CC BY
104
УДК 620.9
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК ОСНОВА ЭФФЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ ПРОЦЕССОМ
Л.В. Квасова
В статье рассматриваются возможности НИТ в системе управления обучением в высшей школе. Приводится классификация компьютерных обучающих программ и даются рекомендации по их использованию.
Ключевые слова: информационные технологии, дистанционное обучение, Т V технологии, мультимедиа, кейс-технологии.
Новые информационные и коммуникационные технологии открывают новые возможности и одновременно ставят новые задачи перед преподавателями высших учебных заведений. Новые информационные технологии можно использовать в качестве катализатора с тем, чтобы содействовать изменению роли преподавателей, которые в меньшей степени являются теперь распространителями информации и в большей степени - советчиками, «штурманами» знаний, консультантами обучаемого. Новые
информационные технологии можно также использовать в качестве средства, дополняющего традиционные педагогические методы и практику необходимым элементом управления учебным процессом. Любая образовательная система эффективна тогда, когда она управляема [5]. Информационные технологии открывают новые возможности внедрения управленческих элементов в систему обучения.
Налицо развивающаяся тенденция к внедрению информационных технологий (ИТ) для лучшего удовлетворения индивидуальных потребностей пользователей, а в перспективе развития образования эта тенденция будет проявляться в использовании НИТ для содействия все большей индивидуализации и дифференциации обучения, а также контроля знаний со стороны пользователей и преподавателей. Эта тенденция должна находить свое воплощение в таком педагогическом подходе, который сосредоточен на активизации деятельности основных участников учебного процесса и на учете в рамках учебной программы гигантского спектра возможностей по управлению и поэтапной коррекции объема и последовательности доз учебной информации посредством использования телематики.
Наряду с дальнейшим использованием традиционных методов и критериев оценки разрабатываются новые модели и методики для лучшего понимания эффективности новых технологий и результатов познавательной деятельности [6].
Однако существует опасность того, что информационные технологии при всей их полезности
Квасова Людмила Валентиновна - ФГБОУ ВПО «Воронежский институт ГПС МЧС России», доктор технических наук, профессор, тел. (473) 242-12-61.
могут повлечь за собой унифицирование обучающих технологий и утерю уникального педагогического опыта. Оптимальный баланс сочетания технологичности и креативности в обучении - задача актуальная. Сегодня высшая школа проходит этап внедрения ИТ с целью оптимизации управления образовательным процессом. В настоящее время разработаны различные виды компьютерных средств обучения, такие как обучающие программы, автоматизированные обучающие системы (АОС), автоматизированные учебные курсы (АУК), программные тренажеры, экспертные обучающие системы [2]
Для анализа возможностей и характерных особенностей компьютерных средств обучения проведем их классификацию по ряду аспектов, определим наиболее перспективные направления и методы их разработки и возможность их применения для обучения студентов и курсантов.
При классификации компьютерных средств обучения по функциональному признаку можно выделить такие виды систем: обучающие, консультирующие, диагностирующие, сопровождающие и интегрированные (см. рис.).
На базе данной классификации коротко рассмотрим их функциональные характеристики, выделим основные преимущества и недостатки.
Обучающие системы предназначены в основном для обучения понятиям и навыкам на базе информационно-справочных сред. В основе систем подобного типа лежит интеллектуальный учебный курс, обладающий развитым языком запросов и богатым набором ассоциативных связей в базе данных. В качестве изъянов в подобных системах можно отметить их недостаточную гибкость и чувствительность к настройке.
Системы консультирующего типа чаще всего предназначены для оказания контекстной помощи или выдачи требуемой информации по запросу пользователя, при этом возможно демонстрационное решение задач с их последующим решением для каждого шага. Чаще всего системы подобного типа включают в себя информационно-справочную подсистему, подсистему контекстной подсказки и модель обучаемого. К недостаткам можно отнести сложность наполнения подобных систем для неквалифицированных пользователей.
Классификация компьютерных обучающих систем по функциональному признаку
Системы диагностирующего типа являются развитием систем консультационного типа. Они дополнены расширенным интерфейсом, фиксацией знаний и умений обучаемого и диагностикой ошибок обучаемого. На практике эти системы часто называют интеллектуально-тренирующими или экс-пертно-тренирующими. Одним из слабых мест таких систем является невозможность генерации знаний самой системой. В них генерация осуществляется преподавателем при настройке системы, что усложняет индивидуализацию знаний.
Управляющие системы являются наиболее сложными из существующих типов АОС и предназначены в основном для комплексного управления процессом обучения с помощью средств вычислительной техники. Они содержат в себе все компоненты рассмотренных ранее систем, но дополнены в свою очередь диагностирующей экспертной системой знаний. В качестве недостатков систем подобного типа можно отметить их громоздкость и сложность в эксплуатации.
Системы сопровождающего типа отслеживают деятельность обучаемого при работе в некоторой инструментальной среде, содержащей все компо-
ненты реальной системы, с оказанием помощи при обнаружении ошибочных действий обучаемого. Сопровождающая система содержит все компоненты экспертной системы, но, в отличие от нее, не знает конечной цели деятельности пользователя и должна ее прогнозировать.
Интегрированные обучающие системы в основном свободны от указанных выше недостатков и, несмотря на некоторую структурную сложность, позволяют значительно расширить функции АОС по диагностике ошибок и прогнозированию целей деятельности пользователя. Интегрированные системы можно рассматривать как дальнейшее развитие систем управляющего, консультирующего и сопровождающего типов. При этом интегрированной обучающей системой называют программную среду, реализующую ту или иную педагогическую цель на основе знаний некоторой предметной области, области диагностики знаний обучаемых и управлении обучением.
При классификации по дидактическому признаку компьютерные средства обучения можно разделить на следующие классы: системы типа лектор, имитирующие лекции и имеющие жесткий план
подачи изучаемого материала. Как правило, они дополняются жестким контролем знаний, определяющим возможность перехода к следующему разделу или лекции; системы типа ассистент, имитирующие семинар, лабораторные занятия или практикум. Создается дружественная среда, в которой учебный материал подается в виде сообщений, подсказок и пояснений. Тестирование осуществляется в основном через самоконтроль. Данный тип программ предназначен для развития практических навыков путем самообразования; системы типа репетитор, адаптирующиеся к обучаемому выбором темпа изложения материала, проверки начального уровня знания и учета психологических особенностей обучаемого. Допускается выборочное изучение отдельных тем курса. Большое внимание уделяется практической деятельности обучаемого под постоянным контролем системы; системы типа консультант, представляющие собой справочные базы данных по изучаемому и смежным предметам. Такие базы данных имеют удобные средства поиска информации; системы типа контролер, предназначенные для тестирования и оценки уровня знаний.
Основываясь на принципиальных возможностях известных дидактических систем и учитывая основные цели обучения, можем определить необходимые ступени абстракции и требуемый уровень усвоения знаний обучаемыми, оценить возможность отдельных дидактических систем по достижению гарантированного результата, а затем выбрать нужный тип системы.
Дидактическая система «репетитор», предполагающая индивидуальную работу преподавателя с обучаемым, гарантирует достижение третьего уровня усвоения знаний (знание-умение, навыки) на любом уровне абстракции. Таким образом, моделирование этой дидактической системы средствами интегрированной АОС обеспечивает достижение учебных целей абсолютного большинства изучаемых в высшей школе дисциплин.
Тогда при изучении любой инженерной дисциплины с помощью интегрированной АОС в ее базе знаний необходимо иметь следующие виды дидактических средств (или их формализованных аналогов): а) текст с изложением теоретического материала, видеозаписи лекций; б) вопросы для самоконтроля с подробными ответами на них; в) задачи для самоконтроля с подробными решениями; г) контрольные вопросы для проверки знаний; д) методические указания по лабораторному практикуму; е) задания для типовых расчетов (курсовых работ, проектов) и методические указания по выполнению этих работ; ж) справочные материалы, необходимые для работы над курсом.
Классифицируя компьютерные средства обучения по видам обеспечения, выделим следующие: техническое - комплекс технических средств настраиваемой конфигурации, на котором функционирует компьютерная обучающая система; организационное - совокупность мероприятий, положений, инструкций, регламентирующих порядок работы с
компьютерными средствами обучения различных категорий пользователей; математическое - совокупность методов, моделей и алгоритмов, необходимых для управления процессом автоматизированного обучения; учебно-методическое - набор обу-чающе-контролирующих процедур по изучаемым дисциплинам, учебные пособия, ориентированные на работу с компьютерными средствами обучения, методические указания для различных категорий пользователей; информационное - совокупность данных и знаний, используемых или формируемых в ходе обучения и организованных в виде структур баз данных и знаний; психолого-педагогическое -совокупность дидактических приемов обучения, составленных с учетом индивидуальных характеристик обучаемых и позволяющих обеспечить адаптивный процесс обучения, а также методов определения этих характеристик; лингвистическое - совокупность специализированных языков для описания действий пользователей при эксплуатации системы, правил их формализации и обработки; программное - комплекс программных процедур и функций, обеспечивающий функционирование компьютерных средств обучения на ЭВМ.
Классифицируя компьютерные средства обучения по видам применяемых методов их разработки, выделим следующие: традиционные методы представления, хранения и обработки данных (файлы, структуры данных); методы представления, хранения и обработки данных и знаний на основе баз данных и баз знаний; методы комплексного представления информации (мультимедиа); методы разработки экспертных систем для решения слабо формализованных задач.
В настоящее время наиболее перспективным направлением развития автоматизированных обучающих систем является применение для их разработки новых информационных технологий, в частности, технологии искусственного интеллекта. Интеллектуальные обучающие системы
представляют один из путей применения достижений искусственного интеллекта в образовании.
Основными отличительными чертами интеллектуальных обучающих систем от обычных является наличие знаний: о предметной области (курсе обучения), знания об обучаемом, знания о стратегиях обучения, метазнания - знания о том, как применять знания о стратегиях обучения к обучаемому. Эти виды знаний в формализованном виде загружаются в базу знаний и обрабатываются посредством того или иного механизма логического вывода. Методология проектирования экспертно-обучающих АОС, основанных на знаниях, описана в [10], вариант архитектуры экспертно-обучающей АОС приведен в [4].
Перспективной для применения в современных компьютерных обучающих системах следует считать технологию комплексного представления информации - мультимедиа [3]. Под мультимедиа понимается одновременное использование различных
средств представления информации. Компонентами мультимедиа курсов являются статические и анимированные изображения, а также текстовая и видеоинформация со звуковым сопровождением, которые создают интегрированную среду с большими образовательными возможностями.
Программные средства мультимедиа позволяют пользователю адаптировать обучающие программы к своим индивидуальным требованиям. Для реализации таких возможностей разработчики прикладных программных средств, действующих в интерактивном режиме, используют технологию, называемую гиперсреда. В подобных программах пользователь с помощью «мыши» (или другого манипулятора) может выделить слово или другое графическое изображение в любом месте экрана и получить немедленный доступ к видеоизображениям, звукозаписи, тексту или графическим изображениям, дающим дополнительную информацию по интересующему его предмету. Гиперсреда предоставляет обучаемому возможность влиять как на последовательность изложения, так и на содержание учебного материала.
Одной из основных проблем распространения программного обеспечения по технологии мультимедиа является недостаточная пропускная способность каналов передачи данных в сети. Причина в том, что элементы, из которых синтезируется мультимедиа, -звук, видео, мультипликация - хранятся в файлах, намного превосходящих по размерам аналогичные текстовые файлы. Один графический кадр, в зависимости от цветовой градации и подробностей, занимает от 10 до 500 Кбайт. При воспроизведении цифрового видео или мультипликации таких кадров должно быть от 12 до 30 ежесекундно. Отсюда, как следствие, воспроизводятся гигантские объемы данных.
При такой ситуации мультимедиа приобретает «местный» характер - с помощью соответствующих инструментов видео вполне может исполняться на отдельных компьютерах сети, но при передаче от компьютера к компьютеру неминуем длительный процесс копирования.
В настоящее время за рубежом накоплен значительный опыт реализации систем дистанционного обучения (ДО) [8]. В каждой европейской стране существует значительная группа учебных заведений, реализующих дистанционные образовательные программы. В России обучение в дистанционной форме осуществляют более десяти вузов, которые имеют 540 филиалов и региональных центров ДО, в том числе и зарубежных.
В дистанционном обучении можно выделить три основные технологии: кейс-технологию, когда учебно-методические материалы четко структурированы и соответствующим образом комплектуются в специальный набор («кейс»), затем пересылаются обучаемому для самостоятельного изучения с периодическими консультациями у специальных препо-давателей-консультантов; ТУ-технологию, базирующуюся на использовании телевизионных лекций с консультациями у преподавателей; сетевую техно-
логию, основанную на использовании сети Internet как для обеспечения обучаемых учебно-методическим материалом, так и для интерактивного взаимодействия между преподавателем и обучаемым.
Наиболее универсальной и перспективной технологией ДО, обеспечивающей доступ в систему дистанционного обучения как обучающегося, так и преподавателей на любом уровне информационных ресурсов - внутривузовском, национальном и мировом, является сетевая Internet-технология [7]. В сетевой технологии могут быть реализованы различные способы и методы обучения: электронные учебники и библиотеки, тестирующие системы, средства общения обучающихся, преподавателей и администрации учебной организации.
Организацию учебного процесса ДО на базе сетевых технологий предполагается осуществлять в двух формах: обучающийся имеет средства индивидуального подключения к Internet либо доступ в Internet осуществляется через Internet-классы вуза (вариант Internet).
При этом следует выделить две формы взаимодействия обучаемых с преподавателями: неинтерактивные - режим off-line (представление учебно-методических материалов и информационных ресурсов в WWW, на аудио- и видеокассетах, CD-ROM); интерактивные - режим on-line (проведение лекционных занятий в режиме видеоконференции, организация консультаций в режиме интерактивных разговоров «chat»).
Проведенная классификация и анализ известных компьютерных средств обучения позволяют сделать вывод о том, что наиболее перспективными для обучения специалистов в системе повышения квалификации следует считать интегрированные АОС, экспертно-обучающие системы и дистанционное обучение.
Внедрение в учебный процесс НИТ позволяет реализовать базовые дидактические принципы непрерывного образования:
принцип многоуровневости профессиональных образовательных программ, который предполагает наличие многих уровней и ситуаций базового профессионального образования («вектор движения вверх»);
принцип дополнительности (взаимодополни-тельности) базового образования и высшего, который относится к «вектору движения вперед» человека в профессиональном образовательном пространстве;
принцип маневренности профессиональных образовательных программ, который относится к третьему возможному вектору движения человека в профессиональном образовательном пространстве -«по горизонтали».
Совокупная реализация этих принципов позволяет говорить о действующей системе управления процессом обучения и дает новые возможности оптимизации этого процесса.
Литература
1. Арнаутов В.В. Опыт инновационно-моделирующей деятельности по проектированию образовательных процессов // Педагогика. 1998. № 1.
2. Архипова Н.В. Человеко-машинные средства психолого-педагогического обеспечения учебного процесса // Информационные технологии в проектировании. 1996. № 2.
3. Брусиловский П.Л. Построение и использование моделей обучаемого в интеллектуальных обучающих системах // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1992. № 5. С. 97-116.
4. Гершунский B.C. Компьютеризация в сфере образования. Проблемы и перспективы. М., 1987.
5. Головина Е.Ю., Чибизова Н.В. О построении интеллектуальной обучающей системы // Известия академии наук. Теория и системы управления. 1996. №5.
6. Деркач А.А. Акмеология управления. М., 2001.
7. Домненко В.М., Шехонин А.А. Принципы построения системы дистанционного обучения на основе
Intemet-технологий // Секция 1 . Телекоммуникации в системе образования: серия материалов школы-семинара «Создание единого информационного пространства системы образования». М.: Ис-след.центр проблем качества подготовки специалистов, 1988.
8. Квасова Л.В., Родионов О.В. Организация имитационного эксперимента на основе оптимизационной модели обучающей системы // Системный анализ и управление в биологических системах журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2007. Том 6, №1.
9. Новиков А.М. На смене образовательных парадигм // Качество дистанционного образования: матер. междунар. научно-практич. конф. М.: МГИУ, 2005.
10. Печников А.Н. Информационная модель цикличной обучающей системы и классификация обратной связи в обучении // Методы и средства кибернетики в управлении учебным процессом высшей школы. Рига: Риж.политехи, ин-т, 1987.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский институт Государственной противопожарной службы МЧС России»
INFORMATION TECHNOLOGIES AS BASIS FOR RATIONAL TEACHING PROCESS CONTROL
L.V. Kvasova
The possibilities of IT -technologies are considered in connection with system of higher education. The classifications of computer - teaching programs are given and recommendations of their application are described.
Key words: IT -technologies, distance-learning, case- technology, multi-media technology.
