КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
История реализации возможностей технологии телекоммуникации в образовании 4 страница| предметная область, в той или иной мере реализуется тех- j нология ее изучения, обеспечиваются условия для осу- , ществления различных видов учебной деятельности. ПС УН предназначается для использования в учебно- воспитательном процессе, при подготовке, переподготовке и повышении квалификации кадров, в целях развития личности обучаемого, интенсификации процесса обучения. Использование ПС УН ориентировано на достижение следующих задач: решение определенной учебной проблемы, требующей ее изучения и (или) разрешения (проблемно-ориентированные ПС); осуществление некоторой деятельности с объектной средой (объектно-ориентированные ПС); осуществление деятельности в некоторой предметной среде (предметно-ориентированные ПС). Современные ПС УН реализуются на базе технологии мультимедиа. В этой реализации их называют по-разному: электронными средствами, изданиями учебного или образовательного назначения [30]. Приведем типологию программных средств учебного назначения по функциональному и методическому назначению, рассмотрим их типизацию по дидактическим целям и по форме организации занятия. Использование каждой из типиза- ций обусловлено характером и направленностью решаемых при этом педагогических задач. ^ Программные средства по функциональному назначению подразделяются следующим образом.Педагогические программные средства, организующие и поддерживающие учебный диалог пользователя с компьютером, предоставляющие учебную информацию и направляющие обучение с учетом индивидуальных возможностей и предпочтений обучаемого. 85. Диагностические, тестовые программы, констатирующие причины ошибочных действий обучаемого, оценивающие его знания, умения, навыки, устанавливающие уровень обученности или уровень интеллектуального развития. 86. Инструментальные программные средства, предназначенные для конструирования программных средств (систем) учебного назначения, для подготовки и генерации учебно-методических и организационных материалов, для создания разнообразных графических, музыкальных включений, сервисных «надстроек» программы. В свою очередь, инструментальные программные средства прикладного назначения подразделяются следующим образом: • инструментальные системы, которые предназначены для разработки автоматизированных средств или систем контролирующего, консультирующего, тренирующего назначения; • авторские программные системы, предназначенные для создания, конструирования программных средств (систем) учебного назначения; • системы компьютерного моделирования (демонстрационного или имитационного); • программные среды со встроенными элементами технологии обучения (включают в себя предметную среду с элементами педагогической технологии для ее изучения); • инструментальные программные средства, которые обеспечивают осуществление операций по систематизации учебной информации при использовании системы обработки данных (например, информационно-поисковые системы, учебные базы данных); • экспертные системы различного назначения, являющиеся средством представления знаний, способные организовать диалог между пользователем и системой при решении той или иной учебной задачи. • Предметно-ориентированные программные среды, позволяющие осуществлять моделирование изучаемых объектов и явлений. 87. Программные средства, предназначенные для формирования культуры учебной деятельности, информационной культуры, (текстовый редактор, электронные таблицы, графические и музыкальные редакторы). 88. Программные средства, предназначенные для автоматизации процесса обработки результатов учебного эксперимента (для измерения, записи и визуализации информации о реально протекающих процессах и явлениях, полученной посредством датчиков, сопрягаемых с компьютером). 89. Программные средства, управляющие действиями реальных объектов, устройств, роботов, лабораторных стендов. 90. Учебные среды программирования, предназначенные для начального обучения навыкам программирования. 91. Программные средства, предназначенные для автоматизации процесса информационно-методического обеспечения и ведения делопроизводства в учебном заведении. 92. Сервисные программные средства, обеспечивающие комфортность работы пользователя (автоматизация процессов контроля результатов обучения, генерации и рассылки организационно-методических материалов, организации и управления ходом занятия). 93. Игровые программные средства развивающего и досугового назначения. If Программные средства по методическому назначению делятся следующим образом: 1. обучающие программные средства — сообщают сумму знаний, формируют умения, навыки учебной или практической деятельности, обеспечивая необходимый уровень усвоения; 2. программные средства-тренажеры, предназначенные для отработки разного рода умений и навыков, повторения или закрепления пройденного материала; 3. программы для контроля (самоконтроля) уровня овладения учебным материалом; 4. информационно-поисковые программные системы, информационно-справочные программные средства, обеспечивающие поиск, выборку по определенным признакам учебной информации, формирующие умения и навыки по систематизации информации; 5. имитационные программные средства, представляющие определенный аспект реальности для изучения его структурных или функциональных характеристик; 6. моделирующие программные средства, позволяющие моделировать объекты, явления, процессы с целью их исследования и изучения; 7. демонстрационные программные средства, позволяющие визуализировать изучаемые объекты, явления, процессы, обеспечивающие наглядное представление учебного материала; 8. программы для автоматизации различных вычислений и расчетов; 9. программные средства для досуга, развивающие память, реакцию, внимание и т. д. Й Иногда между приведенными выше типами программных средств учебного назначения нельзя провести четкой границы. Так, например, все программные средства реализуют (хотя и в различной степени) функции обучения. Следует отметить, что наибольший дидактический эффект от их применения достигается при комплексном использовании возможностей средств информационных и коммуникационных технологий на различных видах занятий, в следующих видах учебной деятельности: информационно-поисковая, экспериментально-исследовательская, деятельность по обработке информации, деятельность по представлению и извлечению знаний и т. д. В настоящее время одним из наиболее распространенных на практике видов электронных изданий учебного (образовательного) назначения является так называемый электронный учебник. Электронный учебник — это информационная система (программная реализация) комплексного назначения, обеспечивающая посредством единой компьютерной программы, без обращения к бумажным носителям информации, реализацию дидактических возможностей ИКТ (гл. I, § 3) во всех звеньях дидактического цикла процесса обучения: • постановка познавательной задачи с использованием аудиовизуальных средств технологий мультимедиа, гипермедиа; • предъявление содержания учебного материала, реализующее возможности технологий мультимедиа, гипертекст, гипермедиа;
94. организация учебной деятельности по выполнению отдельных заданий при реализации интерактивности, компьютерной визуализации; 95. автоматизация контроля деятельности учащихся с диагностикой ошибок и коррекцией действий пользователя; 96. подготовка к дальнейшей учебной деятельности (автоматизация предъявления учебного материала, задание ориентиров для самообразования, дополнительного образования). Электронный учебник, обеспечивая непрерывность и полноту дидактического цикла процесса обучения, предоставляет теоретический материал, организует тренировочную учебную деятельность и контроль уровня знаний, информационно-поисковую деятельность, математическое и имитационное моделирование с компьютерной визуализацией и сервисные функции при условии осуществления интерактивной обратной связи. Особая значимость рассмотрения вопросов, связанных с разработкой и использованием в процессе обучения такого вида ЭСОН, как электронные учебники, обусловлена тенденцией все более широкого их использования в школе. Применение электронных учебников в реальном учебном процессе позволяет педагогу реализовать на практике такие методические цели, как индивидуализация, дифференциация, визуализация, самоконтроль и др. Сферой специального применения электронных учебников является технология дистанционного обучения, которое ниже мы рассмотрим подробно. При рассмотрении вопросов создания и использования в образовательном процессе такого вида ЭСОН, как электронный учебник следует иметь в виду, что электронный учебник в данном случае представляет собой собирательное понятие, являющееся электронным аналогом таких реальных печатных учебных изданий, как собственно учебник, учебное пособие, учебно-методическое пособие и т. д., но реализующим дидактические возможности ИКТ (гл. I, § 3). С точки зрения разработки ЭСОН такие виды электронных учебных изданий, как электронный учебник, электронное учебное пособие или электронные методические рекомендации, должны соответствовать общим требованиям к ЭСОН такого вида и содержать типовые содержательные и структурные компоненты. В структуре электронного учебника могут быть выделены различные компоненты, например: оглавление, справочная система, список информационных источников. Однако основными являются два компонента: содержание учебного материала и система управления обучением, включающая контроль образовательных достижений. Элементы содержания учебного материала могут быть представлены различным образом: текст, графика, анимация, звук, видео, картинки и т. д. Наличие системы контроля образовательных достижений, которая может реализовываться на различных этапах ос- ноения содержания обучения, и возможность управления обучением на основе результатов такого контроля показывает принципиальное отличие электронного учебника от электронного текста, который может быть создан с использованием различных программных систем, например текстового процессора Word. Несмотря на возможность использования в тексте, созданном с использованием современных текстовых процессоров, различных технологических усовершенствований (гиперпереходов, закладок, включения в текст графических объектов и т. д.), такой текст не может быть отнесен к классу учебников, поскольку не реализует в полной мере требования к учебнику и технологии обучения. 1/1/еЬ-приложения образовательного назначения В середине 90-х гг. расширение возможностей информационного взаимодействия в условиях Интернета определяется появлением ЖеЬ-технологии. Web-технология — это технология, интегрирующая и унифицирующая решение задач в области сетевых баз данных, задач на уровне клиента, сервера и мультимедийных задач. Это стало возможным как в силу независимости постановки и решения вышеозначенных задач от типа платформ, так и наличия общих протоколов и единого интерфейса. Эта технология позволила выйти на новый качественный уровень корпоративным системам, что определило в настоящее время интенсивное развитие телекоммуникационных технологий. Одной из важных особенностей Wefo-технологии является возможность реализации технологий гипертекст и гипермедиа. Напомним, что гипертекст (гипертекстовый документ) содержит ссылки на другие документы, позволяя переходить к ним в произвольно выбранной последовательности. Аналогично гипермедиа — документ, который, помимо текста, содержит графику, звуковое сопровождение, неподвижные картинки, видеофрагменты, и позволяет осуществить переход, используя не только элементы текста, но и изображения. Эти возможности позволили создать и практически реализовать большое количество различных дистанционных образовательных курсов. В некоторых из них предполагается дистанционная работа с интерактивными мультимедийными приложениями. Следовательно, появляются новые возможности активного информационного взаимодействия в среде Интернета: просмотр текста, графики, видеоклипов, в том числе со звуковым сопровождением, получение ответов на свои запросы, просмотр каталогов и пр. Эти возможности создают предпосылки для практической реализации интерактивного информационного взаимодействия пользователя с источником информационного ресурса и, кроме того, порождают у педагогов потребность в использовании средств, позволяющих создавать авторские программы и размещать их в локальных или глобальной сетях. Все усиливающееся проникновение глобальной компьютерной сети Интернет во все сферы общественной жизни, в том числе и в систему образования, требует рассмотрения вопросов, связанных с разработкой и использованием ЭСОН, реализованных в виде приложений в сетях (Же&-сай- ты, И^еЬ-страницы различного функционального назначения и т. д.). С развитием технологий дистанционного обучения все большее число учебных курсов становятся доступными обучаемым непосредственно при работе в Интернете. При этом важно отметить, что все ресурсы образовательного назначения, создаваемые как ЖеЬ-приложения, должны удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к ЭСОН. Простейшим способом подготовки документа для представления в Интернет является запись файла, подготовленного, например, в текстовом процессоре Word, в формате HTML. Получили широкое распространение специализированные программные системы для создания Же&-страниц, позволяющие использовать на Же&-странице звук, делать их динамическими и оформлять с использованием различных стилей СDream Weaver, Macromedia Generator и др.). Также разработаны и используются многочисленные инструментальные программные системы, предназначенные для автоматизации разработки программных средств, имеющих в том числе и средства создания Же& приложений (более подробно об этом можно будет прочитать ниже). ПРИМЕР Приведем описание программного продукта «Smash» («Авария»), созданного фирмой Actis[5] (Великобритания). Программный продукт реализован на CD и содержит ссылки на сайт разработчиков программы в Интернете. Занятие с использованием программы «Smash» предполагает расследование причин и виновников автомобильной аварии. Следователями выступают сами ученики, учителю отводится роль организатора и помощника. Данный программный продукт рассчитан на младших школьников, детей 8—10 лет. В методических указаниях к программе учителю рекомендуется всю работу на занятии разделить на три части. 97. я часть — предварительная деятельность. Ученикам предлагается немного поиграть. Эта игра поможет ученикам проверить свои способности детектива и умение делать догадки. Учитель просит принести или приносит сам разнообразные вырезки статей из газет. После этого вырезаются только заголовки и показываются ученикам, а они должны по заголовку догадаться о содержании статьи. Желательно подбирать такие заголовки, в названиях которых встречаются омонимы, что делает задачу угадывания более сложной. Например, можно использовать статью о безбилетных пассажирах с таким названием «Число зайцев продолжает уменьшаться». Команда, правильно отгадавшая содержание статьи по заголовку, получает призовые баллы. В этот этап также входит объяснение хода игры, раздается весь необходимый материал, ставится конечная цель игры. 98. я часть — деятельность. На этом этапе занятия ученики получают из Интернета и анализируют разнообразную информацию, связанную с аварией: задания шефа полиции, свидетельства очевидцев. Ученики записывают все необходимые данные в специальные бланки, которые раздаются учителем перед началом игры. Кроме бланков дети могут использовать карту города и фигурки людей, так или иначе связанных с данным происшествием. 99. я часть — результаты. Ученики после детального анализа всей полученной информации предоставляют рапорт шефу полиции, называют виновника или виновников аварии, дают свои рекомендации по избежанию подобных автомобильных аварий. Методические указания для учителя, составленные авторами и разработчиками программного продукта, включают в себя: подробный план урока; сценарий происшествия; комментарий к сценарию; карту города, фигурки очевидцев и участников происшествия; инструкцию к ходу ведения занятия; бланки для учеников; заполненные образцы бланков; интернет-пароли для учителя и учеников. Организация работы учеников с этим программным продуктом на уроке состоит в следующем. Ученики разбиваются на группы и располагаются вокруг компьютеров. В этот момент к ним на экран начинают поступать различные сообщения, которые присылаются в виде электронных писем и звуковых файлов с голосами очевидцев происшествия в режиме реального времени. Сначала шеф полиции одного маленького городка Англии сообщает о дорожной аварии, которая произошла в этом же городе и дает задание ученикам найти виновного в этой аварии. После этого информация, в виде интервью с очевидцами, через определенные промежутки времени поступает из глобальной сети Интернет. Эти данные не связаны между собой, иногда запутаны. Поэтому главная задача учеников — тщательно проанализировать все полученные сведения, отбросить ненужные данные и описать в деталях происшествие. В конце занятия ученики должны написать рапорт, в котором содержится описание аварии, ее виновники, а также рекомендации для дальнейшего избежания подобных аварий на дорогах. Необходимое программно-техническое обеспечение занятияДля организации работы с данным программным продуктом необходим хотя бы один компьютер, подключенный к глобальной сети Интернет и оснащенный принтером (для распечатки поступающих сообщений), а также звуковой картой и колонками (для поступающей звуковой информации). Наилучший вариант, если в классе, где проходит занятие, есть несколько компьютеров, тогда ученики могут читать поступающую информацию прямо с экрана монитора.После того как задание было получено, ученики класса разбиваются на группы. Очень важно отметить, что в составе одной группы должно быть не более четырех человек, чтобы каждый смог проявить свои способности, знания и уменияследует добавить, что этот программный продукт универсален и он может использоваться как в одном, так и в нескольких классах.Время, необходимое для работы с данным программным продуктом Учитель сам может регулировать интервалы, через которые будет поступать информация из глобальной сети Интернет, но в среднем продукт рассчитан на два урока по 40 минут каждый. Задание Обсудите достоинства и недостатки данного программного продукта. 100. Все ли ученики задействованы в активной работе на занятии? 101. Как на занятии выполняются такие педагогические задачи, как умение работать в коллективе, умение слушать других, умение анализировать данные, умение обобщать, а также умение делать выводы? 102. Если игра основывается на жизненной ситуации, есть ли у учителя необходимость создавать дополнительную мотивацию? 103. За счет каких методических приемов реализуется принцип интерактивности обучения? 104. Как графические возможности данного программного продукта влияют на восприятие информации учеником? Базы данных и базы знаний учебного назначения Сегодня в системе образования все шире используются такие понятия, как базы и банки данных, базы знаний. Рассмотрим эти понятия более подробно. База данных (БД) — поименованная, целостная совокуп- ! ность данных, которая отображает состояние объектов и их отношений в данной предметной области. БД обеспечивает использование одних и тех же данных в различных приложениях, допускает решение задач планирования, проектирования, исследования, управления [30]. Банк данных (БнД) — это совокупность всех массивов информации длительного хранения, как правило, организо- i ванных в библиотеки данных, а также программно-техни- j ческих средств, обеспечивающих ее накопление, обновле- 1 ние, корректировку и использование [30]. Функционирование БД обеспечивается системой управления базами данных {СУБД). Базой данных иногда называют организованный набор фактов из какой-либо предмет- ной области, информацию, упорядоченную в виде набора элементов записей одинаковой структуры. Для обработки записей используются специальные программы, позволяющие их упорядочить, делать выборки по указанному правилу (правилам). Базы данных предназначены для хранения различной информации: текстовой, графической, справочной, методической, статистической и т. д. Информация, хранящаяся в базах данных, может быть связана между собой; например, список обучаемых, результаты контроля знаний по разным темам и предметам, посещаемость занятий, сравнительные диаграммы задолженностей обучаемых по различным дисциплинам, информация об имеющейся на кафедрах методической документации и т. д. База данных обеспечивает использование одних и тех же данных в различных приложениях (например, приложениях MS Office), допускает решение задач планирования, проектирования, исследования, управления. Базой данных еще называют информацию и программы ее обработки. Для обработки записей в базах данных используются специальные программы, позволяющие их упорядочить, делать выборки по указанному правилу (правилам). В процессе функционирования баз данных для систематизации, хранения и представления информации используются специальные сервисные программные средства. Базы данных могут использоваться в целях оперативного управления учебным заведением, для самостоятельной работы всех участников учебного процесса с разнообразной информацией, для контроля и анализа данных о ходе учебного процесса. Зачастую база данных является составляющей более сложной системы: базы знаний, экспертной обучающей системы, системы искусственного интеллекта [22]. База знаний (БЗ) — организованная совокупность знаний, < представленная в форме, которая допускает автоматиче- I ское или автоматизированное использование этих знаний j на основе реализации возможностей информационных тех- i нологий [30]. Базой знаний иногда называют совокупность систематизированных основополагающих сведений, относящихся к определенной области знания, хранящихся в памяти ЭВМ, объем которых необходим и достаточен для решения заданного круга теоретических или практических задач. База знаний учебного назначения — это информационная система, содержащая модель конкретной предметной области (определенный объем учебной информации по данной дисциплине), а также данные о формируемых умениях обучаемого и способах использования этих умений. В системе управления БЗ используются методы искусственного интеллекта, специальные языки описания знаний, интеллектуальный интерфейс. База знаний содержит не только конкретные факты, но и описание общих закономерностей (например, предметной области). База знаний используется в приложениях искусственного интеллекта для решения задач в определенной области [23]. База знаний может включать в себя справочные пособия и энциклопедии, содержащие разного рода информацию (текст, графики, иллюстрации, анимационные ролики). Входящая в базу знаний информация может быть представлена в разном виде: просто текст, гипертекст и т. п. Текст может содержать активные окна, которые позволяют пользователю продвигаться в глубь экрана, перемещаться по произвольной траектории из одного раздела в другой, концентрируя свое внимание на нужной информации, осуществлять произвольный выбор последовательности ознакомления с информацией. База знаний содержит специальную подсистему, позволяющую контролировать процесс обучения и управлять им. По своим возможностям базы знаний представляют собой упрощенный вариант экспертной обучающей системы или ее часть. Экспертные обучающие системы Экспертные системы (ЭС) — класс систем искусственного интеллекта, предназначенных для получения, накопления, корректировки знания, предоставляемого экспертами из некоторой предметной области для получения нового знания, позволяющего решать определенные задачи, относящиеся к классу неформализованных, слабоструктурированных, объясняя ход их решения. ЭС ориентированы на использование неформали- зуемых знаний, например, в таких областях, как медицина, геология, фармакология, образование и т. п. Оболочка ЭС — универсальная часть экспертной системы, содержащая только механизмы рассуждений и «оболочку» базы знаний, которую пользователи заполняют информацией из своей конкретной области. Технологически экспертная система — пакет программ, способный с помощью методов искусственного интеллекта анализировать факты, представляемые пользователем, исследовать ситуацию, процесс (например, поставить диагноз или дать рекомендации). Экспертная система включа- ет в себя базу знаний и «машину» логического вывода. База знаний содержит эмпирические правила, наблюдения и описания прецедентов, полученные путем опроса экспертов. Экспертные обучающие системы являются частным случаем интеллектуальных обучающих систем. В процессе функционирования экспертные обучающие системы способны имитировать работу человека — эксперта в данной предметной области. i Экспертная обучающая система (ЭОС) является средством | представления знаний, организует диалог пользователя с I системой, обеспечивает: пояснение стратегии и тактики . решения задач изучаемой предметной области; контроль уровня знаний, умений и навыков с диагностикой ошибок по результатам обучения и оценкой достоверности контро- ! ля; автоматизацию процесса управления самой системой в S целом [30]. Практическая реализация экспертных обучающих систем предполагает, что они состоят из трех подсистем: базы, знаний учебного назначения, содержащей знания эксперта в данной предметной области; системы поиска необходимой информации в базе знаний: пользовательского интерфейса, обеспечивающего обмен информацией между пользователем и системой. Экспертные обучающие системы можно использовать для подачи учебного материала, экспертного сопровождения решения задач на уровне репетитора; для контроля знаний, умений, навыков; для автоматизации процесса управления учебной деятельностью. В экспертных обучающих системах используются возможности систем искусственного интеллекта в целях диагностики уровня усвоения учебного материала. На этапе создания системы формируется модель обучаемого, затем в процессе функционирования системы знания обучаемых диагностируются на основе знаний экспертов в данной предметной области. В процессе работы обучаемого с системой фиксируются ошибки и затруднения в ответах. В память ЭОС заносятся данные о знаниях, навыках, ошибках, индивидуальных особенностях каждого обучаемого. Система проводит анализ результатов учебной деятельности каждого обучаемого, группы или нескольких групп, выявляет наиболее часто встречаемые затруднения и ошибки. Система дает рекомендации обучаемым и обобщенные данные педагогам. Это позволяет оптимизиро- иать процесс организации и управления учебной деятельностью обучаемых. Полученные в ходе занятия данные позволят педагогам выявить те разделы, которые обучаемые усвоили слабо, обратить особое внимание на плохо усвоенный материал, при необходимости провести корректировку методик, учебных планов и программ. Экспертные обучающие системы позволяют сопровождать решение задач на уровне репетитора. В процессе решения обучаемым задач система осуществляет пошаговый контроль правильности написания формул и хода решения задачи. Предусматривается интерактивный режим работы обучаемого с системой. Обучаемый выбирает самостоятельно темп работы с системой и траекторию обучения. Слабым звеном экспертных обучающих систем и других систем такого типа является практическая реализация идей личностно-ориентированного обучения, и прежде всего дифференциации обучения, основанной на выборе индивидуальных обучающих воздействий. Дифференциация обучения предполагает разделение учебных вопросов, задач, заданий по степени сложности, разделение обучаемых по уровням подготовки (низкий, средний, высокий) или по уровням усвоения материала (узнавание, алгоритмический, эвристический, творческий). Педагогический эффект от использования ЭОС определяется опытом эксперта или группы экспертов, чьи обобщенные знания и опыт положены в основу работы системы. Эффективность организации и управления системы во многом определяется техническими возможностями средств ИКТ, используемых в учебном процессе, и качеством конкретного программного обеспечения. Внедрение экспертных обучающих систем в учебный процесс должно способствовать дифференциации и индивидуализации обучения, развитию творческой, познавательной активности и самостоятельности обучаемых [23]. Реализация отдельных возможностей ЭОС осуществляется в базах данных, базах знаний, экспертных системах учебного назначения. Интеллектуальные обучающие системы Под интеллектуальной обучающей системой (ЭОС) будем понимать комплекс организационно-методического, информационного, технологического и программного обеспечения, реализующего дидактические возможности средств ИКТ (гл. I, § 3). Одной из актуальных задач, решаемых интеллектуальной обучающей системой, является рациональное использование информации о знаниях, умениях, возможностях обучаемого. Система должна обеспечить такое взаимодействие в схеме ученик — информационная система — учитель, чтобы педагог всегда имел возможность получить аналитические данные об уровне сформированности у обучаемого каждой учебной операции. В данном случае возможна организация взаимодействия между пользователем и системой, основанная на особенностях обучаемого.
|