2-го циклов закрепления. Вторичное закрепление происходит уже на следующих уроках.

Тесты для педагогов по педагогике

Тест по педагогике

1. Какие из мотивов не относятся к познавательным:

• мотивы самообразования;

• учебно-познавательные;

• социального сотрудничества

2. Развитие ориентировки в пространстве, во времени, точности и тонкости различения эталонов относится к:

• развитию сенсорной сферы;

• моторной сферы;

• познавательной сферы.

3. Какому этапу урока соответствуют следующие задачи: организация внимания, организация учителем процесса восприятия, осознания, осмысления и систематизации нового учебного материала?

• этапу подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала;

• этапу усвоения новых знаний;

• этапу закрепления новых знаний

4. Какому типу урока соответствует следующая структура урока: организационный этап, проверка домашнего задания, всесторонняя проверка знаний, подготовка учащихся к активному усвоению нового материала, усвоение новых знаний, этап их закрепления, домашнее задание?

• урок повторения;

• урок освоения новых знаний;

• комбинированный урок;

• систематизации и обобщения нового материала

5. Обязательным условием развития мышления ребенка является:

• личный опыт ребенка

• получение знаний

• умение читать

• все ответы неверны

6. Наука, изучающая психологические закономерности обучения и воспитания, называется:

• общая психология

• возрастная психология

• педагогическая психология

• все ответы верны

7. С именем какого педагога связано выделение педагогики из философии и оформление её в научную систему?

• Иоганна Фридриха Гербарта;

• Яна Амоса Коменского;

• Константина Дмитриевича Ушинского;

• Джона Дьюи

8. Кто из учёных 70- х годов 20 века возглавил разработку идей оптимизации учебно-воспитательного процесса?

9. Назовите главную функцию учителя?

• оценочная;

• целеполагание;

• планирование;

• управление процессами обучения, воспитания, развития, формирования личности

10. Кто написал «Великую дидактику», вышедшую в Амстердаме в 1654 году?

11. Кому принадлежит работа «Человек как предмет воспитания»?

12. Кому принадлежат слова: «Учитель должен быть свободным творцом, а не рабом чужой указки. Воспитание является искусством, а не ремеслом,- в этом корень учительского дела»?

13. Кому принадлежат слова: «Воспитание может все»?

14. Как называется педагогика, занимающаяся обучением и воспитанием глухонемых и глухих?

• тифлопедагогика;

• сурдопедагогика;

• олигофренопедагогика;

• педагогика

15. Как называется психолого-педагогическая концепция технократического воспитания, под которым понимается воспитание, базирующееся на новейших достижениях науки о человеке, использовании современных методов исследования его интересов, потребностей, способностей, факторов, детерминирующих поведение?

16. Какой из методов устного изложения дает обратную связь:

• рассказ

• объяснение

• лекция

• беседа

17. В какой стране был принят первый законопроект о введении обязательного обучения?

• в Англии

• во Франции

• в России

• в Японии

18. Какова 1-ая ступень познавательной деятельности учащихся?

• запоминание

• осмысление

• восприятие

• ощущение

19. Какой принцип положен в основу педагогической системы Я.А.Коменского?

20. Восприятие часто принято называть:

21. Динамика реакций и переживаний личности это:

22. Вид мышления, при котором мыслительный процесс непосредственно связан с восприятием окружающей действительности и без него совершаться не может:

• абстрактно-логическое

• наглядно-образное

• наглядно-действенное

• теоретически-образное

23. Отражение отдельных свойств предметов и явлений при их непосредственном воздействии на органы чувств – это:

24. Преодоление внутренних и внешних трудностей — необходимый компонент:

• восприятия

• внимания

• воли

• воображения

25. Совокупность устойчивых свойств личности, проявляющихся в отношениях, это:

• темперамент

• способности

• характер

• задатки

26. Выработка конкретных рекомендаций, вытекающих из результатов психодиагностического обследования, является специализацией:

• психодиагностики

• психокоррекции

• психологического консультирования

• психопрофилактики

27. Основное требование к коррекционным программам это:

• занимательность

• универсальность

• соответствие выявленным нарушениям

• все ответы верны

28. Основными условиями развития личности ребенка являются:

• формирование мотивов поведения

• развитие чувств

• развитие воли

• все ответы верны

29. Какие задачи ставятся перед педагогической наукой?

— Воспитание, обучение подрастающего поколения.

— Познание законов воспитания, вооружение педагогов-практиков знанием теории учебно-воспитательного процесса.

— Изучение проблем образования как фактора духовного развития людей.

— Исследование человеческой природы.

30. Что называется обучением? Выберите правильный ответ:

— Обучение — это передача знаний от учителя к ученикам с целью подготовки их к жизни.

— Обучение предполагает организацию самостоятельной учебной работы учеников с целью овладения знаниями, умениями и навыками.

— Обучение — процесс деятельности учителя, направленный на передачу ученикам знаний, умений и навыков, подготовку к жизни.

— Обучение — это двусторонний процесс деятельности учителя и учеников, направленный на сознательное и прочное овладение системой знаний, умений и навыков, в ходе которого осуществляется развитие умственных способностей и познавательных интересов, овладение методами познавательной деятельности, формируется научное мировоззрение.

— Обучение — это общение учителя с учениками, в ходе которого происходят передача и усвоение знаний, умений и навыков.

31. Развитие — это (выберите правильный ответ)

— Накопление количественных изменений в организме человека.

— Уничтожение старого и возникновение нового.

— Количественные и качественные изменения в организме человека, происходящие во времени под воздействием различных факторов.

— Целенаправленный процесс формирования у людей заданных качеств.

32. Что такое акселерация? Выберите более точный, полный ответ.

— Процесс активной деятельности личности.

— Ускорение формирование интеллектуальных сил личности.

— Ускорение индивидуального развития человека.

— Ускоренное физическое и психическое развитие личности в детском и подростковом возрасте.

33. В чем заключается целостность педагогического процесса?

— В подчинении всех процессов, его образующих, главной, общей и единой цели — формированию всесторонне и гармонически развитой личности.

— В том, что процессы, образующие педагогический процесс, имеют много общего между собой.

— В том, что педагогический процесс не делиться на составные части.

— В том, что между процессами, образующими педагогический процесс, нет различий: все они ведут к одной цели, но различными путями.

34. Что такое педагогические инновации?

— Это все изменения, направленные на изменение педагогической системы.

— Это нововведения учебно-воспитательным процессе с целью повышения его эффективности.

— Это замена некоторых элементов педагогической системы новыми, дающими больший эффект.

— Все ответы правильные.

35. Гуманистическая педагогика…

— Стремится изменить воспитанника.

— Исходит из приоритетности знаний педагога.

— Принимает воспитанника таким, каким он есть.

— Не требует от учителя переориентации внутренних установок.

36. Для запуска инновационного процесса оптимизации требуется:

— Значительные инвестиции.

— Желание, инициатива, понимание «узких мест» педагогической системы, ведение перспектив улучшения.

— Согласие учителей и родителей.

— Административный нажим.

37. Какая функция педагога является главной?

— Оценочная.

— Организаторская.

— Планирование

— Управления.

38.Что называется дидактикой? Из приведенных ответов выберите один правильный.

— Дидактика — это отдельная наука о закономерностях развития личности.

— Дидактикой называется раздел педагогики об образовании и воспитании подрастающего поколения.

— Дидактика — это отрасль педагогики, разрабатывающая теорию обучения и образования.

— Дидактика изучает процесс воспитывающего обучения.

39. Что такое соревнование?

— Соревнование — это игра, в которой определяется победитель.

— Соревнование — это путь, к закреплению достигнутых результатов.

— Соревнование — метод формирования и закрепления необходимых качеств личности в процессе сравнения собственных результатов с достижением других участников.

— Соревнование — это стремление к приоритету любыми путями.

40. Что такое наказание? Из приведенных ответов выберите один.

— Наказание — метод воспитания, проявляющийся в форме требования.

— Наказание — это решающий фактор торможения отрицательных действий воспитанников с целью формирования у них боязни за совершенные действия.

— Наказание — способ воздействия на воспитанника с позиции интересов коллектива с целью прекратить его отрицательные действия.

41. Общественное воспитание — это (выберите ответ)

— Негосударственная организация воспитательных процессов, происходящих в обществе в системе «человек — человеку».

— Государственная система общественного просвещения.

— Семейное воспитание.

— Государственное учреждение, занимающиеся делами незащищенных слоев населения.

42. Причины снижения воспитательного влияния семьи следующие:

— Снижение уровня жизни.

— Упадок морали.

— Обострение конфликта поколений.

— Все ответы правильные.

43. Какие из приведенных ниже бесед можно назвать методом научно-педагогического исследования?

— Беседа классного руководителя с родителями о воспитании детей в семье.

— Беседа учителя с опоздавшими на урок учениками.

— Беседа с учениками о правилах поведения в общественных местах.

— Беседа с учителем, в процессе которой выявляются эффективные приемы стимулирования интереса школьников к изучаемому материалу.

44. Синтезируя приведенные определения, установите сущность учебного процесса.

— Процесс обучения заключается в передаче знаний учащимися.

— Процесс обучения заключается в усвоении знаний учащимися.

— Учебный процесс — двусторонний управляемый процесс совместной деятельности учителей и учащихся, направленный на интеллектуальное развитие, формирование знаний и способов умственной деятельности обучаемых, развитие их способностей и наклонностей.

— Сущность учебного процесса состоят в организации учения.

— Главная цель учебного процесса — управление умственной деятельностью учащихся.

45. Что представляет собой учебная программа?

— Учебная программа определяет порядок изучения учебных дисциплин и количество часов, отведенное на них.

— В учебной программе определены содержание и объем знаний по учебному предмету, количество часов, которое отводиться на изучение определенных тем, вопросов курса.

— Под учебной программой следует понимать такой документ, в котором перечислены те предметы, которые будут изучаться в определенном классе.

1.2. Тест по основам педагогической психологии

1. Экспериментальная педагогика и педагогическая психология первоначально трактовались как:

— различные названия одной и той же области знания

— различные области знания

— экспериментальная педагогика как отрасль педагогической психологии

— педагогическая психология как отрасль экспериментальной педагогики

2. В наибольшей мере обеспечивает соединение психологических исследований с педагогическим поиском и проектированием наиболее эффективных форм учебно-воспитательного процесса:

— наблюдение

— формирующий эксперимент

— лабораторный эксперимент

— метод анализа продуктов деятельности

3. Учение как фактор социализации, как условие связи индивидуального и общественного сознания рассматривается в:

— физиологии

— социологии

— биологии

— психологии

— педагогике

4. Процесс учения как преобразования личного опыта ребенка рассматривается в разрезе:

— функциональной психологии

— бихевиоризме

— гештальтпсихологии

— когнитивной психологии

5. Действия, направленные на анализ условий ситуации, на соотнесение ее со своими возможностями и приводящие к постановке учебной задачи называются:

— ориентировочными

— исполнительскими

— контрольными

— оценочными

6. Мысленное предвидение результата и способа его достижения по отношению к цели учения выступает как:

— ее вид

— ее уровень

— этап ее реализации

— форма ее проявления

7. Мотивы самообразования — это:

— форма проявления учебных мотивов

— этап усвоения учебных мотивов

— уровень познавательных мотивов

— качественная характеристика учебных мотивов

8. Умение перегруппировывать и преобразовать материал, творчески применить описание явлений, законов, проявляется как:

— глубина знаний

— гибкость знаний

— системность знаний

— осознанность

9. Действие, сформированное путем повторения, характеризующееся высокой степенью освоения и отсутствием поэлементной сознательной регуляции и контроля, есть:

— навык

— умение

— операция

— деятельность

10. Если известны цели выполнения действия, но пути достижения цели представляются недостаточно четко, то этот этап формирования навыка характеризуется как:

— осмысление

— осознание

— автоматизация

— высокая автоматизация

11. Знания, умения и навыки приобретаются по так называемому методу проб и ошибок при:

— импринтинге

— условно-рефлекторном научении

— оперантном научении

— вербальном научении

— викарном научении

12. Процесс изменения личности ребенка в процессе ее взаимодействия с реальной действительностью, появление физических и социально-психологических новообразований в структуре личности понимается как:

— становление

— формирование

— социализация

— воспитание

13. Понятие «задатки» характеризует:

— индивидуальные свойства

— субъектные свойства

— личностные свойства

— свойства индивидуальности

14. Изучение воспитывающих возможностей содержания образования отражает следующий подход к целостности педагогического процесса:

— единство процессов обучения и воспитания

— воспитание как единство «частных» воспитательных дел

— характер взаимодействия педагогов и учащихся

— деятельность педагога

15. Тенденция к сохранению однажды созданного представления о ребенке составляет суть:

— эффекта ореола

— эффекта последовательности

— эффекта инерционности

Обучение с подкреплением 101. Изучите основы подкрепления… | Швета Бхатт

Обучение с подкреплением (RL) — одна из самых горячих тем исследований в области современного искусственного интеллекта, и ее популярность только растет. Давайте рассмотрим 5 полезных вещей, которые нужно знать, чтобы начать работу с RL.

Обучение с подкреплением (RL) — это метод машинного обучения, который позволяет агенту учиться в интерактивной среде методом проб и ошибок, используя обратную связь по своим действиям и опыту.

Хотя как контролируемое обучение, так и обучение с подкреплением используют сопоставление между вводом и выводом, в отличие от контролируемого обучения, где обратная связь, предоставляемая агенту, представляет собой правильный набор действий для выполнения задачи, обучение с подкреплением использует вознаграждений и наказаний в качестве сигналов для положительного и отрицательное поведение.

По сравнению с обучением без учителя, обучение с подкреплением отличается с точки зрения целей. В то время как цель обучения без учителя состоит в том, чтобы найти сходства и различия между точками данных, в случае обучения с подкреплением цель состоит в том, чтобы найти подходящую модель действий, которая максимизирует общую совокупную награду агента .На рисунке ниже показан цикл обратной связи «действие-вознаграждение» типовой модели RL.

Некоторые ключевые термины, которые описывают основные элементы проблемы RL:

1. Среда — Физический мир, в котором работает агент
2. Состояние — Текущая ситуация агента
3. Вознаграждение — Обратная связь от среда
4. Политика — Метод сопоставления состояния агента с действиями
5. Значение — Будущее вознаграждение, которое агент получит, выполняя действие в определенном состоянии

Проблема RL может быть лучше всего объяснена с помощью игр.Давайте возьмем игру PacMan , где цель агента (PacMan) состоит в том, чтобы съесть еду в сетке, избегая при этом призраков на своем пути. В этом случае сеточный мир — это интерактивная среда для агента, в которой он действует. Агент получает награду за поедание еды и наказание, если его убивает призрак (проигрывает в игре). Состояния — это местоположение агента в мире сетки, а общая совокупная награда — это агент, выигравший игру.

Чтобы построить оптимальную политику, агент сталкивается с дилеммой: исследовать новые состояния и одновременно максимизировать общую награду.Это называется компромиссом между и эксплуатацией . Чтобы уравновесить и то и другое, лучшая общая стратегия может включать в себя краткосрочные жертвы. Следовательно, агент должен собрать достаточно информации, чтобы принять наилучшее общее решение в будущем.

Марковские процессы принятия решений (MDP) — это математические основы для описания среды в RL, и почти все задачи RL могут быть сформулированы с использованием MDP. MDP состоит из набора конечных состояний S среды, набора возможных действий A (s) в каждом состоянии, действительной функции вознаграждения R (s) и модели перехода P (s ’, s | a).Однако в реальных условиях окружающей среды, скорее всего, не хватает каких-либо предварительных знаний о динамике окружающей среды. В таких случаях пригодятся безмодельные методы RL.

Q-Learning — это широко используемый подход без модели, который можно использовать для создания самовоспроизводящегося агента PacMan. Он вращается вокруг понятия обновления значений Q, которое обозначает значение выполнения действия a в состоянии s . Следующее правило обновления значения является ядром алгоритма Q-обучения.

Вот видео-демонстрация агента PacMan, который использует глубокое обучение с подкреплением.

Q-Learning и SARSA (State-Action-Reward-State-Action) — два широко используемых алгоритма RL без моделей. Они различаются своими стратегиями разведки, в то время как их стратегии эксплуатации схожи. В то время как Q-обучение — это метод вне политики, в котором агент изучает значение на основе действия a *, полученного из другой политики, SARSA — это метод на основе политики, при котором он изучает значение на основе своего текущего действия a , полученного из его текущая политика.Эти два метода просты в реализации, но им не хватает универсальности, поскольку они не позволяют оценивать значения для невидимых состояний.

Это можно преодолеть с помощью более совершенных алгоритмов, таких как Deep Q-Networks (DQNs) , которые используют нейронные сети для оценки Q-значений. Но DQN могут обрабатывать только дискретные низкоразмерные пространства действий.

Глубокий детерминированный градиент политики (DDPG) — это не связанный с политикой алгоритм, не связанный с политикой, алгоритм критика субъектов, который решает эту проблему путем изучения политик в многомерных пространствах непрерывных действий.На рисунке ниже представлена ​​архитектура «актер-критик» .

Так как RL требует большого количества данных, поэтому он наиболее применим в областях, где смоделированные данные легко доступны, например, игровой процесс, робототехника.

1. RL довольно широко используется при создании ИИ для компьютерных игр. AlphaGo Zero — первая компьютерная программа, победившая чемпиона мира в древней китайской игре го. Другие включают игры ATARI, Backgammon и т. Д.
2. В робототехнике и промышленной автоматизации RL используется, чтобы позволить роботу создать для себя эффективную адаптивную систему управления, которая учится на собственном опыте и поведении.Работа DeepMind над Deep Reinforcement Learning for Robotic Manipulation with Asynchronous Policy updates является хорошим примером того же. Посмотрите это интересное демонстрационное видео.

Другие приложения RL включают механизмы резюмирования абстрактного текста, диалоговые агенты (текст, речь), которые могут учиться на взаимодействиях с пользователем и улучшаться со временем, изучая оптимальную политику лечения в здравоохранении, и агентов на основе RL для онлайн-торговли акциями.

Для понимания основных концепций RL можно обратиться к следующим ресурсам.

1. Обучение с подкреплением — Введение , книга отца обучения с подкреплением — Ричарда Саттона и его научного руководителя Эндрю Барто . Онлайн-черновик книги доступен здесь.
2. Учебные материалы из Дэвид Сильвер , включая видеолекции, — отличный вводный курс по RL.
3. Вот еще одно техническое руководство по RL от Pieter Abbeel и John Schulman (Open AI / Berkeley AI Research Lab).

Для начала создания и тестирования агентов RL могут быть полезны следующие ресурсы.

1. Этот блог о том, как обучить агент нейронной сети ATARI Pong с градиентами политики из необработанных пикселей, автор Андрей Карпати поможет вам запустить и запустить свой первый агент глубокого обучения с подкреплением всего за 130 строк кода Python.
2. DeepMind Lab — это платформа с открытым исходным кодом, похожая на трехмерную игру, созданную для агентных исследований искусственного интеллекта в богатой моделируемой среде.
3. Project Malmo — еще одна платформа для экспериментов с ИИ для поддержки фундаментальных исследований в области ИИ.
4. OpenAI gym — это набор инструментов для создания и сравнения алгоритмов обучения с подкреплением.

.

Что такое обучение с подкреплением? Полное руководство

При предполагаемом размере рынка в 7,35 миллиарда долларов США искусственный интеллект растет не по дням, а по часам. McKinsey прогнозирует, что методы искусственного интеллекта (включая глубокое обучение и обучение с подкреплением) потенциально могут приносить от 3,5 до 5,8 трлн долларов в год в девяти бизнес-функциях в 19 отраслях.

Хотя машинное обучение рассматривается как монолит, эта передовая технология диверсифицирована с различными подтипами, включая машинное обучение, глубокое обучение и современные технологии глубокого обучения с подкреплением.

Что такое обучение с подкреплением?

Обучение с подкреплением — это обучение моделей машинного обучения принятию последовательности решений. Агент учится достигать цели в неопределенной, потенциально сложной среде. При обучении с подкреплением искусственный интеллект сталкивается с игровой ситуацией. Компьютер пытается найти решение проблемы методом проб и ошибок. Чтобы заставить машину делать то, что хочет программист, искусственный интеллект получает либо вознаграждение, либо штрафы за свои действия.Его цель — максимизировать общую награду.
Хотя дизайнер устанавливает политику вознаграждения, то есть правила игры, он не дает модели никаких подсказок или предложений о том, как решить игру. Модель должна выяснить, как выполнить задачу, чтобы получить максимальную награду, начиная с совершенно случайных испытаний и заканчивая сложной тактикой и сверхчеловеческими навыками. Используя возможности поиска и множество испытаний, обучение с подкреплением в настоящее время является наиболее эффективным способом продемонстрировать творческий потенциал машины.В отличие от людей, искусственный интеллект может собирать опыт из тысяч параллельных игровых процессов, если алгоритм обучения с подкреплением запускается на достаточно мощной компьютерной инфраструктуре.

Примеры обучения с подкреплением

В прошлом применение обучения с подкреплением ограничивалось слабой компьютерной инфраструктурой. Однако по мере того, как суперпользователь нардового искусственного интеллекта Джерарда Тезауро развивался в шоу 1990-х годов, прогресс все же произошел. Этот ранний прогресс сейчас быстро меняется с появлением новых мощных вычислительных технологий, открывающих путь совершенно новым вдохновляющим приложениям.
Обучение моделей, управляющих автономными автомобилями, является отличным примером потенциального применения обучения с подкреплением. В идеальном случае компьютер не должен получать инструкции по вождению автомобиля. Программист избегал бы жесткой привязки всего, что связано с задачей, и позволял машине учиться на собственных ошибках. В идеальной ситуации единственным жестко закрепленным элементом была бы функция вознаграждения.

• Например, , в обычных обстоятельствах нам необходимо, чтобы автономное транспортное средство ставило безопасность на первое место, минимизировало время поездки, уменьшало загрязнение, предлагало пассажирам комфорт и соблюдало нормы закона.С другой стороны, в случае с автономным гоночным автомобилем мы уделяем больше внимания скорости, чем комфорту водителя. Программист не может предсказать все, что может случиться в дороге. Вместо того, чтобы строить длинные инструкции «если-то», программист подготавливает агент обучения с подкреплением, чтобы он был способен учиться на системе вознаграждений и штрафов. Агент (другое название алгоритмов обучения с подкреплением, выполняющих задачу) получает вознаграждение за достижение определенных целей.

• Другой пример: deepsense.ai принял участие в проекте «Учимся бегать», целью которого было обучить виртуального бегуна с нуля. Бегуна является передовой и точной моделью опорно-двигательного аппарата разработана биомеханика лаборатории Стэнфордский Нейромускульной. Обучение агента бегу — это первый шаг к созданию нового поколения протезов ног, которые автоматически распознают характер ходьбы людей и настраиваются так, чтобы их было легче и эффективнее. Хотя это возможно и уже делалось в лабораториях Стэнфорда, жесткое подключение всех команд и прогнозирование всех возможных моделей ходьбы требует от высококвалифицированных программистов большой работы.

Чтобы узнать больше о реальных приложениях обучения с подкреплением, прочтите эту статью.

Проблемы с обучением с подкреплением

Основная проблема в обучении с подкреплением заключается в подготовке среды моделирования, которая в значительной степени зависит от выполняемой задачи. Когда модель должна стать сверхчеловеческой в ​​играх Chess, Go или Atari, подготовка среды моделирования относительно проста. Когда дело доходит до создания модели, способной управлять автономным автомобилем, создание реалистичного симулятора имеет решающее значение, прежде чем позволить автомобилю ездить по улице.Модель должна выяснить, как затормозить или избежать столкновения в безопасных условиях, когда жертва даже тысячи автомобилей обходится с минимальными затратами. Перенос модели из тренировочной среды в реальный мир — вот где все усложняется.
Масштабирование и настройка нейронной сети, управляющей агентом, — еще одна проблема. Нет другого способа общаться с сетью, кроме как через систему вознаграждений и штрафов. Это, в частности, может привести к катастрофическому забыванию , где приобретение новых знаний приводит к удалению некоторых старых из сети (читать дальше в этом выпуске, см. этот документ, опубликованный во время Международной конференции по машинному обучению).
Еще одна проблема — достижение локального оптимума, то есть агент выполняет задачу как есть, но не оптимальным или требуемым образом. «Прыгун» прыгает, как кенгуру, вместо того, чтобы делать то, что от него ожидалось — ходить — отличный пример, который также можно найти в нашем недавнем сообщении в блоге.
Наконец, есть агенты, которые оптимизируют приз без выполнения той задачи, для которой он был разработан. Интересный пример можно найти в видео OpenAI ниже, где агент научился получать награды, но не завершать гонку.

Чем отличается обучение с подкреплением от глубокого и машинного обучения?

На самом деле не должно быть четкого разделения между машинным обучением, глубоким обучением и обучением с подкреплением. Это похоже на отношение параллелограмм — прямоугольник — квадрат, где машинное обучение является самой широкой категорией, а глубокое обучение с подкреплением — самой узкой.
Точно так же обучение с подкреплением — это специализированное приложение методов машинного и глубокого обучения, предназначенное для решения проблем определенным образом.

Хотя идеи кажутся разными, между этими подтипами нет резкого разделения. Более того, они объединяются в рамках проектов, поскольку модели созданы не для того, чтобы придерживаться «чистого типа», а для выполнения задачи наиболее эффективным способом. Итак, «что именно отличает машинное обучение, глубокое обучение и обучение с подкреплением» — на самом деле сложный вопрос.

• Машинное обучение — это форма ИИ, в которой компьютерам дается возможность постепенно улучшать выполнение конкретной задачи с помощью данных без непосредственного программирования (это определение Артура Ли Самуэля.Он ввел термин «машинное обучение», которое бывает двух типов: машинное обучение с учителем и без учителя.

Машинное обучение с учителем происходит, когда программист может предоставить метку для каждого обучающего ввода в систему машинного обучения.

• Пример — путем анализа исторических данных, взятых с угольных шахт, deepsense.ai подготовил автоматизированную систему для прогнозирования опасных сейсмических событий за 8 часов до их возникновения. Записи сейсмических событий были взяты на 24 угольных шахтах, которые собирали данные в течение нескольких месяцев.Модель смогла определить вероятность взрыва, проанализировав показания за предыдущие 24 часа.

Некоторые шахты можно точно определить по их основным значениям рабочей высоты. Чтобы затруднить идентификацию, мы добавили гауссов шум

С точки зрения ИИ, одна модель выполняла одну задачу с уточненным и нормализованным набором данных. Чтобы узнать больше об истории, прочитайте наш блог.
Обучение без учителя происходит, когда модели предоставляются только входные данные, но нет явных меток.Он должен копаться в данных и находить скрытую структуру или взаимосвязи внутри. Дизайнер может не знать, что это за структура или что найдет модель машинного обучения.

• В качестве примера мы использовали прогноз оттока. Мы проанализировали данные о клиентах и ​​разработали алгоритм для группировки похожих клиентов. Однако мы не сами выбирали группы. Позже мы смогли определить группы высокого риска (с высоким уровнем оттока), и наш клиент знал, к каким клиентам им следует обратиться в первую очередь.
• Другой пример обучения без учителя — обнаружение аномалии, когда алгоритм должен определить элемент, который не вписывается в группу. Это может быть некорректный продукт, потенциально мошенническая транзакция или любое другое событие, связанное с нарушением нормы.

Глубокое обучение состоит из нескольких уровней нейронных сетей, предназначенных для выполнения более сложных задач. Создание моделей глубокого обучения было вдохновлено дизайном человеческого мозга, но в упрощенном виде.Модели глубокого обучения состоят из нескольких слоев нейронной сети, которые в принципе отвечают за постепенное изучение более абстрактных функций конкретных данных.
Хотя решения для глубокого обучения способны давать потрясающие результаты, по масштабу они не могут сравниться с человеческим мозгом. Каждый уровень использует результат предыдущего в качестве входных данных, и вся сеть обучается как единое целое. Основная концепция создания искусственной нейронной сети не нова, но только недавно современное оборудование обеспечило достаточную вычислительную мощность для эффективного обучения таких сетей на достаточном количестве примеров.Расширенное внедрение привело к появлению таких фреймворков, как TensorFlow, Keras и PyTorch, которые сделали построение моделей машинного обучения намного более удобным.

• Пример: deepsense.ai разработал модель на основе глубокого обучения для Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). Он был разработан для распознавания китов по аэрофотоснимкам, сделанным исследователями. Для получения дополнительной информации об этом исчезающем виде и работе deepsense.ai с NOAA прочтите нашу запись в блоге.С технической точки зрения распознавание конкретного экземпляра китов по аэрофотоснимкам — это чистое глубокое обучение. Решение состоит из нескольких моделей машинного обучения, выполняющих отдельные задачи. Первый отвечал за поиск головы кита на фотографии, в то время как второй нормализовал фотографию, вырезая и поворачивая ее, что в конечном итоге обеспечивало единый вид (фотография на паспорт) одного кита.

Третья модель отвечала за распознавание определенных китов по фотографиям, которые были подготовлены и обработаны ранее.Сеть, состоящая из 5 миллионов нейронов, располагалась на кончике капота. Более 941000 нейронов искали голову и более 3 миллионов нейронов были использованы для классификации конкретного кита. Это более 9 миллионов нейронов, выполняющих задачу, что может показаться большим количеством, но бледнеет по сравнению с более чем 100 миллиардами нейронов, работающих в человеческом мозгу. Позже мы использовали аналогичное решение на основе глубокого обучения для диагностики диабетической ретинопатии с использованием изображений сетчатки глаза пациентов.
Обучение с подкреплением , как указано выше, использует систему вознаграждений и штрафов, чтобы заставить компьютер решить проблему самостоятельно.Участие человека ограничивается изменением окружающей среды и настройкой системы вознаграждений и штрафов. Поскольку компьютер максимизирует вознаграждение, он склонен искать неожиданные способы сделать это. Вовлеченность человека направлена ​​на то, чтобы предотвратить использование системы и побудить машину выполнять задачу ожидаемым образом. Обучение с подкреплением полезно, когда нет «правильного способа» выполнить задачу, но есть правила, которым модель должна следовать, чтобы правильно выполнять свои обязанности. Возьмем, к примеру, дорожный кодекс.

В частности, если искусственный интеллект будет управлять автомобилем, обучение игре на некоторых классических играх Atari можно считать значимым промежуточным этапом. Возможное применение обучения с подкреплением в автономных транспортных средствах — это следующий интересный случай. Разработчик не может предсказать все будущие дорожные ситуации, поэтому позволить модели тренироваться с системой штрафов и вознаграждений в разнообразной среде, возможно, является наиболее эффективным способом для ИИ расширить опыт, который он имеет и собирает.

Заключение

Ключевым отличительным фактором обучения с подкреплением является то, как обучается агент. Вместо того чтобы проверять предоставленные данные, модель взаимодействует с окружающей средой, ища способы максимизировать вознаграждение. В случае глубокого обучения с подкреплением нейронная сеть отвечает за хранение опыта и, таким образом, улучшает способ выполнения задачи.

Является ли обучение с подкреплением будущим машинного обучения?

Хотя обучение с подкреплением, глубокое обучение и машинное обучение взаимосвязаны, никто из них не собирается заменять другие.Ян ЛеКун, известный французский ученый и руководитель отдела исследований в Facebook, шутит, что обучение с подкреплением — это вишенка на большом торте искусственного интеллекта с машинным обучением самого пирога и глубоким обучением глазури. Без предыдущих итераций вишня ничего бы не увенчала.
Во многих случаях использования классических методов машинного обучения будет достаточно. Чисто алгоритмические методы, не связанные с машинным обучением, как правило, полезны при обработке бизнес-данных или управлении базами данных.
Иногда машинное обучение только поддерживает процесс, выполняемый другим способом, например, путем поиска способа оптимизации скорости или эффективности.
Когда машине приходится иметь дело с неструктурированными и несортированными данными или с различными типами данных, нейронные сети могут быть очень полезны. The New York Times описала, как машинное обучение улучшило качество машинного перевода.

Сводка

Обучение с подкреплением, несомненно, является передовой технологией, которая может изменить наш мир. Однако его не нужно использовать в каждом случае. Тем не менее, обучение с подкреплением кажется наиболее вероятным способом сделать машину творческой, поскольку поиск новых, инновационных способов выполнения ее задач на самом деле является творчеством.Это уже происходит: теперь знаменитая AlphaGo DeepMind выполняла движения, которые сначала считались ошибками специалистами-людьми, но на самом деле обеспечила победу над одним из сильнейших игроков-людей, Ли Седолом.
Таким образом, обучение с подкреплением может стать революционной технологией и следующим шагом в развитии ИИ.

.

Обучение с подкреплением — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Биологию обучения с подкреплением можно найти на страницах Operant Conditioning и Reward

Reinforcement Learning (RL) обучает программный агент , как вести себя в окружающей среде, рассказывая ему, как хорошо у него дела. Это область машинного обучения, вдохновленная бихевиористской психологией.

Обучение с подкреплением отличается от обучения с учителем, потому что правильные входные и выходные данные никогда не отображаются.Кроме того, обучение с подкреплением обычно происходит в процессе обучения (онлайн-обучение), в отличие от обучения с учителем. Это означает, что агент должен выбирать между изучением и применением того, что ему лучше всего известно.

Система обучения с подкреплением состоит из политики (π {\ displaystyle \ pi}), функции вознаграждения (R {\ displaystyle R}), функции значения (v {\ displaystyle v}), и дополнительная модель окружающей среды.

Политика сообщает агенту, что делать в определенной ситуации.Это может быть простая таблица правил или сложный поиск нужного действия. Политики могут быть даже стохастическими, что означает, что вместо правил политика присваивает каждому действию вероятностей . Политика сама по себе может заставить агента действовать, но она не может учиться сама по себе.

Функция вознаграждения определяет цель для агента. Он принимает состояние (или состояние и действие, предпринятое в этом состоянии) и возвращает число, называемое наградой , которое сообщает агенту, насколько хорошо ему быть в этом состоянии.Задача агента — получить как можно большую сумму вознаграждения в долгосрочной перспективе. Если действие приносит низкую награду, агент, вероятно, предпримет более правильные действия в будущем. Биология использует сигналы вознаграждения, такие как удовольствие или боль, чтобы организмы оставались живыми и воспроизводились. Сигналы о вознаграждении также могут быть стохастическими, как игровой автомат в казино, где иногда они платят, а иногда нет.

Функция значения сообщает агенту, какое вознаграждение он получит в соответствии с политикой π {\ displaystyle \ pi}, начиная с состояния s {\ displaystyle s}.Он показывает, насколько желательно, чтобы находился в определенном состоянии. Поскольку функция ценности не передается агенту напрямую, ему необходимо сделать хорошее предположение или оценку на основе уже полученного вознаграждения. Оценка функции ценности — самая важная часть большинства алгоритмов обучения с подкреплением.

Модель — ментальная копия среды агента. Он используется для планирования будущих действий.

Зная это, мы можем говорить об основном цикле эпизода обучения с подкреплением.Агент взаимодействует со средой за дискретных временных шага . Думайте об этом как о «тиканье часов». При дискретном времени события происходят только во время «тиков» и «тактов», а не между ними. В каждый момент времени t = 0,1,2,3, … {\ displaystyle t = 0,1,2,3, …} агент наблюдает за состоянием окружающей среды St {\ displaystyle S_ {t}} и выбирает действие в {\ displaystyle A_ {t}} на основе политики π {\ displaystyle \ pi}. На следующем временном шаге агент получает сигнал вознаграждения Rt + 1 {\ displaystyle R_ {t + 1}} и новое наблюдение St + 1 {\ displaystyle S_ {t + 1}}.Функция ценности v (St) {\ displaystyle v (S_ {t})} обновляется с использованием вознаграждения. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто конечное состояние ST {\ displaystyle S_ {T}}.

.

Что такое обучение с подкреплением ?. «Обучение с подкреплением похоже на многие… | by Gayan Samuditha

«R Обучение с подкреплением похоже на многие темы с названиями, оканчивающимися на -ing, такие как машинное обучение, глубокое обучение в методах искусственного интеллекта и т. д. Некоторые названия, такие как планирование и альпинизм, в том смысле, что это одновременно проблема, класс методы решения, которые хорошо работают с классом проблем, и область, изучающая эти проблемы, и методы их решения ».

Как правило, проблемы обучения с подкреплением включают в себя изучение того, что делать? , Как отображать ситуации или действия? — чтобы максимизировать числовой сигнал вознаграждения.По сути, это проблемы замкнутого цикла, потому что действия обучающих систем влияют на их последующие входные данные. Кроме того, учащемуся не сообщают, какие действия следует предпринять, как во многих формах машинного обучения, вместо этого он должен интересоваться интересными и сложными случаями, действия могут повлиять не только на немедленное вознаграждение, но и на следующую ситуацию, а также на все последующие вознаграждения.

Есть три характеристики, которые существенно замкнуты , не имея прямых инструкций относительно того, какие действия предпринять, и где последствия действий, включая сигналы вознаграждения, разыгрываются в течение длительного времени периоды являются тремя наиболее важными отличительными чертами задач обучения с подкреплением.

** В частности, полная спецификация задач обучения с подкреплением с точки зрения оптимального управления марковскими процессами принятия решений должна подождать до моей следующей истории.

Но, проще говоря, основная идея состоит в том, чтобы уловить наиболее важные аспекты реальной проблемы, с которой сталкивается обучающийся агент, взаимодействующий со своей средой для достижения цели. Очевидно, что агент должен уметь в какой-то степени ощущать состояние окружающей среды и уметь предпринимать действия, влияющие на это состояние.Таким образом, агент также должен иметь цель или задачи, относящиеся к состоянию окружающей среды. Формулировка предназначена для включения только этих трех основных аспектов. Это — ощущение, действие и цель — в их простейших возможных формах без упрощения какой-либо из них.

Любой метод, который хорошо подходит для решения такого рода задач, мы считаем методом обучения с подкреплением.

• * Обучение с подкреплением отличается от обучения с учителем, вида обучения, изучаемого в большинстве современных исследований в области машинного обучения.
• ** Обучение с учителем — это обучение на обучающем наборе помеченных примеров, предоставленных компетентным внешним руководителем. Каждый пример представляет собой описание ситуации вместе со спецификацией — меткой — правильного действия, которое система должна предпринять в этой ситуации, которое часто заключается в определении категории, к которой принадлежит ситуация.
• Целью этого типа обучения является экстраполяция или обобщение ответов системы с тем, чтобы она действовала правильно в ситуациях, отсутствующих в обучающей выборке.Это важный вид обучения, но одного его недостаточно для обучения на основе взаимодействия. В интерактивных задачах часто нецелесообразно получить примеры желаемого поведения, которые одновременно являются правильными и репрезентативными для всех ситуаций, в которых агент должен действовать. На неизведанной территории — где можно было бы ожидать, что обучение будет наиболее полезным — агент должен уметь учиться на собственном опыте.

Обучение с подкреплением также отличается от того, что исследователи машинного обучения называют обучением без учителя, которое обычно заключается в поиске структуры, скрытой в коллекциях немаркированных данных.

• *** Термины контролируемое обучение и неконтролируемое обучение, кажется, исчерпывающе классифицируют парадигмы машинного обучения, но это не так.
• Хотя у кого-то может возникнуть соблазн думать об обучении с подкреплением как о разновидности обучения без учителя, поскольку оно не полагается на примеры правильного поведения, обучение с подкреплением пытается максимизировать сигнал вознаграждения вместо попытки найти скрытую структуру.
• Раскрытие структуры в опыте агента, безусловно, может быть полезно при обучении с подкреплением, но само по себе не решает проблему максимизации сигнала вознаграждения агента обучения с подкреплением.Поэтому мы рассматриваем обучение с подкреплением как третью парадигму машинного обучения, наряду с обучением с учителем, обучением без учителя и, возможно, другими парадигмами. ****

Одна из проблем, возникающих при обучении с подкреплением, а не при других видах обучения, — это компромисс между исследованием и эксплуатацией. Чтобы получить большое вознаграждение, агент обучения с подкреплением должен предпочесть действия, которые он пробовал в прошлом и которые оказались эффективными для получения вознаграждения.Но чтобы обнаружить такие действия, он должен попробовать действия, которые не выбирал ранее.

Агент должен использовать то, что он уже знает, чтобы получить награду, но он также должен исследовать, чтобы лучше выбирать действия в будущем. Дилемма состоит в том, что ни разведка, ни эксплуатация не могут осуществляться исключительно без отказа в выполнении поставленной задачи. Агент должен пробовать различные действия и постепенно отдавать предпочтение тем, которые кажутся лучшими. В стохастической задаче каждое действие нужно пробовать много раз, чтобы получить надежную оценку ожидаемого вознаграждения.Дилемма разведки и эксплуатации интенсивно изучается математиками на протяжении многих десятилетий (об этом мы поговорим в следующем рассказе). А пока, , я просто отмечаю, что проблема баланса между исследованием и эксплуатацией даже не возникает в контролируемом и неконтролируемом обучении, по крайней мере, в его чистейших формах.

Другая ключевая особенность обучения с подкреплением состоит в том, что оно явно рассматривает всю проблему целенаправленного взаимодействия агента с неопределенной средой.Это контрастирует со многими подходами, которые рассматривают подзадачи, не обращая внимания на то, как они могут вписаться в общую картину.

Например,

, мы упоминали, что большая часть исследований в области машинного обучения связана с контролируемым обучением без явного указания, насколько такая способность в конечном итоге будет полезна. Другие исследователи разработали теории планирования с общими целями, но без учета роли планирования в принятии решений в реальном времени или вопроса о том, откуда берутся прогностические модели, необходимые для планирования.Хотя эти подходы принесли много полезных результатов, их ориентация на отдельные подзадачи является существенным ограничением.

Обучение с подкреплением принимает противоположный курс, начиная с полноценного, интерактивного, целенаправленного агента. Все агенты обучения с подкреплением имеют четкие цели, могут чувствовать аспекты своего окружения и могут выбирать действия, чтобы повлиять на свое окружение. Более того, обычно с самого начала предполагается, что агент должен действовать, несмотря на значительную неопределенность в отношении среды, с которой он сталкивается.Когда обучение с подкреплением включает планирование, оно должно учитывать взаимодействие между планированием и выбором действий в реальном времени, а также вопрос о том, как модели среды приобретаются и улучшаются. Когда обучение с подкреплением включает обучение с учителем, это происходит по определенным причинам, которые определяют, какие способности являются критическими, а какие нет.

Для того, чтобы научные исследования продвигались вперед, важные подзадачи должны быть изолированы и изучены, но они должны быть подзадачами, которые играют четкие роли в полных, интерактивных, целенаправленных агентах, даже если все детали полного агента еще не могут быть раскрыты. заполнен.

********************************************** ******************

Хороший способ понять обучение с подкреплением — рассмотреть некоторые из примеров и возможных приложений, которые руководили его разработкой.

• Мобильный робот решает, следует ли ему войти в новую комнату в поисках мусора, который нужно собрать, или начать попытки вернуться к своей станции зарядки аккумуляторов. Он принимает решение на основе текущего уровня заряда аккумулятора и того, насколько быстро и легко ему удавалось найти зарядное устройство в прошлом.
• Мастер шахмат делает ход. Выбор основывается как на планировании — предвидении возможных ответов и встречных ответов — так и на немедленных интуитивных суждениях о желательности позиций и ходов.
• Адаптивный контроллер регулирует параметры работы нефтеперерабатывающего завода в реальном времени. Контроллер оптимизирует компромисс между выходом, стоимостью и качеством на основе заданных предельных затрат, не придерживаясь строго установленных значений, первоначально предложенных инженерами.

Практический пример (ежедневный пример обучения с подкреплением):

• Фил готовит свой завтрак.При внимательном рассмотрении даже эта, по всей видимости, обыденная деятельность выявляет сложную сеть условного поведения и взаимосвязанных отношений между целью и подцелью: подойти к шкафу, открыть его, выбрать коробку с хлопьями, затем потянуться, схватить и достать коробку.
• Для получения миски, ложки и кувшина для молока требуются другие комплексы, настроенные интерактивные последовательности действий. Каждый шаг включает в себя серию движений глаз для получения информации и управления движением.
• Постоянно принимаются быстрые решения о том, как нести предметы или что лучше перенести некоторые из них к обеденному столу, прежде чем брать другие.
• Каждый шаг руководствуется целями, такими как схватить ложку или добраться до холодильника, и служит другим целям, например, иметь ложку для еды после приготовления хлопьев и в конечном итоге получить питание.
• Осознает он это или нет, но Фил получает доступ к информации о состоянии его тела, которое определяет его потребности в питании, уровень голода и пищевые предпочтения.

В этих примерах используются настолько простые функции, что их легко не заметить.Все они предполагают взаимодействие между активным агентом, принимающим решения, и его средой, в которой агент стремится достичь цели, несмотря на неопределенность в отношении своего окружения.

Действиям агента разрешается влиять на будущее состояние окружающей среды (например, следующая шахматная позиция, уровень резервуаров нефтеперерабатывающего завода, следующее местоположение робота и будущий уровень заряда его батареи), тем самым влияя на варианты и возможности, доступные агенту в более позднее время.********* — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — **********

Вне агента и окружающей среды, можно выделить четыре основных подэлемента системы обучения с подкреплением. Это политика, сигнал вознаграждения, функция ценности и, возможно, модель окружающей среды.

1. Политика:

• Политика определяет способ поведения обучающегося агента в данный момент времени. Грубо говоря, политика — это отображение предполагаемых состояний окружающей среды на действия, которые необходимо предпринять в этих состояниях.Это соответствует тому, что в психологии можно было бы назвать набором правил или ассоциаций «стимул-реакция» (при условии, что стимулы включают те, которые могут исходить изнутри животного).

* [В некоторых случаях политика может быть простой функцией или таблицей поиска, тогда как в других она может включать в себя обширные вычисления, такие как процесс поиска. Политика является ядром агента обучения с подкреплением в том смысле, что одного ее достаточно для определения поведения. В общем, политика может быть стохастической.]

2. Награда:

· Сигнал вознаграждения определяет цель в задаче обучения с подкреплением. На каждом временном шаге среда отправляет агенту обучения с подкреплением одно число — вознаграждение. Единственная цель агента — максимизировать общее вознаграждение, которое он получает в долгосрочной перспективе.

· Таким образом, сигнал вознаграждения определяет, какие события являются хорошими и плохими для агента. В биологической системе мы можем рассматривать награды как аналог переживания удовольствия или боли.Они являются непосредственными и определяющими характеристиками проблемы, с которой сталкивается агент.

· Награда, отправляемая агенту в любое время, зависит от текущего действия агента и текущего состояния среды агента. Агент не может изменить процесс, который это делает. Единственный способ, которым агент может повлиять на сигнал вознаграждения, — это его действия, которые могут иметь прямое влияние на вознаграждение или косвенное влияние через изменение состояния окружающей среды.

· В приведенном выше примере, когда Фил завтракает, агент обучения с подкреплением, управляющий его поведением, может получать различные сигналы вознаграждения, когда он ест свой завтрак, в зависимости от того, насколько он голоден, в каком настроении и других особенностях его его тела, которое является частью среды его агента обучения с внутренним подкреплением.Сигнал вознаграждения — это основная основа для изменения политики. Если за действием, выбранным политикой, следует низкое вознаграждение, тогда политика может быть изменена, чтобы выбрать какое-либо другое действие в этой ситуации в будущем.

*** В общем, сигналы вознаграждения могут быть стохастическими функциями состояния окружающей среды и предпринятых действий. ***

*** В то время как сигнал вознаграждения указывает на то, что хорошо в непосредственном смысле, функция ценности указывает, что хорошо в долгосрочной перспективе.Грубо говоря, ценность состояния — это общая сумма вознаграждения, которую агент может ожидать накопить в будущем, начиная с этого состояния.

*** В то время как вознаграждения определяют непосредственную внутреннюю желательность состояний окружающей среды, ценности указывают на долгосрочную желательность состояний после рассмотрения состояний, которые могут последовать, и вознаграждений, доступных в этих состояниях.

Например,

Состояние может всегда давать низкое немедленное вознаграждение, но все же иметь высокое значение, потому что за ним регулярно следуют другие состояния, которые приносят высокие вознаграждения.Или наоборот. Если провести аналогию с человеком, награды в чем-то похожи на удовольствие (если оно высокое) и боль (если оно низкое), тогда как ценности соответствуют более тонкому и дальновидному суждению о том, насколько мы довольны или недовольны тем, что наша среда находится в состоянии.

**** Выражаясь таким образом, это хорошо, я надеюсь, что очевидно, что функции значений формализуют базовую и знакомую идею.

· Награды в некотором смысле первичны, тогда как ценности, как предсказания вознаграждений, вторичны.Без вознаграждений не может быть ценностей, и единственная цель оценки ценностей — добиться большего вознаграждения.

· Тем не менее, это ценность, о которой мы больше всего заботимся при принятии и оценке решений. Выбор действий осуществляется на основе оценочных суждений.

· Мы ищем действия, которые вызывают состояния высшей ценности, а не высшей награды, потому что эти действия приносят нам наибольшее вознаграждение в долгосрочной перспективе.

· ** При принятии решений и планировании производная величина, называемая стоимостью, является той, которая нас больше всего интересует.К сожалению, определить ценности намного сложнее, чем определить награды.

· Награды в основном присуждаются непосредственно окружающей средой, но значения должны оцениваться и переоцениваться на основе последовательностей наблюдений, которые агент делает на протяжении всего своего жизненного цикла. Фактически, наиболее важным компонентом почти всех рассматриваемых нами алгоритмов обучения с подкреплением является метод эффективной оценки значений.

· Центральная роль оценки ценностей, возможно, самая важная вещь, которую мы узнали об обучении с подкреплением за последние несколько десятилетий.

3. Модель:

· Последним элементом некоторых систем обучения с подкреплением является модель окружающей среды.

· Это то, что имитирует поведение окружающей среды или, в более общем плане, позволяет делать выводы о том, как будет вести себя среда.

Например,

Учитывая состояние и действие, модель может предсказать следующее результирующее состояние и следующее вознаграждение. Модели используются для планирования, под которым мы подразумеваем любой способ принятия решения о ходе действий путем рассмотрения возможных будущих ситуаций до того, как они возникнут.Методы решения задач обучения с подкреплением, в которых используются модели и планирование, называются методами на основе моделей, в отличие от более простых методов, не использующих модели, которые учатся методом проб и ошибок, что почти противоположно планированию.

********************** КОНЕЦ ************************ **************

.