1.3. Анализ возможностей современных аос

Идея индивидуального обучения и повышения его качества существовала задолго до появления компьютеров. В 1927 г. американский ученый С.Пресси использовал автоматические устройства для проверки правильности ответов учащихся на тестовые вопросы. К этому году относят зарождение программированного обучения [66].

Работая независимо и в совершенно различных областях профессор Скиннер и доктор Н.Краудер заложили основы программированного обучения. Скиннер создал теорию линейного программирования, а Краудер - разветвленного.

Программированное обучение может быть сведено к 4-м основным принципам:

1. Сначала определяются учебный материал, процесс или навыки, которым собираются обучить, затем они анализируются и разлагаются на составные элементы.

2. После этого материал предъявляется учащемуся шаг за шагом в тщательно продуманной последовательности.

3. На каждом шаге учащемуся дается ровно столько информации, сколько нужно, чтобы обеспечить его активную реакцию (в виде какого-то действия, которое показывает, что он следует данным ему указаниям), прежде, чем пойдет дальше.

4. Учащийся получает немедленное подтверждение правильности своего ответа, работает в своем собственном темпе и сам контролирует успешность своего обучения.

Для программированного обучения пишутся специальные программированные учебники задачники, строятся технические средства обучения.

В нашей стране получили известность классы программированного обучения на основе обучающих машин "Буревестник", "ЛИНГВА", "Сигнал", "КИСИ", "Эврика" и др. [67].

Качественно новым этапом в создании средств индивидуального и реально-игрового обучения явились современные АОС (автоматизированные обучающие системы), реализованные на ЭВМ с аппаратурой и программным обеспечением диалогового взаимодействия [68].

Итак, объективными причинами появления АОС явились:

- стремительный рост объема и сложности изучаемого материала и его быстрого обновления при сохранении или даже некотором сокращении теперешних, сроков обучения;

- необходимость индивидуализации обучения при одновременном увеличении контингента обучаемых и лимитировании кадров преподавателей;

- появление доступных вычислительных машин со средствами диалогового взаимодействия и развитие методов автоматизированного обучения.

Большинство АОС накапливают и обрабатывают статистические данные о ходе обучения и при необходимости предъявляют их обучаемому или преподавателю.

Для ЭВМ разрабатываются различные обучающие системы Можно выделить два подхода к созданию обучающих систем [69]:

- системы на основе разработки обучающей программы с помощью стандартных языковых средств программирования (Бейсик, Фортран, Фокал и др.);

- обучающие системы на основе специализированных программных средств разработки и поддержания обучающих курсов.

В последнее время под АОС и понимают такие специализированные средства. Более точно можно определить автоматизированные обучающие системы таким образом.

АОС – это совокупность связанных в единое целое технических, программно-алгоритмических лингвистических и информационно-методических средств. предназначенных для автоматизации обучающего диалога. поиска и обработки учебной информации.

Программное обеспечение АОС – это совокупность программных средств, обучающий диалог.

Как правило, АОС работает под управлением той или иной операционной системы специфичной для конкретной ЭВМ.

Программное обеспечение АОС выступает по отношению к ОС как пакет прикладных программ. В составе программного обеспечения АОС выделяют системное программное обеспечение (СПО) и предметное обеспечение – автоматизированный учебный комплекс (АУК). СПО реализует работу ЭВМ в реальном масштабе времени, автоматизирует трудоемкие процессы ввода и вывода информации через терминалы АОС, автоматизирует процесс проектирования диалоговых обучающих программ, предоставляет сервисные средства при реализации диалога.

АУК – это обучающая программа по конкретной дисциплине, которая вступает в непосредственный диалог с обучаемыми.

Лингвистическое обеспечение выражается совокупностью языковых средств, используемых в АОС. как правило, пользователями АОС являются обучаемые, авторы учебных курсов, системные программисты (диспетчеры), преподаватели и операторы. Каждая категория пользователей применяет свой язык.

Информационное обеспечение - совокупность сведений, необходимых для обеспечения процесса обучения. Основную часть информационного обеспечения составляет база знаний.

Методическое обеспечение - представляет собой совокупность документов, устанавливающих состав и правила функционирования отдельных АУК и АОС в целом.

Развитие автоматизированного обучения неразрывно связано с традиционными методами и опытом применения ЭВМ в учебном процессе;

Некоторые формы применения ЭВМ стали частным случаем автоматизированного обучения, а само оно в свою очередь сочетается с такими направлениями применения ЭВМ в учебном процессе, как системы автоматизированного проектирования (САПР), системы автоматизации научных исследований (АСНИ) [70].

Перспективными являются формы учебных занятий на базе АОС, связанные с деловыми играми и имитационным моделированием.

На различных этапах практических занятий функции АОС могут меняться: от информирующих переходить к контролирующим, от контролирующих - к тренажным, от тренажных вновь к контролирующим или информирующим и т.д.

В табл.1.3 приведена ориентировочная структура деятельности преподавателя и студентов при использовании АОС на различных этапах практических занятий или упражнений [71], а в табл.1.4 - на основных этапах лабораторных работ.

Таблица 1.3 – Ориентировочная структура деятельности преподавателя и студентов при использовании АОС

Этапы практических занятий	Функции АОС	Работа студентов	Работа преподавателя
Подготовка к занятиям	Проверка знаний лекционного материала. Проверка знаний фактических данных: дат фактов, коэффициентов размерностей, систем единиц и т.п. Сбор и обработка статистических данных по контролю теоретических знаний	Работа в диалоговом режиме контроля знаний	Анализ данных контроля (индивидуального и по группе)
	Проверка (Фронтальная) домашних заданий и ведение журнала результатов контроля	Ввод результатов домашних заданий (может производиться во внеурочное время)	Анализ данных по результатам домашних заданий (может быть отсрочен)
Продолжение табл. 1.3
	Выдача информации студенту о степени его готовности к данному занятию	Корректировка деятельности в процессе занятий и в последующей самостоятельной работе с материалом	Учет степени подготовленности при выдаче дополнительной информации или индивидуальная работа со студентом
	Предъявление дополнительной теоретической информации необходимой для данных занятий	Изучение предъявляемой информации (студент сам должен управлять выводом на экран в приемлемом для него темпе)	Управление выводом информации на экран дисплея (возможен вывод данных в автоматическом режиме)
2. Постановка целей занятия	Предъявление программы занятия и методических рекомендаций по его проведению (например” способ решения математической задачи)	Усвоение методических указаний	Управление выдачей информации
3. Текущая работа	Управление выдачей заданий (различных для каждого студента)	Получение и анализ данных	Контроль за ходом процесса с помощью экрана дисплея

Продолжение табл. 1.3
	Информационно-справочное обеспечение выполнения заданий	Составление и ввод заявок в систему на информационно-справочное обслуживание	Индивидуальные консультации
	Управление процессом выполнения заданий	Диалоговый режим в процессе работы	Визуальный контроль с экрана дисплея;Оказание индивидуальной помощи
	Контроль результатов и их статистическая обработка (с изготовлением протокола)	Ввод результатов работы в систему	Анализ статистических данных и протокола
4. Обсуждение результатов	Выдача аналитических данных по результатам работы каждому студенту число выполненных заданий, количество допущенных ошибок, балльная оценка работы	Получение распечаток результатов	Анализ результатов, учет их при дальнейшей работе
	Выдача домашних заданий и методических рекомендаций по их выполнению	Получение распечаток домашних заданий	Анализ результатов

Продолжение табл. 1.3
Этапы лабораторной работы	Режим работы АОС	Функции АОС	Работа студентов	Работа преподавателя
I. Подготовка к лабораторной работе	Методическое сопровождение	Генерирование индивидуальных заданий		Подготовка заданий для генерации
	Организация работ	Изготовление распечаток пособий для лабораторной работы
	Обучение	Предъявление описания лабораторной работы и методических рекомендаций по выполнению лабораторной работы	Усвоение информации подбор справочных данных
2. Контроль готовности к работе	Контроль	Оценка степени подготовки к выполнению работы	Ответ на контрольные вопросы	Анализ контрольной ведомости
	Элементы обучения	Помощь при подготовке (при необходимости)	Усвоение учебной информации.	Анализ ведомости о допуске

Продолжение табл. 1.3
		Допуск к работе (автоматизированный)	Информация о допуске	То же
3. Проведение лабораторной работы (научного эксперимента)	Моделирование	Обучение навыкам экспериментальной деятельности	Ввод данных	Контроль деятельности
	Вычисление	Обучение применению вычислительных средств ЭВМ	Ввод данных, оценка результатов
	Информационное обеспечение	Обслуживание эксперимента	Поиск данных в банке
	Выдача результатов	Выдача данных моделирования (графиков, таблиц, распечаток)	Анализ результатов и оформление работы	Анализ деятельности обучаемого
	Обработка результатов (в случае без моделирования на ЭВМ)	Выдача данных	Ввод в ЭВМ результатов, оформление работы	Контроль за ходом работы
	Сбор статистики, прогнозирование	Обработка результатов	Анализ результатов работы (индивидуально)	Обобщение результатов ведения журнала
Продолжение табл. 1.3.
4. Обсуждение результатов (заключительная часть)	Оценка результатов работы.	Выдача статистических данных и выработка рекомендаций	Получение рекомендаций	Анализ данных

Большое значение могли бы иметь АОС при использовании их для самостоятельной работы студентов.

Поскольку АОС направлены на индивидуализацию обучения, то именно при самостоятельной работе обучаемый может полностью воспользоваться возможностями, предоставляемыми обучающими системами: работать в собственном темпе; столько времени, сколько необходимо для полного усвоения материала (не ограничиваясь сеткой часов учебных занятий); работать в те часы, которые удобны; изучать тот материал который требует дополнительной проработки; получать любые справки, дающие ответ на те или иные вопросы и т.д. Но это было бы возможно, если бы терминалы, входящие в комплекс АОС, были бы размещены во всех кафедральных лабораториях, в библиотеках, в общежитиях, одним словом, в тех местах и в таком количестве, чтобы к ним был свободный доступ [72, 73, 74]

В режиме автоматизированного обучения реализуются практически все существующие в традиционном учебном процессе виды самостоятельной работы студентов: самообучение, самоконтроль, повторение пройденного материала, подготовка к семинарским, практическим занятиям и лабораторным работам, проведение расчетов, выполнение курсовых и дипломных проектов, тренировка, математическое моделирование, проведение консультаций, справочно-информационное и библиографическое обслуживание.

Пользователями АОС могут быть преподаватели, обучаемые, авторы автоматизированных учебных курсов, диспетчер и оператор

Обучаемые - это основные пользователи АОС, являющиеся одновременно объектами управления. Цель учащихся - приобретение знаний, умений и навыков, заложенных в учебные программы их авторами. Пользуясь предоставляемыми средствами автоматизации, обучаемые могут: вызывать необходимую информацию, тренироваться в решении задач, производить вычисления, моделировать исследуемые объекты, контролировать свои знания.

Авторы - учебных курсов (обучающих программ) - вторая по значимости категория пользователей, но не являющаяся обязательной категорией. При наличии некоторого банка учебных курсов удовлетворяющего требованиям, вполне допустим упрощенный вариант АОС, в котором автор как категория пользователей отсутствует. Цель автора - создание на специальном языке оригинальной обучающей системы на основе принципов обучения конкретной дисциплине и алгоритмической модели автоматизированного обучения.

Преподаватель - организует работу обучаемых с учебно-методическими средствами АОС, определяет цели и формы обучения. Цель преподавателя - глобальное управление процессом обучения на протяжении всей программы курса. Он руководит занятиями, вмешивается в работу системы, консультирует отдельных обучаемых и т.д.

Диспетчер - регистрирует пользователей АОС, ведет библиотеку курсов, банк данных и организует работу пользователей с имеющимися средствами.

Оператор - включает технические средства, запускает необходимые пакеты прикладных программ, отвечает на запросы управляющей программы и производит необходимые переключения средств при появлении сбоев и отказов аппаратуры.

Ряд авторов [75] приводят следующую классификационную схему методов, методик и форм автоматизированного обучения.

Таблица 1.4 – Классификационная схема методов, методик и форм автоматизированного обучения

Методы обучения
Методики	Формы АУК	Автоматизированное обучение
		Программное	Имитационное	Проблемное	Эвристическое
Инструктаж	Инструкция	X
Тренировка	Упражнение	X			X
	Модель объектная		X	X	X
Моделирование	Модель объектная		X		X
Игра	Модель игровая проблемно -ситуационная			X	X
Алгоритмизация	Задача логико -аналитическая			X	X
Программирование	Задача логико -вычислительная			X	X
Проектирование	Задача проектная			X	X
Консультация	Справка	X	X	X	X
Контроль	Тест	X	X	X	X

Как видно из классификационной схемы, метод программированного обучения является лишь одним из методов автоматизированного обучения. Однако до настоящего времени автоматизированное обучение зачастую отождествляется с программированным обучением.

На начальной стадии развития работ по АОС различия между программированным и автоматизированным обучением совершенно не ощущались, хотя все сознавали, что дидактические и технологические возможности программированного обучения становятся с применением ЭВМ несравненно шире, чем при ориентации на книжные пособия или простые специализированные устройства. Поскольку методология программированного обучения была заложена еще в 40-х годах Скиннером и Краудером и постоянно совершенствовалась до наших дней, то естественно, что накопился более значительный теоретический багаж и практический опыт по ее применению по сравнению с другими методами автоматизированного обучения [76].

Современные социальные и технологические изменения, расширение коммуникативного и информационного пространства оказывают непосредственное влияние на сферу высшего образования. Возникает необходимость внедрения современных технологий обучения и создание открытого образовательного пространства, в котором студент будет не просто объектом, а активным субъектом образования. Это сделает его более мобильным и свободным как с точки зрения получения образования, так и с точки зрения дальнейшего трудоустройства.

Модель инновационной программы обучения состоит из следующих программ [77].

1. Программа личностного роста, включающая развитие самоуважения и уверенности в себе.

2. Программа необходимых жизненных навыков, включающая творческий подход к решению проблем и самоуправление.

3. «Обучение тому, как надо учиться» и «обучение тому, как надо думать», чтобы обучение могло продолжаться всю жизнь и приносить радость.

4. «Содержательная» программа обучения, обычно состоящая из интегрированных тем, необходимых жизненных навыков, включающая творческий подход к решению проблем и самоуправление.

В работе за основу принято предположение о том, что любой вид игровой активности может быть представлен как некая суперпозиция конечного (или ограниченного) числа неких базовых игровых процессов. В этом случае возможна однозначная типизация и структуризация игровых систем.

Это дает возможность производить автоматизированный или автоматический подбор наиболее подходящей программы обучения, и позволит, в зависимости от способностей и возможностей обучающего и обучаемых, повысить эффективность образовательного процесса, при этом сократив срок обучения.

Здесь на первый план выходит выбор подходящего программного инструментария для формирования интегрированной обучающей среды.