Разработка и реализация электронных учебников и тестирующих систем

электронный учебник автоматизированный дидактический

Средства разработки электронных обучающих комплексов появились в середине 70-х годов прошлого века. Первоначально они были рассчитаны на работу в многопользовательском режиме с разделением времени на универсальных и мини-ЭВМ. Использование в то время алфавитно-цифровых дисплеев существенно ограничивало возможности графической поддержки учебных курсов. Обучение возможно было лишь в специальных дисплейных классах учебного заведения.

Однако в это же время появляется понятие гипертекста, что позволило снизить трудозатраты на разработку разветвленных программ обучения. Резкий рост инструментальных средств разработки электронных учебных комплексов наблюдается с конца 80-х, начала 90-х годов в связи с широким распространением персональных компьютеров, в составе которых уже графические дисплеи. Одной из наиболее распространенной в это время в нашей стране была адаптивная диалоговая информационная система АДОНИС. Она была предназначена для организации автоматизированного обучения и контроля знаний по различным дисциплинам, а также информационного обеспечения учебного процесса. Система функционировала в среде MS DOS IBM PC-совместимых компьютеров. В системе АДОНИС не использовались средства гипертекста, но структурные элементы ее были организованы удачно. Вся информация представлялась кадрами двух видов: информационных и контролирующих. Каждый кадр имел свой идентификационный номер по которым осуществлялся переход от кадра к кадру как по условию, так и безусловно. Контролирующий кадр сравнивал ответы обучаемого с эталонными ответами и позволял осуществлять переход к следующему кадру по той или иной степени (устанавливаемой разработчиком) соответствия. Система АДОНИС обладала своим встроенным графическим редактором для разработки иллюстративного материала.

К сожалению, данная система не была адаптирована к ОС WINDOWS, и в настоящее время не используется. Однако, идеи АДОНИС, нашли свое воплощение в других современных системах, например системах " TrainingWare" < http: //www.hypermethod.ru/static.php4? src=Products/trainingware>, " eLearning Server 3000 v2.0" < http: //www.hypermethod.ru/static.php4? src=Products/server>, " eLearning Office 3000" < http: //www.hypermethod.ru/static.php4? src=Products/elearning> и " HyperMethod 3.5" компании ГиперМетод, которая является крупнейшим российским разработчиком готовых решений и программного обеспечения в области мультимедиа, дистанционного обучения и электронной коммерции http: //www.hypermethod.ru. предназначена для организации централизованной системы подготовки и контроля знаний персонала, автоматизации входного тестирования, быстрого ввода нового персонала, регулярных тренингов и аттестаций новым инструкциям и рекомендациям, создания единой системы учета компетенции персонала, сертификации клиентов и партнеров компании.ориентирован на крупные и средние компании, численностью от 300 человек, имеющие разветвленную структуру и испытывающие необходимость в непрерывном управлении знаниями сотрудников.

eLearning Server 3000 v2.0 позволяет создавать собственные Учебные центры в Интернет/Интранет и организовать полный цикл дистанционного обучения - управление расписанием, сертификацией знаний учащихся, электронной ведомостью успеваемости, электронной зачеткой и электронной библиотекой.

eLearning Office 3000 предназначен, прежде всего, для преподавателей высших и средних учебных заведений, а также для IT-специалистов, занимающихся проблемами дистанционного обучения. Развитие сети Интернет открывает новые перспективы дистанционного образования, при которых учащемуся обеспечиваются возможности, свойственные классическим традиционным видам обучения...

HyperMethod 3.5 - конструктор мультимедиа приложений - предназначен для быстрого и эффективного создания информационных систем, презентационных дисков, электронных учебников, справочников, энциклопедий и любых других мультимедиа приложений. На сегодняшний день это единственный отечественный программный продукт, представленный на рынке средств разработки мультимедиа приложений.

Представленные примеры программных продуктов наряду с “кусачей” ценой обладают тем недостатком, что при реализации курса, модификации его необходим посредник, хорошо знающий систему и производящий эти изменения за приемлемое время. Кроме того, большинство таких систем работает в окружении собственной оболочки, поэтому передача учебника или теста с помощью дискеты просто невозможна. Эти системы весьма эффективны при реализации учебного процесса в рамках ВУЗа или факультета. В настоящее время пока во многих учебных заведениях еще не сложилась ни финансовая ни организационная ситуация для полномасштабного использования таких средств. Поэтому при разработке и реализации электронных учебников и тестирующих систем одного или нескольких курсов приходится выбирать следующее:

1. Операционная среда, в которой должны функционировать средства обучения и тестирования должна быть стандартной и минимальной.

2. Требования к аппаратным средствам минимальны.

.   Инструментальные средства разработки стандартные, например средства MS Office.

.   Если используются не стандартные средства, то они должны быть либо Free Ware, либо Share Ware.

.   Желательно, что бы учебный курс и тесты могли бы функционировать в режиме on-line в сети Internet.

.   Общий объем средств обучения не должен превышать 1, 44-2, 88 Мб.

 

Практическая часть

Проектирование комплексов автоматизированных дидактических средств

Исходная концепция

Рост интереса к сущности научного знания в условиях информатизации общества привел к выявлению его неоднородности. В ходе исследований по проблемам методологии науки было предложено различать явные и неявные знания [6]. В дальнейшем в связи с активизацией исследований проблем искусственного интеллекта, в частности их нового направления - экспертных систем, эти вариации знания были названы артикулируемыми и неартикулируемыми [7].

Артикулируемая часть знания относительно легко поддается превращению в информацию, которая является удобным средством передачи знаний [8]. Она может быть передана от учителя к ученику с помощью учебных текстов и графических изображений, заранее подготовленных и хранящихся на каком-либо носителе, например на бумаге, на магнитном или оптическом диске.

Неартикулируемая часть знания представляет собой тот неосязаемый, но очень важный личностный компонент знания, который принято называть опытом, интуицией и т. п. Эта часть знания охватывает умения, навыки, интуитивные образы и другие формы личностного опыта, которые не могут быть переданы непосредственно от учителя к ученику. Они могут быть " добыты" учеником лишь в ходе самостоятельной учебной деятельности по решению практических задач.

Будем называть компьютерные системы для поддержки процесса обучения артикулируемой части знания декларативными. К их числу могут быть отнесены " электронные" книги, базы данных и другие компьютерные средства, позволяющие накапливать, хранить и передавать информацию учебного назначения, причем не только в виде текстов, но и в форме графических, аудио- и видеоиллюстраций.

Компьютерные системы для поддержки процесса освоения неартикулируемой части знания будем называть процедурными. Эти системы не содержат овеществленное знание в виде информации. Они построены на основе математических моделей, которые позволяют обучаемому в ходе детерминированного или свободного учебного исследования получать (добывать) знания о свойствах изучаемых объектов или процессов.

Не следует отождествлять понятие артикулируемой и неартикулируемой частей знания с понятием соответственно формализованных и неформализованных знаний. Нередко и неформализованные знания можно представить в овеществленном виде, например, в виде описания эвристических правил, и передать их ученику с помощью систем декларативного типа.

Необходимо отметить также, что разделение знания на две части, артикулируемую и неартикулируемую, весьма условно. Знание по своей сути неделимо. В диалогах Платона Сократ говорит Федру: " Глуп и тот, кто надеется запечатлеть в письменах свое знание, и тот, кто потом вознамерится извлечь его оттуда нетронутым и годным к употреблению". Поэтому правильнее говорить о тех или иных аспектах знания как неделимого целого. В определенной мере можно считать условным и деление компьютерных систем поддержки процесса обучения на декларативные и процедурные. Можно говорить лишь о более высокой степени детерминированности знаний и процессов их изучения в одних системах и неопределенности знаний и свободы процесса их освоения в других.

Однако данная классификация знаний и учебных компьютерных систем оказалась весьма полезной и была положена в основу концепции построения и применения системы Комплексов Автоматизированных Дидактических Средств (КАДИС). Типовой комплекс системы КАДИС (рисунок 2) состоит из учебного пособия, автоматизированных учебных курсов (АУК), тренажеров и учебных пакетов прикладных программ (ППП).

Учебное пособие содержит теоретические материалы по теме в виде учебного текста и графических иллюстраций к нему, рекомендации для преподавателей (как учить с помощью комплекса) и для учащихся (как учиться с помощью комплекса), сборники задач для тренажеров и учебных ППП.

 

Рисунок 2 - Концептуальная схема системы КАДИС

 

Термин АУК введен разработчиками и пользователями авторских систем универсальных АОС, см. например [9]. Здесь и далее будем называть этим термином определенным образом подготовленные знания (структурированную информацию и систему упражнений для ее осмысления и закрепления), сценарии учебной работы и реализующие их программы для ЭВМ, предназначенные для самостоятельного изучения учебного материала с помощью компьютера. Основное назначение АУК в системе КАДИС - осмысление и закрепление теоретического материала, контроль знаний по изучаемой теме. АУК содержит не только информационную часть, но и программные средства, позволяющие проводить обучение и контроль по сценариям, заданным преподавателем, разработчиком АУК.

Тренажеры комплексов системы КАДИС предназначаются для формирования и развития практических умений и навыков, развития интуиции и творческих способностей, ускоренного накопления профессионального опыта. Обучение на тренажерах ведется в ходе решения специально подобранных задач с использованием математических моделей изучаемых объектов и процессов в режиме управляемого детерминированного исследования.

Учебные ППП, в состав которых могут входить элементы систем автоматизации профессиональной деятельности (САПР, ЭС, АСНИ и т.п.) используются для решения учащимися различных задач по тематике комплекса, возникающих, например, в ходе курсового или дипломного проектирования. Процесс учебной работы проходит при этом в режиме свободного учебного исследования и близок по своему характеру к профессиональной деятельности специалиста.

Рациональная, дидактически обоснованная последовательность усвоения учебного материала предполагает следующий порядок работы с комплексами системы КАДИС:

изучение теоретического материала по пособию;

осмысление и закрепление теории с помощью АУК;

приобретение и развитие практических умений, ускоренное накопление профессионального опыта на тренажерах;

решение задач по тематике комплекса с помощью ППП.

Таким образом, различным компьютерным средствам поддержки процесса обучения в системе КАДИС определена своя дидактическая ниша в соответствии с их возможностями.

Комплексы системы КАДИС представляют собой своеобразные компьютерные учебники, которые могут разрабатываться по темам учебных дисциплин, по учебным дисциплинам, по отдельным отраслям знаний. Физически каждый комплекс упаковывается в специальной книге-обложке, в карманах которой размещают учебное пособие, дискеты с АУК, тренажерами, учебными ППП. Такая упаковка удобна для хранения, транспортировки, презентации, тиражирования комплекса.

Важная роль при проектировании учебных комплексов отводится показателям, определяющим дидактические цели. Рассмотрим эти показатели.

Целевые показатели

В педагогике (в литературе и обычной практике средней и высшей школы) много говорят о показателях, но в большинстве случаев дальше словесных формулировок типа " знания, умения, навыки" дело не идет. Среди относительно немногих работ, где дидактические показатели формулируются в количественном виде, выделяются своей системностью и логичностью исследования В. П. Беспалько [10]. Система дидактических показателей, предложенная им, принята в данной работе. Классифицируем эти показатели по группам (рисунок 3).

 

Рисунок 3 - Целевые показатели

 

Показатели уровня представления учебного материала. Различают четыре формы представления учебного материала, которые соответствуют различным ступеням абстракции в описании (рисунок 3).

 

Рисунок 4 - Показатели уровня представления учебного материала

 

Феноменологическая (описательная) ступень, на которой с использованием обычного естественного языка лишь описывают, констатируют факты, явления, процессы. Иногда дают их классификацию.

Аналитико-синтетическое описание (ступень качественных теорий), в котором на естественно-логическом языке излагают теорию частных явлений, что создает предпосылки для предсказания исходов явлений и процессов на качественном уровне.

Математическое описание (ступень количественных теорий), в котором на математическом языке излагают теорию частных явлений. Применение математических моделей создает при этом возможность для прогнозирования исходов явлений и процессов на количественном уровне.

Аксиоматическое описание, в котором формулируют законы, обладающие междисциплинарной общностью. Примеры таких описаний можно встретить в кибернетике, философии, теории систем.

Принято обозначать уровень представления (иногда его называют уровнем научности) коэффициентом β. Он может принимать значения β =1, 2, 2, 3 (см. рис. 1.3). Иногда вводят и так называемый коэффициент научности

 

,

 

где  - уровень представления учебного материала;  - уровень развития науки по теме проектируемого комплекса.

Показатели уровня усвоения учебного материала. Эти показатели классифицируют глубину проникновения и качество владения учащимися учебным материалом.

Различают пять уровней усвоения учебного материала (рисунок 5):

 

Рисунок 5 - Показатели уровня усвоения учебного материала

Нулевой уровень (Понимание) - это такой уровень, при котором учащийся способен понимать, т.е. осмысленно воспринимать новую для него информацию.

Первый уровень (Опознание) - это узнавание изучаемых объектов и процессов при повторном восприятии ранее усвоенной информации о них или действий с ними, например, выделение изучаемого объекта из ряда предъявленных различных объектов. Условно деятельность первого уровня называют Опознанием, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-знакомства.

Второй уровень (Воспроизведение) - это воспроизведение усвоенных ранее знаний от буквальной копии до применения в типовых ситуациях. Примеры: воспроизведение информации по памяти; решение типовых задач (по усвоенному ранее образцу). Деятельность второго уровня условно называют Воспроизведением, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-копии.

Третий уровень (Применение) - это такой уровень усвоения информации, при котором учащийся способен самостоятельно воспроизводить и преобразовывать усвоенную информацию для обсуждения известных объектов и применения ее в разнообразных нетиповых (реальных) ситуациях. При этом учащийся способен генерировать субъективно новую (новую для него) информацию об изучаемых объектах и действиях с ними. Примеры: решение нетиповых задач, выбор подходящего алгоритма из набора ранее изученных алгоритмов для решения конкретной задачи. Деятельность третьего уровня условно называют Применением, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-умения.

Четвертый уровень (Творческая деятельность) - это такой уровень владения учебным материалом темы, при котором учащийся способен создавать объективно новую информацию (ранее неизвестную никому).

Принято обозначать уровень усвоения учебного материала коэффициентом α. Он может принимать значения α =0, 1, 2, 3, 4. в соответствии с нумерацией уровней, приведенной выше.

Для измерения степени владения учебным материалом на каждом уровне используют коэффициент:

 

 

где  - количество правильно выполненных существенных операций в процессе тестирования;

 - суммарное (общее) количество существенных операций в тесте или батарее тестов. Под существенными понимают те операции, которые выполняются на проверяемом уровне α. Операции, принадлежащие к более низкому уровню, в число существенных не входят.

По рекомендациям, данным в работе [10], при  следует продолжать обучение (управлять процессом учения). При наступает период самоорганизации, и процесс учения может быть свободным (неуправляемым).

Степень автоматизации усвоения. Этот показатель характеризует умения как навыки в овладении осваиваемыми способами деятельности, что иногда требуется в процессе обучения. Можно измерять степень автоматизации усвоения коэффициентом:

 

 

где  - время выполнения теста профессионалом;

 - время выполнения теста учащимся.

Осознанность как показатель качества усвоения. Осознанность учебной деятельности всегда высоко ценилась преподавателями. Под осознанностью обычно понимают умение обосновать выбор способа действия и его план - ориентировочную основу деятельности.

Различают три степени осознанности γ =1, 2, 3.

γ =1. Учащийся обосновывает свой выбор, опираясь на информацию изучаемой дисциплины.

γ =2. Учащийся обосновывает свой выбор, опираясь на информацию не только изучаемой, но и какой-либо смежной дисциплины.

γ =3. Учащийся обосновывает свой выбор с привлечением информации из различных дисциплин с широким использованием междисциплинарных связей.

Сложность учебного материала. Это понятие относительное. Оно связано с уровнем представления учебного материала β. Если учащийся владеет аппаратом изложения материала на данном уровне (например логикой на 2-м уровне, математическим аппаратом - на 3-м), то изложение материала ему не кажется сложным, и наоборот. Так, человек с гуманитарной подготовкой, не владеющий математическим аппаратом, какой бы он ни был " сообразительный", не поймет изложение технической науки на 3-м уровне. Принцип от простого к сложному означает движение в ходе обучения от низшего уровня (β =1, 2) к высшему (β =3, 4).

Трудность учебного материала. Это также понятие относительное. Оно связано с уровнями усвоения учебного материала. Чем выше уровень усвоения α, тем выше трудность. При этом важна также преемственность в усвоении. Если учащийся владеет материалом на первом уровне, то переход к освоению на втором уровне ему труден, но доступен. Если же ставится задача сразу перейти от первого уровня усвоения к третьему, например, после прочтения учебного пособия - к решению нетиповых задач, то это более высокая степень трудности, которая может оказаться недоступной. В процессе обучения в зависимости от выбранного целевого показателя по α необходимо сначала организовать учебную деятельность на уровне α =1, затем -. α =2 и т.д. Именно поэтому в системе КАДИС предусмотрена следующая последовательность применения различных компонент учебных комплексов: учебное пособие (α =1), АУК (α =1- 2), тренажеры (α =2 - 4), ППП (α =2 - 4).

Одной из распространенных педагогических ошибок является ситуация, когда на экзамене " требовательный" преподаватель хочет, чтобы студенты решали нетиповые задачи лишь по материалам лекционных занятий, не организовав предварительно процесс обучения не только на третьем, но и на втором и первом уровнях усвоения. Дело в том, что потенциал лекции α =1 вовсе не гарантирует усвоение учебного материала на первом уровне [10].

 

Рисунок 6 - Рациональная последовательность обучения

 

Следует, однако, заметить, что жесткая линейная структура процесса движения от низших по α уровней к высшим не всегда психологически оправдана. Представьте, что вам необходимо овладеть некоей теорией, применение которой в практических задачах вы увидите только на заключительном этапе обучения. Естественно, что процесс изучения теории на уровнях α =1, 2 не будет осознанно мотивирован. Поэтому для создания внутренней мотивации к изучению теоретического материала на уровнях α =1, 2 полезно иногда дать обучаемым возможность в начале обучения попробовать порешать практические задачи на уровне α =3. (Вспомните модный некогда в педагогике высшей школы прием, называемый " созданием проблемной ситуации" ).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: