1 обзор и анализ современного состояния создания систем компьютерного обучения

ВВЕДЕНИЕ Во все времена существования человечества проблемы развития, образования, обучения являлись, пожалуй, одними из самых значимых. Достаточно вспомнить лишь тот факт, что в течение всей жизни человек обучается все новым и новым видам деятельности, осваивает новые виды знаний, накапливает огромное количество информации, которую необходимо передавать последующим поколениям. Поэтому проблема обучения не теряет своей актуальности. Кроме того, особенности современной эпохи, характеризующейся бурным развитием вычислительной техники и ее применением во всевозможных видах человеческой деятельности, привели к тому, что компьютеры начали использоваться и в обучении. Задачей настоящего момента является разработка компьютерных систем обучения, которые бы в максимальной степени соответствовали своему назначению и отвечали большинству, а в идеале и всем, предъявляемым к ним требованиям. В связи с повышением сложности и информационной насыщенности компьютерных систем обучения (КСО) возникает необходимость в осуществлении управления обучением и процессом взаимодействия с пользователем. Поскольку обучающая система становится более сложной и многофункциональной и предназначена для различных категорий пользователей, то требуется адаптация к индивидуальным особенностям каждого конкретного пользователя. Для обеспечения адаптации к пользователю разрабатываются модели пользователя (обучаемого), в которых хранится информация о каждом конкретном пользователе. Таким образом, на современном этапе КСО приобретают более сложную структуру и включают в свой состав не только описание учебного материала, а также информацию о пользователях и об управлении обучением. Обучающиеся системы являются примером реализации возможностей гибкости и адаптируемости компьютерной системы к изменяющемуся внешнему окружению. 1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ Компьютерные системы обучения В связи с повышением сложности и информационной насыщенности компьютерных систем обучения возникает необходимость в осуществлении управления обучением и процессом взаимодействия с пользователем. Поскольку обучающая система становится более сложной и многофункциональной и предназначена для различных категорий пользователей, то требуется адаптация к индивидуальным особенностям каждого конкретного пользователя. Заметим, что способность КСО адаптироваться к пользователю является одним из показателей ее эффективности и, как следствие, интеллектуальности. Для обеспечения адаптации к пользователю разрабатываются модели пользователя (обучаемого), в которых хранится информация о каждом конкретном пользователе. Таким образом, на современном этапе КСО приобретают более сложную структуру и включают в свой состав не только описание учебного материала, а также информацию о пользователях и об управлении обучением. Обучающиеся системы являются примером реализации возможностей гибкости и адаптируемости компьютерной системы к изменяющемуся внешнему окружению. Одним из требований к современным КСО является их способность адаптироваться к пользователю, а процесс адаптации приводит к необходимости реализации механизмов самообучения компьютерной системы. Необходимость адаптации к пользователю продиктована тем, что каждый обучаемый обладает совокупностью качеств, отличающих его от других (является отдельным индивидуумом). Таким образом, целью развития современных КСО является существенное расширение их возможностей, что приводит к необходимости разработки новых подходов и технологий создания КСО. Из общего набора требований, предъявляемых к КСО, выделим следующие. 1. Повышение гибкости и оптимальности диалога системы с пользователем. Данное требование включает необходимость: а) расширения и усложнения типологии вопросов, которые пользователь задает системе, что невозможно без увеличения семантической мощности средств описания учебного материала; б) адаптации системы к индивидуальным особенностям конкретного обучаемого. 2. Повышение уровня интерфейса с приближением его к естественно-языковому уровню. 3. Повышение логических возможностей, т.е. обеспечение способности системы самостоятельно решать задачи из предметной области, по которой она ведет обучение, с последующим объяснением хода полученного решения. 4. Повышение наглядности представляемого учебного материала с применением средств мультимедиа. 5. Поддержка совместимости и интегрируемости различных КСО, осуществляющих различные режимы обучения. 6. Поддержка эволюционируемости КСО, т.е. обеспечение возможности: а) легкой модификации и оперативного наращивания объема информации, используемой как для решения задач, так и для представления обучаемому в качестве учебного материала; б) перехода на новые стратегии обучения и на новые модели пользователя. 1.1.1 Классификация КСО Обучающие системы могут классифицироваться по различным признакам. По назначению можно выделить информационно-обучающие, контролирующие и универсальные системы. Первые предназначены для передачи обучаемым определенного объема знаний и/или умений; вторые — для проверки знаний обучаемых. Универсальные системы выполняют как обучение, так и контроль. По режиму работы различают однопользовательские и многопользовательские автоматизированные обучающие системы. Последние базируются на сетевом программном обеспечении и оборудовании. По особенностям реализации можно выделить аппаратные системы, для которых требуется специальное оборудование, и чисто программные системы, работающие на ЭВМ общего назначения. По отношению к изучаемой предметной области, автоматизированные обучающие системы могут являться инвариантными или ориентированными на один предмет. В инвариантных системах предусматривается отделение учебных материалов от инструментальной системы (оболочки), обычно имеются средства для создания/модификации учебных материалов. В отличие от них автоматизированные обучающие системы, ориентированные на один предмет, не имеют средств для смены наполнения. В инвариантных автоматизированных обучающих системах (АОС) имеется подсистема для подготовки учебных материалов (авторская система). В зависимости от способности изменять свое поведение АОС могут быть разделены на линейные, разветвленные, настраиваемые. Линейные автоматизированные обучающие системы не предполагают изменения применения учебных воздействий в процессе работы: линейная последовательность определяет действия системы. Разветвленные системы при определенных обстоятельствах (например, после выполнения обучаемым контрольного примера) могут изменять порядок применения учебных воздействий. Все возможные ветвления в программе изучения материала предусмотрены набором сценариев, составленных авторами учебного курса. Настраиваемые автоматизированные обучающие системы на основании имеющихся у них педагогических знаний и анализа хода процесса обучения могут изменять свое поведение. Знания представляются в декларативной форме и выражают как специфичные для изучаемой проблемной области приемы преподавания, так и общие педагогические принципы. По способу реализации пользовательского интерфейса могут быть выделены системы, ориентированные на текстовый и графический способы реализации. Среди используемых систем можно выделить следующие виды: - электронные учебники; - мультимедийные обучающие системы; - системы виртуальной реальности; - гипертекстовые и гипермедийные системы; - интеллектуальные (адаптивные) системы; - адаптивные гипермедиа системы. В электронных учебниках авторами задается последовательность ознакомления пользователя-ученика с кадрами. При этом возможны ветвления в зависимости от результатов выполнения упражнений. Такая последовательность в некоторых системах называется сценарием. Отдельные системы позволяют ученику самостоятельно выбирать следующий кадр из некоторого набора возможных. Электронные учебники создаются с использованием специализированных авторских систем. Примерами таких авторских систем являются АДОНИС, УРОК, LINKWAY и др.; их основу составляют текстовые и графические редакторы, позволяющие структурировать и представлять учебные материалы, включая тексты, графические образы, упражнения и т.п. Мультимедиа системы, являясь эффективным средством подачи учебного материала, могут содержать мощные средства ветвления и адаптации к запросам обучающихся, позволяют свободно осуществлять поиск интересующей информации и выбирать ее, управлять процессом обучения. Кроме того, приложения, как правило, снабжаются эффективными средствами оценки и контроля процесса усвоения информации и приобретения необходимых навыков. Но мультимедийные системы обучения требуют соответствующей аппаратной поддержки, занимают большие объемы памяти, что несколько ограничивает область их применения. Объекты, входящие в мультимедиа-систему, формируют сложную сеть, отражающую структуру предметной области. Примерами систем такого рода являются Intermedia, ISHYS, VICTOR, Dustin, Living Book, SHADOW и др. Системы виртуальной реальности используются при обучении специалистов в таких областях, как медицина, биология, астрономия и др. Моделирование системой реальной среды и эффективные средства воздействия на органы чувств обучаемого посредством специальных устройств дают возможность обучаемому отрабатывать действия, требуемые в реальной обстановке. Пример такой системы ― экспериментальная система KARMA, где обучаемому демонстрируются приемы работы с лазерным принтером посредством проведения реальных экспериментов с данным устройством. В гипертекстовых системах обучения основной вид деятельности пользователя при работе с гипертекстом состоит не столько в поиске нужной информации, сколько в ознакомлении с определенным предметом посредством просмотра ряда информационных фрагментов, связанных между собой по смыслу. Ознакомление осуществляется в определенной последовательности, обусловленной целями пользователя. Возможность варьирования последовательности ознакомления с содержанием гипертекста, в отличие от линейного текста, осуществляется за счет разбиения информации на фрагменты (темы) и установления между ними связей, как правило, позволяющих пользователю перейти от изучаемой в текущий момент темы к одной из нескольких связанных с ней тем. Интеллектуальная (адаптивная) обучающая система – обучающая система с элементами искусственного интеллекта. Такая обучающая система позволяет не просто тренировать обучаемого и контролировать его знания, но и по результатам деятельности обучаемого может определить, какие знания недостаточны или ошибочны, и вернуть обучаемого на соответствующий раздел теории или практики, либо дать дополнительные разъяснения. Т.е. она позволяет адаптировать процесс обучения под особенности каждого конкретного обучаемого, работающего с системой. В адаптивных гипермедиа системах применяют различные виды моделей пользователя для приспосабливания под его индивидуальные характеристики содержимого и ссылок страниц гипермедиа. 1.1.2 Компьютеризация процессов учения и обучения Главной проблемой при разработке обучающих систем является специфика процесса обучения, который представляет собой динамический, постоянно изменяющийся процесс как при работе с различными учениками, так и при работе с каждым из них в отдельности. Кроме того, постоянно изменяющиеся требования к структуре и наполнению учебного материала заставляют задуматься над проблемой оперативной его модификации в процессе функционирования системы. К сожалению, в настоящее время такие возможности предусматриваются далеко не в каждой системе. Для того чтобы разработать эффективные обучающие системы, требуется детальное переосмысление процесса обучения. Рассмотрим кратко некоторые аспекты этого сложного процесса. Психологи различают два основных вида деятельности, связанные с познавательными процессами человека, - учение и обучение. Под учением понимают деятельность человека (учащегося), объективно направленную на самостоятельное освоение системы знаний, умений и навыков. Обучение - деятельность человека (учителя), направленная на управление учебной деятельностью другого человека (обучаемого). Прежде чем рассмотреть подробно структуру каждого из этих видов деятельности, заметим, что любая деятельность человека происходит в определенных условиях и включает следующие элементы: потребность -> мотив -> цель -> задача -> действия -> операции. Потребность представляет собой нужду в чем-либо субъективно необходимом для существования и развития человека и вызывает мотив - побуждение к деятельности. Из множества конкурирующих мотивов характер деятельности определяется и направляется доминирующим мотивом. Если мотив может не осознаваться субъектом, то цель деятельности, т.е. ее предполагаемый результат, как правило, осознается. Для достижения цели в конкретных условиях необходимо решить задачу. Обычно сложная цель допускает разбиение на подцели, соотнесение каждой из которых с условиями образует подзадачу. Решение задачи (подзадачи) требует от субъекта действий, каждое из которых состоит из последовательности операций, основанных на знаниях, умениях и навыках субъекта и применяемых им для преобразования объектов задачи и достижения цели (подцели). Решение задачи дает результаты как направленные на удовлетворение потребности, вызвавшей деятельность (так называемые прямые результаты деятельности), так и изменяющие сам субъект и его потребности - побочные результаты деятельности. В каждом действии функционально выделяют три части: - ориентировочную; - исполнительную; - контрольную. Функция ориентировочной части заключается в определении характера (цели) действия и выборе (планировании) последовательности операций для выполнения действия. Исполнительная часть заключается в реализации намеченного плана действий. Контрольная часть осуществляет пооперационное слежение за исполнением действия, сравнение результатов исполнения операций с требуемыми целями (диагностика) и в случае расхождения проводит коррекцию плана исполнения действия. Такая же функциональная структура соответствует задаче и всей деятельности. Заметим, что понятия "задача", "действие" и "операция" относительны, т.е. то, что является действием на одном уровне развития интеллекта, может стать операцией на более высоком уровне. Процесс обучения обычно рассматривается как коммуникативный процесс передачи обучающей информации от преподавателя (обучающего устройства) к ученику [1]. Под обучением будем понимать такое взаимодействие между объектом обучения (учеником) и обучающим устройством (учителем), которое моделирует их традиционное взаимоотношение, отличающееся наличием двух чередующихся и четко определенных фаз (рис. 1.1): 1) фазы передачи информации (собственно обучение, рис. 1.1, а); 2) фазы контроля (рис. 1.1, б). Обе фазы имеют свои отличные цели и дифференцированы во времени. Рисунок 1.1 - Схема взаимодействия в процессе традиционного обучения (а 1-я фаза: передача информации; б 2-я фаза: контроль) Целью первой фазы является передача информации на основе имеющихся представлений учителя об ученике. Вторая фаза позволяет учителю уточнить эти представления. Такая дифференциация возникла исторически в связи с необходимостью массового обучения (один учитель и много учеников). Достоинства и недостатки ее хорошо известны и именно они отличают ее многочисленные компьютерные версии в виде АОС - автоматизированных систем обучения. Весьма ограниченный успех АОС связан именно с тем, что здесь компьютеризации подверглась традиционная схема обучения. Однако опыт схемы традиционного обучения настолько велик, что целесообразно его подвергнуть компьютеризации, но не “в лоб”, как это сделано в АОС, а разработав компьютерную технологию обучения. Теперь об учении

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Ф. 18 Методика обучения изобразительной деятельности Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...		Анализ современного состояния Единой Энергетической Системы России,... В работе представлен анализ современного состояния Единой Энергетической Системы России, основных проблем в энергетике России, а...
	Русский народный костюм как источник вдохновения для создания современного костюма Образовательная: научить методам создания эскиза современного костюма на основе русского костюма		Анализ деяельности педагогического коллектива, направленой на обеспечение... Анализ деяельности педагогического коллектива, направленой на обеспечение базового образования, анализ состояния преподавания и процесса...
	Структура архитектуры ивс "атмосферные аэрозоли" Широкий класс задач, связанных с обеспечением контроля состояния атмосферы крупного промышленного центра требуют создания специализированных...		Знакомство с чудесной дымкой Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...
	Обзор систем дистанционного обучения (сдо) Персональный менеджмент: Учеб методический комплекс / Авт и сост.: М. Б. Дюжева. – Омск: Типография «с-принт», 2011. – 85 с		Работа представляет собой краткий обзор состояния дел в области разработки... Изложены базовые принципы построения ситемы управления на базе поведенческих реакций и архитектуры системы управления группой летательных...
	Конспект нод по образовательной деятельности Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...		Исследование современного состояния производства специальной одежды из огнезащитных тканей В статье представлены результаты исследования современного состояния производства специальной одежды из огнезащитных тканей
	Конспект занятия по развитию речи на тему Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...		Конспект занятия в старшей группе мбдоу д/с №8 Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...
	«Зима» Цель: способствовать развитию экспрессивной речи Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...		Занятие по лепке в младшей группе на тему: «Цыплята» Цель Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...
	Конспект открытого занятия по изобразительной деятельности в средней группе Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...		Конспект занятия по лепке (предметной) в средней группе Тема: "Кукла" Целью его является изучение современного состояния эстетического образования дошкольников на основе озна­комления с искусствоведческими...