Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия.




Скачать 307.03 Kb.
НазваниеИсследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия.
страница1/3
Дата публикации31.12.2013
Размер307.03 Kb.
ТипИсследование
uchebilka.ru > Информатика > Исследование
  1   2   3
Компьютеризация обучения в Украине: от истоков к рубежам нового тысячелетия
Гриценко В.И., Валах В.Я., Колос В.В., Кудрявцева С.П., Манако А.Ф.

Введение


Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) находят свое применение во многих сферах человеческой деятельности, в том числе и в образовании. Быстрое вхождение Украины в мировое образовательное пространство дает возможность говорить об информационной и коммуникационной поддержке пользователей, как о совокупности программно-технических средств, интеллектуальных продуктов, педагогических и методических решений, сервисных и информационных служб, которая содействует решению проблемы развития гибкой системы широкомасштабного непрерывного образования. Проблема использования компьютера в образовании практически 40 лет назад была поставлена академиком В.М. Глушковым […]. За эти годы был пройден большой путь, получено много научных и практических результатов, во многом предопределивших будущее развития использования компьютера в образовании.

В начале 60-х годов в Институте кибернетики АН УССР группа энтузиастов под руководством В.М. Глушкова и А.М. Довгялло начала первые исследования использования компьютера для решения задач обучения1. Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. Разработкой моделей и методов, применяемых для проектирования прикладных диалоговых программ, занималась целая плеяда ученых и аспирантов, многие из которых и поныне работают в области компьютерной дидактики в разных городах и странах мира. Первые разработки в области применения компьютера к задачам обучения привели к необходимости создания специального программного обеспечения. Компьютер даже в самых простых задачах обучения играл главную роль в разработке, доставке и запоминании учебных результатов обучаемого, однако, управление процессом обучения осуществлялось человеком (преподавателем, учителем).

Появление компьютерных технологий обучения (КТО) вызвано стремительным ускорением научно-технического прогресса, обусловливающего необходимость информатизации системы образования. В результате усложнения и быстрого видоизменения технологий непрерывно увеличивается объём и изменяется содержание знаний, умений и навыков, которыми должны владеть специалисты, работающие в различных областях профессиональной деятельности, науки и техники. Повышаются требования к качеству обучения. Особую актуальность приобретает вопрос непрерывной подготовки и переподготовки специалистов различных категорий с целью эффективного использования ими в своей деятельности компьютерной техники. Умение пользоваться компьютерами рассматривается как вторая грамотность. От уровня компьютерной грамотности и ее распространения зависят развитие прогресса, модернизация и интеллектуализация производства и системы образования. Разработка КТО — необходимое условие достижения целей информатизации образования, среди которых в первую очередь выделяют: обеспечение доступности знаний и данных для каждого члена общества; развитие интеллектуальных и творческих способностей обучаемых на основе индивидуализации обучения; обеспечение опережающей подготовки специалистов; овладение компьютерной грамотностью путем обучающего сопровождения информационных технологий; интенсификация учебного процесса.

Специфическими целями КТО на всех этапах ее развития, начиная с 60-х годов, были: обеспечение интеграции учебной, научной и организационной деятельности учебных заведений на основе повсеместного применения компьютеров; достижение унификации учебно-методических, программных и технических средств с целью широкого использования КТО или ее компонентов в учебных и научных учреждениях, на производстве и в быту.

^

История развития КТО


За пять десятилетий своего развития примение КТО прошло путь от использования компьютеров и компьютерных программ отдельными участниками образовательного процесса, через обеспечение всеобщей компьтерной грамотности, до телекоммуникационной грамотности и использования новейших мультимедийных средств. Хронология развития процесса использования КТО приведена на рис. 1.


Рис.1. Хронология использование КТО в Украине.

КТО предшествовали программированное и автоматизированное обучение 60-х гг., электронизация образования 70-х гг., компьютеризация системы образования, начавшаяся в 80-х гг. В конце 80-х гг. в странах Восточной Европы, в республиках бывшего СССР получили распространение КТО, основанные на качественно новой концепции модульного многофункционального прагматического представления и поэтапной детализации и активизации знаний учебного назначения. Представление знаний с помощью компьютеров долгое время связывали с экспертными системами - системами, основанными на представлениях знаний и методах искусственного интеллекта. Многофункциональное прагматическое представление знаний учебного назначения предполагает более широкую трактовку этого нового понятия: компьютерными знаниями могут быть не только знания названных систем, но и текстовой материал, размещенный в памяти ЭВМ, справочная информация по какому-либо предмету, программа контроля знаний обучаемых.

В процессе развития вычислительной техники появлялись различные формы компьютерных знаний учебного назначения и инструментальных средств их представления, происходила и эволюция форм представления знаний о самом компьютере (Рис.2). Компьютеры 50-60-х гг. создавались как большие арифмометры с неразвитыми устройствами ввода—вывода информации. Знания о компьютерах их пользователи черпали из печатной документации, а роль "инструментальной поддержки" этих знаний выполняли типографские машины. Первым важным шагом в компьютеризации знаний о компьютере было создание встроенной документации, справочных материалов, инструкций для пользователей с помощью текстовых редакторов. Дальнейшее развитие знаний о компьютере связано с возникновением информационно-справочных систем работавших в конце 60-х гг. в режиме разделения времени и обеспечивавших пользователя необходимыми сведениями о компьютере - командах операционной системы, составе библиотек программ, языке программирования и т.п. Инструментальной поддержкой информационно-справочных систем явились системы управления базами данных.


Годы

Формы представления знаний




^ Инструментальные средства

2000г.

Репозитарии учебных объектов, распределенные медиатеки

Системы управления знаниями, обучением и содержанием

90-е

Экпертно-обучающие системы

Пустая экспертная обучающая системы

80-е

Решатели задач, экспертные системы

Интструментальные средства обработки знаний (ИНТЕР-Эксперт, Пролог, естественноязыковые лингвистические процессоры)

Конец
70-х

Тренажеры, учебные игры, многофункциональные автоматизированные учебные курсы

Инструментальные пакеты прикладных программ (типа АОС/РРВ, АОС-ВУЗ/ПРИМУС), интерактивная графика

Начало
70-х

Программы контроля знаний, сценарные автоматизированные обучающие системы

Специализированные языки (Курсрайтер и система программирования АОС-ВУЗ)

Конец
60-х

Информационно-справочные системы

Системы управления базами данных

50-60-е

Встроенная документация, руководства пользователя

Текстовые редакторы




Печатные инструкции для пользователя

Типографские машины


^ Рис. 2. Формы представления знаний о компьютере.

Расширение возможностей режима разделения времени позволило в начале 70-х гг. создать первые программы контроля знаний и сценарные автоматизированные обучающие системы (АОС). В последних во многих случаях был реализован на основе методик программированного обучения достаточно полный объем знаний, например, о языках программирования. Инструментальной поддержкой АОС становятся специализированные языки (КУРСРАЙТЕР, ТЬЮТОР, Язык Описания Курсов) и системы программирования, например, АОС-ВУЗ. Средства представления и обработки знаний в этих языках ограничены жесткими сценариями взаимодействия человеко-машинного, управляемого компьютером (информационный кадр — вопрос/задание — анализ ответа обучаемого — поощрение или помощь — следующий информационный кадр). В конце 70-х гг. благодаря оснащению компьютеров графическими дисплеями, средствами интерактивной машинной графики стало возможным широкое применение тренажеров и учебных игр на базе ЭВМ. Особенностью таких тренажеров и игр является наличие как логической, так и аудиовизуальной модели изучаемого процесса, явления, ситуации. Это позволяло реализовать более гибкое и эффективное обучающее взаимодействие человека и компьютера, предусматривающее, в частности, их обоюдную активность или диалог, В дальнейшем формировании знаний о компьютере примером могут служить многофункциональные автоматизированные учебные курсы (например, ^ АФРОДИТА [1]), позволяющие работать как под управлением компьютера (в случае затруднений), так и самостоятельно, приобретая и закрепляя навыки общения с операционной системой, умения алгоритмизировать свои задачи и т.п. Поддержкой таких курсов стали более сложные инструментальные средства — интегрированные пакеты прикладных программ, например, ^ АОС-РРВ, АОС-ВУЗ/ПРИМУС [1].

В начале 80-х гг. появились решатели задач и экспертные системы, относящиеся к классу систем представления знаний. Большинство экспертных систем характеризуются возможностью интерпретировать или понимать сообщения пользователя на ограниченном естественном языке, решать нечётко сформулированные задачи определенного класса и объяснять полученные результаты. Для обеспечения возможности формирования знаний разрабатываются специальные инструментальные средства: "пустые" или инструмен­тальные экспертные системы (ИНТЕР-ЭКСПЕРТ [1]), системы логического программирования ^ (ПРОЛОГ [1]), настраиваемые естественно-языковые лингвистические процессоры и др. Решатели задач и экспертные системы начинают применяться и в учебном процессе, при этом возникает необходимость в их дальнейшем развитии. С этой целью разрабатываются экспертные обучающие системы для обучения определенному предмету на основе знаний соответствующих экспертов.

Применение средств искусственного интеллекта в деятельности преподавателей и администрации учебного заведения позволяет эффективно решать дидактические задачи как для отдельного обучаемого, так и для целых коллективов с помощью экспертных систем "советчиков", экспертных обучающих систем и др. Первоочередная задача здесь состоит в быстрой компоновке автоматизированных учебных курсов, отвечающих творческим запросам преподавателя. Для авторов автоматизированных учебных курсов и учебно-технологических модулей применение средств искусственного интеллекта предполагает генерацию учебно-технологических модулей по их спецификации на ограниченном естественном языке; автоматизацию изготовления различных форм знаний учебного назначения, т.е. переработку и активизацию учебных текстов и материалов, включая машинный перевод с естественных языков, применяемых для представления знаний учебного назначения.

В начале 90-х годов телекоммуникационные технологии находят самое широкое применение во многих сферах человеческой деятельности, в том числе, в образовании. Наблюдая эволюцию использования компьютерных средств в образовании, можно обратить внимание на первую тенденцию движения от систем, базирующихся на текстах, к мультимедийным системам. Движение от представления знаний к их репрезентации и конструированию - вторая важная тенденция в использовании информационных технологий в образовании. Наконец, третья тенденция - использование телематики для познавательной и кооперативной деятельности учеников и преподавателей. В связи с этим начали гибко и динамично развиваться все аспекты обучения работе в телекоммуникационной среде, а именно:

  • инфраструктура дистанционного обучения и поддерживающая его образовательная среда;

  • специальные дистанционные курсы для школ, вузов и индивидуальных пользователей;

  • информационные ресурсы для поддержки процесса образования в области телекоммуникаций на уровне мировых стандартов.

В 1996 году Международный Научно-Учебный Центр Национальной Академии наук и Министерства образования и науки Украины (МНУЦ) разработал и провел первый в Украине и на постсоветском пространстве дистанционный курс «Основы использования коммуникационных технологий сети Интернет» (Украина: Дистанционное Обучение Работе в Интернет - УкрДОРИ-96). В рамках проведения УкрДОРИ-96 исследовался вопрос, касающийся основных характеристик и потребностей пользователей. Были разработаны специальные анкеты, которые распространялись среди подписчиков курса посредством электронной почты. Получено и обработано более 500 анкет пользователей разных возрастных категорий, социальной принадлежности из всех регионов Украины. Результаты анкетирования легли в основу формирования дальнейшего стратегического направления работ МНУЦ в области создания гибких дистанционных технологий обучения и отработки основных моментов проведения дистанционного обучения для массовой аудитории пользователей. Самым главным результатом УкрДОРИ-96 являлся тот факт, что была предпринята первая попытка создать и провести дистанционный курс по основам использования основных сервисов Интернет, которая увенчалась успехом. Данный эксперимент показал, что Украина и страны ближнего зарубежья готовы воспринять новые формы обучения на основе компьютерных коммуникаций и нуждаются в них.

В настоящее время общее развитие КТО идёт по пути усложнения и обогащения её средствами искусственного интеллекта для поддержки эффективного обучающего диалога, конструирования информационно-образовательных сред, видеокомпьютерных систем, интерактивной графикой, системами анализа/синтеза устной речи. КТО становятся главным инструментом подготовки пользователя к работе в информационном обществе, где первостепенным является владение не самими знаниями, а умение найти и усвоить информацию о них, чётко формулировать задачу и находить алгоритм её оптимального решения. На рис.3 представлены этапы исследований и разработок в сфере компьютеризации обучения.

1961-1962 гг.

Описание проблемы. Постановка задачи. Начало фундаментальных исследований.

  • Определение специфики диалога между человеком и компьютером

  • Исследование взаимодействия человека и компьютера

  • Определение общей структуры и функциональной нагрузки автоматизированной обучающей системы

1963-1969 гг.

Развитие прикладных исследований в области компьютерных обучающих процессов. Создание проблемно-ориентированных учебных курсов и их внедрение в высших учебных заведениях, школах и других образовательных структурах.

  • Информационно-справочные системы

  • Сценарные автоматизированные обучающие курсы

1970-1980 гг.

Создание инструментальных средств разработки сценарных автоматизированных учебных курсов.

  • Курсрайтер – один из первых авторских языков программирования, ориентированных на создание автоматизированных курсов

  • Система СПОК – специализированный пакет прикладных программ учебного назначения, который использовался для автоматизации разработки учебных курсов для разных предметных областей и организации автоматизированного обучения на базе ЕС ЭВМ под управлением операционной системы ДОС ЕС

  • АОС-ВУЗ – специализированный пакет прикладных программ учебного назначения, который является базовым пакетом семейства автоматизированных обучающих систем для высших учебных заведений

1980-1990 гг.

Разработка концепции компьютерных технологий обучения. Использование средств искусственного интеллекта в разработке автоматизированных обучающих систем.

  • Разработка энциклопедического словаря-справочника по компьютерным технологиям обучения

  • Использование средств логического программирования (ПРОЛОГ) для создания моделей предметных областей естественноязыкового интерфейса (ЗАПСИБ-ПРОЛОГ)

  • Разработка технологии создания адаптивных обучающих систем на основе учебных структур знаний (ПАЛЕВАС)

1990 – 1998гг.

Разработка и внедрение концепции гибкого непрерывного обучения на основе телематики.

  • Использование новых информационных и коммуникационных технологий в обучении

  • Создание компьютерной телекоммуникационной дидактической лаборатории

  • Разработка дистанционных учебных программ и курсов

  • Технологическое и методологическое обеспечение гибкого дистанционного обучения на основе телекоммуникаций

1999г. – по наст время

Использование интеллектуальных информационных технологий для поддержки непрерывного образования

  • Разработка проблемно ориентированных образовательных сред

  • Интеллектуализация педагогической деятельности

  • Создание виртуальных лабораторий

  • Методологическое и технологическое обеспечения использования средств мультимедиа в дистанционном обучении

  • Интеллектуальные агенты

Рис.3. Этапы исследований и разработок в сфере компьютеризации обучения
^
Проблемы КТО

Обычно выделяют три основные проблемы развития КТО. Первая проблема относится к этапу проектирования деятельности обучаемых в условиях реализации различных дидактических функций (учение, обучение и др.). Одно из решений этой проблемы, состоит в разработке теоретического аппарата и приёмов его применения для представления человеко-машинных алгоритмов совместного решения прикладных и учебных задач обучаемым и программно-технической системой. Вторая проблема относится к этапу реализации (программирования) спроектированных алгоритмов. Решение ее состоит в создании семейства взаимосвязанных легко переносимых или мобильных информационно-образовательных программных сред. Третья проблема связана с этапом эксплуатации средств КТО. Для ее реализации необходимо организовать их тиражирование и внедрение. Один из ключевых вопросов на всех этапах развития КТО было решение проблемы подготовка и повышение квалификации профессорско-преподавательского состава в области КТО, создание сети автоматизированных учебных центров с использованием новых информационных технологий [3].

  1. ^ Теоретические основы проектирования человеко-машинных алгоритмов КТО.

В качестве теоретической основы проектирования человеко-машинных алгоритмов КТО применяется аппарат теории задач и способов их решения, разработанный в Институте кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР профессором А.М.Довгялло [2]. Методической предпосылкой к разработке этого аппарата послужила идея выделить «задачные» модели основных структурных единиц взаимодействия пользователя (обучаемого) и ЭВМ и представить каждый конкретный сценарий взаимодействия (обучения, диалога, игры и др.) как процесс обработки этих «задачных» моделей двумя решающими системами — человеком и компьютером. В число указанных моделей входят познавательная задача, задачи учения, обучения, программирования, установления понимания, планирования и др. Используется подход к проектированию человеко-машинных алгоритмов и сценариев диалога, включающий основные объекты и понятия «задачного» аппарата описания взаимодействия пользователя и ЭВМ. Реализуется идея синтеза сценариев диалога на основе представления «динамической» части сценария логическими средствами. Логическое проектирование (и программирование) рассматривается также как основа для создания класса систем, которые могут: а) хранить, возобновлять и организовать большое количество информации («знаний») по той или иной предметной области; б) выводить ответ на запрос или требование задачи, релевантной данной области; в) помочь пользователю решить задачу, когда дается только ее условие (формулировка); г) помочь пользователю принимать решение в информационно сложных и, возможно, неполных ситуациях.

  1. ^ Создание семейства взаимосвязанных, мобильных информационно - коммуникационных образовательных сред.

Обеспечение непрерывного образования представляет сложную проблему, решение которой зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются: состояние информационно-коммуникационной среды и технологий обновления знаний (обучение). Основное назначение информационно-коммуникационных образовательных сред – это поддержка всех процессов, связанных с обучением и получением знаний в современных условиях, расширение доступа к обучению большего количества людей и получение возможности совместного использования знаний и развития творческой деятельности обучаемых, которые открываются в рамках функционирования среды, благодаря использованию новых ИКТ.

Информационно-коммуникационные образовательные среды должны быть высоко динамичными средами: с одной стороны, должны обеспечивать необходимое взаимодействие между обучаемыми и преподавателями, а, с другой - быстрый доступ к распределенным интеллектуальным информационным ресурсам. В Украине (МНУЦ) проводятся исследования в этом направлении, сформулированы условия развития информационно-образовательного пространства. Сбалансированность информационно-образовательного пространства достигается, когда в его структуре:

  • развиваются мощные компьютерные телекоммуникационные узлы – информационно-аналитические центры с функциями интеграторов, концентраторов и навигаторов информации, с комплексами устройств и технологий, использующими современные средства аналитики, моделирования и оптимизации в сложных процессах поиска и обработки информации;

  • развиваются мультилингвистические среды с дидактической поддержкой, как средства обеспечения многоязычия в информационно-образовательном пространстве;

  • широко используются интеллектуальные информационные среды с качественно новыми возможностями диалога, восприятия и обработки информации.;

  • развиваются перспективные технологии обновления и усвоения знаний.

Заметим, что в несбалансированных информационно-образовательных пространствах эффективно использовать информационно-коммуникационные технологии в непрерывном обучении будет практически невозможно.

  1. ^ Создание сети автоматизированных учебных центров с использованием новых информационных технологий.

Эффективно действующая информационная и коммуникационная инфраструктура состоит из постоянно расширяющегося и хорошо функционирующего (не очень дорогого) оборудования в рабочем пространстве, используемом для распространения образовательных услуг. Абсолютно ясно, что сети и компьютеры не будут эффективно использованы, если не создано подходящее информационно-образовательное пространство. Отсутствие педагогической архитектуры технического решения - одно из главных препятствий на сегодняшний день для поддержки эффективного обучения на основе компьютерных коммуникаций.

Разработка информационной и коммуникационной инфраструктуры требует не просто покупки и установки соответствующего сетевого оборудования, а создание "жизненного пространства обучаемого" (от ученика средней школы до слушателя курсов переквалификации или получения второй специальности). Дело в том, что любого обучаемого необходимо учить не адаптированным для того или иного возраста "основам информатики или Интернет-грамотности", а активной творческой деятельности в рамках современного информационного общества.

МНУЦ в своем подходе к разработке инфраструктуры для поддержки непрерывного образования пошел по пути создания телекоммуникационной дидактической лаборатории (ТДЛ), основное назначение которой:

  • технологическое, методологическое и дидактическое обеспечение гибкого дистанционного обучения, поставляемого через компьютерные телекоммуникации;

  • распространение в Украине новых методик и педагогических технологий дистанционного обучения на основе современных ИКТ, как основы для поддержки непрерывного образования.

В таблице 1 приведены результаты широкого международного сотрудничества МНУЦ в области использования ИКТ для обучения, которое позволило разработать оригинальную концепцию создания и распространения технологий гибкого дистанционного обучения [5], получившей дальнейшее развитие в теоретических и практических разработках.

Таблица 1.
  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconВведение Введение в проблему человеко-машинного взаимодействия
Человек: информационные каналы, память, мышление и принятие решений, психология

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconДоклад «Использование методов активизации познавательной деятельности на уроках химии»
Унпо, ведет к решению многих задач в процессе обучения, способствующих развитию и воспитанию подростков. Такие формы и методы помогают...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. icon«Влияние акцентуаций характера на школьную неуспеваемость»
«Великой дидактики». Прежде всего, он вслед за Аристотелем настаивал на том, что все дети от природы имеют предрасположение, стремление...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconМетодология и техника разработки структурных моделей обучения операторов...
Ки, в том числе и военной, выдвигает на передний план проблему развития теории обучения операторов человеко-машинных систем (чмс)....

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconОсобенности задач дидактики подготовки специалистов
Учитывая такую специфику предметной области, можно отметить, что её содержание не может быть реализовано в условиях традиционных...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. icon1 этапы решения задач с использованием ЭВМ
Понятие «решение задачи» при использовании ЭВМ включает в себя гораздо больше, чем просто вычисления. В процессе подготовки задач...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconТыщук Д. М. Хоменко В. А
Для успешного управления сложными технологическими процессами современному предприятию необходимо иметь специализированную систему...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconАнализ Структурных моделей и отличительных особенностей синергетической...
Ной структуры современных комбайнов [2], представлены структурные модели (S-модели) человеко-машинной системы «оператор – комбайн...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconПопуляризация энциклопедических знаний и достижений современной науки и культуры
Привитие участникам игры навыков креативного (творческого) подхода к решению сложных многовариантных задач и способностей логического...

Исследование сущности дидактики применительно к постановке и решению задач обучения с помощью компьютера, привело к развитию задачного подхода к проектированию человеко-машинного взаимодействия. iconРеферат на тему: Пути повышения эффективности обучения решению задач...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<