Внедрение новых информационных технологий в учебный процесс в качестве педагогических инноваций ни у кого не вызывает сомнений. Однако процесс их поиска и внедрения, связанный с развитием нетрадиционных форм, методов и средств обучения, основанных на преимуществах компьютерных технологий, вызывает острые дискуссии среди педагогов.
Любое обучение предполагает определенную степень активности со стороны субъекта, и без нее обучение вообще невозможно. Но степень этой активности действительно неодинакова при использовании различных методов и средств обучения. "Активными методами обучения называются те, которые позволяют учащимся в более короткие сроки и с меньшими усилиями овладеть необходимыми знаниями и умениями за счет сознательного воспитания способностей учащегося и сознательного формирования у них необходимых деятельностей". (Щедровицкий Г.П.)
Среди известных путей повышения активности учащихся и эффективности всего учебного процесса выделим два: дать учащемуся новые и более эффективные средства для реализации своих установок на активное овладение новыми видами деятельности, знаниями и умениями; интенсифицировать умственную работу учащегося за счет более рационального использования времени учебного занятия, интенсификации общения ученика с учителем и учеников между собой.
На этом пути компьютерные технологии позволяют добиться наибольших результатов и, как нам представляется, не имеют себе равных.
Для активизации овладения новыми видами деятельности, знаниями и умениями ежегодно в области образования появляются сотни компьютерных обучающих программ (КОП), которые с успехом применяются в качестве средства обучения и оказывают помощь и в преподавании, и в изучении того или иного предмета. Это достигается за счет быстрого проведения расчетов, наглядного отображения и хранения результатов, занесения и быстроты выдачи информации, активизации визуального мышления и визуальной памяти обучаемого, возможности нетрадиционной постановки заданий и оперативного их выполнения.
Компьютеры могут быть с успехом использованы на всех стадиях учебного занятия: они оказывают значительное влияние на контрольно- оценочные функции, придают ему игровой характер, способствуют активизации учебно-познавательной деятельности учащихся.
Компьютерные технологии позволяют добиться качественно более высокого уровня наглядности предлагаемого материала, значительно
расширяют возможности включения разнообразных упражнений в процесс обучения, а непрерывная обратная связь, подкрепленная тщательно продуманными стимулами учения, оживляет учебный процесс, способствует повышению его динамизма, что, в конечном счете, ведет к достижению едва ли не главной цели собственно процессуальной стороны обучения - формированию положительного отношения учащихся к изучаемому материалу, интереса к нему, удовлетворения результатами каждого локального этапа в обучении. Компьютерное обучение в настоящее время, не изменяя традиционной структуры учебно-познавательной деятельности, наполняет ее содержание новыми элементами.
Преподаватели увидели в компьютере мощное средство обучения и стараются его применить в учебном процессе. Но у разработчиков компьютерных обучающих программ (КОП) возникает множество проблем: от невозможности использования определенных методов подачи информации до сложности программирования педагогических задач. Так что, мечтая создать универсальное средство, часто ограничиваются фрагментарными вставками программных продуктов в учебный процесс. Зачастую это возникает из-за отсутствия необходимой информации о возможностях КОП.
Поэтому необходимо определить структуру и наиболее важные существенные требования, предъявляемые к КОП. Пропагандировать возможности создания КОП, обучать будущих преподавателей проектированию КОП.
Предлагаемое пособие посвящено компьютерным обучающим программам, а также разработке на их основе инновационных технологий обучения. Оно предназначено для выпускников специальности "Профессиональное обучение" - педагогов профессионального обучения.
Быстрое развитие компьютерных технологий, некоторая разобщенность разработчиков породили массу различных наименований программных продуктов, используемых в системе образования. Прежде чем перейти к рассмотрению вопроса следует определиться в понятиях.
Педагогические программные средства представляют собой технологическое обеспечение учебного процесса, основанное на использовании компьютерных и телекоммуникационных технологий. К педагогическим программным средствам относятся:
- компьютерные учебные среды (миры), компьютерные обучающие программы, автоматизированные обучающие системы (АОС), электронные учебники,
- экспертно-обучающие системы,
- авторские инструментальные среды (АИС), контролирующие программы,
- компьютерные имитаторы технологического оборудования, демонстрационные программы,
- обучающие функции профессиональных программных средств. Дадим определения этим составляющим.
Компьютерная учебная среда (мир) - это педагогическое программное средство, обеспечивающее достижение педагогических целей путем управления процессом познания окружающего мира.
Под компьютерной обучающей программой понимается педагогическое программное средство, обеспечивающее достижение заданной дидактической цели при обучении.
Автоматизированная обучающая система (АОС) - это педагогическое программное средство, представляющее собой человеко- машинный комплекс, предназначенный для управления познавательной деятельностью в процессе обучения.
Электронный учебник представляет собой совокупность предъявляемых обучающемуся с помощью компьютера информационных страниц. Примерами электронных учебников являются учебники по менеджменту, синергетике, концепциям современного естествознания.
Экспертно-обучающая система - это педагогическое программное средство, обладающее возможностью "подстройки" под уровень обучаемого, определения количества знания, которое обучающийся способен воспринять, оценивания уровня полученных знаний.
Авторская инструментальная среда (АИС) - это педагогическое программное средство для создания педагогических программных средств. В качестве примера приведем инструментальную среду STRATUM COMPUTER, предназначенная для моделирования элементов, сложных систем, конструкций, процессов в различных областях знаний, обеспечивает моделирование и управление объектами и процессами на графическом, алгоритмическом и вербальном уровнях.
Под контролирующей программой понимают педагогическое программное средство, контролирующее процесс обучения и обеспечивающее обратную связь.
Компьютерные имитаторы технологического оборудования - это педагогическое программное средство, имитирующее реальные процессы и ситуации перед пользователем с целью закрепления требуемых умений и навыков.
Под демонстрационной программой понимается педагогическое программное средство, визуализирующее информацию о процессах и явлениях окружающего мира. Примерами таких программ являются программы, установленные в Русском музее и Эрмитаже
В качестве педагогических программных средств используются обучающие функции профессиональных программных средств, которые выражаются, например, в сервисных услугах программных пакетов (Справка, Help).
Данная работа посвящена созданию компьютерных обучающих программ. Следует, однако, отметить, что в современной литературе понятия КОП и ЭУ часто подменяют друг друга.
Компьютерная технология обучения - это совокупность методов, форм и средств воздействия на человека в процессе его развития.
Обучающая технология строится на фундаменте определенного содержания и должна соответствовать ему. Она предполагает использование адекватных способов представления и усвоения различных видов знаний с помощью современной компьютерной техники.
Термин "поколение" непосредственно связан с временной составляющей нашего бытия: происходит смена поколений студентов и преподавателей, меняется компьютерная техника.
Рассмотрим, как меняется компьютерные технологии обучения в условиях перехода от одного общества к другому.
В целом можно положительно относиться к традиционной системе обучения, которая сформировалась в недрах прошлого века. Это результат многолетнего труда миллионов преподавателей и ученых, это сотни тысяч учебников и задачников. Однако результат этого труда оказался весьма своеобразным. Такая система образования произвела людей, которые изобрели компьютеры, а затем осознали многие недостатки своего образования и приступили к созданию новой системы. Компьютерная технология обучения первого поколения - это целостный учебный процесс, основанный на традиционном содержании, формах и методах обучения. Он поддерживается классическими учебниками, задачниками и методическими пособиями. Для улучшения способа представления готовых знаний и усиления контроля над их усвоением здесь используется компьютер.
Компьютерная технология обучения первого поколения предназначена только для дисциплинарно-ориентированной системы обучения.
Компьютерные программы первого поколения предназначены для поддержки традиционного учебного процесса. Компьютер не изменяет его, а лишь выполняет вспомогательную функцию, подчиняясь логике классического учебника, задачника или вопросника.
Возможно, это произошло потому, что появление компьютера в образовании оказалось достаточно внезапным. Учебники, написанные педагогами, не предусматривали использования компьютера в учебном процессе. Поэтому на первом этапе многочисленные и разнообразные функции компьютера не были использованы в полной мере из-за несоответствия потребностей старого учебного процесса возможностями этого нового средства. Поначалу применялись только две его функции: репетиторская (обучающая и контролирующая) и тренажерная, а такие возможности компьютера, как иллюстрирование, хранение и обработка больших объемов информации, моделирование, конструирование, исследование и многое другое, оставались практически невостребованными.
Важной и характерной чертой традиционной системы обучения образования является ее учебно-дисциплинарная структура.
Целостная картина мира у прошедшего через такую образовательную систему человека складывалась не из познания окружающего мира, а из достаточно сухих знаний о науках, соответствующих различным учебным дисциплинам. В результате образ мира, возникающий в сознании человека, становится надуманной и искусственной моделью, в большей степени соответствующей разъединяющей структуре науки и производства, чем объединяющим тонким взаимосвязям реального природного мира.
В традиционной естественной системе обучения предметом изучения являются концепции, теории, законы, правила, существующие в рамках конкретной учебной дисциплины, которая отражает состояние науки в данной области знания. Обычно возможность использования правил, законов и теорий иллюстрируется на отдельных, зачастую не связанных между собой примерах "из жизни". Именно поэтому у учащихся не формируется целостная картина окружающего мира, и он предстает перед ними в виде несвязанных и "неопознанных" объектов.
Таким образом, появившиеся на свет компьютерные технологии обучения первого поколения оказались неустойчивыми системами из-за существующих в них противоречий между требованиями традиционной системы обучения с неиспользованными возможностями компьютера.
Компьютерные технологии обучения второго поколения являются переходными и развиваются в двух основных направлениях:
- .Совершенствование качества компьютерных программ, предназначенных для дисциплинарно-ориентированной системы образования;
- .Создание принципиально новых интеллектуальных компьютерных сред, соответствующих некоторой, пока недостаточно четко определенной, системе образования нарождающегося информационного общества.
Реализация второго из указанных направлений приводит к возникновению компьютерных технологий второго поколения.
Компьютерная технология обучения последнего поколения - это противоречивая образовательная композиция, основанная на традиционном содержании, в которой, однако, используется несистематизированная комбинация из классических и модернизированных форм и методов обучения. Она поддерживается традиционными учебниками, задачниками и образовательными средствами, в основном сориентированными на процессы всестороннего исследования моделей реального мира.
Компьютерная технология обучения второго поколения - неустойчивая система, так как по своему фундаменту она предназначена для дисциплинарно - ориентированной системы, а по своей надстройке тяготеет к междисциплинарной объектно-ориентированной системе обучения. Компьютерные программы второго поколения интерактивны, красочны, увлекательны. Усвоение основ знаний в них происходит в процессе изучения и исследования псевдореальных моделей.
Главной причиной нестабильности компьютерных технологий обучения второго поколения является то, что в них скрыто серьезное противоречие между существом традиционного содержания учебных предметов и междисциплинарным характером используемых компьютерных сред.
Компьютерная технология обучения третьего поколения - это единый образовательный процесс, основанный на междисциплинарном нетрадиционном содержании, формах, методах и средствах обучения.
Он поддерживается учебниками нового типа и специальными проектными образовательными компьютерными средствами, включающими базы данных и инструментарий для познания целостного окружающего мира в контексте его компьютерного проектирования, моделирования и конструирования.
Компьютерная технология обучения третьего поколения по своему фундаменту и надстройке предназначена для проектно-ориентированной системы обучения, в процессе которой осуществляется не только контроль за освоением знаний, но, прежде всего, активное их использование для созидания в рамках образовательного процесса.
Таким образом, в информационном обществе целью обучения становится не только усвоение готовых знаний, но и овладение способами исследования информации, как строительного материала для получения новых знаний, а также создания образа окружающего мира.
В настоящее время нет единой классификации обучающих программ, хотя многие авторы выделяют среди них следующие пять типов: тренировочные, наставнические, проблемного обучения, имитационные и моделирующие, игровые.
Программы тренировочного типа предназначены преимущественно для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже усвоен. Они широко используются для обработки математических навыков, упражнений по переводу с иностранного языка и т. д. Многие из них составлены в духе бихевиоризма, когда за один из ведущих принципов берется подкрепление правильного ответа. Компьютер в случайной последовательности генерирует учебные задачи, уровень трудности которых определяется педагогом. Если учащийся дал правильное решение, ему сообщается об этом. Если ответ неправильный, ему либо предъявляется правильный ответ, либо предоставляют возможность запросить помощь.
Программы этого типа реализуют обучение, мало, чем отличающееся от программированного обучения с помощью простейших технических средств, то есть управление учебным процессом осуществляется по ответу (ход решения задачи не анализируется). Правда, компьютер обладает значительно большими возможностями в предъявлении информации и в типе ответа: многие системы позволяют вводить конструируемые ответы (т. е. вводить слова и даже фразы).
Программы наставнического типа ориентированы преимущественно на усвоение новых понятий, многие из них также работают в режиме, близком к программированному обучению с разветвленной программой. И хотя в этих программах после предъявления информации обучаемому задаются вопросы, то есть обучение ведется в форме диалога, но при этом диалог построен на основе формального преобразования ответа обучаемого, создавая лишь видимость общения.
Программы, направленные на организацию проблемного обучения, построены в основном на идеях и принципах когнитивной психологии, в них осуществляется непрямое управление деятельностью учащихся. Это значит, что предъявляются разнообразные задачи и учащиеся побуждаются решать их путем проб и ошибок.
В программах имитационного и моделирующего типа в качестве средства обучения используется моделирование, соответственно в программах игрового типа - игры. Нередко в обучающие программы включаются как те, так и другие средства.
В начальном периоде применения компьютеров в обучении большинство программ было тренировочного типа. При разработке таких программ можно обойтись знаниями о процессе обучения и учебной деятельности на уровне "здравого смысла". Однако, эффективность таких программ, как правило, невысока. Б. С. Гершунский предлагает разделять машинно-ориентированные обучающие программы по их целевому назначению на управляющие, диагностирующие, демонстрационные, генерирующие, операционные, контролирующие, моделирующие и т. д.
Управляющие и диагностирующие программы ориентированы на управление процессом обучения, как на занятии, так и в условиях дополнительной индивидуальной или групповой работы. Они позволяют последовательно задавать учащимся те или иные вопросы, анализировать полученные ответы, определять уровень усвоения материала, выявлять допущенные учащимися ошибки и в соответствии с этим вносить необходимые коррективы в процесс обучения. В условиях компьютерного обучения процесс контроля и самоконтроля становится более динамичным, а обратная связь учащихся с учителем более систематической и продуктивной.
Демонстрационные программы дают возможность получить на экране дисплея красочные, динамичные иллюстрации к излагаемому учителем материалу. На уроках физики, химии, биологии можно продемонстрировать те или иные явления, работу сложных приборов и механизмов, сущность различных технологических процессов, некоторые биологические явления (прорастание семени, биение сердца, деление
клетки и т. п.). На занятиях по предметам гуманитарного цикла эти программы позволяют комментировать тексты различного содержания, иллюстрировать фрагменты географической карты, вводить учащихся в обстановку, соответствующую различным историческим событиям, приобщать их к творческой лаборатории писателей, поэтов, ученых и т. д.
Генерирующие программы вырабатывают набор задач определенного типа по заданной теме. Они позволяют провести контрольную или самостоятельную работу в классе, обеспечив каждому учащемуся отдельное задание, соответствующее его индивидуальным возможностям.
Операционные пакеты обучающих программ позволяют учащимся самостоятельно ставить и решать задачи с помощью компьютера, изображать те или иные фигуры на экране дисплея, вносить необходимые коррективы в разрабатываемые конструкции, схемы, чертежи отдельных деталей и т. п.
Контролирующие программы специально рассчитаны на проведение текущего или итогового опроса учащихся. Они позволяют установить необходимую обратную связь в процессе обучения, способствуют накоплению оценок, дают возможность проследить в динамике успеваемость каждого учащегося, соотнести результаты обучения с трудностью предлагаемых заданий, индивидуальными особенностями обучаемых, предложенным темпом изучения, объемом материала, его характером.
Существуют и другие подходы к классификации обучающих программ. Так, Дж. Скандура (J. М. Scandura, 1983) выделяет три типа обучающих программ: закрепляющие (drill-and-practice), наставнические (tutorial) по усвоению новых знаний и имитационные с педагогическим моделированием. Дж. Чемберс и Дж. Шпрехер (J. A. Chambers, J. W. Sprecher, 1983) различают пять типов обучающих программ: закрепляющие (drill), тестирующие (test), исследовательские, запрашивающие (inquire), с имитационным моделированием (simulation), наставнические по обучению законченному фрагменту учебной программы (tutorial). Эти авторы не выделяют игровых программ в качестве самостоятельных, считая, что игровые компоненты могут присутствовать в любом типе обучающих программ. Они также отмечают, что и выделенные ими программы содержат общие элементы.
Т. О. Ши и его коллеги предлагают выделять три типа программ. К первому типу авторы относят программы, в которых помимо предъявления учебного материала осуществляется контроль его усвоения. Программы второго типа позволяют обучаемому самому задавать вопросы, а вопросы, задаваемые компьютером, могут меняться в зависимости от учебных целей. Программы этого типа обеспечивают закрепление учебного материала, а также выдают учащемуся необходимую информацию. К программам третьего типа авторы относят те, в которые входят экспертные системы, в частности программы на моделирование и игровые. В последних экспертную функцию выполняют стратегии игры против обучаемого.
По степени сложности проектирования, обучающие программы распределяются этими авторами следующим образом: предъявляющие фрагменты учебного материала, проверяющие, демонстрирующие, игровые, запрашивающие, закрепляющие, моделирующие, запрашиваемые, с проблемно-ориентированным контролем в экспертной системе, с комплексной формой обучения, предполагающие применение различных стратегий и допускающие разнообразные вопросы со стороны обучаемого.
Дж. Веллингтон (J. J. Wellington, 1985) за основу классификации обучающих программ взял степень управления обучаемым своими действиями. Автор выделяет четыре группы программ.
К первой группе относятся тренировочные (skill-and-drill) и наставнические (tutorial) программы, реализующие прямое управление. Тренировочные программы предназначены для тестирования и закрепления знаний, умений и навыков. Наставнические позволяют обучать знаниям и умениям через фиксацию небольших разделов учебного материала и обеспечение обратной связи на каждом шаге обучения. К этой же группе автор относит такие электронно-технические средства обучения, как видеотерминал с большим экраном для демонстрации изучаемых явлений. В настоящее время это интерактивные проекторы с их широчайшими возможностями.
Вторую группу составляют программы с менее жестким управлением со стороны компьютера, когда часть обучающих функций возлагается на учащегося. К таким программам относятся игровые и имитационные.
Третью группу составляют программы, позволяющие использовать компьютер как средство учебной деятельности, т.е. обеспечивающие автоматический поиск информации и включающие системы обработки текста.
Наконец, к четвертому типу относятся программы, обеспечивающие обучение, при котором, говоря словами С. Пейперта, "не компьютер программирует учащегося, а, наоборот, учащийся программирует компьютер". Близкую к указанной классификацию обучающих программ предложила Европейская ассоциация обучения учителей, хотя в основу ее положен иной принцип: на одном полюсе в ней помещаются программы для учения, а на другом - обучения. Отметим, что указанные классификации, по сути, мало, чем отличаются от классификации, предложенной Лауером, С. Пейпертом и другими, при которой выделяются три основные функции компьютера - педагога, средства (tool) и наставляемого (tutee).
Имеются попытки и более дробной классификации обучающих программ, когда различаются не только типы, но и их виды.
Однако ни одну из указанных классификаций нельзя считать приемлемой, поскольку отнесенные к одному и тому же типу обучающие программы могут иметь принципиальные различия, а одна и та же обучающая программа может быть отнесена сразу к нескольким типам.
Нам кажется, научно обоснованная классификация обучающих программ должна быть многоаспектной и многоуровневой, и при ее разработке необходимо учитывать следующие особенности программ:
- .Допускают они или нет непосредственное взаимодействие учащегося с компьютером.
- .Охватываются ими или нет, все функции, необходимые для законченного фрагмента обучения. Если не все, то какие именно функции (демонстрация требуемой деятельности, управление решением задач на закрепление усвоенного материала, контроль и т. д.) возлагаются на компьютер.
- .Какого типа предъявление учебного задания предполагается в них: обычное предъявление условий задачи; погружение в задание, когда учащийся сразу может видеть результат каждого из своих действий; погружение в ситуацию задания - производственную, социальную, историческую.
- .Допускается в них диалог или нет.
- .Допускается ли управление со стороны учащегося (может ли учащийся сам сформулировать некоторую задачу и обеспечивает ли компьютер помощь в ее решении).
- .Учитываются в них или нет индивидуальные особенности, и если да, то обеспечивается ли рефлексивное управление.
Нужно отметить, что каждая из этих особенностей требует дальнейшей конкретизации. Так, принципиальное значение имеет не только тип предъявления учебного задания, но и его характеристики, прежде всего его уровень проблемности. Важно также учитывать не просто индивидуальность учащегося, а конкретные особенности, уточняя при этом, осуществляется такой учет компьютером или учащимся (в последнем случае это означает, что учащийся сам определяет, какой тип изложения учебного материала или какой вид помощи он предпочитает). Наконец, имеет значение не только наличие диалога, но и то, в какой мере в нем реализуются педагогические функции.
Литература:
- Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия).
- Беспалько В.П. Основы теории педагогических систем.
- Бовин А.В. Новые функции КВТ.
- Бойко Г.М., Пак Н.И. Информационная среда школы открытого типа в области управления и построения учебного процесса.