Компьютерные обучающие системы

Программы 3-го типа (моделирующие) основаны на графически-иллюстративных возможностях компьютера, с одной стороны, и вычислительных, с другой, и позволяют осуществлять компьютерный эксперимент. Такие программы предоставляют ученику возможность наблюдать на экране дисплея некоторый процесс, влияя на его ход подачей команды с клавиатуры, меняющей значения параметров.

Программы 4-го типа (игры) предоставляют в распоряжение ученика некоторую воображаемую среду, существующий только в компьютере мир, набор каких-то возможностей и средств их реализации. Использование предоставляемых программой средств для реализации возможностей, связанных с изучением мира игры и деятельностью в этом мире. приводит к развитию обучаемого, формированию у него познавательных навыков, самостоятельному открытию им закономерностей, отношений объектов действительности, имеющих всеобщее значение.

Наибольшее распространение  получили обучающие программы первых двух типов в связи с их относительно невысокой сложностью, возможностью унификации при разработке млогих блоков программ. Если программы 3-го и 4-го типов требуют .большой работы программистов, психологов, специалистов в области изучаемого предмета, педагогов-методистов, то технология создания программ 1-го и 2-го типов ныне сильно опростилась с появлением инструментальных средств или наполняемых автоматизированных обучающих систем (АОС).

Основные действия, выполняемые программами первых двух типов:

• предъявление кадра с текстом и графическим изображением;

• предъявление вопроса и меню вариантов ответа (или ожидание ввода открытого  ответа);

• анализ и оценка ответа;

• предоставление кадра помощи при нажатии специальной  клавиши. Они могут быть легко  и унифицированно запрограммированы, так что разработчику обучающей программы остается ввести в компьютер только соответствующий текст, варианты ответов, нарисовать на экране с помощью манипулятора “мышь” картинки. Создание обучающей программы в этом случае выполняется совершенно без программирования, не требует серьезных компьютерных познаний и по силам любому педагогу-предметнику средней школы. Названия наиболее известных отечественных АОС: “Урок”, “Адонис”, “Магистр”, “Stratum”. Используются в России и зарубежные системы: “Linkway”, “TeachCad” и др. Многие из этих систем имеют хорошие графические подсистемы и позволяют создавать не только статические картинки, но и динамические графические фрагменты в духе “мультимедиа” (речь об этом пойдет ниже).

2.2. Создание обучающей  программы

Создание обучающей  системы с использованием инструментальных программ обычно проходит четыре стадии.

1. Разработка  сценария обучающей программы:  на этой стадии педагог должен  принять решение о том, какой  раздел какого учебного курса  он будет переводить в обучающую программу, продумать материал информационных кадров, такие вопросы и варианты ответов к ним, чтобы они диагностировали трудности, с которыми будут сталкиваться ученики при освоении материала, разработать схему прохождения программы, систему взаимосвязей между ее отдельными кадрами и фрагментами.

2. Ввод в компьютер  текстов отдельных кадров будущей  программы, рисование картинок, формирование  контролирующих фрагментов: вопросов, вариантов ответов к ним и  способов анализа правильности  ответов. На этой стадии педагогу потребуется минимальное владение функциями компьютера и возможностями ввода и редактирования, встроенными в инструментальную программу.

3. Связывание  отдельных элементов обучающей  программы в целостную диалоговую  систему, установление взаимосвязей между кадрами, вопросами и помощью, окончательная доводка программы.

4. Сопровождение  программы во время ее эксплуатации, внесение в нее исправлений  и дополнений, необходимость которых  обнаруживается при ее использовании  в реальном процессе обучения.

Очевидно, что  создание обучающих программ средствами инструментальных систем поможет снять  остроту главной проблемы компьютерного  обучения -отсутствия в достаточном  количестве и разнообразии качественных обучающих программ, так чтобы компьютерное обучение могло превратиться из жанра “показательных выступлений” на открытых уроках в действительно систематическое обучение учебным дисциплинам или их большим разделам.

В качестве первого  шага к компьютерным технологиям  обучения нужно рассматривать тренирующие и контролирующие программы. Нет ничего проще (с этой задачей могут справиться даже учащиеся старших классов, изучающие информатику), чем подготовить контролирующую программу по любому разделу любого учебного курса на языке программирования BASIC или с использованием инструментальных программ. Использовать такие контролирующие программы можно систематически. Это не потребует кардинальных изменений в существующем учебном процессе и избавит учителя от непроизводительных, рутинных операций по проверке письменных работ, контролю знаний учащихся, решит проблему накопляемости оценок. Из-за тотальности контроля учащиеся получат мощный стимул к обучению.

2.3. Проблемы применения  компьютера в обучении

Следующая проблема компьютерного обучения связана с тем, что использование компьютера не вписывается в стандартную классно-урочную систему. Компьютер - это средство индивидуального обучения в условиях нелимитированного времени, и именно в этом качестве он должен использоваться. Соответствующие организационные формы учебного процесса и труда учителей еще предстоит найти и внедрить в практику. Важно, чтобы ученик при компьютерном обучении не был ограничен жесткими временными рамками, чтобы педагогу не надо было работать “на класс” в целом, а чтобы он мог пообщаться с каждым учеником, дать индивидуальную консультацию по работе с обучающей программой и по материалу, в ней содержащемуся, помочь преодолеть индивидуальные затруднения.

При проведении урока с использованием компьютеров  работа педагога проходит фазы

• планирования урока (определяется место урока  в системе занятий по данной дисциплине, время проведения в кабинете электронно-вычислительной техники, тип урока и его примерная  структура, необходимые для его  проведения программные средства);

• подготовки программных  средств (наполнение оболочек контролирующих программ и обучающих систем соответствующими дидактическими материалами, подбор моделирующих программ, размещение программных средств  на соответствующем магнитном диске, проверка запускаемости программ);

• проведения самого урока;

• подведения итогов (внесение исправлений в обучающие  программы, архивирование их для  будущего использования, обработка  результатов компьютерного тестирования, удаление лишних временных файлов с  магнитных дисков).

Отдельное направление  использования компьютера в обучении - интегрирование предметных учебных  курсов и информатики. При этом компьютер  используется уже не как средство обучения, а как средство обработки  информации, получаемой при изучении традиционных дисциплин - математики, физики, химии, экологии, биологии, географии. С помощью инструментальных программ на компьютере можно решать математические задачи в аналитическом виде, строить диаграммы и графики, проводить вычисления в табличном виде, готовить текст, схемы и т.д. Компьютер выступает при этом в качестве средства предметной деятельности, приближая стиль учебной деятельности на уроках к стандартам современной научной, технологической и управленческой деятельности.

Особые ожидания при таком использовании компьютера связываются с компьютерными телекоммуникациями, с возможностями локальных и глобальных компьютерных сетей. Весьма перспективной технологией обучения является метод групповых исследовательских проектов, моделирующий деятельность реального научного сообщества. Такая технология включает следующие моменты:

• первоначальную мотивацию исследования; обнаружение  какого-либо парадокса, постановку проблемной задачи;

• поиск объяснения парадокса, построение гипотез;

• проведение исследований, экспериментов, наблюдений и измерений, литературных изысканий с целью доказать или отвергнуть гипотезы, объяснения;

• групповое  обсуждение результатов, составление  отчета, проведение научной конференции;

• решение вопроса  о практическом применении результатов  исследований; разработку и защиту итогового проекта по теме.

Работа над  проектом продолжается от двух недель до двух месяцев. На заключительных стадиях  работы над проектом обычно возникают  новые проблемные задачи, обнаруживаются новые парадоксы, т.е. создается мотивация для осуществления новых проектов.

Использование компьютера очень хорошо вписывается  в эту технологию обучения, особенно если имеется возможность реализовать  компьютерные телекоммуникации: обмениваться сообщениями по электронной почте  с классами в других городах и даже странах, параллельно выполняющими такой же проект. Телекоммуникационная составляющая проекта позволяет резко повысить интерес учащихся к выполнению проекта, делает естественным использование компьютера для представления результатов наблюдений и измерений, способсгвует формированию информационной культуры учащихся. Проекты, построенные на сопоставлении местных условий, изучении в них общего и особенного, прививают учащимся глобальное видение мира. Учебные телекоммуникационные проекты чрезвычайно популярны в Соединенных Штатах. Сотни таких проектов для десятков тысяч классов во всех странах мира проводят ежегодно многие глобальные компьютерные сети учебно-научного назначения. Имеется опыт использования телекоммуникационных проектов и в российских условиях.

Содержание обучения по методу проектов является межпредметным, интегрированным, привлекающим знания из различных областей, как и проблемы, возникающие на практике. Обучение по методу проектов, кроме изучения конкретных разделов наук, позволяет достигать и другие педагогические цели:

• развитие письменной речи;

• овладение  компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;

• развитие общих  навыков решения проблем;

• развитие навыков  работы в группе;

• развитие навыков  творческой работы.

В перспективе - развитие учебных курсов, использующих метод групповых проектов и компьютерные телекоммуникации, по разделам краеведения  в географии и истории, по биологии и литературе, по иностранным языкам.

3. Компьютерное тестирование

Обучение - многогранный процесс, и контроль знаний - лишь одна из его сторон. Однако именно в ней компьютерные технологии продвинулись максимально далеко, и среди них тестирование занимает ведущую роль. В ряде стран тестирование потеснило традиционные формы контроля - устные и письменные экзамены и собеседования.

По-видимому, многие преподаватели уже прошли через  некоторую эйфорию при создании тестов и поняли, что это - весьма непростое дело. Куча бессистемно  надерганных вопросов и ответов - далеко еще не тест. Оказывается, что для создания адекватного и эффективного теста надо затратить много труда. Компьютер может оказать в этом деле немалую помощь.

Существует специальная  теория тестирования, оперирующая понятиями  надежность, валидность, матрица покрытия и т.д., не специфических именно для компьютерных тестов. Здесь мы не будем в нее углубляться, сосредоточившись в основном на технологических аспектах.

Как отмечалось выше, широкое распространение в  настоящее время получают инструментальные авторские системы по созданию педагогических средств: обучающих программ, электронных учебников, компьютерных тестов. Особую актуальность для преподавателей школ и вузов приобретают программы для создания компьютерных тестов - тестовые оболочки. Подобных программных средств существует множество, и программисты-разработчики готовы строить новые варианты, так называемых, авторских систем. Однако широкое распространение этих программных средств сдерживается отсутствием простых и нетрудоемких методик составления тестовых заданий, с помощью которых можно “начинять” оболочки. В настоящем разделе представлены некоторые подходы к разработке компьютерных тестов.

3.1. Технология проектирования  компьютерных тестов  предметной области

Экспертами чаще используется метод нисходящего проектирования модели знаний (технология “сверху - вниз”). Вначале строится генеральное содержание предметной области с разбивкой на укрупненные модули (разделы). Затем проводится детализация модулей на элементарные подмодули, которые, в свою очередь, наполняются педагогическим содержанием .