Компьютерные обучающие программы

История развития компьютерных обучающих программ

Известно, что возможности применения компьютеров в учебном процессе весьма многообразны. Он может служить для моделирования изучаемых явлений или систем, для реализации учебных игр, применяться для выполнения вычислений, для редактирования текстов, в качестве различного рода тренажеров, а также как инструмент автоматизации проектирования, программируемого управления экспериментами, как информационно-поисковая или экспертная система, наконец, как средство практического обучения самой компьютерной технике и программированию. Вместе с тем, особый интерес представляет использование компьютера в качестве дидактического инструмента общего назначения, применимого для обучения любым знаниям [12, с. 47].

Идея обучения с помощью компьютера появилась давно. Первые попытки относятся к концу 50-х годов. В то время уже имелась возможность «общения» человека с компьютером посредством используемого в качестве устройства ввода/вывода телеграфного аппарата-телетайпа. Надлежащим образом запрограммированный компьютер заносит в свою память набираемый человеком на клавиатуре телетайпа текст запроса, а по окончании ввода этого текста производит некоторый анализ его и печатает на телетайпе заранее заготовленный, или конструируемый из подходящих элементов текста ответ. Или проще — компьютер выдает на телетайп текст вопроса или условия задачи и ждет ввода с клавиатуры ответа, который затем сверяется с имеющимся эталоном, чтобы выдать оценку: верно/неверно. С тех пор во всем мире ведутся непрерывные научные поиски решения проблемы эффективного и дешевого способа обучения с помощью компьютера.

программа обучающий компьютерный информатика Проблему дороговизны попробовали решить в 70-е годы специалисты Иллинойского университета. Их силами была создана поражавшая своими техническими возможностями суперсистема PLATOIY. Каждому учащемуся здесь был предоставлен уже не телетайп, а комфортабельный терминал с плазменным дисплеем, обеспечивающим выдачу произвольного текста, графики и цветных кадров с микрофишей в сопровождении звука. Расчеты на низкую стоимость системы не оправдались, и после проведенных испытаний в условиях обучения школьным предметам выявилась сложность, дидактическая неэффективность и трудоемкость подготовки учебных материалов. Создание компьютерных систем обучения приняло широкий размах и в связи с этим говорили о революции в образовании. Но в действительности существенного влияния на практику обучения разрабатываемые системы не оказали, и ни одна из них не получила сколько-нибудь значительного применения: системы создавались сами по себе, а обучение людей производилось с помощью книг и лекций. С появлением массового производства недорогих и удобных в использовании микрокомпьютеров, компьютеризация в настоящее время в количественном выражении идет высокими темпами.

В конце 80-х годов проблемной лабораторией электронных вычислительных машин Московского государственного университета была создана микрокомпьютерная система обучения «Наставник». Эта система предназначена для обучения предметам теоретического характера в вузах, техникумах, профессионально-технических училищах, общеобразовательных школах, центрах подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров на предприятиях. Типовой вариант системы рассчитан на обучение одновременно до 32 учащихся, обслуживаемых одним микрокомпьютером. Система проста и удобна в управлении, не требует специальной подготовки преподавателей и удобна для обучаемых. Все общение с компьютером происходит по подсказкам и контролем с его стороны. В состав аппаратуры системы входит микрокомпьютер общего назначения, дисплей с клавиатурой, гибкий магнитный диск или магнитная лента, принтер, специализированное оборудование для связи учащихся и преподавателя с компьютером, включающее мини терминалы, источники электропитания мини терминалов и контроллер для сопряжения их с микрокомпьютером, систему кабелей. Программное обеспечение системы состоит из пяти частей. Три части: «Обучение», «Экзамен», «Тест» обеспечивают возможность проведения соответствующих занятий. Существуют еще две служебные подсистемы — подготовки управляющей информации и обработки протоколов. Программное оснащение реализовано и функционирует в диалоговой системе структурированного программирования, которая после ее начальной загрузки, обеспечивает всю дальнейшую работу. По вводимым с клавиатуры командам производится дозагрузка требуемой подсистемы и ввод управляющей информации. Далее система работает, не обращаясь к внешней памяти. И только в конце занятия согласно вводимым командам производит распечатку и (или) запись в архив протокола. Алгоритмы функционирования основных подсистем разработаны так, что обеспечивают управление обучением и проведение экзаменов или тестов независимо от конкретного содержания учебных материалов, т. е. пригодны для автоматизированных занятий по любым предметам. Работа подсистемы «Обучение» заключается в предоставлении учебных материалов, разбитых на секции, и назначении упражнений по каждому разделу, в случае неверных ответов обучаемому выдается справка, поясняющая суть ошибки и отсылающая к необходимому абзацу инструктивного текста. В отдельных случаях назначаются дополнительные упражнения. В случае успешного ответа на все вопросы по разделу обучаемый переходит к изучению следующей секции. В случае неверного ответа — возврат в предшествующую секцию или отправка к преподавателю. Подсистемы «Экзамен» и «Тест» предназначены для контроля знаний и умений. В режиме «Экзамен» обучаемый получает от преподавателя набор секций, в которых получает определенное преподавателем число упражнений с ограниченным числом попыток ответов. Верные ответы подтверждаются, а неверные отрицаются, однако справки не выдаются. «Тест» отличается от «Экзамена» тем, что каждый учащийся отвечает на все имеющиеся в учебном материале вопросы, причем попытка ответа предоставляется только одна. Ответы не подтверждаются и не отрицаются. Вся работа учащегося протоколируется. Учебно-методическое оснащение наименее фиксировано и наиболее открыто для наращивания и развития. Жестко определены только форматы и правила оформления учебных материалов. Никаких ограничений по тематике и содержанию учебных материалов, равно как и методик или дидактических приемов, кроме необходимости выражаться в форме множественного выбора, нет.

В период с 1991 по 1994 годы Российским НИИ информационных систем по заданию государственного комитета высшей школы России были проведены четыре конкурса «Электронный учебник». В результате этих конкурсов в фонде РосНИИ ИС накоплено более 150 компьютерных обучающих программ готовых к распространению на IBM PC и совместимых с ними. Среди этих программ можно выделить следующие основные группы: инструментальные системы, прикладные пакеты, учебные пакеты. Инструментальные среды предназначены для создания компьютерных обучающих программ. Они сокращают трудоемкость при создании этих программ, то же время дают возможность легко участвовать в разработке программ преподавателям, не являющимся квалифицированными программистами. Примерами отечественных инструментальных сред могут служить такие системы как «Адонис», «Урок», «Аосмикро», «Сценарий» и др. Недостатком таких систем является то, что они дорогостоящи. Кроме того для эффективного применения инструментальных систем необходимо привлечение стабильной группы специалистов, что создает определенные трудности. Обучающие программы могут создаваться на базе прикладных пакетов, которые позволяют преобразовывать математические выражения, производить вычисления, строить графики, обрабатывать экспериментальные данные и т. п. По сравнению с инструментальными средами прикладные пакеты дешевле, более универсальны, доступны широкому кругу пользователей. Альтернативой прикладным пакетам могут служить учебные пакеты [8, с. 18].

На кафедре общей физики Новосибирского государственного университета компьютеры при чтении лекций начали использовать около 10 лет назад. С 1992 года здесь ведутся разработки по созданию универсального автоматического комплекса, предназначенного для лекционных демонстраций. В комплекс входят персональные ЭВМ, видеоаппаратура, TV-мониторы и программное обеспечение. К настоящему времени уже создан и действует макет такого комплекса [9, с. 24].

Современные методы компьютерного обучения подразумевают активное взаимодействие обучаемого — пользователя с обучающей программой. При этом используется весь спектр возможностей современного персонального компьютера или рабочей станции — текст, изображение, звук, видео, объединяемых в понятие «мультимедиа» .

Значительный прогресс в этой области был достигнут в связи с разработкой широкомасштабного проекта World Wide Web (WWW, W3), объединяющего средства «мультимедиа» и современные компьютерные сети. В последнее время эта система стала стандартом «де-факто» для многих информационных приложений, в том числе и обучающих программ. Привлекает также простота технологии разработки продуктов в этой системе — практически нет необходимости в написании программ на алгоритмических языках (используются соответствующие стандартные программы системы WWW), и процесс создания сводится к проектированию и заполнению соответствующих баз данных и знаний. Поэтому, после проведения предварительного анализа компьютерных мультимедийных средств, было решено использовать систему WWW как базисную для разработки компьютерного учебника и других программных средств.

Как видно из приведенного параграфа, стремление к компьютеризации обучения возникло довольно давно (по меркам такой молодой науки как информатика). Почти каждое десятилетие внедрялись все более усовершенствованные обучающие программы, но недостатками практически каждой из них являлись их высокая стоимость и довольно сложный путь создания самих программ и их дальнейшая поддержка.