Материал: Могилев А.В. Информатика
556
логии обучения. Первая обучающая система Plato на основе мощной ЭВМ фирмы «Control Data
Corporation» была разработана в США в конце 50-х годов и развивалась в течение 20 лет. По-
настоящему массовыми создание и использование обучающих программ стали с начала 80-х го-
дов, когда появились и получили широкое распространение персональные компьютеры. С тех пор
образовательные применения ЭВМ выдвинулись в число их основных применений наряду с обра-
боткой текстов и графики, оттеснив на второй план математические расчеты.
С появлением примеров компьютерного обучения к созданию компьютерных обучающих
программ приобщились десятки тысяч педагогов - специалистов в различных областях знания,
чаще всего в технических науках. В разрабатываемых ими программах, опираясь в основном на
интуицию и практический
опыт, они воплощали свои представления о преподавании конкретных
дисциплин с помощью компьютеров. Педагоги-теоретики долгое время оставались в стороне от
этого нового направления в обучении. В результате до сих пор отсутствует общепризнанная пси-
холого-педагогическая теория компьютерного обучения, компьютерные обучающие программы
продолжают создаваться и применяться без необходимого учета принципов и закономерностей
обучения.
Благодаря своим конструктивным и функциональным особенностям современный персо-
нальный компьютер является уникальной по своим возможностям обучающей машиной. Он нахо-
дит применение в обучении самым разнообразным дисциплинам и служит базой для создания
большого числа новых информационных технологий обучения. Какие же особенности персональ-
ного компьютера так выгодно отличают его от прежде известных обучающих машин и техниче-
ских средств обучения?
Это не столько какая-то одна возможность персонального компьютера, сколько сочетание
• интерактивного (диалогового) режима работы (действие человека - реакция компьютера -
... - действие человека - реакция компьютера и т.д.);
• «персональности» (небольшие размеры и стоимость, позволяющие обеспечить компьюте-
рами целый класс);
• хороших графических, иллюстративных возможностей (экраны распространенных моди-
фикаций имеют разрешающую способность 640х480 точек при 16 млн цветовых оттенков - это ка-
чество хорошего цветного телевизора или журнальной иллюстрации);
• простоты управления, наличия гибких языков программирования человеко-машинного
диалога и компьютерной графики;
• легкости регистрации и хранения информации о процессе обучения и работе учащегося, а
также возможности копирования и размножения обучающих программ.
Технические возможности персонального компьютера, если компьютер используется как
обучаюшее 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. При традиционном классном обучении основное
- это восприятие учащимися информации в устной форме, при этом ученику не часто приходится
проявлять активность на уроке и учитель не в состоянии организовать и контролировать активную
работу каждого ученика на его рабочем месте. Поэтому традиционное обучение, в основном, явля-
ется пассивным - многие педагоги сетуют, что на уроке активно работают 20 -30% учащихся. Если
же обучение ведется в компьютерном классе, компьютер диалоговым характером своей работы
стимулирует ученика к деятельности и контролирует ее результаты.
Индивидуализация обучения при использовании компьютера также связана с интерактив-
ным характером работы с компьютером и наличием компьютеров на рабочих местах: каждый уче-
ник 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 соот-
ветствии с этим уровнем предъявлять теоретический материал, вопросы и задачи, а также под-
557
сказки и помощь. Обучение слабых учеников программа ведет на самом легком (базовом) уровне,
изложение теоретических сведений максимально упрощено, вопросы и задачи облегчены, помощь
имеет характер прямой подсказки. Обучение сильных учеников ведется на наиболее сложном
уровне, теория излагается углубленно, предлагаются творческие задачи, требующие изобретатель-
ности и интуиции, а помощь имеет косвенный характер - намека или наводящего на правильный
путь соображения. Между этими крайними случаями обучающая программа может учитывать бо-
лее тонкую градацию подготовленности учащихся.
Каждый ученик в процессе обучения сталкивается с трудностями индивидуального харак-
тера, связанными с наличием пробелов в знаниях или особенностями мышления. При обучении с
помощью компьютера обучающая программа может диагностировать пробелы в знаниях ученика,
его индивидуальные особенности и строить обучение в соответствии с ними.
Графические возможности дисплеев персональных компьютеров и гибкие языки програм-
мирования позволяют сделать компьютерное обучение очень наглядным. В самом деле, теперь на
каждом рабочем месте ученика имеется телевизор - дисплей, на экране которого с помощью языка
программирования можно без всякой кино- и видеосъемки показывать геометрические фигуры и
построения, стилизованные изображения реальных объектов и т.п. - и все это как статически (т.е.
неподвижно), так и динамически, в движении. 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 относи-
тельности, закономерностей числовых рядов и т.п.). На этой возможности компьютеров основыва-
ется, так называемая, когнитивная компьютерная графика - особое направление применения ком-
пьютеров в научных исследованиях, когда-иллюстративные возможности компьютера использу-
ются для изучения различных закономерностей.
Всегда остро стоит
вопрос о соотношении теории и практики применительно к научному
знанию, обучению и т.д. (на это обращал внимание еще гетевский Мефистофель: «Суха теория,
мой друг, но древо жизни вечно зеленеет»). Традиционное обучение является преимущественно
теоретическим. Классно-урочная форма обучения исподволь, незаметно подталкивает каждого пе-
дагога в отдельности и всю систему образования в целом к усилению теоретической стороны обу-
чения в ущерб практической. В самом деле, любому педагогу излагать теоретические знания у
доски и требовать от учеников воспроизведения этого изложения значительно легче, чем органи-
зовывать ориентированную на практику работу учащихся. Если же вести обучение с помощью
компьютера, оно 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).
Важным условием успешного обучения является интерес учеников и изучаемому предмету,
ходу обучения и его результату. Этот интерес связан со множеством факторов: содержанием изу-
чаемого предмета, уровнем его сложности, организацией процесса обучения, системой поощрений
и наказаний, применяемой учителем, личностными качествами самого учителя (его мастерством и
интересом к предмету), системой ценностей ученика, его ближайшего окружения, родителей,
взаимоотношениями в классном коллективе, социальным заказом в подготовке по направлению
науки, представляемому данным предметом. В последнее десятилетие действует очень настоя-
тельный социальный заказ в отношении всего, что связано с компьютерами (в подготовке специа-
листов по компьютерам и их применению, в развитии компьютерных технологий, в распростране-
нии компьютерной грамотности -умению использовать компьютер для решения разнообразных
прикладных задач в различных сферах профессиональной деятельности).
Действию скрытого социального заказа мы обязаны появлением большого числа «компью-
терных» талантов и дарований. Сфера деятельности, связанная с компьютером, непосредственная
работа на компьютере сама по себе обладает привлекательными
чертами, втягивает в себя людей.
Существует даже особая категория людей («хакеров»), увлекшихся сложными и тонкими вопро-
сами управления компьютерами, программированием различных компьютерных эффектов. В не-
которых случаях можно говорить даже о возникновении психологической зависимости человека
от компьютера - настолько велико мотивирующее влияние компьютера.
Компьютерная технология повышает интерес к обучению предметам, не связанным с ин-
форматикой. Новое в организации учебного процесса с участием компьютера., само изменение ха-
558
рактера работы ученика на уроке способствуют повышению интереса к учебе. В то же время, бо-
лее тонкое использование возможностей компьютера позволяет управлять мотивацией учеников
во время компьютерного обучения. Здесь имеются в виду. в первую очередь, мотивирующие реп-
лики обучающих программ, т.е. фразы, в которых обучающая программа оценивает работу учени-
ка и стимулирует дальнейшее обучение. Эти фразы могут иметь неформальный характер с оттен-
ком юмора и создавать теплую партнерскую эмоциональную атмосферу при работе с компьюте-
ром. Важное значение имеют элементы игры, состязательности в компьютерном обучении (на-
пример, подсчет очков и сравнение достижений различных учеников) или звуковые и зрительные
эффекты (звучание музыкальных мелодий, мигание и цвета на экране дисплея).
Вот далеко неполный арсенал возможностей компьютера, делающих
его очень
перспектив-
ным для использования в учебном процессе обучающим средством.
Итак, компьютеры - эти уникальные по своим возможностям обучающие машины - уста-
новлены в классе... И тут выясняется, что не понятно, как к этим компьютерам подступиться, т.е.
говорить о компьютерном обучении еще рано. Как быть, с чего начать переход к компьютерному
обучению?
Ответ таков: «с подбора обучающих программ и продумывания организационных форм их
применения, с разработки методик, использующих возможности компьютера в обучении». Нельзя
рассматривать компьютер в обучении (да и в других сферах тоже) отдельно, сам по себе, в отрыве
от
а) программного обеспечения - педагогических программных средств;
б) организационных форм использования компьютеров.
В настоящее время существует огромное множество обучающих программ по самым раз-
ным предметам, ориентированных на самые различные категории учащихся, начиная континген-
том детских садов и кончая персоналом атомных электростанций. Кроме того, каждая из программ
предназначена только для одного типа компьютеров - а ведь этих типов великое множество - и не
годится для других! Далее будем иметь в виду лишь обучающие программы по общеобразова-
тельным предметам средней школы. Их очень много, и четкая классификация разновидностей
этих программ еще не установилась.
5.2. ТИПЫ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ
Основанием для классификации служат обычно особенности учебной деятельности обу-
чаемых при работе с программами. Многие авторы выделяют четыре типа обучающих программ:
• тренировочные и контролирующие;
• наставнические;
• имитационные
и моделирующие;
• развивающие игры.
Программы 1-го типа
(тренировочные) предназначены для закрепления умений и навы-
ков. Предполагается, что теоретический материал уже изучен. Эти программы в случайной после-
довательности предлагают учащемуся вопросы и задачи и подсчитывают количество правильно и
неправильно решенных задач (в случае правильного ответа может выдаваться поощряющая уче-
ника реплика). При неправильном ответе ученик может получить помощь в виде подсказки.
Программы 2-го типа
(наставнические) предлагают ученикам теоретический материал для
изучения. Задачи и вопросы служат в этих программах для организации человеко-машинного диа-
лога, 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 программиро-
ванного обучения 60-х годов в том смысле, что основным теоретическим источником современно-
го компьютерного или автоматизированного обучения следует считать программированное обуче-
ние. В публикациях зарубежных специалистов и сегодня под термином «программированное обу-
чение» понимают современные компьютерные технологии. Одним из основоположников концеп-
ции программированного обучения является американский психолог Б.Ф.Скиннер.
Главным элементом программированного обучения является программа, понимаемая как
упорядоченная последовательность рекомендаций (задач), которые передаются с помощью дидак-
тической машины или программированного учебника и выполняются обучаемыми. Существует
559
несколько известных разновидностей программированного обучения.
1.Линейное программированное обучение.
Основатель - Б.Ф.Скиннер, профессор психоло-
гии Гарвардского университета, США. Впервые выступил со своей концепцией в 1954 г. При ее
создании Скиннер опирался на бихевиористскую психологию, в соответствии с которой обучение
основано на принципе S - R, т.е. на появлении некоторых факторов (S - stimulus) и реакции на них
(R - reaction). По этой концепции для любой реакции, соответственно усиленной, характерна
склонность к повторению и закреплению. Поощрением для обучаемого является подтверждение
программой каждого удачного шага, причем, учитывая простоту реакции, возможность соверше-
ния ошибки сводится к минимуму.
Линейная программа в понимании Скиннера 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 трудны-
ми, чтобы обучаемые не потеряли интереса к работе;
• обучаемые сами дают ответы на вопросы, привлекая для этого
необходимую
информа-
цию;
• в ходе обучения учащихся сразу же информируют о том, правильны или ошибочны их от-
веты;
• все обучаемые проходят по очереди все рамки программы, но каждый делает это в удоб-
ном ему темпе;
• во избежание механического запоминания информации одна
и та же мысль повторяется в
различных вариантах и нескольких рамках программы.
2.
Разветвленная программа.
Автор концепции разветвленного программирования - Нор-
ман А.Кроудер. Разветвленная программа основана на выборе одного правильного ответа из не-
скольких данных, она ориентирует на текст многократного выбора. По мнению автора, выбор пра-
вильных ответов требует от обучаемых больших умственных способностей, нежели припомина-
ние какой-то информации. Непосредственное подтверждение правильности ответа он считает
своеобразным типом обратной связи.
Вопросы, в понимании Кроудера, имеют целью
• проверить, знает ли ученик материал;
• в случае отрицательного ответа отсылать обучаемого к координирующим и соответствен-
но обосновывающим ответ порциям информации;
• возможность закрепления основной информации с помощью
рациональных
упражнений;
• увеличение усилий обучаемого и одновременную ликвидацию
механического
обучения
через многократное повторение информации;
• формирование требуемой мотивации обучаемого.
Если основой линейной программы является стремление избежать ошибок, то разветвлен-
ная программа не направлена на ликвидацию ошибок в процессе обучения; ошибки Кроудер трак-
тует как возможность обнаружить недостатки в знаниях обучаемых, а также выяснить, какие про-
блемы обучаемые уяснили недостаточно; благодаря этому о его программе можно было бы ска-
зать, что она сводится к «управлению процессом мышления», в то время как линейная программа
основана на «управлении ответами».
Постепенно оба классических типа - линейное и разветвленное программированное обуче-
ние-уступили место смешанным формам.
По своей методической структуре педагогическое программное средство (ППС), реали-
зующие программированный подход, характеризуются наличием следующих блоков:
• блока ориентировочной основы действий (ООД), содержащего текстово-графическое из-
ложение теоретических основ некоторого раздела автоматизированного курса;
• контрольно-диагностического блока, контролирующего усвоение ООД и управляющего
обучением;
• блока автоматизированного контроля знаний, формирующего итоговую оценку знаний
учащегося.
Известно несколько видов организации программ наставнического типа, называемых также
алгоритмами программированного обучения.
1.
Последовательно-подготовительный алгоритм.
Начальный элемент задания относи-
560
тельно прост, он подготавливает выполнение второго, более сложного, а тот, в свою очередь,
третьего и т.д. Заключительные элементы имеют достаточно высокий уровень сложности.
2.
Параллельно-подготовительный алгоритм.
Начальные элементы заданий независимо
один от другого подготавливают выполнение следующего за ним комплексного элемента высоко-
го уровня.
3.
Последовательно-корректирующий алгоритм.
Начальные элементы задания имеют вы-
сокий уровень сложности, а каждый последующий элемент корректирует выполнение предыдуще-
го, указывая, например, на противоречия, к которым приводят неправильные ответы.
4.
Параллельно-корректирующий алгоритм.
Обучаемому предлагается комплексный эле-
мент высокого уровня, последующие элементы играют роль наводящих (подсказывающих), при-
чем с разных позиций, независимо один от другого.
5.
Алгоритм переноса.
Приводятся два массива элементов A(N) и B(N).
Ими могут быть
понятия, отношения, действия, характеристики и т.д. Требуется установить логическое соответст-
вие между ними.
6.
Аналитический алгоритм.
Предлагаются элементы A(N). Необходимо установить при-
надлежность каждого из них к одному из классов
В(К).
7.
Синтезирующий алгоритм.
Элементы массива A(N) уже разбиты на подгруппы. Задача
обучаемого - установить критерий, по которому осуществлялась классификация.
8.
Алгоритм упорядочения.
Элементы массива A(N) необходимо упорядочить по некоторо-
му указанному критерию В(К). Этот алгоритм требует для своего выполнения комплексной умст-
венной деятельности.
Большинство инструментальных систем предоставляют преподавателю возможность со-
ставлять обучающие и контролирующие задания с различными типами ответов
1. С
выборочным ответом.
Обучаемому предлагается задание (вопрос) и набор (меню) го-
товых ответов, из которых он может сделать выбор правильного, по его мнению, ответа (утвер-
ждения).
Такой вариант задания наиболее удобен для машинной реализации, так как ЭВМ анализи-
рует лишь номер, по которому легко определяет правильность ответа. На первый взгляд задания с
выборочным ответом имеют ряд недостатков, а именно: обязательное предъявление верного отве-
та, возможность его угадывания, а значит, ограничение мыслительной деятельности обучаемого.
Эти недостатки существенно снижаются путем правильного, творческого и остроумного примене-
ния различных принципов составления таких заданий.
Вероятность угадывания правильного ответа сводится к минимуму следующими простыми
приемами:
• повторением аналогичного по смыслу вопроса в нескольких различных формах;
• увеличением числа элементов для выбора (при выборе из пяти ответов вероятность уга-
дывания равна 0,2):
• увеличение числа верных ответов до двух или до нескольких пар. Подбирать ответы в за-
даниях необходимо таким образом, чтобы они были правдоподобными и равнопривлекательными.
2. С
частично-конструируемьш ответом.
Задания этого типа являются промежуточным и
связующим звеном между заданиями с выборочным ответом и свободно-конструируемым. Час-
тично-конструируемый ответ составляется
из частей, предложенных преподавателем.
Эта форма используется для заданий по составлению определений законов, теорем, стан-
дартных формулировок и т.д. В верный ответ входят, как правило, не все элементы задания, и по-
рядок их выбора не является жестким.
3.
Со свободно-конструируемым ответом.
Задания такого типа являются наиболее пред-
почтительными для автоматизированного обучения и контроля. Они позволяют слушателю об-
щаться с компьютером на естественном языке, имитируя диалог обучаемого и преподавателя. За-
дания со свободно-конструируемым ответом наиболее сложны для обучаемого, так как полностью
исключают возможность угадывания и требуют значительной умственной работы перед вводом в
компьютер ответа, набираемого на клавиатуре в свободной форме. В то же время резко возрастает
сложность деятельности преподавателя - автора курса по формированию автономных ответов для
анализатора инструментальной системы.
Эталон может содержать, как правило, не более 80 символов, включая пробелы. Ответ обу-
чаемого на заданный вопрос сравнивается с текстом эталона и вырабатывается соответствующий