Информационные технологии обучения

II Международный конгресс ЮНЕСКО «Образование и ин­форматика» (1996) стратегическим ресурсом в образовании объя­вил информационные технологии.

Компьютер, телекоммуникационные и сетевые средства су­щественно изменяют способы освоения и усвоения информации, открывают новые возможности для интеграции различных дей­ствий, тем самым способствуют достижению социально значи­мых и актуальных в современный период развития общества целей обучения.

Информационные технологии обучения (ИТО) определяют как совокупность электронных средств и способов их функциониро­вания, используемых для реализации обучающей деятельности.

В качестве классификационных признаков программно-тех­нических средств (ПТС), используемых в образовании, можно выделить:

· дидактическую направленность;

· программную реализацию;

· техническую реализацию;

· предметную область применения.

Классификация по дидактической направленности

В литературе встречается несколько подходов к классифика­ции компонентов программно-аппаратных комплексов по дидак­тической направленности. Например, предлагается прежде всего классифицировать знания, передаваемые обучающимся с помо­щью компьютера, следующим образом. Во-первых, существова­ло деление знаний на явные и неявные. В дальнейшем, с разви­тием исследований в области искусственного интеллекта, эти зна­ния стали называться артикулируемыми и неартикулируемыми.

Артикулируемая часть знаний — это знания, которые легко структурируются и могут быть переданы обучающемуся с помо­щью порций информации (текстовой, графической, видео и т.д.).

Неартикулируемая часть знаний представляет собой компо­нент знания, основанный на опыте, интуиции и т.п. Эта часть знания охватывает умения, навыки, интуитивные образы и дру­гие части человеческого опыта, которые не могут быть переда­ны обучающемуся непосредственно, а «добываются» им в ходе самостоятельной познавательной деятельности при решении практических задач. Опираясь на такую классификацию знаний, можно классифицировать образовательные программно-аппарат­ные комплексы. Технологии, положенные в основу этих комп­лексов и применяемые для поддержки процесса обучения арти­кулируемой части знаний, являются декларативными.

К ним целесообразно отнести:

· компьютерные учебники;

· учебные базы данных;

· тестовые и контролирующие программы и другие ком­пьютерные средства, позволяющие хранить, передавать и проверять правильность усвоения обучающимся инфор­мации учебного назначения.

Технологии, применяемые при создании программно-аппа­ратных комплексов, поддерживающих процесс освоения неар­тикулируемой части знаний, являются процедурными. Компь­ютерные информационные технологии (КИТ) этого класса не содержат и не проверяют знания в виде порций информации. Они построены на основе различных моделей. В этом случае к КИТ этого класса относятся:

· пакеты прикладных программ (ППП);

· компьютерные тренажеры (KT);

· лабораторные практикумы;

· программы деловых игр;

· экспертно-обучающие системы (ЭОС) и другие компью­терные средства, которые позволяют обучающемуся в ходе учебного исследования получать (добывать) знания по изучаемой предметной области.

Приведенная классификация по признаку декларативных и процедурных технологий является, как и любая другая, услов­ной. Один и тот же образовательный программно-аппаратный комплекс может быть использован по первой или второй техно­логии в зависимости от применяемой методики. Например, лабораторный практикум может быть снабжен гибкими инструк­циями, что и в какой последовательности выполнять. В этом случае обучающийся получает готовую информацию о процессе и соответственно получает декларативные знания. Если же учеб­ная задача поставлена таким образом, что обучающемуся необ­ходимо для ее решения провести исследование, то этот же про­граммно-аппаратный комплекс позволяет получить некоторую порцию процедурных знаний.

Возможен 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);

· 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.

Универсальные ИАС должны обеспечивать следующие функ­циональные возможности:

· ввод и 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 (KT), 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 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 знанияи 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 матершла. 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.

Дата добавления: 2015-03-31