Текст книги "Теория и технологии компьютерного обучения и тестирования"

Процесс познания является основой образовательного процесса. Практически все исследователи в области рассмотрения любой деятельности человека и познавательной деятельности в том числе, отмечают ряд характерных звеньев в цепочке: потребность – мотив – интерес – цель – реализация цели (деятельность) – результат достижения цели (новый уровень потребностей).

Для того, чтобы попытаться понять структуру познавательного процесса, необходимо понять ради чего должен развиваться этот процесс. Главное в любой деятельности – достижение определенной цели, результата, к которому стремится человек. Процесс познания – особый вид деятельности. Описание этой деятельности можно вести по-разному, но мы возьмем за основание деятельности цель, ради которой эта деятельность совершается. Процесс обучения совершается на пространстве целей всех субъектов, участвующих осознанно или неосознанно при реализации процесса обучения. Цели имеют разный уровень и степень осознанности. Рассмотрению процесса целеобразования в процессе традиционного обучения посвящены многие работы, но наиболее значимой является работа В.П. Беспалько3232
  В.П. Беспалько. Слагаемые педагогической технологии. – М.: Педагогика, 1989.


[Закрыть], который выделяет различные уровни целей: глобальный, этапный и оперативный. Следует отметить, что субъекты процесса обучения имеют свои цели, а, следовательно, и свои задачи, реализуемые в совместном стремлении достижения своих целей. Рассмотрим субъекты образовательного процесса и их задачи в традиционной технологии обучения.

Обучающий – ставит цель для выполнения дидактической задачи – научить, найти способы, средства, методики научения.

Обучаемый – в идеальном варианте получает учебную задачу, перед ним поставлена обучающим цель – выполнить учебную задачу. В зависимости от заинтересованности обучаемого и его личных качеств (способностей, уровня подготовленности, др.) в получении конкретного результата – постичь, усвоить, изучить необходимый материал и выполнить поставленную перед ним учебную задачу – обучаемый также может ставить свои цели (подцели) быстро и хорошо выполнить задачу, найти нетрадиционное ее решение, увильнуть от ее выполнения, др.

Многие исследователи технических наук предлагают применить к построению обучения в компьютерной среде теорию управления как при разработке информационной системы, в которой обучающийся как сложный объект управления имеет свои особенности.

Чаще всего рассматривают информационные системы, связанные с техникой, поскольку именно потребность человека в усилении своей мыслительной и физической деятельности вызывает необходимость создания кибернетических систем управления, которым передается часть функций человека. Возникает вопрос о необходимости изучения информационной системы социальной деятельности человека, информационные системы процесса познания. При рассмотрении принципов функционирования систем управления, информационных потоков, функционирующих в них невозможно обойтись без упрощения и моделирования при рассмотрении информационных систем управления.

При рассмотрении процесса познания А.Н. Леонтьев отмечает, что всякая деятельность имеет кольцевую структуру: исходная → процессы, реализующие контакты с предметной средой → коррекция и обогащение с помощью обратных связей исходного афферентирующего образа.

Смоделируем высказанные положения. Предлагаем вниманию читателей схематическое представление пояснения мыслительной деятельности субъекта при познании нового предмета на примере контурной структуры деятельности (рисунок 8). На рисунке представлены два контура. Контур первый: субъект (мотив, интуиция) → предмет → первичный образ → субъект. Контур второй: субъект(логика, программа изучения) → сопоставление с первичным образом и его итерационная корректировка → скорректированный образ предмета изучения → субъект и его знание о предмете.

Рисунок 8 – Двухконтурная схема познавательного процесса.

Кратко опишем предложенную схему, поясняющую процесс изучения предмета или явления.

Первый контур предложенной схемы (интуитивного освоения) описывается цепочкой: субъект-интуиция-предметпервичный образ предмета хорошо ложится в описание первого этапа познавательной деятельности П.Я. Гальперина, который получил ранее название этап ознакомления. Далее мы ввели его обобщенное название – этап вхождения в знание. Составление субъектом своего первичного представления о предмете происходит на уровне интуиции, глубина которой определяется мотивом, интересом к изучению предмета. Безусловно, полнота соответствия первичного представления о предмете его реальному представлению определяется тем уровнем развития, багажом предшествующих знаний, развитием образного мышления, т.е. личностными качествами, которыми обладает субъект.

Второй контур (логического освоения) состоит из более четких, поддающихся формализации этапов деятельности: многократного сопоставления первичного образа с реальными параметрами предмета; выполнением совокупности корректировочных действий для выработки максимального приближения первичного представления о предмете к реальному знанию о нем.

Этой схемой объясняется необходимость реализации индивидуализированного подхода при проектировании многоуровневой познавательной деятельности обучающегося с последующей доработкой, уточнением и углублением представления о предмете изучения, что и является основой и сутью компьютерных технологий обучения. При проектировании компьютерного обучения (часто говорят – электронного обучения, что на наш взгляд не одно и то же) очень важны все этапы получения знаний: ВХОЖДЕНИЕ В МИР ЗНАНИЙ/первичное представление о предмете изучения – СОЗДАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ОБРАЗА/модели – КОРРЕКТИРОВКА РАНЕЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ/приближение к оригиналу. Реально существующие в настоящее время компьютерные средства обучения практически игнорируют первый этап ВХОЖДЕНИЯ В МИР ЗНАНИЙ, что сказывается не только на качестве средств обучения, но и заинтересованности в изучении предмета. Этап ВХОЖДЕНИЯ В МИР ЗНАНИЙ трудно реализуем, но дидактические возможности современной компьютерной техники предоставляют разработчикам большие возможности для решения этой проблемы.

Большую четкость и технологическую возможность имеет этап логического изучения предмета, тем более что психологами доказана процедурность логического мышления человека и алгоритмический характер функционирования мозга.

Дальнейшие рассуждения при разработке алгоритма обучения будем строить на исследованиях психологов А.В. Напалкова и Л.Л. Прагиной3333
  Напалков А.В., Прагина Л.Л. Мозг человека и искусственный интеллект. – М.: МГУ, 1985. – 120с.


[Закрыть], которые отмечают, что мышление человека протекает на двух различных уровнях. «Один из них – принятие решений специалистами». Это вид умственной деятельности во многих случаях поддается научному анализу. Опытный специалист может достаточно успешно передать приобретенный им опыт ученикам. Профессиональные навыки имеют частный характер. Они формируются в процессе жизни и поэтому не могут составлять основы той информационной деятельности, которая реализуется в результате работы систем нервных клеток.

Наряду с этим существует другой уровень работы мозга. ОН определяет сложные механизмы интеллектуальной деятельности. Этот уровень – уровень протекания основных процессов переработки информации – является определяющим при формировании нейрофизиологических систем мозга.

Ученым удалось показать, что в определенных условиях деятельности возникают серии сигналов, имеющих разное назначение. По словам психологов: «Одни сигналы играют роль «ориентиров», их включение приводит только к временной фиксации в памяти новой информации и к возникновению определенной последовательности пробных воздействий на внешнюю среду. Другие сигналы, так называемые «сигналы фиксирующего подкрепления», приводят к выработке новых систем условных рефлексов. В частности, было обнаружено, что подкрепляющими сигналами фиксирующего типа становятся компоненты рефлекса на комплексный раздражитель».

Безусловно, мы не будем вдаваться в область исследования систем мозга и их функционирования, но высказанная исследователями мысль, в нашем представлении, должна быть учтена при рассмотрении модели обучения и при построении алгоритмов обучения. Что нам дают результаты этих исследований в области мозга и искусственного интеллекта?

Первое, при обучении огромную роль имеет внешняя среда, обеспечивающая систему «ориентиров» при рассмотрении процесса обучения. Второе, для отбора и закрепления полученной информации (запоминания некоторого созданного образа предмета изучения) необходима богатая (комплексная) среда обучения. Особенно важно при обучении и понимании изучаемого материала – создание «сигналов фиксирующего подкрепления», объясняет необходимость создания яркой эмоциональной среды обуче-ния, которая может способствовать повышению заинтересованности и достижении положительных результатов при обучении.

Следующей важной проблемой при разработке сценария обучения является вопрос применения алгоритмов. Долгое время исследователи не могли обосновать связи между понятием алгоритма и решением различных проблем в биологии. Только в наше время удалось обнаружить сходство различных явлений, изучаемых математикой, физиологией, другими областями науки. Очень часто при наблюдении за человеком, играющим в «логические игры», создается впечатление, что человек обладает замечательными свойствами, какой-то способностью к игре. Между тем, как отмечают психологи, – человек использует стандартные процедуры решения задач определенного типа. Причем, по мнению большинства исследователей, человек осуществляет конкретные игровые процедуры чисто механически, не обращаясь к своим способностям творческого мышления. Рядом психологов была высказана мысль о том, что в процессе эволюции наряду с развитием физических, химических систем, определяющих жизнедеятельность организма, использовались также объективно существующие возможности для решения различных задач, «которые реализуются в виде создания и работы алгоритмов». Объяснение разнообразия поступков и поведения человека в каждой новой ситуации находится в самой гипотезе об участии алгоритма в работе мозга. Разнообразие поступков заключается в проявлении свойства массовости алгоритма, которое и позволяет объяснить при рассмотрении процесса познания в том числе. Проблема многообразия поведения живого организма тесно связана с использованием абстрагирования при изучении окружающей нас действительности. «На многочисленных примерах показано, что эффективные результаты достигаются в том случае, если удается абстрагироваться от несущественных, маскирующих основной процесс элементов и свойств изучаемых объектов» (А.В. Напалков, Л.Л. Прагина, С. 36).

В опытах и теоретических исследованиях психологов были выявлены достаточно сложные алгоритмы деятельности мозга человека и животных, связанной с распознаванием тенденции в развитии событий. Человек в процессе своей деятельности часто сталкивается с одними и теми же задачами, требующими решения в новых условиях. В процессе деятельности мозг выделяет сигналы-ориентиры, которые быстро реагируют на идентичность ситуаций и, по-видимому, исключает эти ситуации из детального рассмотрения, как прошедший этап. Главным становятся отличия в постановке или решении поставленной задачи. Эта способность организации человека и его основных органов (мозга, нервной системы) очень важно учитывать при рассмотрении алгоритма обучения индивидов, имеющих разный тип психики и начальной подготовки (прошлого опыта).

Мы пытались рассмотреть подход к обучению, опираясь на исследования алгоритмической способности мозга человека. Но обучение строится в не меньшей степени, если не большей – на основе личностного общения с обучающими и другими субъектами образовательного процесса. Исследование механизма познания и обучения строится (оперируя языком математики) на итерационном процессе выполнения примерно одной и той же последовательности действий от начального приближения оценки результата обученности к определенному запланированному уровню через метод последовательных приближений.

Предпринятый нами экскурс в область психологических исследований преследовал одну цель – показать обоснованность алгоритмического подхода к построению компьютерной среды обучения. Но этому этапу обучения должен предшествовать этап понятийного, личностно-ориентированного вхождения в мир знаний (ориентирования), когда перед личностью раскрывается главная цель его деятельности и сформировано целостное представление о предмете изучения.

Выводы по части 1

На основе наших исследований и проведенных рассуждений сделаем ряд выводов.

1 Компьютерные технологии обучения имеют возможности стать основой современного образования, поскольку обладают богатыми возможностями для: развития личности обучаемого; подготовки индивида к комфортной жизни в условиях информационного общества; интенсификации всех уровней учебно-воспитательного процесса; совершенствования информационнометодического обеспечения педагогической деятельности.

2 На основе анализа работ психологов, педагогов, специалистов по теории управления дано обоснование возможностей компьютерных технологий обучения.

3 На основе анализа результатов практической деятельности в области разработки компьютерных средств обучения и большого опыта организации образовательного процесса на основе ИКТ проведено обобщение результатов опыта внедрения компьютерных технологий обучения, что позволило сформулировать принципы и закономерности компьютерных технологий обучения и разработать Концепцию компьютерных технологий обучения.

В завершение обоснования возможностей компьютерных технологий обучения можно с уверенностью утверждать, что компьютерные технологии обучения могут стать и, в определенной степени, являются технологической основой современной модели образования.

Часть 2. Разработка компьютерных технологий обучения

Глава 3. Проектирование и реализация компьютерных технологий обучения

В педагогической литературе внимание вопросам постановки и развития целей обучения уделяется давно. Наиболее полно сформулировал и проработал эти вопросы в своих работах В.П. Беспалько3434
  В.П. Беспалько. Слагаемые педагогической технологии. – М.:Педагогика, 1989.


[Закрыть], считая, что цель обучения поставлена дидактично полно, если:

– формируемые в процессе обучения качества личности можно четко дифференцировать от других развиваемых качеств;

– разработан инструментарий диагностики формируемого и развиваемого в процессе обучения качества личности.

Выделенные условия для традиционной технологии обучения могут дать диагностику поставленной цели. Компьютерные технологии обучения строятся на основе автоматизированных системам управления деятельностью субъектов учебного процесса, поэтому и постановка целей обучения и, тем более, их диагностика должна иметь возможность количественной оценки параметров, описывающих степень формирования и развития качеств обучаемого.

Компьютеризация, информатизация образования, компьютерные технологии обучения самые употребляемые термины сегодня в педагогическом сообществе. Информатизация образования вступает на качественно новый уровень: решается задача массового использования компьютерных технологий в общем и профессиональном образовании. По существу это означает, что время пилотных проектов, разных подходов и диаметральных мнений, исходящих из фрагментарного опыта, закончилось. Самое время задать вопрос: «А зачем вообще компьютер в образовании?» С какой стати он врывается в традиционное образовательное пространство, включающее и добрую книгу, и мудрого терпеливого учителя, и добросовестного, в меру ленивого ученика?

Традиционная система образования несет на себе отпечаток конкретных условий той среды, в которой происходило ее становление. С этим можно соглашаться или нет, но однозначно сказать, хорошо это или плохо, вряд ли возможно. Парадокс современной ситуации состоит в том, что учебные заведения оказались в жесточайшем кризисе именно тогда, когда общество вступило в период небывалого образовательного бума3535
  Долженко О.В. Очерки по философии образования. – М.: Промо-Медиа, 1995.– 240 с.


[Закрыть]. Как отмечают специалисты ЮНЕСКО, подлинная сущность мирового образовательного кризиса состоит в беспомощности и неэффективности современного образования перед лицом глобальных проблем человечества, то есть перед лицом информационного общества. Проблема развития и использования новых технологий обучения и способов их реализации в наше время становится весьма актуальной. Рассмотрим следующие вопросы: для чего необходимы новые технологии обучения? Какой вклад в развитие новых технологий обучения может дать компьютерная техника и современные средства коммуникации? Традиционные формы обучения в вузе – лекции и практические занятия – характеризуются одним из существенных недостатков – значительным разрывом во времени между получением знаний и формированием умений и навыков. Массовый характер обучения в вузе является одной из причин не только обособления лекций и практических занятий, но и полного игнорирования индивидуальных особенностей развивающейся личности. Снижение дидактической эффективности обучения с ростом количества обучаемых на одного обучающего явление закономерное для традиционной технологии обучения и одной из причин не достаточно высокой успеваемости. Повысить индивидуальность подготовки обучаемых в образовательных учреждениях в рамках классических технологий обучения нереально, поскольку наблюдается существенное ограничение возможностей обучающего в обеспечении образовательного процесса.

При организации образовательного процесса современная педагогическая психология различает два вида воздействий:

– обучающие воздействия, направленные со стороны педагога при постановке дидактической задачи и рекомендации методов ее решения, организация форм обучения и диагностики достижения поставленных педагогом дидактических целей. По сути – это педагогическое воспроизведение деятельности обучающего при выполнении обучаемым учебной задачи;

– воздействие обучаемого на учебную задачу. Это успешный или более-менее успешный процесс усвоения/воспроизведения ранее предъявленных обучающих воздействий со стороны обучающего.

При анализе отмеченных воздействий видно, что это, по сути, воздействие только со стороны обучающего и оно является процессом/процедурой управления учебной деятельностью обучаемого в классической технологии обучения. При проектировании и реализации технологии обучения на базе ИКТ в первую очередь необходимо рассматривать обучающие воздействия со стороны обучающего. Последовательность действий обучающего по достижению с определенной вероятностью решения поставленной дидактической задачи – научить обучаемого – это суть методики обучения. Последовательность конкретных действий, которую должен выполнить обучаемый для достижения цели обучения – решения/выполнения поставленной учебной задачи – определяется разработанной методикой обучения (управляющими воздействиями со стороны обучающего). Анализ процедуры обучения показывает, что главной деятельностью в компьютерной среде является деятельность обучающегося, а деятельность обучающего становится опосредованной через реализованные алгоритмы на основе методик обучения, разработанных педагогом. Проблема опосредованности присутствия обучающего в компьютерной среде – это проблема отторжения интеллектуального труда педагога и, практически, потеря его авторства. Защита интеллектуальной собственности в компьютерных средах осложняется, в первую очередь, некорректностью поведения многих пользователей с распространяемой информацией в среде, возможностью легкого несанкционированного копирования и его трансформации. Это так же препятствует развитию компьютерных технологий обучения. Функциональные возможности современной компьютерной техники и реализуемые на их основе дидактические возможности, позволяют учитывать при выполнении учебной задачи в компьютерной среде и действия со стороны обучаемого (обучающегося). Для развития компьютерных технологий обучения очень важна разработка инновационных методик обучения с учетом новых дидактических возможностей компьютерной техники и средств связи, а не просто реализация старых подходов и требований к процессу обучения. Учитывая возрастающую потребность общества в непрерывном обновлении знаний, переучиванию другим направлениям подготовки, возрастает роль самоподготовки с помощью компьютерных средств обучения и распределенных образовательных ресурсов при формировании высококвалифицированного специалиста. Следовательно, растет необходимость создания новых форм и методик самообучения, формализации и представления обучающего материала, методик работы с новыми средствами обучения и способов управления самостоятельной познавательной деятельностью обучающегося в современных условиях развития общества. Уровень специалистов, особенно педагогического корпуса на современном этапе недостаточен в большинстве случаев как для активного и научно обоснованного подхода к разработке как для участия в разработке компьютерных средств обучения, так и для разработки современных методик обучения с применением элементов компьютерного обучения. Как видим, потребность в новых технологиях обучения актуальна, но возникают и новые проблемы в их развитии и применении.

Разработками компьютерной технологии обучения специалисты разного профиля занимаются достаточно давно, практически, с появлением ЭВМ второго поколения. Не будем вдаваться подробно в историю становления и развития компьютерных технологий обучения. Следует только подчеркнуть, что период энтузиастов-разработчиков позволил накопить не только определенный опыт разработки и применения компьютерных средств обучения (автоматизированных средств обучения), но и обосновать проблемы разработки теории и технологии компьютерного обучения.

Любая технология обучения имеет свои основания разработки и функционирования. Традиционные технологии обучения имеют выработанные и подтвержденные временем закономерности, принципы и правила организации образовательного процесса. Развитие этих технологий тесно связано с теориями обучения, разрабатываемыми и обосновываемыми психологами в течение нескольких столетий, рассмотрению и решению проблем системы подготовки и непрерывного повышения подготовки специалистов.

Наиболее аргументировано, с нашей точки зрения, удалось рассмотреть проблемы разработки технологии обучения на основе компьютера А.Н. Печникову в период 1985-1995 г. в рамках исследования теоретических основ психолого-педагогического проектирования автоматизированных обучающих систем. Предлагаем рассмотреть выделенные исследователем проблемы разработки компьютерной технологии обучения:

1) обоснования и разработки методологии формализации и технологизации данных современной педагогической науки и практики обучения;

2) разработки технологичной психологической теории усвоения, которая четко взаимосвязывает закономерности психологических процессов, происходящих в сознании обучаемых при усвоении ими знаний, с внешними проявлениями этих процессов;

3) разработки психологической теории обучения в сопряжении с теорией усвоения при достижении конкретных целей обучения;

4) разработки системы четкой и однозначной диагностики постановки целей обучения;

5) формализации и технологизации выбранных психологических теорий обучения и усвоения для разработки эффективных алгоритмов действий обучающего по достижению различных целей обучения;

6) разработки содержания обучения и его структуризации;

7) создания мотивации к обучению;

8) разработки математической модели управления обучением;

9) обоснования и разработки формализованных моделей отдельных обучающихся;

10) диагностики усвоения материала в целом и отдельного учебного элемента.

Выделенные А.Н. Печниковым проблемы в той или иной степени рассматриваются в научных публикациях Е.И. Машбица, В.П. Беспалько, Н.Ф. Талызиной, П.Я. Гальперина, других исследователей. Следует отметить, что понятной, однозначной теории обучения и тем более усвоения в процессе обучения у разработчиков инновационных технологий нет, да и вряд ли это возможно – создать технологичную теорию усвоения только на уровне исследований психологов. Необходимы комплексные исследования, специалистов областей науки, на основе которых разрабатываются компьютерные технологии обучения.