Изучение принципов
работы и поддержки обучающих систем
Введение
Как и всякое средство,
компьютер не является панацеей от всех педагогических бед, более того, с его
применением связаны свои беды, о которых не следует забывать. Оценивая недостатки,
связанные с использованием компьютеров в образовании, следует различать
недостатки вызванные несовершенством обучающих программ и недостатки,
обусловленные самой природой компьютера как некоторой технической системы.
Следует прямо сказать, что подавляющее большинство существующих обучающих
программ мало эффективно, но это означает только одно: создание обучающих
программ оказалось более сложным делом, чем это представлялось на первый
взгляд. Этот процесс связан с решением многих не только профессиональных, но и
психолого-педагогических проблем (программисты чаще всего не подготовлены к
решению педагогических вопросов). Вот почему в настоящее время рынок наводнен
несовершенными обучающими программами по разным дисциплинам, но наличие
большого числа неэффективных программ не следует считать серьезным аргументом
против применения компьютера в учебном процессе.
Все просчеты, связанные с дефектами программного продукта в принципе устранимы.
Более существенны причины неудачного использования компьютера, когда не
учитываются ограничения, определяемые самой природой этих устройств. При оценке
роли компьютера в перестройке образования следует, прежде всего, учитывать,
какие обучающие функции следует ему передать, помня при этом, что компьютер
является только средством, а не субъектом обучающей деятельности, что он не
более чем помощник преподавателю, а не его замена.
Если начало 60-х годов ознаменовалось оптимистическим заявлением, что в
ближайшие 10-15 лет компьютеры займут ведущее место в учебном процессе вузов,
то уже к концу 60-х годов стало очевидно, насколько необоснованны эти
предположения. Разработка эффективных обучающих систем потребовала решения
весьма сложных социально-психологических, физиологических и педагогических
проблем, изучению которых также препятствовала высокая стоимость компьютеров и
их эксплуатация и предубежденность преподавателей. Преподаватели могли
использовать компьютеры в обучении только с помощью программистов, а те, как
правило, не имели достаточных знаний в педагогике и изучаемого предмета.
По-видимому, можно рассматривать компьютеризацию обучения с точки зрения
функций учебного процесса, которые передаются компьютеру. Следует выделить два
типа компьютерного обучения: для первого характерно непосредственное
взаимодействие учащегося с компьютером. Он определяет задание, оценивает
правильность и оказывает необходимую помощь. В этом случае обучение протекает
без преподавателя, к помощи которого прибегают, когда компьютер не справляется
с ситуацией из-за несовершенства обучающей программы.
Второй тип характеризуется взаимодействием с компьютером преподавателя.
Компьютер помогает преподавателю в управлении учебным процессом, например,
выдает результат выполнения учащимися контрольных заданий с учетом допущенных
ошибок и затраченного времени. Обычно этот тип обучения используется, когда
нельзя снабдить каждого учащегося персональным компьютером и он выступает в
рамках традиционного обучения - как одно из средств обучения наряду с
учебниками, программированными пособиями и т.д. В зарубежной литературе
обучению второго типа посвящено много работ, причем специалисты считают, что за
этим способом применения компьютера большое будущее.
В настоящее время на мировом рынке имеются тысячи обучающих программ по разным
дисциплинам. Только перечень фирм, разрабатывающих обучающие программы,
занимает десятки страниц. Количество учебных программ, разработанных в нашей
стране, определить невозможно, так как систематический учет их не производится.
В последнее время разрабатываются учебные программы, охватывающие значительную
часть курса. Такие программы направлены на осуществление не только ближайших,
но отдаленных целей обучения, кроме того, в них более полно реализуется
индивидуальный подход к учащемуся. Правда, более 85% существующих программ не
обеспечивают достижения даже ближайших учебных целей. Оценка эффективности
обучающих программ также оставляет желать лучшего. Основанием для такой оценки
должны служить результаты практического использования программ. Однако многие
из них, особенно разрабатываемые небольшими коллективами или в одиночку, как
правило, не апробируются. Не лучше обстоит дело и за рубежом. Многие созданные
программы не апробированы и, суда по публикациям, разработчикам не ясна
процедура оценивания эффективности программ.
Современное состояние рынка компьютерных обучающих программ (КОП)
характеризуется тем, что, с одной стороны, имеются программы, в которых с
максимальной полнотой реализуются дидактические возможности компьютера, с
другой - растет число примитивных КОП, которые не только не повышают
эффективность обучения, но нередко дают и отрицательный результат.
Что же, на наш взгляд, необходимо изменить в организации учебного процесса
технологии обучения и какова роль персональных компьютеров в общей структуре
педагогической деятельности. Прежде всего, пора переходить к созданию и
внедрению интеллектуальных обучающих систем (ИОС). ИОС должна стать частью
учебного процесса, органически войти в его состав и найти применение при
проведении всех традиционных форм обучения - практических и лабораторных
занятий, контроля знаний, самостоятельной работе учащихся. Такой подход
предъявляет качественно новые требования к организации учебного процесса, его
технической и методической поддержки.
Программное обеспечение для
разработки электронных обучающих систем
Реализация сложных и крупномасштабных проектов по созданию электронных обучающих систем (ЭОС) требует разработки специальных программных средств автоматизации технологического процесса. Применение специальных программных средств позволяет минимизировать возможные ошибки, ускорить изготовление и повысить экономическую эффективность создания ЭОС, а также снизить уровень профессиональных требований к персоналу.
При создании электронных обучающих систем (ЭОС) применяется многоступенчатая технология, при которой собственно изготовление электронной версий ЭОС является лишь одной из технологических операций. Однако, вероятность возникновения ошибок на этом этапе гораздо выше, чем на других. Эти ошибки, как правило, имеют критический характер, поскольку влияют не только на содержание ЭОС, но и на ее работоспособность. На этапе создания ЭОС необходимо подключение к работе высококвалифицированных программистов, в то время как на подготовительных этапах привлечение таких специалистов не требуется. Этап создания электронной версии ЭОС занимает от 30 до 70 % общего рабочего времени в зависимости от сложности представления исходного материала.
Указанные выше проблемы: повышенные требования к надежности, необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов и большие временные затраты, при выполнении небольших по объему единичных проектов не столь существенны. Однако, при реализации большого количества проектов необходимость создания специальных программных средств автоматизации процесса существенно возрастает. Разработка и внедрение подобных программных продуктов становится экономически эффективной.
В течение последних лет в Центре “ИСТИНА” проводились работы, результатом которых стало: создание внутреннего стандарта на изготавливаемые ЭОС, разделение техпроцесса на отдельные операции и разработка пакета прикладных программ для сборки ЭОС.
Пакет прикладных программ реализован в виде Мастера по выполнению последовательности из 15 отдельных технологических операций. В основе каждой операции лежит последовательная смена экранов выбора параметров выполнения операции (например, выбор исходных файлов, вариантов оформления элементов ЭОС и т.д.) После завершения ввода параметров пользователю предлагается проконтролировать правильность ввода на отдельном экране Мастера. В случае ошибочного ввода имеется возможность вернуться к процессу ввода параметров.
Подобная организация работы пользователя позволяет решить основную задачу — минимизировать количество вероятных ошибок при производстве ЭОС и, что самое важное, вывести возможные ошибки из разряда критических. Использование Мастера в техпроцессе сборки ЭОС позволяет снизить уровень профессиональных требований к участникам создания ЭОС до уровня требований к операторам ЭВМ. И наконец, снижение трудоемкости работ приводит к уменьшению временных затрат на изготовление ЭОС.
Первая версия Мастера была успешно опробована на реальном крупномасштабном проекте, что подтвердило эффективность программного продукта и его соответствие исходным требованиям.
Работу
обучающей системы можно организовать на основе мультимедийных технологий. Эти
технологии обеспечивают: заданную полноту представления материала; свободный
выбор направления изучения за счет гибкого гипертекста; представление
текстового и иллюстративного материала; представление видеофильмов, поясняющих
устройство сложных технологических объектов и их работу; анимационное представление
иллюстративного материала, обеспечивающее возможность интерактивного
взаимодействия обучаемого с изучаемым курсом; звуковое сопровождение изучаемого
материала; вывод на печать заданных фрагментов курса для углубленного
самостоятельного изучения, тестирование знаний в режимах самообучения и
экзамена.
Учебно-справочная система может служить
справочным пособием при практической деятельности_обучаемого.
ОС может быть использована: как
учебно-справочная система в учебных заведениях и на предприятиях для получения
необходимых навыков управления технологиями любой сложности.
Разработка и применение обучающих систем в высшей школе это одна из составляющих компонентов информатизации вуза. Главная цель информатизации в вузе - это повышение качества подготовки специалистов посредством внедрения в учебный и научный процессы новых информационных технологий, средств мультимедиа и телекоммуникаций. Проблема информатизации высшего образования состоит в том, что развитие и использование отдельных информационных технологий в вузе должно являться одним из составляющих частей поэтапного формирования и развития единой информационной среды высшего учебного заведения.
Учебный процесс специфицируется по видам занятий, специальностям и предметным областям или дисциплинам, в этой связи приоритетность разработки и внедрения информационных технологий и объектов учебного и учебно-методического назначения имеет первостепенное значение.
В любом современном процессе создания и применения информационных технологий обязательно присутствуют прикладная информатика.
В свете разработки и применении интерактивных информационных обучающих систем можно сформулировать следующие задачи:
¨ Разработка и адаптация программных обучающих систем на основе средств мультимедиа;
¨ Разработка баз данных и баз знаний;
¨ И др.
Каждая из перечисленных задач имеет свою подзадачу по области информатизации.
Технология обучения является информационной, если она существенно опирается на компьютерные средства и методы приема, обработки, передачи и отображения учебной информации.
Эффекты компьютеризации практически совпадают с источниками интенсификации учебного процесса: оперативность обращения к обширным и легко обновляемым базам знаний и банкам данных в дружественном диалоге; возможность логических выводов; возможность имитаций, игр; индивидуализация и вместе с тем возможность коллективного обучения в локальных и глобальных сетях. Эти и другие возможности информационных средств естественным образом активизируют процессы обучения на всех его этапах усвоения знаний.
Применение интерактивных информационных обучающих систем повышает динамику и содержательность учебных заданий, процесса их выполнения, а также самоконтроля, самооценки и оценки успешности обучения. Компьютеризация и информационные технологии, будучи мощным дополнением мастерства преподавателя, являются вместе с тем новым источником и стимулом его самосовершенствования.
Анализ и практика показывают, что положительные эффекты обучения наиболее отчетливо проявляются при:
¨ изучении базиса дисциплины, ее сложных закономерностей и алгоритмов, динамических процессов;
¨ реализации игр и имитаций;
¨ организации исследовательских и тренирующих процессов;
¨ автоматизации самоконтроля, контроля, оценки обучения;
¨ оперативном документировании наиболее существенных результатов.
Информационные технологии обучения являются совокупностью электронных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности.
Надо заметить, что некоторые грузинские вузы уже достаточно используют зарубежные программы дистанционного образования и разрабатывают свои. Например, на кафедре микропроцессоров и микропроцессорных систем Тбилисского Государственного Университета им. Джавахишвили нами разработан программно-методический комплекс по курсу информатики, мультимедиа и веб технологиям, электронный задачник по вопросам геометрической оптики, компьютерный учебник по математическому программированию. Применимы они и для профессионально-технических училищ и даже старших классов средней школы.
Представлена также компьютерная система контроля знаний студентов. В соответствии с этой системой, студент сдает экзамен компьютеру. Профессор лишь следит за процессом, почти не вмешиваясь в него.
В состав электронных средств обучения входят аппаратные, программные и информационные компоненты, способы, применения которых указываются в методическом обеспечении.
На данном этапе интерактивные электронные учебники являются важным средством для индивидуальной работы студентов.
Для эффективного работы в электронной системе обучения вне зависимости от задачи, особое значение приобретают методы визуализации исходных данных, промежуточных результатов обработки, обеспечивающих единую форму представления текущей и конечной информации в виде отображений, адекватных зрительному восприятию человека и удобных для однозначного толкования полученных результатов. Важным требованием интерфейса является его интуитивность. Следует заметить, что управляющие элементы интерфейса должны быть удобными и заметными, вместе с тем они не должны отвлекать от основного содержания. Навигационные средства электронного учебника должны присутствовать на всех страницах. Фактически электронный учебник это веб ресурс, который можно использовать как в глобальной, так и в локальной сети или на компакт диске. В конце каждого раздела помещаются контрольные вопросы или различного рода тестовые задания по пройденному материалу. В конце электронного пособия, возможно, также обобщить все полученные оценки и выставить итоговую по пройденному курсу.
В магистратуре кафедры микропроцессоров и микропроцессорных систем и кафедры программного обеспечения компьютеров и информационных технологий Тбилисского Государственного Университета им. Джавахишвили, по специальности информационные технологии нами разработан курс лекций по предмету «проектирование автоматизированных дидактических средств». По данному курсу предусмотрено обучение проектированию системы, существенными особенностями инструментальной среды, которой являются:
¨ четкая дидактическая основа, простота и доступность.
¨ структурированная информация
¨ система упражнений
Основное назначение автоматизированных дидактических средств - осмысление и закрепление теоретического материала, контроль знаний по изучаемой теме. Система должна содержать не только информационную часть, но и программные средства, позволяющие проводить обучение и контроль по сценариям заданным разработчиком.
Основные требования при проектировании автоматизированных дидактических средств - разветвленные меню, клавиатурные подсказки, развитая контекстная помощь, быстрый и адекватный отклик на любые действия, продуманная цветовая гамма, которая делает общение с инструментальной средой системы удобным и приятным.
Выбор конкретной модели осуществляется с учетом конкретных задач, которые предстоит решать на данном этапе.
В качестве учебного базового средства выбраны FLASH технологии, являющиеся в мировой практике наиболее массовыми и перспективными.
Создав Flash, компания Macromedia объединила множество мощных идей и технологий в одной программе, позволив проектировать целые мультимедийные презентации.
Использование векторной графики как графического режима по умолчанию делает Flash незаменимым средством разработки различных мультимедийных проектов. Это эффективный способ обращения с графикой, в результате которого получаются файлы относительно небольших размеров даже при работе со сложными рисунками.
Любой разработанный во Flash продукт может быть выпущен как интерактивный фильм, как видео ролик, пригодный для просмотра на компьютерах, как исполняемая программа, распространяемая на CD.
При проектировании автоматизированных дидактических средств планирование столь же важно, как при строительстве дома. Создавая презентацию, надо учитывать некоторые факторы, которые могут повлиять на конечный продукт. Основные вопросы планирования:
· Будет ли проект передаваться по сети Интернет или же он будет работать автономно?
· Если автономно, то, как он будет распространяться на дискете или на компакт-диске?
· Будет ли проект презентацией, интерактивным инструментом получения информации или же и тем и другим одновременно?
· Помимо векторных изображений, что еще в нем будет использовано (растровые изображения, музыка, звук, клипы)?
· Какой будет целевая аудитория?
Структурированная информация и система упражнений предназначаются для формирования и развития практических умений и навыков, развития интуиции и творческих способностей, ускоренного накопления профессионального опыта. Обучение ведется в ходе решения специально подобранных задач с использованием математических и имитационных моделей изучаемых объектов.
Мы хотим отметить, что в основном делается акцент на графическое представление и оформление информации. Проектирование интерактивных графических имитационных моделей дает возможность наиболее активно поощрять творческую фантазию студентов и создавать игровые моменты в проектируемых средствах обучения.
Процесс учебной работы проходит в режиме свободного учебного исследования и близок по своему характеру к профессиональной деятельности специалиста. Изучение методов проектирования автоматизированных дидактических средств ориентирует магистров на разработку, и отдельных фрагментов по конкретным учебным дисциплинам, программно-информационных средств, а также комплексов, обеспечивающих полноценное освоение учебного материала: теории, решение типовых и нетиповых задач.
Интенсивное развитие технических средств информационных технологий обучения предоставляет хорошие дидактические возможности, эффективность реализации которых в значительной мере зависит от подбора, методической обоснованности, технического и программного обеспечения.
В этой системе находится автоматизированная система обучения, дополненная процедурным тренажером. Отмечены достоинства такой системы при изучении авиационной техники.
В настоящее время в развитии образования большое значение имеют информационные технологии. При использовании этих технологий для профессионального авиационного образования весьма перспективны интерактивные автоматизированные системы обучения (ИАСО) с процедурными тренажерами. Основой таких систем для изучения авиационной техники являются мультимедийные автоматизированные учебные курсы (ММ АУК). Процедурный тренажер расширяет возможности информационных технологий в профессиональном авиационном образовании и позволяет осваивать инженерно-техническому и летному составу информационно-управляющее поле реальной кабины самолета, приобретать навыки действий с органами управления в кабине самолета и проводить практическое обучение выполнению подготовок самолета к полету.
В состав входят: системы группового и индивидуального обучения, разработанные на основе авторских программ оболочки «Космос», с комплексом ММ АУК; электронная справочно-информационная система; процедурный тренажер и вычислительная система управления учебным процессом. ИАСО обеспечивает подготовку инженерно-технического состава по эксплуатации самолета и техническую подготовку летчиков. Процедурный тренажер существенно проще и дешевле полнофункционального авиационного тренажера. Он представляет собой макет кабины самолета, воспроизводящий рабочее место летчика со штатным размещением и логикой функционирования оборудования кабины самолета. Приборная доска кабины строится на основе использования ЖК мониторов, на которых с помощью вычислительной системы формируются изображения индикаторов приборной доски, и воспроизводится их работа. Вычислительная система управления учебным процессом обеспечивает для преподавателя автоматизированный контроль и оценку действий обучаемых; выдачу справочной информации в процессе обучения; сбор и обработку данных о результатах обучения с формированием интегральной оценки по каждому обучаемому; моделирование работы в реальном масштабе времени систем самолета при взаимодействии обучаемого с органами управления.
Разработка ММ АУК — это сложный технологический процесс, требующий профессиональной работы группы исполнителей с использованием современного программного и компьютерного обеспечения. Технологический комплекс для разработки мультимедийных АУК в ИЦ «ОКБ им. АИ Микояна» РСК «МиГ» построен на основе автоматизированных рабочих мест (АРМ): руководителей, сценаристов, программистов, фото и видео операторов, администраторов. Локальная вычислительная сеть объединяет различные АРМ в единую систему. Комплекс АУК для самолета МиГ-29, включает в себя ММ АУК инженерно-технического и летного состава для всех видов оборудования: самолет и двигатель, авиационное вооружение, авиационное оборудование, радиоэлектронное оборудование, аэродинамика и др. курсы.
В ИЦ «ОКБ им. АИ Микояна» РСК «МиГ» разработана технология создания интерактивных автоматизированных систем обучения с процедурными тренажерами и создана для самолета МиГ-29. Она может быть размещена в помещении площадью порядка 100м2 (16 учебных мест, рабочее место преподавателя, процедурный тренажер). Эта система обучения успешно демонстрировалась в 2003г. на авиакосмическом салоне в Ле Бурже и авиасалоне МАКС-2003. Разработанные ММ АУК могут использоваться и отдельно в ВУЗ ВВС, на военных кафедрах гражданских учебных заведений и в средних школах с профориентацией. Принцип построения ИАСО с процедурными тренажерами может быть положен в основу профессиональных систем обучения для автомобильной, железнодорожной, корабельной и космической техники.
Другим примером может послужить “Программный тренажер - ремонтного и обслуживающего персонала”
Программный тренажер - ремонтного и обслуживающего персонала используется для подготовки персонала, занятого на обслуживании и ремонте вспомогательного и технологического оборудования, приобретения навыков проведения работ по сборке/разборке сложных узлов и механизмов. Используя программный тренажер, обслуживающий персонал получает представления о составе механизмов и пошаговой последовательности выполнения операций. Информация представляется на экране монитора в виде трехмерной модели оборудования и его составных частей с использованием компьютерной анимации, демонстрирующей последовательность разборки/сборки.
Обучающие системы дополняются демонстрационными видеофильмами, отражающими:
· основные опасности при выполнении работ по ремонту, которые являются составной частью проведения инструктажей различного назначения.
· реальные объекты, по которым проводится тренировка, с воспроизведением действий обслуживающего персонала и трехмерной модели развития аварии на местности с использованием компьютерной анимации.
С ОС также связано дистанционное обучение. Так как в дистанционном обучении лежит ОС, с помощью которой мы можем обучиться тому или иному предмету, занятию и тд.
Само дистанционное обучение - это далеко не новое явление. Уже много лет широко распространено заочное обучение. Одним из самых новых веяний является обучающее телевидение, но, тем не менее, и оно имеет опыт десятилетий. В настоящее время мы ощущаем на себе "виртуальную лихорадку" (некоторые могли бы назвать это "золотой лихорадкой") дистанционного обучения вследствие появления сети Интернет.
За последние
несколько лет возросшая популярность Web-технологий, а также свободный доступ в
Интернет посредством модемной связи, значительно повлияли на увеличение числа
пользователей сети Интернет.
Благодаря
Интернету мы можем наслаждаться прямым доступом к различным ресурсам
мультимедиа во всем мире, как если бы мы просматривали страницы, хранящиеся на
нашем собственном компьютере в гипертекстовом формате. Потенциал Web-технологий
неизбежно влечет преподавателей во всем мире, так как эти технологии позволяют
объединять образовательные ресурсы, разбросанные по всему миру, в нечто похожее
на "сделанные на заказ" мультимедийные базы данных, созданные для
своих собственных образовательных целей.
Интернет, необходимые средства связи и компьютерные технологии позволяют
сделать компьютерное обучение более интересным. Появляются все новые и новые
проекты и изобретения в этой области использования сети Интернет. Поэтому
полезно представить краткий обзор некоторых важных типов образовательных
систем, основанных на использовании компьютеров.
Самое первое из всех известных изобретений - "Интернетовские книги".
Подготовка электронных версий лекционных записей и книг - наиболее легкий и
оперативный путь в Интернет. В этом случае совершенно не требуются какие-то
особенные знания по программированию, нет необходимости знать языки Hypertext
Markup Language (HTML) или JAVA. Вспомогательные программы позволяют
экспортировать все, что нужно, практически из любого текстового редактора в
HTML.
Разработчики образовательных программ для детей давным-давно поняли, что
компьютерные игры намного интереснее, чем учеба. Обучение детей, совмещенное с
веселой игрой, в которой дети проходят несколько уровней сложности, казалось,
решало все проблемы. Внимание учащихся сконцентрировано, налицо высокая
эффективность обучения, тренировка реакции ...- этот список может быть легко
продолжен. Но игровая модель приемлема не во всех областях образования, ее
использование ограничено определенной группой пользователей - детьми.
Также в связи с быстрым развитием современных технологий большую популярность
приобрели обучающие системы, основанные на Web-технологиях. Так как Интернет
доступен всем в мире независимо от времени и местоположения, то использование
таких систем не требует дорогостоящего оборудования. Персональный компьютер с
практически любой операционной системой, Web-браузер, модем и телефонная связь
позволяют войти в сеть Интернет и, следовательно, обучаться через Интернет.
Системы обучения, основанные на Web-технологиях, - асинхронны, поэтому они не
требуют одновременного присутствия преподавателя и учеников. Заранее
приготовленные лекции передаются по сети. Внешний интерфейс чаще всего
создается на HTML и усовершенствуется на Java, Javascript или Dynamic HTML. Но
существуют и некоторые преграды и ловушки, непременно появляющиеся при обучении
через Интернет. В то же время часто мы делаем шаг назад из-за просто эмоциональных
суждений в средствах массовой информации или же мнений, основанных на плохом
знании вопроса. В этой статье описаны тенденции развития дистанционного
обучения через Интернет и сделана попытка раскрыть все "за" и
"против" дистанционного обучения на сегодняшний день.
Имеются три причины огромного интереса к дистанционному обучению через
Интернет. Первая состоит в том, что существует потребность в простой
достоверной информации. Вторая - в том, что технологии для удовлетворения этих
потребностей есть уже сейчас и в дальнейшем будут только совершенствоваться. И
третья причина состоит в том, что все сферы деятельности рассматривают
дистанционное обучение как новый важный рынок и, следовательно, возможность
деловой деятельности.
Год от года все возрастающее число людей нуждается в обучении определенного
типа и вне образовательных учреждений для того, чтобы иметь возможность
работать в полную силу. Только в США сегодня тратится свыше 200 миллиардов
долларов в год на дополнительное образование и более 50 миллиардов долларов в
год на повышение квалификации. Многие политики в США и других странах
рассматривают дистанционное образование как подающую большие надежды форму
образования, т.к. она может подойти всем желающим, а плата за нее намного
меньше, чем при очной форме обучения. Помимо этого можно выбрать определенные
учебные курсы, т.е. получать так называемое "образование по заказу",
которое так же дает некоторое преимущество в цене по сравнению с существующей
моделью очного образования. Универсальный доступ при уменьшении цены - вот
стимул для настойчивой работы всех организаций, которые предоставляют услуги
дистанционного обучения. Например, уже сейчас Стенфордский Университет
предлагает порядка 25 процентов от приблизительно 200 курсов в Интернет. Все
эти курсы идентичны тем, что изучают в университете при очной форме обучения.
Таким образом, степень магистра по электротехнике можно получить как в самом
университете, так и посредством дистанционного образования через Интернет.
В дополнение к экономическим факторам такая форма обучения предполагает
увеличение числа нетрадиционных учащихся, например, пожилых или уже работающих
людей, беременных женщин. Ясно, что при таком индивидуальном подходе люди с
большей готовностью платят за возможность учиться в выбранном ими месте и в
приемлемом для них темпе.
В США и в остальных развитых странах, где на образование выделяется значительная
часть бюджета, и сам образовательный процесс проходит на должном уровне,
желающие могут получить качественное образование и традиционными способами,
т.к. существует масса разных очных курсов. В развивающихся же странах для того,
чтобы достичь уровня информированности развитых стран, не достаточно одного
очного образования. На образование здесь государство выделяет не такую большую
сумму денег, как, например, в США, соответственно, уровень получаемых знаний и
скорость их обновления, к сожалению, ниже. Поэтому для этих стран дистанционное
обучение через Интернет - это шанс получить образование того же уровня, что и в
развитых странах, и без дополнительных финансовых вливаний.
Но нельзя слепо верить в неограниченные возможности Интернета и в то, что Web-технологии
могут быть успешно и без каких-либо проблем применены во всех сферах
образования.
Первоначально Интернет был нацелен на передачу и прием простой текстовой
информации. Но "аппетит растет во время еды", и вскоре потребовалось
передавать электронные изображения, потом - аудио- и видеоинформацию.
Сегодняшние требования к Интернету - это возможность размещения большого
программного обеспечения, которое легко бы работало у пользователя.
В настоящее время на развитие дистанционного обучения влияют два основных
фактора: доступ в Интернет и его качество связи. Обычно от 20 до 50 миллионов
пользователей одновременно пользуются chat, surf, электронной почтой или просто
"находятся" в Интернете. Но, чем большее количество человек одновременно
работает в Интернете, тем хуже качество связи. Пределы его возможностей
проявляются каждый день: низкое качество связи, длительная загрузка и
продолжительное время ответа. Но те слушатели, которые имеют современное
качество связи по Интернет, могут работать с Web-сайтами с объемной графикой,
хорошим качеством аудиоинформации и даже с небольшим количеством
видеоматериалов. Самое лучшее качество обучения будет именно у этих людей.
Однако, чтобы материал дошел до каждого конкретного слушателя, он должен быть в
основном текстовым, но в некоторых случаях это слишком большое ограничение.
Наконец, существуют такие люди, которые не имеют доступа в Интернет, т.к. либо
не имеют его вообще, либо место, откуда можно войти в Интернет, не
приспособлено для учебы. Не каждая комната и не в каждом доме отвечает
условиям, необходимым для обучения через Интернет. Это связано с тем, что
дистанционное обучение может потребовать несколько часов работы в Интернет, а,
так как большинство пользователей Интернет (по крайней мере, для дистанционного
обучения) используют телефонные линии, доступ должен производиться оттуда, где
телефон будет свободен все это время. Помимо этого, во многих местах доступ в
Интернет с целью дистанционного обучения возможен, но работа в Интернете будет
причинять беспокойство окружающим или наоборот - окружающие будут мешать
сосредоточиться учащемуся. По мнению студентов дистанционных курсов
Стенфордского университета - все эти проблемы далеко не просты.
Еще одна задача, требующая скорейшего решения, заключается в том, что
дистанционное обучение должно быть интерактивным. Студенты должны иметь
возможность общаться с преподавателями. При анализе работы многих существующих
обучающих систем часто оказывается, что взаимодействие ограничивается возможностью
перемещения по системе и почтовым общением с лектором и другими студентами. В настоящее
время при возможности осуществления хорошего качества связи этого уже не
достаточно. Всем бы очень хотелось, чтобы дистанционное образование
представляло собой "виртуальный класс", состоящий из студентов и
преподавательского состава, территориально находящихся далеко друг от друга,
даже в разных странах. В будущем курсы дистанционного обучения могли бы
обслуживаться целой командой специалистов, например, один преподаватель мог бы
планировать и организовывать курс, второй - "читать" лекции, третий -
обеспечивать взаимосвязь между учащимися, четвертый - оценивать старания
студентов. Микропроцессорные средства могли бы помогать учащимся и их учителям
в развитии индивидуальных курсов дистанционного обучения, состоящих из
определенной последовательности маленьких "обучающих модулей". Преподаватели
контролировали бы вход в обучающую программу, учебные материалы, такие, как
слайды или мультимедийные презентации, пусковые браузеры на компьютерах студентов,
а также то, что преподавателю нужно для процесса обучения, например, доску объявлений,
библиотеки и, наконец, самих учеников. Преподаватель читал бы лекции (аудио)
прямо через Интернет. Студенты обращали бы на себя внимание преподавателей с
помощью электронного "поднятия руки".
Большинство из этих идей, возможно, будет воплощено в жизнь в ближайшем
будущем. А пока что можно с уверенностью говорить о том, что дистанционное
обучение через Интернет сегодня востребовано и, следовательно, будет быстро
развиваться. Ведь для его развития сейчас имеются все возможности, как в техническом
плане, так и в интеллектуальном. Ну, а когда перед человеком стоит определенная
цель, и для ее достижения необходимы дополнительные знания, то получить их
можно не только традиционными способами, но и путем дистанционного обучения
через Интернет. И эти знания будут не хуже, а то и лучше тех, которые получат
студенты, обучающиеся, например, в каком-либо очном учебном заведении.
Для решения задач
дистанционного обучения может применяться модель распределенной обучающей
системы.
Сформулирована модель распределенной обучающей системы наоснове правил
нечеткой логики.
Одна из основных задач программного обеспечения распределенной информационной
обучающей системы (ИОС) - синтез целенаправленной системы оптимального
управления учебными действиями, при выполнении которых состояние знаний и
умений учащегося приближается к требуемому. Эффективное обучение в ИОС ведется
в форме диалога напрямую между системой и пользователем. Во время обучения система
и пользователь попеременно становятся инициаторами обмена сообщениями. Каждый
из них стремится достигнуть поставленной цели; для системы – это информационное
обслуживание в управлении; а для пользователя - получение максимума знаний за
отведенное время или достижение требуемого уровня знаний за минимальное время.
Формулировка задачи управления начинается с уточнением ее условий и требований (цели). Условия управления учебными действиями уточняются путем тестирования знаний субъекта обучения [1,2]. Затем полученная ситуация распознается с помощью методов нечеткой логики [3].
ИОС поддерживает такую организацию учебного процесса, при которой учебная программа главным образом базируется на самостоятельном обучении субъекта. Такая среда обучения характеризуется тем, что субъект в основном, а зачастую и совсем, отделен от преподавателя в пространстве или во времени, в то же время, субъекты обучения и преподаватели имеют возможность интерактивно общаться между собой с помощью средств телекоммуникации.
Основным фактором при выборе информационных технологий как средств обучения должен быть их образовательный потенциал. Учебный процесс в ИОС индивидуализируется по скорости усвоения материала, времени работы субъекта с интерактивной программной средой и литературой, выбору средств для лучшего визуального представления учебного материала. Так как разные субъекты могут нуждаться в различных видах руководства преподавателем, то варьируется и степень индивидуальной работы тьютора с каждым субъектом.
Конструкция оболочки ИОС должна отражать технологию традиционного обучения так, чтобы субъект имел возможность пройти все этапы обучения в реальном времени.
Модель обучения (рис. 1) включает в себя интегрированную учебную среду с вариантным определением роли различных компонент - технологических, педагогических, организационно-методических [4].
Для построения ИОС необходимо реализовать выбор базовых технологических элементов, составляющих информационную систему сопровождения образования.
В информационной модели ИОС действует множество одновременно протекающих информационных процессов (рис. 2).
Информационный процесс включает понятие учебной информации и предполагает реализацию процедур сбора и выдачи необходимой информации пользователям, обработки данных и принятия решения, хранения информации. Заявки (Зв, Зо) инициируют соответствующие информационные процессы (IPдо) и структуры базы знаний (БЗ), входящей в состав программного обеспечения.
Рис. 1. Структура модели обучения
Можно определить IPдо как совокупность следующих элементов:
IPдо = AIPq + TPw + RP, RP = T + O; О = <Cl, Sr>,
где RP – системные ресурсы, представляющие собой технологию (Т) и оборудование (О); Cl –клиентское оборудование, Sr – серверное оборудование.
Рис. 2. Модель информационного процесса ИОС
Управляющий процессом объект AIPq состоит из следующих элементов:
AIPq = < Pi , Kj , Ou
, A >, Pi = <FIO, Mi ,
OD>, Kj = <FIO, GRj
, OD >,
Ou = <L, Si,
C>, A = <Lo, Pa, OD>,
где Pi – объект данных преподавателя (FIO - фамилия, Mi - предметы, OD – область доступа); Kj - объект данных кураторов (FIO - фамилия, GRi – группы, OD – область доступа); Ou – объект данных обучаемых: L – личные данные (ФИО, дата рождения, адрес, имя и пароль пользователя, и др. ), Si - предметы для изучения, C – текущее состояние (ожидания – когда обрабатывается заявка на обучение, активное – когда есть допуск к обучению, пассивное – когда обучение завершено); A – объект идентификатора администратора системы (Lo – логин, Pa – пароль, OD - область доступа, имеющая в данном случае значение «полный»). Информационное сообщение TPw, поступающее в центральный компьютер, на который установлено программное обеспечение(ПО):
TPw = (Зв, Зо),
где Зв – заявка которая поступает от объекта к ПО и Зо – заявка поступающая от ПО к объекту.
Основой модели данных в ИОС является база знаний,
которая позволяет анализировать, воспроизводить и применять знания. Она должна
обладать достаточно развитыми средствами индексирования и контекстной
адресации. На рис. 3 представлена модель обработки данных ИОС.
В основе предлагаемой модели лежит обобщенная синтаксическая структура обработки знаний системы:
Sоз = ( Fi, Mpo, m(З), T, D),
где Fi – факт, то есть утверждение вида <атрибут - значение>, истинность которого установлена в процессе вывода; Mpo - модель предметной области; m(З) – функция принадлежности Î [0, 1]; З – знание; T – техника обработки знаний (экспертная система, интерпретатор, правила); D – совокупность входных (I) и выходных(O) данных:
D = (I, O);
Операционная модель предметной области Mpo может быть представлена как совокупность концептуальной структуры S1, содержащей правила (под правилами подразумеваются знания вида <если “условия” то “результат”>) и функциональной структуры S2, принимающей решения и моделирующей схему рассуждений системы:
Mpo = (S1, S2) ,
где S1 выступает как статическая, неизменная составляющая во время действия, в то время как S2 представляет динамическую часть.
При формализации каждый элемент концептуальных моделей описывается семиотической схемой:
Z = ( Nобъ ,Oext, Oint),
где Nобъ - имя объекта: Oext - внешнее описание объекта (множество схем внешних отношений); Oint - внутреннее описание объекта (множество схем внутренних отношений).
Объект является первичным информационным понятием.
Объекту всегда противопоставляется другое, двойственное ему понятие – субъект.
Субъект обладает способностью воспринимать, преобразовывать принятие решения.
Эта способность называется интеллектом. Каждый объект обладает атрибутами,
характеризирующими его состояние во времени. Атрибут, в свою очередь, тоже
является объектом, только нижнего уровня. Атрибут как объект обладает
значением. Значение - есть объект наименьшего уровня.
Описание каждого элемента концептуальной системы включает имя объекта, описание внешних и внутренних отношений. Для повышения эффективности использования ИОС необходимо также учитывать психофизиологическую принадлежность к тому или иному типу. Для достижения цели, поставленной субъектом обучения, система должна настраивается на каждого субъекта, в зависимости от его способности быстро воспринимать ту или иную информацию.
Литература
1. Компьютерные и информационные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова.- Муром: МИ ВлГУ, 2001. – c. 78-83.
2. Технические и гуманитарные аспекты информационных образовательных сетей и сред: монография / Под ред. М.Ю. Монахова и И.В. Шалыгиной.- ВлГУ, Владимир, 2001. - 160 с.
3. Малышев Н.Г. и др. Нечеткие модели для экспертных
систем в САПР.- М.: Энергоатомиздат, 1991. - 136 с.
4. Таннинг Ж.Ф. Технология и структура программного обеспечения для дистанционного обучения. // Дистанционное обучение и новые технологии в образовании: Материалы региональной НТК / Владим. гос. ун-т. Владимир, 2001. с. 45-47.
Ресурсы Internet:
1.
http://www.asymetrix.com – WWW сервер компании Asymetrix Learning Systems;
2. http://www.sibupk.nsk.su/INTRANET/UNIVER/KONFA/ProgKonf.htm – сервер, посвященный международной конференции по теме «Компьютерные технологии в научном процессе и образовании;
3. http://www.ccer.ggl.ruu.nl/arjandb/toolbookII.htm;
4. http://www.infoart.ru/press/.
