Основные принципы и этапы создания обучающих систем

В настоящее время в процесс обучения активно внедряются программные технологии на базе персональных ЭВМ, применяемые для передачи ученику учебного материала и контроля степени его усвоения. При этом на рынке программного продукта за последнее десятилетие появилось достаточно большое количество обучающих систем, в том числе и автоматизированных (АОС), которые охватывают различные предметные области, и призваны решать задачи обучения на различных этапах жизни человека - от начальных классов средней школы до процесса обучения в высших учебных заведениях. Вместе с тем, большая часть программ носит субъективных характер, отражающий интеллектуальный уровень знаний авторов в области программирования, и написаны в соответствии с взглядами разработчиков на компьютерную технологию обучения. Это приводит к тому, что ряд программ имеют крайне ограниченные функциональные возможности и не позволяют в полной мере усвоить обучаемым преподносимый материал, а в некоторых случаях вообще дискредитируют саму идею АОС на базе персональных ЭВМ.

В данной статье дается попытка обобщения принципов построения существующих АОС, а также классификация принципов их построения.

Известно, что любая программа представляет собой набор алгоритмов (компонентов), которые взаимодействия между собой решают поставленную задачу. При этом программа будет являться программной системой [8], если она представляет собой совокупность взаимосвязанных компонентов, каждый из которых выполняет вполне определенные функции. В общем случае любая обучающая программа может считаться программной системой, так как в ней обязательно присутствует компонента интерфейса пользователя, и компонента, реализующая предлагаемую методику. Автоматизированной обучающей системой будет являться любая АОС, так как согласно, ряд задач, например отображение информации или анализ правильного ответа, выполняются без участия человека. Каждая АОС имеет определенную структуру на основе группы элементов с указанием связей между ними и дающее представление о системе в целом. Поэтому структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней типам связей.

На основе проведенного анализа можно сделать вывод, что каждая обучающая система имеет четко выраженную структуру, и эти структуры можно классифицировать следующим образом:

рис 1. Классификация структурного построения АОС

По структурным признакам взаимодействия обучающей системы с пользователем АОС подразделяются на два базовых класса (рис.1): разомкнутые (без обратной связи) и замкнутые (с обратной связью) системы, которые отличаются принципиальным подходом к процессу обучения.

В разомкнутых АОС не учитываются отклики учащихся на поставленные вопросы и не корректируется последовательность предъявления учебного материала в функции степени усвоения учащимся изучаемой темы. Здесь лишь выполняется определенная заранее заданная программным путем последовательность изложения урока или контрольных вопросов. При этом наиболее простыми из числа разомкнутых АОС являются системы с презентационной структурой, представляющей собой последовательное включение звеньев "АОС" и "Учащийся"

В АОС данного типа присутствует только прямая информационная связь между системой и учащимся, которому последовательно предоставляется визуальная информация с монитора ЭВМ. При этом обучаемый находится в режиме пассивного наблюдателя, от которого не требуется ни каких откликов по взаимодействию с АОС. Примером презентационной АОС может служить обучающая программа по курсу Visual Basic, разработанная автором, представляющая набор слайдов с демонстрационными примерами.

В тестирующих АОС без обратной связи основной упор делается на выявление уровня знаний учащихся в определенный период учебного процесса. Используя различную методику, такие системы предъявляют обучаемому открытый или закрытый вариант вопроса (вопрос с вариантами выбора ответа). От учащегося ожидается отклик в виде ответа (управляющего воздействия) на поставленный вопрос. Ответ фиксируется в блоке фиксатора ошибок. По результатам опроса выставляется определенный балл, который служит критерием для результирующей оценки по степени усвоения учащимся требуемого учебного материала.

Примером разомкнутой тестирующей АОС является программная система компании Drake Prometric, которая ориентированна на простое предъявление вопросов, для выявления знаний претендентов на тот или иной сертификат той или иной фирмы.

Наиболее широкими функциональными возможностями и высокой эффективностью в учебном процессе обладают АОС, где организована обратная связь между учащимся и обучающей системой.

Рассмотрим обобщенный принцип функционирования системы "АОС-учащийся". Процесс взаимодействия учащегося с АОС может быть представлен в виде системы с внешней обратной связью, где АОС направлена на повышение уровня знаний пользователя, и тем самым уменьшение количество ошибок им совершаемых (рис.1.6.6). Звеном прямого канала регулирования здесь выступает АОС, объектом регулирования - "Учащийся". Генерация воздействий на учащегося со стороны АОС строится в соответствии со знаниями учащегося на основе накопленного им ранее опыта и входным заданием, а также в зависимости от принятых в программном обеспечении критериев достоверности оценки знаний обучаемого. В зависимости от характера воздействия со стороны АОС учащийся принимает определенное, достоверное с его точки зрения, решение, доказывающее, по его мнению, факт усвоения им поданного материала, и генерирует его на вход ЭВМ.

Если пренебречь дискретностью, очевидной для системы?АОС-учащийся?, и рассматривать ее в виде некоторой линейной системы (рис.4 а), то реакция учащегося на воздействия со стороны АОС можно рассматривать в виде некоторой функции уровня количества ошибок в зависимости от предъявляемого задания. Задание, здесь совокупность задач, которые должен решить пользователь. Вид этой функции зависит от индивидуальных свойств обучаемого и программного обеспечения. Первый случай (кривая 1, рис 4 б) свидетельствует о полной несовместимости АОС и обучаемого, так как решения, принимаемые учеником в процессе взаимодействия с АОС, носят характер все более грубых с каждым новым заданием ошибок. Это может быть причиной как полной неготовности ученика к усвоению предлагаемого материала, так и результатом методических ошибок, заложенных в программное обеспечение АОС. Последний фактор выявляется достаточно просто в случае массового характера подобного явления, методически проявляющего себя в группе учащихся. Второй вариант (кривая 2, рис 4 б) свидетельствует в пользу неспособности учащегося оперативно применять ранее полученные знания. Очевидно, что в любой АОС в первую очередь необходимо задать максимально допустимое время на принятие учащимся решения на предоставляемый ему вопрос. Как правило, для квалифицированного преподавателя с достаточно большим опытом учебно-методической работы данное обстоятельство не вызывает особых затруднений.

Самым сложным процессом в рассматриваемой модели является выявление критерия степени достоверности усвоения учащимся полученной информации и исключения фактора случайности, когда АОС делает ошибочный вывод о правильном усвоении учащимся предложенного материала. Поступившая от АОС информация, рассматривается учащимся в совокупности с имеющимися в его памяти данными путем их обновления, сопоставления, взаимного дополнения и коррекции. На основании этого процесса ученик приходит к принятию соответствующего решения, анализируя которое АОС должна подтвердить или опровергнуть факт усвоения учеником текущей и предыдущих порций учебного материала.

Рис 4. Обобщенная структурная схема замкнутой системы "АОС - учащийся" (а) и качественный вид процесса усвоения учебного материала (б)

Функции решений (откликов) ученика в АОС обычно выполняют ответы на вопрос и/или выбор той или иной ссылки для получения учащимся дополнительной развернутой информации об изучаемом предмете. Как результат действия АОС предъявляет новую порцию информации, после чего весь цикл повторяется.

Весьма распространенным типом АОС среди замкнутых систем являются имитационные автоматизированные обучающие системы. Здесь функции ведущего "элемента" выполняет фактор моделирования реальной ситуации в той или иной сфере предметной области. Элемент обратной связью в виде реакции ученика на предъявляемый АОС учебный материал является основой непрерывного взаимодействия системы "АОС-обучаемый", так как то или иное воздействие на систему со стороны пользователя ведет сразу к ответной реакции со стороны обучающей системы. Примером подобных АОС могут служить всевозможные игровые тренажеры, имитаторы и т.п. В частности, имитационная программа компании Maxis позволяет имитировать развитие и управление городом. Здесь имитируются различные ситуации, начиная от размещения промышленных предприятий и транспортных сетей и заканчивая моделированием экстремальных ситуаций и путей их ликвидации.

В нотационных АОС используется комплексный подход в обучении. Программа не только обучает, но и одновременно проверяет полученные на текущий момент знания учащимся. Здесь важным фактором служит отклик учащегося на то или иное информационное воздействие. В зависимости от отклика, обучающая система может перестроить ход урока в том или ином направлении. В АОС данной структуры очень часто вводят игровые элементы. Как правило, такие АОС рассчитаны на учащихся младших возрастов, для которых игра является важным инструментом обучения. Здесь вопрос (информационное воздействие) ставится в виде игровой ситуации, на основании которой учащийся может находить верный или неверный выход (отклик). На основании принятого учащимся решения, АОС формирует следующий вариант игровой ситуацию. Примером такой системы может служить курс обучения английскому языку Bridge to English.

Таким образом, является очевидным, что наиболее широкими возможностями с учетом современных требований к АОС обладают замкнутые обучающие системы, обеспечивающие максимальную "гибкость" в общении с пользователем.

При реализации любой из ранее рассмотренных структур АОС используются вполне определенные алгоритмические подходы, диктуемые методикой проведения учебного занятия. Обычно любая обучающая система представляет собой совокупность порций информации, называемой слайдами, которые в той или иной форме предъявляются ученику. Современная вычислительная техника обладает широкими функциональными возможностями и позволяет использовать в слайдах информацию, представленную в виде обычного текста, графического изображения, аудио и видео фрагментов. При этом в слайдах можно сосредоточить все средства представления информации, существующие в настоящее время для повышения эффективности учебного процесса. С другой стороны, использование звукового представления и видеозаписей ведет к удорожанию персонального компьютера, что не всегда является оправданным. В настоящее время, как наиболее оптимальный вариант в большинстве курсов программированного обучения, применяют текстовое и графическое представление информации.

Классификация АОС по алгоритмическому построению представлена на рис.5.

При использовании линейных алгоритмов АОС (рис.6) учащемуся, согласно методики, последовательно предъявляются слайды, заложенные в АОС. В качестве достоинств линейного алгоритма АОС можно отметить простоту разработки такой системы, а в качестве недостатков - трудоемкость раскрытия некоторых тем и невозможность гарантированного закрепления полученных знаний. В АОС построенных с использованием нелинейных алгоритмов появляется возможность изменять последовательность предъявления слайдов в зависимости от того или иного отклика учащегося на информационное воздействие. Здесь важнейшую роль играют слайды, содержащие вопросы и требующие принятие решения учащимся. В таких слайдах, которые назовем слайдами выбора, используются следующие средства выбора направления обучения:

При использовании линейных алгоритмов АОС (рис.6) учащемуся, согласно методики, последовательно предъявляются слайды, заложенные в АОС. В качестве достоинств линейного алгоритма АОС можно отметить простоту разработки такой системы, а в качестве недостатков - трудоемкость раскрытия некоторых тем и невозможность гарантированного закрепления полученных знаний.

В АОС построенных с использованием нелинейных алгоритмов появляется возможность изменять последовательность предъявления слайдов в зависимости от того или иного отклика учащегося на информационное воздействие. Здесь важнейшую роль играют слайды, содержащие вопросы и требующие принятие решения учащимся. В таких слайдах, которые назовем слайдами выбора, используются следующие средства выбора направления обучения:

рис 5. Классификация АОС по принципам алгоритмического построения

рис 6. Линейный алгоритм АОС.

открытые вопросы;

закрытые вопросы (вопросы типа?меню?);

гиперссылки;

Открытые вопросы - это вопросы, состоящие только из формулировки вопроса. Ответ должен ввести ученик. В качестве ответа выступает числовое значение, которое может быть однозначным или лежать в некотором заданном допустимом диапазоне. Не допускается в качестве ответов на открытые вопросы символьные строки, содержащие буквы, пробелы и другие символы, так как в этом случае затруднено определение правильности ответа из-за возможных ошибок пользователя при вводе информации (например, ввод двух вместо одного пробелов). Обучающая программа определяет правильность ответа и выбирает ту или иную дальнейшую последовательность предъявления слайдов.

Закрытые вопросы - это вопросы, состоящие из формулировки вопросов и нескольких вариантов ответа. Ученику ставится задача выбрать один или несколько правильных вариантов ответа. Допускается наличие от 3 до 6 вариантов ответов, причем правильными могут быть некоторые, все, или только один из ответов. Не допускается ситуация, когда все ответы на закрытый вопрос являются неправильными. В закрытых вопросах нельзя применять наличие открытых вариантов, например, формулировки "другие ответы", хотя допускается формулировка "нет правильных ответов". Выбор должен производится только из предлагаемого списка ответов. Правильность ответа можно засчитывать по сумме правильно выбранных вариантов или по одному правильно выбранному варианту. В соответствии с результатом ответа обучающая программа выбирает ту или иную последовательность слайдов для дальнейшего предъявления.

Гиперссылки - новый способ выбора последовательности предъявления слайдов, осуществляемый самим учеником. Применяется в курсах программированного обучения, созданных с использованием методов международной сети Internet. Определенная часть слайда ставится в соответствие другому слайду. При указании пользователем на эту гиперссылку обучающая программа открывает поставленный в соответствие этой гиперссылке слайд.

Нелинейные алгоритмы, в свою очередь, делятся на циклические, направленные и комбинированные.

Циклические алгоритмы предполагают повторный возврат к слайдам, отражающим темы, которые учащийся недостаточно усвоил. Как показано Рис 7 если ученик принимает неверное решение задачи поставленной ему слайдом выбора, то АОС может повторно предъявить слайды, которые уже ранее были показаны, для повторного прохождения темы или ее закрепления.

Рис 7. Циклический алгоритм АОС

8. Направленный НаправленныйНаправленныйНаправленныйалгоритм НаправленныйНаправленныйНаправленныйалгоритмНаправленныйНаправленныйалгоритмНаправленныйалгоритмАОС

Направленные алгоритмы (Рис 8) по-прежнему предполагают наличие слайдов выбора, однако в зависимости от принятого решения учащимся выбирается та или иная последовательность и возврата обратно не предполагается. В комбинированных алгоритмах используется оба принципа. По результатам решения принятого учащимся для ответа на вопрос слайда выбора, АОС изменяет последовательность предъявления слайда, однако на N-ом шаге возможен возврат к предыдущим слайдам (Рис 9).

Рис 9. Комбинированный алгоритм АОС

Таким образом, каждая из представленных структур позволяет предъявлять учебный материал, в соответствии с последовательностью, который обеспечивает приемлемое предъявление учебного материала в соответствии с требованием предметной области

Рассмотренные принципы классификации алгоритмического и структурного построения охватывают практически весь спектр существующих АОС, и позволяют автоматизировать процесс построения обучающих систем, путем разработки стандартных программных элементов, учитывая основные положения, рассмотренные в этой статье.

КАК СОЗДАТЬ ОБУЧАЮЩУЮ СИСТЕМУ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИГРЫ?

(см. http://www.triz-ri.ru/themes/school/school31.asp)

ПРИМЕР 1. Лет 10 - 15 назад были популярны курсы машинописи. Сейчас, когда компьютеры появились практически в каждом доме, и количество людей, владеющих клавиатурой, увеличилось в десятки, если не сотни раз, курсов машинописи не осталось. Объяснение этого феномена простое - основная масса людей обучается работе с клавиатурой в контексте какой-либо деятельности - набивая документы в Microsoft Word или работая с электронной почтой.

ПРИМЕР 2. Если ребенку сказать: "Иди на улицу подыши свежим воздухом, побегай и поделай упражнения, т.к. это полезно для твоего здоровья", он вряд ли загорится желанием исполнить это пожелание. Если тому же ребенку предложить: "А не пойти ли поиграть в футбол?", он и в футбол поиграет, а заодно и побегает, и свежим воздухом подышит, потому что полезная деятельность будет выполняться в контексте интересной игры.

ПРИМЕР 3. Многие женщины понимают: несложные гимнастические упражнения - полезны для здоровья и фигуры. Но для занятий ими, как правило, не находят времени: то надо бежать в магазин, то - готовить обед, то надо проверить дневник сына и выяснить, почему в нем вместо пятерок и четверок водятся тройки да двойки. К тому же заниматься одной как-то не с руки, да и домашние засмеют: Проблема решается, когда женщина начинает ходить на занятия аэробикой. Красивая музыка, хорошее помещение, красивые инструктора - делают свое дело.

Что объединяет эти три, на первый взгляд, разных примера? Общий принцип: полезная, но не всегда интересная деятельность помещается в привлекательный контекст, и человек начинает заниматься ею ради интереса.

Этот принцип можно использовать для создания систем обучения, особенно таких, которые не требуют личного присутствия тренера. Такие системы можно делать в виде компьютерных игр и распространять среди некрупного, но массового Клиента за относительно небольшую плату.

Многие компьютерные игры уже снабжены небольшими обучающими системами. Не смотря на то, что задача таких "обучалок" достаточно скромна - ввести игрока в курс дела, эти обучающие системы можно проанализировать и выявить некоторые принципы их построения.

Собственно говоря, такая работа уже была проведена Автором, и оставшаяся часть статьи посвящена изложению полученных результатов.

ЗАДАЧИ ОБУЧЕНИЯ В КОМПЬЮТЕРНОЙ ИГРЕ

Задачи обучения можно разложить по следующим качественным уровням:

УРОВЕНЬ 1

ОБУЧИТЬСЯ ПРОСТЕЙШЕМУ ДЕЙСТВИЮ.

Например, в "стрелялке" - научиться передвигаться вперед, назад, поворачиваться, бегать, подпрыгивать, приседать; в гонках - жать на газ, использовать ручной тормоз, как и в "стрелялке", передвигаться вперед, назад, делать развороты; в авиасимуляторе - включать и выключать двигатель, увеличивать и уменьшать тягу, поднимать и опускать подъемник, поднимать и опускать элероны, управлять рулем, убирать и выставлять шасси.

УРОВЕНЬ 2

ОБУЧИТЬСЯ ВЫПОЛНЕНИЮ ПРОСТЕЙШИХ МАНЕВРОВ.

Как правило, такие маневры осуществляются нажатием группы клавиш, и их выполнение занимает некоторое время. Например, в авиасимуляторе - это тангаж, крен, рысканье, в "стрелялке" - прыжок по ходу движения, прыжок с разбега.

УРОВЕНЬ 3

ОБУЧИТЬСЯ РЕШЕНИЮ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЗАДАЧИ.

Например, в гонках - это прыжок с разгона через препятствие, поворот на большой скорости, резкий поворот на 180 градусов с использованием ручного тормоза, лавирование среди препятствий, преследование машины, которая едет впереди, использование карты для поездки в определенную точку города. В авиасимуляторе - это взлет, посадка, атака наземных целей из пулемета, бомбометание, торпедная атака.

УРОВЕНЬ 4

ОБУЧИТЬСЯ РЕШЕНИЮ ЦЕЛОГО КЛАССА ЗАДАЧ И/ИЛИ РАЗНЫМ СПОСОБАМ РЕШЕНИЯ ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ ЗАДАЧИ.

ПРИМЕР 4. В игре "Ил-2 Штурмовик: Забытые сражения" задачу "поразить наземную цель" можно решить разными способами: выстрелить из пулемета или пушки, сбросить на нее бомбы.

ПРИМЕР 5. В игре "Tom Clancy"s Splinter Cell: Pandora Tomorrow", версия для игровой приставки "GameBoy Advance" задача обхода препятствия решается разными способами:

Обходом препятствия сверху или снизу.

Проползанием под препятствием на корточках.

Перепрыгиванием препятствия.

Перепрыгиванием препятствия с разбега.

Обходом препятствия сбоку по карнизу.

Обходом препятствия сбоку, прижавшись спиной к стене.

В этом случае игрок постепенно учится решать однотипные задачи, применяя, в зависимости от ситуации, разные приемы.

ТИПОВЫЕ ОШИБКИ В ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ

В XIX веке немецкий педагог Дистервег Фридрих Адольф Вильгельм ввел четырехэтапную модель урока. Она называется четырехэтапной, потому что, согласно ей, каждый урок должен состоять из 4-х этапов:

Повторение пройденного материала.

Объяснение нового материала.

Закрепление.

Домашнее задание.

Эта модель показала себя настолько успешной, что применяется в школах практически всех стран мира.

Как правило, ошибки в обучающих системах в компьютерных играх связаны с тем, что уроки не следуют этой четырехэтапной модели. Другая причина ошибок - это игнорирование особенностей человеческого мышления. Но не будем забегать вперед и перечислим ошибки по порядку.

ТИПОВАЯ ОШИБКА 1

ОБУЧЕНИЕ ВНЕ КОНТЕКСТА.

ПРИМЕР 6. В игре "Tom Clancy"s Ghost Recon" каждый урок посвящен изучению какого-либо оружия: пистолета, винтовки с оптическим прицелом, ракетницам, пулеметам, минам, гранатам. В ходе урока дается разнообразная информация по данному оружию. Однако эта информация быстро забывается, т.к. не задается контекст (ситуация) использования оружия.

ТИПОВАЯ ОШИБКА 2

ПОПЫТКА РАССКАЗАТЬ СРАЗУ ОБО ВСЕМ.

Известна закономерность: емкость оперативной памяти среднестатистического человека составляет всего 4 + 2 сложных объекта. Эта закономерность носит название "эффект Эльштейна" [2, с. 142]. Тем не менее, некоторые обучающие системы в компьютерных играх не учитывают этот эффект и пытаются в одном уроке рассказать сразу обо всем.

ПРИМЕР 7. Первый урок игры "Fighter Ace 3.0" посвящен знакомству с принципами и устройствами управления самолетом. А поскольку устройств и механизмов работы с ними много, вот урок и перегружен информацией. В нем рассказывается о том, как поднимать и опускать подъемник, как управлять рулем, как поднимать и опускать закрылки, как включать и отключать двигатель, как увеличивать и уменьшать тягу, а также о том, какие приборы присутствуют на приборной доске кабины самолета, что они показывают и как ими пользоваться. Неудивительно, что по окончании урока у игрока в голове образуется "каша" и ощущение перегруженности информацией.

Пренебрегают эффектом Эльштейна и симуляторы управления поездом.

ПРИМЕР 8. В одном из уроков управления электровозом в игре "Microsoft Train Simulator" делается попытка рассказать сразу обо всем: о том, как включать и выключать тягу; о том, где находится спидометр, и каких видов бывают спидометры в различных локомотивах; о том, что такое тормоз поезда и тормоз локомотива; о том, в каких случаях следует ими пользоваться; о том, как поднимать и опускать пантограф; о том, как пользоваться датчиками тормозов; о том, как отображать на экране "Записную Книжку" и "Помощь Движения к Следующей Станции".

Данной ошибки можно избежать, если группировать поясняемые сущности в некоторые логически связанные контексты. Такой прием уже успешно применяется при обучении в школе. Например, семь цветов радуги в порядке следования можно запомнить при помощи анаграммы "Каждый охотник желает знать, где сидит фазан", а слова-исключения, в которых после буквы "ц" пишется буква "ы", запоминаются благодаря поговорке: "Цыган на цыпочках к цыпленочку подходит и зовет цып-цып".

ТИПОВАЯ ОШИБКА 3

ОТСУТСТВИЕ АКЦЕНТОВ ПРИ ПОВТОРЕНИИ МАТЕРИАЛА.

ПРИМЕР 9. В начале первого урока игры "Fighter Ace 3.0" рассказывается о разных приборах, присутствующих в кабине самолета. Чуть позже, при полете, даются рекомендации обратить внимание на показания того или иного прибора. Однако прибор никак не выделяется. А игрок к тому времени уже забывает, где на приборной панели его искать. Было бы полезно некоторые сложные вещи повторять в курсе обучения не один раз, а приборы, на которые надо обратить внимание, выделять цветным маркером.

ТИПОВАЯ ОШИБКА 4

ОТСУТСТВИЕ ЭТАПА ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА.

ПРИМЕР 10. В игре "Ил-2 Штурмовик: Забытые Сражения" уроки состоят только из одного этапа - "объяснение материала". Иными словами, функции обучаемого сводятся к внимательному чтению инструкций, которые показываются на экране, и рассматриванию картинок.

Между тем, уже давно известно, что новый материал, поданный только на информационном уровне, усваивается довольно-таки тяжело. Для закрепления хорошо бы его "пропускать через мышцы", т.е. через физиологию [3]. Иными словами, если говорить более популярно, новый информационный кусок с объяснениями должен обязательно сопровождаться упражнениями на закрепление новых данных.

ЗАДАЧИ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ И ИХ РЕШЕНИЯ

При построении обучающей системы перед автором возникает ряд задач. вот лишь некоторые из них:

Подобрать фактуру для задач. Отобрать ситуации, которые должны присутствовать в обучающей системе.

"Объяснить" принцип решения.

Закрепить пройденный материал, сформировать навык.

Рассмотрим каждую из этих задач в отдельности и, по возможности, приведем варианты решений.

ЗАДАЧА 1. ПОДОБРАТЬ ФАКТУРУ

Суть задачи - решить, чему надо и чему не надо обучать игрока, подобрать материал для уроков.

РЕШЕНИЕ 1.1

Собрать трудности, с которыми сталкивается начинающий игрок, и преобразовать их в задачи и уроки.

ПРИМЕР 11. Для того чтобы победить в гонке, игроку необходимо уметь:

плавно проходить повороты на максимально возможной скорости;

аккуратно объезжать препятствия;

избегать столкновения с автомобилями соперников;

перепрыгивать препятствия на высокой скорости, при этом необходимо осуществлять как можно более точные прыжки;

в экстренных случаях - cовершать резкий разворот на 180 градусов с использованием ручного тормоза;

и многое-многое другое.

В игре "Midtown Madness 2.0" каждое из этих умений положено в основу отдельного урока программы обучения.

ПРИМЕР 12. Для того чтобы управлять самолетом, игрок должен научиться:

совершать элементарные маневры во время полета (увеличение и уменьшение тяги, тангаж, крен, рысканье, поворот);

взлетать;

приземляться;

атаковать наземные цели;

проводить торпедную атаку по надводным целям;

вести воздушный бой с самолетами противника.

Каждый урок в системе обучения компьютерной игры "Ил-2 Штурмовик: Забытые Сражения" посвящен одной из этих задач.

ЗАДАЧА 2. "ОБЬЯСНИТЬ" ПРИНЦИП РЕШЕНИЯ.

РЕШЕНИЕ 2.1

Сформулировать задание в виде функции.

В задании формулируется только функция [4], которую необходимо выполнить. Игрок сам находит алгоритм ее достижения. Функция подбирается таким образом, чтобы при ее достижении игрок получил требуемые навыки.

ПРИМЕР 13. В первой миссии игры "GTA: Vice City" игрок должен научиться:

забираться в транспортные средства и выходить из них;

управлять автомобилями и мотоциклами;

использовать радар для нахождения места, куда нужно добраться;

получать новые задания.

Задания формулируются соответствующим образом:

"Следуйте за розовым маячком, чтобы найти отель".

"Чтобы найти адвокатскую контору, следуй за L-значком на радаре".

"Следуй за T-маячком на радаре, чтобы найти Рафаэля".

При выполнении этих заданий игрок должен садиться в машины, управлять ими, ехать, куда показывает радар. Таким образом, игрок получает все необходимые навыки.

РЕШЕНИЕ 2.2

Дать задачу, которая имеет несколько вариантов решения.

Игрок учится выбирать наиболее оптимальное решение.

ПРИМЕР 14. В первом уроке обучающей миссии игры "Tom Clancy"s Splinter Cell" игрок может перепрыгнуть препятствие, предварительно разбежавшись, а может перепрыгнуть и без разбега. Первый вариант приводит к успешному выполнению задания почти всегда, а второй - очень редко, т.к. сложно рассчитать точку, с которой надо прыгнуть, и силу прыжка.

ПРИМЕР 15. В восьмом уроке обучающей миссии игры "Tom Clancy"s Splinter Cell: Pandora Tomorrow" игрок может обойти препятствие сверху, предварительно запрыгнув на него, а может - обойти его, прижавшись спиной к стене. В первом случае игрок теряет немного здоровья при прыжке на землю, т.к. высота, с которой ему приходится спрыгивать, велика. Второй вариант решения ни к каким потерям не приводит.

РЕШЕНИЕ 2.3

Давать объяснения на ходу.

Объяснения о том, как пользоваться тем или иным инструментом, даются по ходу выполнения задачи. Обычно объяснения приводятся, когда игрок сталкивается с задачей в первый раз. Это позволяет не перегружать "оперативку" игрока почем зря. Все пояснения даются в контексте возникшей задачи. Одно дело скрупулезно и дотошно перечислять все приборы управления, которые присутствуют в кабине машиниста локомотива, в отдельном уроке. И другое дело - пошагово пояснять, что нужно делать и какие кнопки нажать, чтобы поезд сдвинулся с места.

ПРИМЕР 16. "Нажми кнопку RET или F, чтобы сесть в транспортное средство или выйти из него". (Игра "GTA: Vice City".)

ПРИМЕР 17. "Если ты не знаешь, где находится ручной тормоз, нажми кнопку F1 для вывода списка кнопок управления". (Игра "Midtown Madness 2.0".)

ЗАДАЧА 3. ЗАКРЕПИТЬ ПРОЙДЕННЫЙ МАТЕРИАЛ, СФОРМИРОВАТЬ НАВЫК

РЕШЕНИЕ 3.1

Привести серию однотипных задач с одинаковой моделью решения.

ПРИМЕР 18. Первая миссия игры "GTA: Vice City" состоит из заданий, которые можно обобщенно сформулировать так:

Возьми "тачку".

Езжай в место, помеченное специальным значком на радаре.

Получи там новое задание.

Так игрок учится ездить на машине, пользоваться радаром и получать задания.

ПРИМЕР 19. В первом уроке обучающей миссии игры "Tom Clancy"s Splinter Cell" игроку нужно выполнить два однотипных задания:

пролезть сквозь небольшое отверстие в стене по трубе;

пройти сквозь невысокий проход в стене.

Для решения первой задачи игрок должен ухватиться руками за трубу и, повиснув на ней, подтянуть ноги. Для решения второй задачи игрок должен присесть на корточки.

Этими двумя примерами задается модель решения однотипных задач: чтобы пройти/пролезть сквозь невысокое отверстие, игроку нужно "ужаться" - либо подтянуть к себе ноги, либо присесть на корточки.

ПРИМЕР 20. Тот же урок той же игры содержит еще такие задания:

перейти с лестницы на площадку;

подпрыгнуть с площадки и забраться на горизонтальную перекладину;

спрыгнуть с перекладины на площадку;

перейти с площадки на вертикальную трубу;

запрыгнуть на камень;

запрыгнуть с камня на площадку:

перепрыгнуть расстояние между площадками;

перепрыгнуть большое расстояние между площадками;

подпрыгнуть и ухватиться руками за перекладину;

подпрыгнуть и ухватиться руками за площадку;

спрыгнуть с перекладины на площадку.

Для их выполнения игроку необходимо воспользоваться комбинациями из двух клавиш: движение вперед (в зависимости от направления движения - клавиши "Right" и "Left") и прыжок (клавиша "A"). Таким способом - повторением одинаковых действий - у игрока "набивается рука".

РЕШЕНИЕ 3.2

Привести серию однотипных задач с усложнением.

Приводится серия однотипных задач, в которой каждая последующая задача сложнее предыдущей [1]. Иногда в последовательности присутствует только одна задача "с усложнением". Как правило, она размещается либо на последнем, либо на предпоследнем месте.

ПРИМЕР 21. В первом уроке обучающей миссии игры "Tom Clancy"s Splinter Cell" игроку нужно перепрыгнуть несколько препятствий. Самое последнее препятствие имеет большую длину. Чтобы его преодолеть, нужно прыгнуть с разбега.

ПРИМЕР 22. В той же игре в другом уроке игроку нужно поразить 4 мишени. В начале у игрока имеется пистолет. Первая мишень расположена на уровне роста игрока. Чтобы ее поразить, достаточно достать пистолет и выстрелить. Вторая мишень расположена внизу. Чтобы поразить эту мишень, необходимо присесть. Третья мишень расположена над головой игрока. Чтобы ее поразить, нужно сначала запрыгнуть на перекладину, а уж потом, вися на перекладине, достать пистолет и выстрелить. Последняя мишень расположена внизу в глубокой яме. Игрок не может попасть в нее, даже если присядет на корточки. Не поможет ему и спуск в яму, т.к. дно у ямы слишком узкое и пистолет на вытянутой руке всегда будет находиться за мишенью. Чтобы поразить четвертую мишень, нужно сменить оружие: пистолет на гранату. Незадолго до четвертой мишени игрок подбирает гранаты. Правда невнимательный игрок этого не замечает.

ПРИМЕР 23. Чуть дальше игроку нужно поразить гранатой мишень, которая находится за препятствием (большим камнем). Игрок не может перепрыгнуть камень. Не может и поразить мишень, просто перебросив гранату через камень. Граната не долетает и попадает в яму, которая расположена прямо за камнем. Чтобы добросить гранату до мишени, игрок должен рассчитать точку падения гранаты так, чтобы она попала на дальний край камня. Тогда граната отскочит от него, "перепрыгнет" яму и поразит мишень. В использовании доступного ресурса - камня - и состоит креативное решение.

ПРИМЕР 24. Уже в другой игре "Tom Clancy"s Splinter Cell: Pandora Tomorrow" повторяется задача с мишенями. Одна из мишеней, которую нужно поразить, расположена слишком низко. Из оружия у игрока есть только пистолет, и он может стрелять из положений стоя или сидя. Но это никак не помогает в решении задачи, т.к. даже если игрок присядет, мишень не будет находиться на одном уровне с пистолетом - она располагает значительно ниже. Чтобы поразить мишень, игроку нужно опустить дуло пистолета под углом. Но это невозможно сделать из положений стоя или сидя. Чтобы опустить пистолет под углом игроку нужно сначала повиснуть на горизонтальной перекладине, а затем достать пистолет и при помощи клавиши "Down" наклонить его вниз. Только таким образом можно попасть в мишень.

Проанализировав примеры, можно заметить, что для создания усложнения достаточно поставить на пути игрока какое-либо препятствие, увеличить его размеры или как-то необычно (экстремально) расположить предмет (например, повесить мишень слишком высоко или слишком низко).

Как правило, такие "экстремальные" задачи решаются нахождением дополнительных ресурсов (использовать гранату вместо пистолета, использовать камень для отскока гранаты) или сменой контекста (повиснуть на перекладине и, благодаря этому, направить пистолет под углом вниз).

В ЗАКЛЮЧЕНИЕ...

...сделаем некоторые выводы:

Упражнения для обучающей системы должны быть основаны на реальных трудностях, с которыми сталкивается начинающий игрок. Эти трудности в концентрированном виде можно группировать в отдельные занятия.

Каждое задание лучше формулировать в виде функции, которая имеет несколько разных вариантов решения. Таким образом, игрок учится находить оптимальное решение, а в процессе решения - приобретать необходимые навыки.

Для закрепления навыка каждый отдельный урок можно представить в виде серии однотипных задач либо в виде серии однотипных задач с усложнением. В качестве усложнения используется задача с экстремальными условиями. Для ее решения, как правило, нужно найти и применить неочевидные, на первый взгляд, ресурсы.

При создании обучающей системы перед Автором возникает ряд задач. Эти задачи и их решения можно свести в небольшую таблицу:

Задачи

Решения

Примеры

Подобрать фактуру 1.1 11, 12

"Объяснить" принцип решения 2.1 13

2.2 14, 15

2.3 16, 17

Закрепить пройденный материал, сформировать навык 3.1 18, 19, 20

3.2 21, 22, 23,24

При возникновении задачи, связанной с построением обучающей системы, нужно поискать аналогичную задачу в таблице и найти соответствующие ей решения и примеры.

Дата добавления: 2015-04-24