Глава 6. ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ 6 страницаВозможен и другой подход к классификации ПТС по дидактической направленности. В этом случае современные компьютерные технологии обучения также делятся на два класса: • системы программированного обучения (СПО); Педагогическое проектирование и педагогические технологии 239 • интеллектуальные системы обучения (ИСО). Технология программированного обучения предполагает получение обучающимся порций информации (текстовой, графической, видео - все зависит от технических возможностей) в определенной последовательности и обеспечивает контроль за усвоением в точках учебного курса, определенных преподавателем. Интеллектуальные системы обучения отличаются такими особенностями, как адаптация к знаниям и особенностям учащегося, гибкость процесса обучения, выбор оптимального учебного воздействия, определение причин ошибок учащегося. Для реализации этих особенностей ИСО применяются методы и технологии искусственного интеллекта. Структура ИСО содержит общие и специальные знания трех классов: • о предметной области; • о стратегии обучения; • об учащемся (модель обучающегося). В интеллектуальных системах обучения эти знания представлены в соответствующих базах знаний с помощью различных методов и средств. При этом в модели обучающегося выделяются три компонента, каждый из которых включает процедурную и декларативную составляющую: • база знаний обучающегося; • диагностика его знаний и выполняемых заданий; • алгоритм формирования новых заданий. Модель обучающегося постоянно обновляется в ходе обучения в соответствии с изменениями отражаемых ею характеристик обучаемого. Деление технологий разработки программно-аппаратных комплексов на СПО и ИСО не может быть строгим, так как системы одного класса могут включать в себя и элементы другого. Для реализации ИСО используются следующие средства: • экспертные системы; • гипертекстовые системы; • системы мультимедиа; • программы деловых игр; • динамическая графика и анимация. Приведенное выше разделение технологий компьютерного обучения на процедурные и декларативные, а также на СПО и ИСО вытекает из деления целей обучения на два класса: • обучение навыкам использования конкретных методов в практической деятельности, получение и систематизация различных фактических данных; • обучение анализу информации, ее систематизации, творчеству, исследованиям. Системы второго класса позволяют проектировать учебные курсы, значительно более сложные, чем системы первого класса. Именно с их помощью можно научить процессам проведения синтеза, анализа, аналогии, сравнения, дедукции, индукции и т.п. Оба класса технологий взаимно дополняют друг друга, поэтому в целом ряде случаев неверным является отказ от систем первого класса в пользу систем второго класса. Классификация по способу программной реализации По способу программной реализации программно-аппаратные комплексы можно разделить на три класса: • созданные с помощью прямого программирования на языке высокого уровня; • созданные с использованием средств объектного программирования; • созданные с помощью инструментальных авторских систем (ИАС). Это деление также не является достаточно строгим, так как большинство авторских оболочек имеет выход в среду прямого программирования. Это объясняется тем, что универсальные, а тем более специализированные инструментальные оболочки, обычно не реализуют многие функции, необходимые для создания образовательных программно-аппаратных комплексов по типу процедурной реализации дидактической составляющей. Например, они не имеют средств для математического моделирования объектов. Классификация по целевому назначению По принципам организации процесса обучения инструментальные авторские системы (ИАС) разделяются на интеллектуальные и традиционные. Интеллектуальные ИАС опираются на последние достижения в области искусственного интеллекта и являются, безусловно, передовыми для разработки прикладных компьютерных учебных программ (КУП), нацеленных на проблемно-ориентированный подход к обучению. Традиционные ИАС в зависимости от наличия в них тех или иных функциональных возможностей целесообразно разделять на универсальные и специализированные. Педагогическое проектирование и педагогические технологии 241 Универсальные ИАС должны обеспечивать следующие функциональные возможности: • ввод н анализ ответов; • формирование логической структуры КУП; • поддержку и формирование текстового и графического материала; • обеспечение динамики изображений; • математическое моделирование с визуализацией результатов; • организацию гипертекстовых структур; • сбор и обработку статистической информации; • формирование рейтинговой оценки уровня знаний; • возможность работы в локальной вычислительной сети; • функционирование КУП в автономном режиме. В настоящее время существуют десятки как зарубежных, так и отечественных универсальных ИАС. В последние годы в связи с развитием технических возможностей для создания программно-аппаратных комплексов на основе технологий мультимедиа к функциональным возможностям универсальных ИАС добавились еще две: звуковое сопровождение и поддержка видеоизображения. Специализированные ИАС компьютерных учебных программ в зависимости от их целевого назначения целесообразно разделять на следующие типы: • гипертекстовое и гипермедиа ИАС; • моделирующие ИАС; • ИАС для контроля знаний и педагогического тестирования; • ИАС для организации лекционного сопровождения. 1) Гипертекстовые и гипермедиа ИАС характеризуются следующими возможностями: • работа с такими фрагментами, как текст, графика, звук и видео; • наличие различных способов поиска информации (по ключевым словам и " горячим точкам" экрана, по функциональным кнопкам, по темам в многооконном режиме, по графическим картам узлов и связей); • многооконный режим работы; • различные способы навигации (наличие стандартных маршрутов и возможность фильтрации материала); • наличие механизма " закладок"; • внесение и сохранение комментариев; • построение новых гипертекстовых структур с множественной интерпретацией материала (сбор и сохранение рефератов и конспектов); • организация взаимодействия с внешней средой (подключение моделирующих программ и т.д.). 2) Моделирующие ИАС используются для разработки программ моделирования процессов и объектов различной физической природы, а также создания различных компьютерных тренажеров (КТ), в том числе в реальном масштабе времени, и должны обеспечивать следующие функциональные возможности: • моделирование процессов, описанных алгоритмически, а также системами математических уравнений и неравенств; • обеспечение различных сценариев моделирования (кроме жестких, т.е. сценариев с возможностью управления действиями учащегося и самой моделью); • поддержку интерактивного режима разработки модели с коррекцией действий разработчика; • применение различных процедур (рекурсивных, итерационных и т.д.); • наличие библиотеки готовых форм индикаторов и датчиков; • обеспечение работы в реальном масштабе времени; • возможность подключения к реальным аппаратным средствам; • наличие достаточного количества переменных и спецфункций. 3) Поскольку конечной целью контроля и тестирования является определение и научное измерение степени усвоения учебного материала и овладения необходимыми знаниями, умениями и навыками, специализированные АИС должны поддерживать следующие функциональные возможности: • широкий набор способов предъявления заданий (случайный выбор, генерация заданий по шаблонам и т.д.); • полный набор способов анализа и ввода ответов; • гибкость в способах выставления оценки уровня учебных достижений обучающегося; • сбор и обработку индивидуальной и групповой статистической информации о результатах контроля; • возможность работы в локальной вычислительной сети Педагогическое проектирование и педагогические технологии 243 с целью автоматического сбора информации о ходе контроля и его результатах со всех компьютеров одновременно. Для создания педагогических тестов, которые представляют собой совокупность взаимосвязанных заданий возрастающей сложности, позволяющих надежно и валидно оценить знания и другие интересующие педагога характеристики личности, необходимо выполнение ряда дополнительных требований. К таким требованиям относятся: • возможность составления тестовых заданий всех известных типов (открытых, с выборочным ответом, на установление соответствия, контролируемых, включая и контролируемое конструирование графических изображений); • возможность создания адаптационных тестов, в которых выбор следующего задания определяется в зависимости от результата выполнения предыдущего; • наличие средств анализа педагогического теста на валидность; • наличие в АИС инструкции для преподавателя в виде спецификации теста, включающей в себя общее описание, пример тестового задания, характеристику формы и содержания задании, характеристику ответов и т.д.; • необходимость средств сбора статистики прохождения теста учебными группами для интерпретации тестовых баллов с учетом нормативно-ориентированного подхода (сравнение отдельных учебных достижений обучающихся) и критериально-ориентированного (степень овладения обучающимся необходимого учебного материала). 4) Сопровождение лекционного материала. АИС, используемые для этих целей, должны поддерживать следующие функциональные возможности: • создание и подключение динамических изображений; • создание собственной и подключение качественной статической графики (считываемой с помощью сканера или созданной в других графических редакторах); • оформление текста разнообразными стилями; • звуковое сопровождение материала. Характеристика и способы использования автоматизированных систем обучения в подготовке специалистов в вузе Проведенная классификация базовых средств НИТ, предназначенных для использования в учебном процессе, позволяет сформулировать принципы создания и использования автоматизированных средств обучения в процессе подготовки специалистов в вузе. Эффективность использования средств НИТ в учебном процессе во многом зависит от успешности решения задач методического характера, связанных с информационным содержанием и способом использования АОС в учебном процессе. В связи с этим целесообразно рассматривать АОС, используемые в конкретной учебной программе (определяемой предметным содержанием, целями и задачами обучения), как программно-методические комплексы (ПМК). В данном случае под ПМК понимается совокупность программно-технических средств и реализованных с их использованием методов (методик) обучения, предназначенных для решения конкретных задач учебного процесса. Можно выделить следующие основные виды ПМК: • поддержки лекционного курса; • моделирования процесса или явления; • моделирования функционирования технической системы (обучение ее использованию и (или) управлению); • тестовые и контролирующие ПМК; • электронный учебник; • сборники и генераторы задач; • справочные информационные системы; • игровые учебные программы; • интегрированные обучающие системы; • экспертные интегрированные ПМК. Существует тесная взаимосвязь между существующими методами обучения (педагогическими приемами) и методическим содержанием и педагогическим назначением ПМК того или иного типа (рис. 6.2). Современные возможности НИТ, ориентированные на максимальную унификацию, на уровне программного и технического обеспечения, позволяют создавать ПМК обучения как совокупность учебных фрагментов, объединенных алгоритмическими средствами, задающими траекторию обучения. Для иллюстрации технологии создания ПМК рассмотрим характеристики и принципы создания основных ПМК с точки зрения использования возможностей базовых НИТ. Основные типы ПМК и их взаимосвязь с методами обучения 1) ПМК поддержки лекционного курса. Процесс создания презентационных роликов для сопровождения лекционного занятия представляет собой последовательное создание иллюстративных фрагментов, состав которых определяется целевым назначением занятия (рис. 6.3). В качестве фрагментов, применяемых в процессе лекции, могут быть использованы текстовые материалы, статические и динамические изображения, аудио- и видео фрагменты, контрольные задания и т.д. Соответственно в состав ПМК должны входить программно-технические средства, позволяющие эффективно подготавливать необходимые материалы (сканеры, средства подготовки видеоизображений, графические редакторы, средства анимационной графики). Для сборки презентационного ролика используются как авторские, так и стандартные программные средства. Для эффективного отображения лекционного материала необходимо применять специализированные мультимедийные средства отображения информации: теле-, видеоаппаратуру, видеопроекторы. Особый интерес представляет вариант реализации ПМК поддержки лекционного курса, обеспечивающего обратную связь с обучаемыми в процессе проведения занятия. 2) ПМК моделирования процесса или явления. ПМК подобного типа находят свое применение при изучении предметных областей и оборудования, реальное изучение которых осложнено либо в результате опасности и сложности (соответственно стоимости), либо из-за ограничений временного характера, не позволяющих за время обучения получить характеристики реальных объектов (рис. 6.4). Другой особенностью использования подобных ПМК является тот факт, что изучение и исследование математических или имитационных моделей реальных объектов позволяет в лучшей степени усвоить характеристики и принцип функционирования реальных процессов и явлений. Создание ПМК подобного типа требует тщательного анализа используемых для моделирования моделей с точки зрения их адекватности (так как использование для обучения моделей не обладающих таким свойством может привести к отрицательным результатам). Методический аспект использования ПМК моделирования заключается в необходимости предварительном планировании экспериментов с моделью и определением способов и методов исследования и интерпретации результатов, обеспечивающих максимальный эффект обучения. Программная реализация моделей возможна как с использованием стандартных научно-технических пакетов (MathCad, MatLab), так и авторских программ, реализующих модели, или с использованием систем моделирования (GPSS, MicroSaint). Область использования: изучение процессов или явлений, для которых реальное изучение (или изучение на физической модели) осложнено (стоимость, опасность и т.д.); изучение процессов в ускоренном масштабе времени (экономика, экология и т.д.). Ограничения: сложность достижения достаточной адекватности для сложных объектов и процессов. 3) Тестовые и контролирующие ПМК. Основным назначением ПМК подобного типа является реализация функции контроля усвоения знаний на различных этапах обучения (от текущего контроля до итоговой оценки готовности обучаемого). Созданию ПМК должны предшествовать следующие этапы разработки, определяющие специфику контроля, зависящую от целей контроля и особенностей предметной области: • формирование тестовых заданий и вопросов, обеспечивающих надежную оценку; • выбор алгоритма опроса и способов предъявления заданий обучаемому; • выбор метода обработки статистических данных оценивания; • определение системы правил, обеспечивающих принятие решений об уровне знаний. Существует большое количество подходов и методов решения перечисленных задач. Наиболее эффективным средством для реализации ПМК данного типа является технология баз данных (рис. 6.5). 4) Электронные учебники. Создание электронных учебников является задачей, методически сходной с задачей создания обычного, хорошего учебника, т.е. включающего в свой состав не только теоретические разделы, но и практические примеры, задачи, методические рекомендации по изучению дисциплины. Исходя из этого электронный учебник по существу представляет собой интегрированный ПМК (рис. 6.6), включающий в свой состав ПМК различных типов. 5) Экспертные ПМК. Под экспертными ПМК понимают комплексы, реализующие режим адаптивного обучения, т.е. в отличие от принципов программированного обучения, предполагающих заданную траекторию изучения материала, экспертные ПМК ориентированы на контекстное изучение материала. Контекст изучения определяется не только уровнем усвояемости, но и целевыми установками обучаемого. Реализация подобных ПМК трудоемка и основана на использовании принципов искусственного интеллекта и технологий экспертных систем. 11. Технологии дистанционного образования Основные принципы и аспекты дистанционного образования Под дистанционным образованием (ДО) понимается комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и за рубежом с помощью специализированной информационно-образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, компьютерная связь и т.п.). Дистанционное образование является одной из форм системы непрерывного образования, которая призвана реализовать права человека на образование и получение информации. ДО позволит дать равные возможности при обучении школьников, студентов, гражданских и военных специалистов, безработных в любых районах страны и за рубежом за счет более активного использования научного и образовательного потенциала ведущих университетов, академий, институтов, различных отраслевых центров подготовки и переподготовки кадров, а также центров повышения квалификации и других образовательных учреждений. ДО позволит получить основное или дополнительное образование параллельно с основной деятельностью человека. В конечном итоге создаваемая система дистанционного образования (СДО) направлена на расширение образовательной среды в России. С точки зрения организации и поддержки учебного процесса, в рамках ДО можно выделить несколько групп проблем. Во-первых, это проблемы создания СДО различных уровней: • глобальные (международные и федеральные) СДО и их обеспечение; • региональные СДО и их обеспечение; • локальные СДО и их обеспечение. Во-вторых, это проблемы организации ДО как такового: • концептуальные модели и дидактические аспекты ДО; • система преподавателей-консультантов и способы их взаимодействия с обучаемыми; • тестирование в системе ДО; • технологии и информационные образовательные среды; • способы передачи образовательной информации и коммуникации. Глобальные системы ДО призваны обеспечить возможность реализовывать просвещение и образование самых широких масс населения России за счет использования таких средств массовой информации, как телевидение и радио. Трансляция учебных программ широко используется во всем мире для дистанционного обучения. При этом возможен как показ лекций, познавательных программ для широкой аудитории без последующих зачетов, так и передача лекций с последующей сдачей зачетов. В первую очередь содержанием такого " фонового образования" могут быть экономические, юридические, экологические, научные, культурные и прочие области знаний. К числу глобальных систем ДО можно отнести уже созданные в мировом сообществе " Глобальный лекционный зал", " Университет мира", " Международный электронный университет" и др. Эти электронные структуры обеспечивают возможность общения, дискуссий, обмена информацией, решения проблем в различных сферах человеческой жизни между участниками, находящимися в различных уголках Земли. Россия уже в ближайшее время должна быть интегрирована в эти системы. Региональные системы ДО предназначены для решения образовательных задач в рамках каждого отдельно взятого региона России с учетом его особенностей. Они должны органично входить в СДО федерального уровня. Поэтому при их создании принципиальное значение приобретает соблюдение требований государственного образовательного стандарта. Локальные системы ДО могут действовать на уровне отдельной профессиональной области знаний или в рамках одного города или университета. Центральным звеном СДО являются средства телекоммуникаций, позволяющие обеспечить образовательный поцесс: • необходимыми учебными и учебно-методическими материалами; • обратной связью между учителем и учеником; Педагогическое проектирование и педагогические технологии 253 • обменом управленческой информацией внутри системы ДО; • выходом в международные информационные сети, а также для подключения в СДО зарубежных пользователей. Для создания отечественной СДО необходимо: • создать общероссийскую сеть интерактивного спутникового телевидения, состоящую из центральной и региональных учебных телестудий, соединенных спутниковыми каналами связи; • осуществить интеграцию и развитие прежде всего в регио- нах систем компьютерных телекоммуникаций высшей школы: RUNNET, UNICOR, RELARN; • обеспечить взаимодействие отраслевых и других существующих в России сетей с СДО; • создать распределенную систему информационных ресурсов учебного назначения, доступных по компьютерным телекоммуникациям; • осуществить развитие системы электронных библиотек. Дистанционное образование в развитых странах Запада имеет свои отличия. В первую очередь можно выделить две концепции организаций СДО: североамериканскую и европейскую. По программам дистанционного образования в США обучаются более миллиона студентов, принимающих с 1989 г. учебные курсы через систему публичного телевещания (Public Broadcasting System, PBS-TV). Программа обучения взрослых (PBS Adult Learning Service) с 1990 г. взаимодействует с 1500 колледжами и местными станциями (Brock 1990). Программа предлагает курсы в различных областях науки, бизнеса, управления. Учебные курсы, передаваемые по четырем образовательным каналам, доступны всем обучающимся по всей стране, а через спутник связи и в других странах. За пределами Северной Америки дистанционное образование в основном развивается " открытыми" университетами, которые финансируются правительством и предоставляют курсы с использованием радио и телевидения. В последнее время наиболее широко используются компьютерные технологии. Программы электронного высшего образования разрабатываются в 30 странах. Представляют интерес программы обучения с применением новых информационных технологий, включающие спутниковое телевидение, компьютерные сети, мультимедиа и т.п. В Великобритании более 50% программ обучения на степень магистра в области управления проводится с использованием методов ДО. Лидирующей европейской организацией этой области является Открытая школа бизнеса Британского открытого университета. В системах дистанционного обучения, не использующих принцип обратной связи, информация, необходимая для проведения лекций, семинарских и других видов занятой, обычно централизованно фиксируется на видеокассете или видеодиске. Дополнительно могут быть использованы аудиозаписи и записи данных на магнитные дисках. Далее указанные материалы пересылаются, в том числе с использованием компьютерных сетей, непосредственно в учебные заведения, где используются при проведении учебных занятий. Такой метод применяется, например, Национальным центром дистанционного обучения CENTRE NATIONAL DENSEIGNEMENT A DISTANCE (CEND, Франция), основанным в 1939 г., который обеспечивает дистанционное обучение более 350 тыс. пользователей в 120 странах мира. В подготовке 2500 учебных курсов принимают участие около 5 тыс. преподавателей. Наряду с программами, рассчитанными на достаточно массовую аудиторию, получили широкое распространение адресные циклы лекций и занятий, позволяющие обучающимся по окончании курса, сдав экзамены, получить соответствующий диплом, сертификат и т.п. ДО имеет огромное значение для России, обладающей колоссальным интеллектуальным потенциалом и гигантской территорией. Поскольку его российский вариант находится только в стадии становления, необходимо отобрать именно те технологии, которые будут для российских условий наиболее приемлемыми. Технологии ДО - совокупность методов, форм и средств взаимодействия с человеком в процессе самостоятельного, но контролируемого освоения им определенного массива знаний. При проведении ДО информационные технологии должны обеспечивать доставку обучаемым основного объема изучаемого материала, интерактивное взаимодействие обучаемых и преподавателей в процессе обучения, предоставление студентам возможности самостоятельной работы по усвоению изучаемого материала, а также оценку знаний и навыков, полученных ими в процессе обучения. В мировой практике ДО для достижения этих целей применяются следующие информационные технологии: • предоставление учебников и другого печатного материала; • пересылка изучаемых материалов по компьютерным телекоммуникациям; • дискуссии и семинары, проводимые через компьютерные телекоммуникации; • видеопленки; • трансляция учебных программ по национальной и региональным телевизионным и радиостанциям; • кабельное телевидение; • голосовая почта; • двусторонние видеоконференции; • односторонняя видеотрансляция с обратной связью по телефону. При этом также используются компьютерные электронные учебники или электронные учебники на лазерных дисках. Несмотря на быстрое развитие информационных технологий и широкий спектр их применения в ДО, обычные печатные издания остаются неотъемлемой частью ДО. В России это особенно важно, так как российские студенты в отличие от их западных коллег привыкли к книгам больше, чем к видеокассетам. Все дистанционные курсы должны быть основаны на базовых учебниках, издаваемых большими тиражами, причем эти учебники не обязательно могут быть ориентированы на ДО, но должны содержать основную информацию, давать основные знания. Необходимо в дополнение к базовым универсальным учебникам иметь печатные пособия, содержащие информацию, отражающую специализацию данного учебного заведения. Очень важно иметь и печатные методические материалы к каждому учебному курсу. Доставку основного материала в виде текста или графики можно осуществлять через компьютерные сети. В наиболее простом виде эти технологии применяются в национальных и мировых компьютерных сетях типа Internet, Batnet, EUNet. Одна из возможностей - использование протокола передачи файлов (FTP протокола). Материалы для изучения и справочные материалы хранятся в архивах на серверах глобальных компьютерных сетей и могут быть запрошены обучаемыми, подключенными к данной сети в операционном режиме или через асинхронную электронную почту. Наиболее современные, свежие материалы, дополнительную информацию и методические пособия удобнее передавать через электронные средства связи: в этом случае обеспечивается практически мгновенная доставка информации. Видео - очень полезная технология применительно к ДО. Видеопленки позволяют прослушивать лекции лучших преподавателей. Видеокассеты с лекциями могут быть использованы как в специальных видеоклассах, так и в домашних условиях. В американских и европейских курсах основной материал излагается в печатных изданиях и на видеокассетах. Если в курсе необходима визуальная информация и ее невозможно дать в печатном виде, тогда необходимость видеоматериалов очевидна. Мощной технологией, позволяющей хранить и передавать основной объем изучаемого материала, являются электронные учебники и справочники, как обычные, так и записанные на лазерных дисках CD-ROM. Индивидуальная работа с ними дает глубокое усвоение и понимание материала. Эти технологии позволяют при соответствующей доработке приспособить существующие курсы к индивидуальному пользованию, предоставляют возможности для самообучения и самопроверки полученных знаний. В отличие от книги эта технология позволяет подавать материал в динамичной графической форме. Оперативное общение преподавателей и студентов является неотъемлемой частью процесса ДО. Во время такого общения студенты могут консультироваться у преподавателей, обсуждать с ними проекты, решения, оценки. Это также позволяет преподавателям наблюдать за ходом усвоения материала и организовать обучение на основе индивидуального подхода. Асинхронная система общения между преподавателем и студентом, необходимая для обмена информацией (вопросы, советы, дополнительный материал, контрольные задания), позволяет анализировать полученные сообщения и отвечать на них в любое удобное время. Одним из видов асинхронного общения является голосовая почта, когда студент звонит по какому-то определенному номеру телефона и его вопросы записываются на пленку. Далее преподаватель прослушивает запись и записывает свой ответ на другую пленку, которую студенты в свою очередь могут прослушать в асинхронном режиме. Голосовая почта широко используется в ДО США. На данный момент наиболее популярным видом асинхронных коммуникаций являются глобальные телекоммуникационные сети. Вполне очевидна выгода использования международных и национальных сетей типа Internet. Internet является мировой компьютерной сетью, которая объединяет огромное число различных исследовательских и образовательных компьютерных сетей. Практически все учебные заведения во всех индустриальных и во многих развивающихся странах имеют доступ к этой сети.
|
