Информационные технологии в обучении

Основные принципы новых информационных технологий обучения

Создание и совершенствование компьютеров привело и продолжает приводить к созданию новых технологий в различных сферах научной и практической деятельности. Одной из таких сфер стало образова­ние. Нетрадиционные информационные системы, связанные с обучением, называют информаци­онно-обучающими.

Автоматизированная обучающая система (АОС) – комплекс программных, технических и учебно-методических средств, предназначенных для активного индивидуального обучения человека на основе программного управления этим обучением.

Благодаря своим конструктивным и функциональным особенностям современ­ный персональный компьютер находит применение в обучении самым разнообразным дисциплинам и служит базой для создания большого числа новых информационных технологий обучения.

Технические возможности персонального компьютера, если компьютер исполь­зуется как обучающее средство, позволяют:

активизировать учебный процесс;

индивидуализировать обучение;

повысить наглядность в предъявлении материала;

сместить акценты от теоретических знаний к практическим;

повысить интерес учеников к обучению.

Активизация обучения связана с диалоговым характером работы компьютера и с тем, что каждый ученик работает за своим компьютером; диалоговый характер работы с компьютером стимулирует ученика к деятельности и контролирует ее результаты.

Индивидуализация обучения при использовании компьютера также связана с интерактивным характером работы с компьютером и наличием компьютеров на рабочих местах: каждый ученик теперь может сам выбирать темп обучения, делать в работе паузы. Более глубокий и тонкий учет индивидуальных особенностей уча­щихся может осуществлять компьютерная программа, с помощью которой ведется обучение (педагогическое программное средство, сокращенно ППС). С помощью начального теста программа может определить уровень обученности ученика и в соответствии с этим уровнем предъявлять теоретический материал, вопросы и задачи, а также подсказки и помощь.

Графические возможности дисплеев персональных компьютеров и гибкие языки программирования позволяют сделать компьютерное обучение очень наглядным. С помощью компьютерной графики можно сделать зримыми или, как еще говорят, визуализировать такие явления и процессы, которые не могут быть увидены в действительности (тем более в услови­ях школьного класса), можно создать наглядный образ того, что на самом деле никакой наглядности не имеет (например, эффектов теории относительности, закономерностей числовых рядов и т.п.).

Традиционное обучение является преимущественно теоретическим. Обучение с помощью компьютера приобретает практический уклон. Диалоговый характер работы с компьютером, его вычислительные моделирующие возможности предрасполагают к обучению в форме решения задач (и к тому же задач практической направленности).

Компьютерная технология повышает интерес к обучению. Новое в организации учебного процесса с участием компью­тера, само изменение характера работы ученика на уроке способствуют повыше­нию интереса к учебе. Важное значение имеют элементы игры, состязательности в компьютерном обучении (например, подсчет очков и сравнение достижений различных учеников) или звуковые и зрительные эффекты (звучание музыкальных мелодий, мигание и цвета на экране дисплея).

В настоящее время существует огромное множество обучающих программ по самым разным предметам, ориентированных на самые различные категории учащихся, начиная с детских садов и кончая персоналом атомных электростанций.

Типы обучающих программ

Основанием для классификации служат обычно особенности учебной деятельно­сти обучаемых при работе с программами. Обычно выделяют четыре типа обучающих программ:

тренировочные и контролирующие;

наставнические;

имитационные и моделирующие;

развивающие игры.

Тренировочные программы предназначены для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже изучен. Эти программы в случайной последовательности предлагают учащемуся вопросы и задачи и подсчитывают количество правильно и неправильно решенных задач (в случае пра­вильного ответа может выдаваться поощряющая ученика реплика). При непра­вильном ответе ученик может получить помощь в виде подсказки.

Наставнические программы предлагают ученикам теоретический ма­териал для изучения. Задачи и вопросы служат в этих программах для организации человеко-машинного диалога, для управления ходом обучения. Так, если ответы, даваемые учеником, неверны, программа может “откатиться назад” для повторного изучения теоретического материала.

Программы наставнического типа являются прямыми наследниками средств программированного обучения 60-х годов в том смысле, что основным теорети­ческим источником современного компьютерного или автоматизированного обучения следует считать программированное обучение. В публикациях зарубеж­ных специалистов и сегодня под термином “программированное обучение” понимают современные компьютерные технологии. Одним из основоположников концепции программированного обучения является американский психолог Б.Ф.Скиннер.

Главным элементом программированного обучения является программа, пони­маемая как упорядоченная последовательность рекомендаций (задач), которые передаются с помощью дидактической машины или программированного учебника и выполняются обучаемыми. Существует несколько известных разновидностей программированного обучения.

1. Линейное программированное обучение. Линейная программа характеризуется следующими осо­бенностями:

дидактический материал делится на незначительные дозы, называемые шага­ми, которые обучаемые преодолевают относительно легко, шаг за шагом;

 вопросы, содержащиеся в отдельных рамках программы, не должны быть очень трудными, чтобы обучаемые не потеряли интереса к работе;

 обучаемые сами дают ответы на вопросы, привлекая для этого необходимую информацию;

 в ходе обучения учащихся сразу же информируют о том, правильны или оши­бочны их ответы;

 все обучаемые проходят по очереди все рамки программы, но каждый делает это в удобном ему темпе;

 во избежание механического запоминания информации одна и та же мысль повторяется в различных вариантах и нескольких рамках программы.

2. Разветвленная программа. Разветвленная программа основана на выборе одного правильного ответа из нескольких данных, она ориентирует на текст многократно­го выбора. Вопросы имеют целью:

а) проверить, знает ли ученик материал;

б) в случае отрицательного ответа отсылать обучаемого к координирующим и соответственно обосновывающим ответ порциям информации;

в) закрепить основную информацию с помощью рациональных упражнений;

г) увеличить усилия обучаемого и одновременно ликвидировать механическое обучение через многократное повторение информации.

Если основой линейной программы является стремление избежать ошибок, то разветвленная программа не направлена на ликвидацию ошибок в процессе обуче­ния: ошибки трактуются как возможность обнаружить недостатки в знаниях обучаемых, а также выяснить, какие проблемы обучаемые уяснили недостаточно. Постепенно оба классических типа – линейное и разветвленное программиро­ванное обучение – уступили место смешанным формам.

Существует и продолжает разрабатываться большое количество инструменталь­ных программ такого вида. Общим их недостатком является высокая трудоемкость разработки, затруднения организационного и методического характера при ис­пользовании в реальном учебном процессе школы. Организационные трудности связаны с тем, что такие программы невозможно использовать в структуре урока из-за больших различий в темпе обучения разных учащихся. Методические трудности проявляются в том, что многие педагоги нередко склонны не соглашаться с методическими решениями и подходами при изложении теоретического материала, предложенными разработчиками инструментальной программы.

3. Моделирующие программы 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.

4. Развивающие 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.

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.

Наибольшее распространение получили обучающие программы первых двух типов в связи с их относительно невысокой сложностью, возможностью унифика­ции при разработке многих 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 сегодня сильно упростилась с появлением инструментальных средств или наполняемых автоматизированных обучающих систем.

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.

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.

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 вытеснило традиционные формы контроля – устные и письменные экзамены и собеседования.

Типы компьютерных тестов

Типы компьютерных тестовых заданий определяются способами однозначного распозна­вания ответных действий тестируемого. В соответствии с моделью знаний можно выделить три класса компьютерных тестов: на знания, умения и навыки.

1. Типы тестовых заданий по блоку “знания”:

вопросы альтернативные (требуют ответа да – нет);

вопросы с выбором (ответ из набора вариантов);

вопросы информативные на знание фактов (где, когда, сколько);

вопросы на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной модели или схемы знаний);

вопросы по темам, где имеются однозначные общепринятые знаковые мо­дели: математические формулы, законы, предикатные представления, таб­лицы;

вопросы, ответы на которые можно контролировать по набору ключевых слов;

вопросы, ответы на которые можно распознавать каким-либо методом од­нозначно.

2. Типы тестовых заданий по блоку “навыки” (распознание деятельности: мани­пуляции с клавиатурой; по конечному результату):

а) задания на стандартные алгоритмы (альтернативные да – нет, выбор из на­бора вариантов);

б) выполнение действия.

3. Типы тестовых заданий по блоку “умения”. Те же самые, что навыки, но ис­пользующие нестандартные алгоритмы и задачи предметной области при контроле времени их решения:

а) задания на нестандартные алгоритмы (альтернативные да – нет, выбор из набора вариантов);

б) выполнение действия.

Выбор типов тестов определяется

особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками);

особенностями предметной области;

опытом и мастерством экспертов.

Инструментальные тестовые оболочки

Для создания тестов по предметной об­ласти разработаны и разрабатываются специальные инструментальные программы-оболочки, позволяющие создавать компьютерные тесты путем формирования базы данных из набора тестовых заданий.

Инструментальные программы, позволяющие разрабатывать компьютерные тесты, можно разделить на два класса: универсальные и специализированные. Универсальные программы содержат тестовую оболочку как составную часть. Среди них “Адонис” (Москва), “Linkway” (Microsoft), “Фея” (Томск), “Радуга” (Москва) и т.п.

Специализированные тестовые оболочки предназначены лишь для формирования тестов. Это – “Аист” (Москва), “Тест” (Красноярск) и др.

Приведем примеры компьютерных форм представления тестовых заданий

1. Вопросы с фасетом. Задание вопроса, в котором меняются признаки.

Пример. Назовите столицу страны АНГЛИЯ : ? ____.

2. Вопросы с шаблоном ответа.

Пример. В каком году произошла Октябрьская революция? В ___ году.

3. Вопросы с набором ключевых слов (изображений, обозначений), из которых можно конструировать ответ.

Пример: Какие силы действуют на тело, движущееся по наклонной плоскости? (сила трения, сила упругости, сила тяжести, сила реакции опоры).

4. Закрытая форма вопроса: номер правильного ответа.

Пример. Какой климат в Красноярском крае?

1. Континентальный.

2. Субтропики.

3. Умеренный.

4. Резко-континентальный.

Хорошим считается тест, если:

он восприимчив к угадыванию тестируемым;

он восприимчив к невнимательности и ошибочным действиям тестируемого;

он положительно влияет на тестируемого и педагога, который использует тест.

При этом тест используется обучаемым как:

а) обучение (тренажер, самоконтроль);

б) контроль.

Для учителя тест служит:

корректировке учебного процесса;

как вспомогательное средство для контроля (текущего);

как дидактическое средствао для обучения;

для дистанционного обучения.

Перспективные направления