Использование ЭВМ в процессе обучения

Таким образом, автор компьютерного курса каждый раз определяет текущий учебный шаг: куда и как будет двигаться студент после каждого неверного или верного ответа, в том числе с учетом характера ошибки или без этого учета, какой материал будет выдавать машина на каждом шаге обучения и т.д. Предоставленной свободой конструирования упомянутого "учебного графа" автор должен, конечно, пользоваться умело: ведь именно от этого зависит качество реализованного алгоритма. Часто на практике такая свобода оборачивается тем, что сконструированный алгоритм оказывается простой линейной (без ветвлений) программой, что, конечно, обедняет дидактические возможности КУК. Искусство разработчика АСО состоит в том, чтобы сделать средства ввода и отладки КУК наиболее простыми, гибкими и удобными, но в то же время обладающими требуемым набором возможностей представления учебного материала и реализации нужного графа обучения. Большинство АСО, созданных в нашей стране, относятся к системам этого типа - УРОК, Радуга, Дельфин, АДОНИС и др. [Компьютерные системы... - 1993].

В системах второго вида АСО реакция на все действия студента предусмотрена заранее: алгоритм обучения задан программой. Системы можно назвать АСО с заданным алгоритмом обучения. Преподаватель не строит алгоритм обучения, а лишь в заданном системой формате заполняет "базу данных" своим учебным материалом; распоряжение этим материалом возложено на программу. Последняя предусматривает выбор и выдачу заданий, прием ответов, вывод соответствующих реакций на каждый ответ (содержание реакции, конечно, заранее определяется преподавателем и приписывается к каждому варианту ответа), а также определяет последовательность дальнейших действий, предписываемых учащемуся. При выборочном ответе (который преимущественно используется в таких системах) для предотвращения возможности простого перебора предлагаемых вариантов ответа в поисках верного вводится учет действий учащегося в виде зачетных баллов, а также установка порогов. Превышение верхнего порога ведет к дальнейшему продвижению по курсу, пересечение нижнего - к неблагоприятным для учащегося действиям системы (например, обратное движение по курсу).

АСО этого вида хотя и лишает преподавателя возможности точной и нужной, по его представлениям, регламентации последовательности действий ученика, но несравненно упрощает работу автора по заполнению программной оболочки учебным материалом. Все внимание автора при составлении материалов курса сосредоточивается на подборе учебных заданий, выборе возможных вариантов ответов и составлении справок на каждый из таких вариантов. Это все методическая работа.

К системам этого типа относятся системы "Наставник" и АКСОН [Брусенцов Н.П. и др. - 1990; Компьютерные средства... - 1993].

В системах с заданным алгоритмом можно сочетать обучение с игровыми приемами реализации процесса обучения, когда машина организует некоторую "игру" с выдачей учебных заданий на каждом шаге обучения, в зависимости от выбора студентом тех или иных условий игры. Организация игры целиком возлагается на программу. Задача преподавателя состоит в том, чтобы снабдить АСО достаточно большим количеством учебного материала, причем не требуется больших дополнительных усилий при заполнении программной оболочки.

В любых АСО разработчики стремятся создать автору компьютерного учебного курса наибольшие удобства в проведении диалога с компьютером, предлагая ему разнообразные средства редактирования, по возможности простые, но обеспечивающие потребности авторов по вводу нужного материала. Каждая АСО имеет более или менее разветвленный набор сервисных возможностей (учет и обработка результатов работы студентов, наличие инструментов просмотра и отладки курсов и т.д.). Иногда этот набор организуется в виде совокупности модулей, которые автоматически включаются в программу по требованию автора КУК.

Стремление упростить работу преподавателя при разработке подробного сценария и его реализации в АСО первого вида приводит к созданию специальной технологии разработки и ввода КУК, когда опытный методист, хорошо владеющий инструментальными средствами и не чуждый дидактических знаний, постоянно взаимодействует с преподавателем в процессе создания КУК и берет на себя всю техническую работу по реализации сценария (вводу в компьютер "учебного графа").

Преподаватель при этом становится как бы соавтором КУК, определяя его содержание и алгоритм обучения. Эта технология предложена и реализована профессором С. И. Кузнецовым. Имеется положительный опыт такой деятельности. Недостаток этого приема состоит в сложности организации совместной работы над сценарием и ослаблении оперативности ввода поправок и дополнений в КУК.

Можно мыслить себе систему, в которой процесс обучения организуется несколько иначе. Компьютер предлагает студенту как бы погрузиться в учебную среду, помогает ему ориентироваться, предоставляет возможность обращаться к выбору тем обучения, к базам данных или базам знаний, советует, что и как нужно делать, чтобы усвоение материала проходило эффективнее. При выработке таких рекомендаций система может (и должна) учитывать индивидуальные особенности познавательной деятельности учащегося, для чего в систему включается диагностическая программа, позволяющая принимать хотя и простые, но достаточно обоснованные решения.

Подобная система (КОНУС) предложена и разработана Ю.И. Лобановым [Компьютерные... - 1993]. Системы с такими возможностями могут содержать элементы искусственного интеллекта.

Интеллектуальные системы обучения оперируют не данными, а знаниями. Наиболее популярными при этом являются приемы организации деятельности учащегося, характерные для экспертных систем, когда по требованию учащегося в любой момент обучения система сообщает, почему принимается то или иное решение. Идеи искусственного интеллекта все шире проникают в организацию АСО. Чаще всего такие системы строятся на основе представления знаний в виде правил продукций (вывода), множество которых заранее закладывается в систему. Каждое действие основано на анализе заданных условий и реализуется как следствие соответствующего правила вывода из этих условий. Иногда соответствующие условия задаются с некоторой степенью вероятности их выполнения.

Процесс обучения при работе с экспертной системой напоминает диалог учащегося с преподавателем-консультантом, который гибко реагирует на все действия учащегося, дает уместные в данной учебной ситуации советы и рекомендации по изучению материала, устанавливает причины ошибок учащегося при ответах на вопросы и вырабатывает рекомендации, позволяющие исправлять ошибки. По требованию учащегося экспертная система может давать объяснение, почему рекомендуется принимать такие решения.

Примером отечественной интеллектуальной системы может служить обучающая система "Интелтьютор", разработанная под руководством В.А. Гудковского [Компьютерные... - 1993]. Известно много зарубежных экспертных систем обучения, идет интенсивная работа по их совершенствованию. Много материалов по этим системам публикуется в Интернете.

В силу того что подобные системы сложны, стоимость их пока достаточно высока.

Основная трудность после создания системы состоит в заполнении программной оболочки АСО экспертными (предметными и дидактическими) знаниями. Обычно для этой цели привлекается специалист, хорошо знающий систему и умеющий преобразовать знания, которыми нужно заполнить систему, в форму, адекватную требованиям и возможностям экспертной системы. Этот специалист именуется инженером по знаниям.

Отдельные элементы, свойственные системам искусственного интеллекта, можно наблюдать и в организации учебной деятельности, задаваемой более простыми системами, где обучение сопряжено лишь с некоторыми ограничениями в свободе выбора самим учащимся способа действий при обучении и происходит по адаптивной программе, которая автоматически подстраивается к учебным возможностям учащегося. Организация обучения здесь может быть гибкой, учитывающей некоторые психологические особенности учащегося. Это проявляется: а) в зависимости характера выдаваемых заданий от текущей успешности обучения; б) в выработке "тонких" критериев для оценки работы учащегося, адекватно отражающих особенности его познавательной деятельности; в) в разнообразии деталей диалога (выдача звуковых реплик, музыкальная реакция на ответы, сопровождение ответов рисунками, использование мультипликации и т.п.); г) в предоставлении учащемуся права выбора из меню наиболее подходящих для него способов действий. Машина может также предлагать учащемуся продолжать выполнение упражнений для лучшего закрепления материала или продвинуться дальше и даже выдать совет по этому поводу, основанный на анализе предшествующих действий учащегося. Потенциальные элементы адаптации АСО заложены в широком применении гиперссылок, таких же, какие используются в Интернет-сети Wide World Web. Это создает возможность пользователям гибко и удобно оперировать учебным материалом.

Адаптивные АСО, действие которых основано на использовании системы гиперссылок (гиперсреды или, более широко, гипермедиа), за последние годы привлекают большое внимание исследователей и разработчиков; много таких систем реализовано на практике [Brusilovsky P. - 1996]. В них используется модель студента и взаимодействующая с ней система гиперссылок. Организуется адаптивная программа работы студента, когда маршрут движения (навигация) по гиперссылкам и/или предлагаемый студенту учебный материал автоматически приспосабливаются к особенностям текущих учебных действий студента, которые постоянно регистрируются в ходе обучения. Имеется термин для наименования таких систем: адаптивные гипермедиа системы.

Особое место в обучении занимают специализированные тренажеры, предназначенные для приобретения профессиональных навыков управления различными устройствами и сложными машинами. Как правило, базой их является компьютерная программа, подчас очень сложная и дорогая. Значимость тренажеров постоянно возрастает в связи с усложнением машин и устройств, а также ростом опасности ошибок, совершаемых человеком в управлении этими машинами. (Кроме того, тренажеры позволяют отрабатывать действия по управлению в аварийных или нештатных ситуациях.

Подготовка таких специалистов, как летчики, штурманы, операторы крупных энергоустановок (в том числе больших электростанций), космонавтов и др., никогда не обходится без тренажеров, где используются моделирующие компьютерные программы. Рассмотрение специализированных тренажеров выходит за пределы данной книги.

При широком использования компьютеров для обучения нельзя забывать о некоторых негативных влияниях. К ним, в частности, относятся: большая утомляемость пользователей при считывании текстов с экранов дисплеев, что вынуждает часть материалов оформлять в привычном виде - на бумажных носителях; отсутствие в процессе обучения с компьютером вербального общения, что отрицательно сказывается на общем развитии учащегося, затрудняет формирование умения излагать свои мысли, а последнее особенно важно при изучении дисциплин гуманитарного цикла; резкое ограничение времени непосредственного общения учащегося с преподавателем и коллегами, что ведет к обеднению личностных контактов, разобщенности и частичной потере соревновательного эффекта группового обучения, неминуемым потерям в умении вести дискуссии.

Исходя из сказанного, следует предостеречь от излишнего увлечения компьютерным обучением и призвать к тщательному продумыванию и отбору того учебного материала, который целесообразно преподавать с помощью компьютерных средств. В то же время нельзя отрицать, что компьютеризация обучения уже занимает видное место в вузовском обучении и имеет большое будущее.

4. Вспомогательные компьютерные учебные средства

Имеется группа учебных средств, которые выходят за рамки рассмотренных структур.

Они, хотя и называются вспомогательными, могут играть важную роль в учебной работе. Из большого разнообразия таких средств выделим те, которые предполагают использование компьютеров. Первое место среди них по количеству и тому вниманию, которое им уделяется в педагогической литературе, принадлежит компьютеризованным, учебным пособиям или компьютерным учебникам, предназначенным для изучения различных дисциплин. Как правило, они включают книгу и компьютерную часть, которая предназначена для выполнения различных расчетов, упражнений, заданий и т.д. Иногда такое пособие выполняется полностью в электронном виде. В нем широко применяется графика, используются гипертекстовые ссылки, иногда вводится звуковое сопровождение.

В компьютеризованных пособиях используются также приемы, позволяющие реализовать тренировочные действия. Например, для приобретения навыка решения математических задач определенных видов разработаны программы, позволяющие получать графическое представление решений. Выполняя разработанную преподавателем систему задач, вычислительную часть решения которых осуществляет компьютер, студент приобретает навык интерпретации решений и нарабатывает опыт формулировки и поиска подходящего "решателя". Количество задач, когда студент избавляется от выполнения формальных выкладок, может быть большим, что позволяет не только сформировать правильные подходы к выбору способов решений, но и закрепить навык в приемах их решения. Примером такого подхода к использованию компьютеров для совершенствования обучения высшей математике в технических вузах служит созданный в Московском энергетическом институте эффектный пакет программ, реализованный в виде компакт-диска, на котором записаны 17 компьютерных программ [Сливина Н., Фомин С. - 1997]. Программа ФОРМУЛА этого пакета ориентирована на помощь в усвоении математического анализа и приближенных вычислений, МАТРИЦА - линейной алгебры и др. Накоплен положительный опыт учебного применения указанного пакета.

Появляются также специализированные программы, позволяющие сочетать текстовые редакторы широкого пользования, с помощью которых формулируются типовые задачи, рассматриваются приемы и описывается последовательность их решения, с уже существующими математическими пакетами, которые производят формальное нахождение решения, выдавая готовый результат, иллюстрируемый по запросу учащегося трехмерной графикой. Такое объединение реализуется в виде специализированного учебного пособия - решебника [Зимина О.В., Кириллов А. И. - 2001]. Решебник (названный так по аналогии с задачником, учебником, справочником и т.д.) обладает значительными дидактическими возможностями, поскольку здесь готовые математические пакеты привлекаются только для выполнения формальных математических операций, а выбор метода и хода решения, а также последовательности действий остается за студентом. В результате у студента создаются благоприятные условия для решения большого количества задач и выработки необходимых навыков в их решении.

Широкое применение в учебном процессе вузов находят профессиональные пакеты прикладных программ (ППП). Это, главным образом, математические и статистические пакеты, обладающие мощными арсеналами средств обработки и представления информации.

Широко известны такие статистические пакеты, как STADIA, Statistica (есть русскоязычные версии), SPSS, а также математические пакеты Derive, Mathematica, Mathcad, MathLab, Maple V и др. Профессиональные пакеты используются, с одной стороны, для привития студентам навыка проведения современного математического анализа и обработки результатов экспериментов, с другой - для овладения самими пакетами как инструментами профессиональной деятельности будущих специалистов.

Имеется опыт использования подобных программ; специалисты отмечают их высокий дидактический потенциал и необходимость использования их в учебном процессе вузов [Сливина Н.А. - 1997; Очков В.Ф. - 1998; Лобанова О. - 1998; Морозов А. - 1987].

Заключение

Важное значение для обучения студентов дисциплинам естественно-научных и некоторых гуманитарных циклов имеют программы, позволяющие приобретать навык в решении математических задач разных типов (проведение анализа решений уравнений; представление функций графиками; изучение действия с матрицами и рядами; знакомство с задачами аппроксимации и экстраполяции, задачами статистической обработки результатов наблюдений и т.п.). Для этой цели и создаются специализированные программные пакеты. Работая с ними, преподаватель подбирает задачи, позволяющие студентам усваивать материал на уровне умений, необходимых для их решения. Такие тренировочные занятия вначале проводятся в учебной аудитории, а затем навык закрепляется в процессе самостоятельной работы.

Широкое распространение в последние годы получают энциклопедии и справочники, представленные в электронной форме и выполненные в виде компакт-дисков. Они применяются не только как пособия при изучении различных дисциплин, но и для приобретения навыка обращения с современными компьютерными средствами поиска информации. Как правило, в них широко применяют гипертекстовые ссылки, чем обеспечиваются важные удобства в работе. В дисциплинах языкового профиля для обучения используются не только удобные электронные словари, но и программы-переводчики.

В таком важном виде учебной деятельности, как курсовое и дипломное проектирование, широко используются специально создаваемые компьютерные базы данных, действия с которыми очень полезны не только для выполнения заданий, но и для воспитания современной ийженерной культуры студентов. В технических вузах на стадии обучения и выполнения дипломного проекта привлекаются компьютерные средства автоматизированного проектирования (САПР) и конструирования, а также исполнения чертежей с помощью графопостроителей.

Следует упомянуть о таких учебных средствах, как компьютерные учебные игры, первоначально получившие распространение в школах. Сейчас они применяются и в вузах как средство индивидуального, а иногда и группового обучения в таких областях знаний, как экономика, менеджмент, экология. В индивидуальных компьютерных играх широко применяются графические и звуковые выразительные средства; как правило, возможен выбор некоторых параметров игры, например уровня сложности. В групповых играх компьютеры применяются не только как средство расчетов и оценок выбираемых решений, но и как средство организации самой игры и управления ее ходом. Игровые методы обладают рядом важных дидактических преимуществ - повышенный интерес к работе, самостоятельность в выборе решений, высокая активность благодаря элементам соревнования и т.п. Важнейшим элементом искусства преподавания в высшей школе является умение максимально полно использовать возможности компьютера для повышения эффективности учебного процесса. В этой области сейчас идут интенсивные поиски.

Соединение записывающей и передающей видеотехники с компьютером, снабженным компакт-диском, видео- и звуковой картой, позволяет использовать в обучении систему мультимедиа и технологию создания гипертекста. При этом, однако, важно не потерять главного - живого общения учащихся с преподавателями.

Список использованной литературы:

1. Специальная педагогика/ под ред. Назаровой Н.М., М.: Академия, 2005.

2. Холодов Ж.К., Кузнецов В.С. Теория и методика Ф.В. Москва,1998.

Размещено на Allbest.ru