CC BY
91
Затылкин А.В., Граб И.Д. , Алмаметов В.Б., Юрков Н.К. , Трусов В.А.
АРХИТЕКТУРА ИКОС С ВНЕШНИМ ОБЪЕКТОМ ИЗУЧЕНИЯ
В данной статье проведен анализ современных электронных обучающих систем, теории поэтапного формирования умственных действий и понятий, а так же особенностей формирования навыков индивидуальных действий с помощью тренажеров. Предложена архитектура интеллектуальной компьютерной обучающей системы (ИКОС), объединяющей процессы обучения и тренинга, позволяющая давать обучаемым не только профессиональные знания, но формировать у них профессиональные навыки и умения.
Одной из важнейших проблем компьютерного обучения, на сегодняшний день, является проблема создания ИКОС, способных обеспечить эффективную организацию процессов теоретического обучения и получения практических навыков. Известно, что навыки базируются на знаниях [1], поэтому эффективное формирование навыков возможно лишь в дидактической системе, объединяющей процессы обучения и тренинга.
В настоящее время существует множество обучающих систем по самым различным предметным областям. Возможности таких систем колеблются от простейших (позволяющих проводить тестирование, сохранять его результаты, а затем предоставлять их), до достаточно сложных, снабженных различными средствами анализа результатов обучения (например, статистическая обработка результатов), оформления отчетов по различным критериям, установки параметров вопросов (например, коэффициент сложности), параметров тестов (например, ограничение времени тестирования), разграничение прав доступа и т.д. Некоторые системы могут использоваться при работе в локальных и глобальной сетях.
Различаются системы и по типам вопросов: чаще всего имеется возможность создавать только одновариантные вопросы (дается несколько вариантов ответов, из которых только один является правильным). Более сложные системы позволяют использовать несколько типов вопросов: многовариантные (несколько
вариантов ответов, из которых правильных может быть несколько или все), открытые (обучаемый должен ввести ответ сам), на нахождение соответствия (дается два списка, требуется для каждого элемента первого списка установить подходящий к нему элемент второго списка). Примерами таких программ являются системы Ассистент, Мастер Тест, Система Электронного Тестирования (сетевая версия), Экзаменатор, AnyTest, SunRav TestOfficePro, Teaching Templates (система веб-тестирования), TestMaker и многие другие [2-4].
Следующим классом программ являются средства разработки самих обучающих систем, которые создают рабочую среду для процессов обучения и проведения тестов. Некоторые из них позволяют осуществлять связь тестовых вопросов с теоретическими темами: например, при неправильном ответе на вопрос обучаемый может получить объяснение, в чем состоит его ошибка или вернуться к изучению связанного теоретического материала. Примерами таких программ являются Адонис, Кадис, Наставник [4,5].
Отдельно стоят системы, предназначенные для создания мультимедийных справочников, энциклопедий, словарей. Основное назначение таких систем - удобство представления информации, быстрота поиска, возможность быстро создавать сложные информационные системы, быстро объединять множество файлов в единую систему. Функции контроля и тренировки в них отсутствуют. Примером такой программы является пакет HyperMethod [5].
Анализ существующих обучающих систем показывает, что их подавляющее большинство является электронными учебниками с односторонней передачей информации от обучающей системы к обучаемому, дополненными, в лучшем случае, системами тестового контроля знаний.
Для большинства специальностей ориентированных на приобретение обучаемым не только знаний, но так же навыков и умений, применение таких обучающих систем не эффективно. Поэтому, создание дидактической системы, объединяющей процессы обучения и тренинга, позволяющей эффективно работать с декларативными и процедурными знаниями, формируя у обучаемых профессиональные навыки и мнения является актуальной задачей.
Последовательное формирование знаний, умений и навыков, рассматривает широко известная современной психологической науке теория поэтапного формирования умственных действий и понятий (П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина). Процесс усвоения знаний рассматривается как учебно-познавательная деятельность обучаемого, которая осуществляется в виде четко различимых по форме действий (материальная, речевая, умственная), состоящих из психических операций в каждом упражнении и следующих друг за другом в строго определенной последовательности и системе. В соответствии с этим, процесс обучения разбит на ряд этапов, каждый из которых предназначен для решения конкретной дидактической задачи по формированию определенного навыка [2], таблица 1.
Этапы формирования профессиональных навыков Таблица 1
Название этапа Основные задачи этапа Средства обучения Уровень обученности (по Маркварду)
Начальный Мотивация, целеполагание, общая ориентировка Доска, плакаты, кино- и аудиовизуальные средства Предвосхищение, смутное понимание
Ключевой Создание схемы ООД (ориен. основы действ.) ИКОС Смутное-достигнутое понимание
Материальный Знания производственного процесса, принципов управления, нормативных документов ИКОС, динамические модели, функциональные тренажеры Достигнутое понимание
Речевой Умения решать стандартные производственные задачи Процедурные тренажеры Воспроизведение
Умственный Умения решать нестандартные производственные задачи Процедурные тренажеры Освоение-творчество
Завершающий Навыки сложных действий Комплексные тренажеры Творчество по отношению к сложному действию
Коррекции Доводка и коррекция умений и навыков Рабочее место
Высокий уровень развития современных компьютерных технологий делает необходимым переработку этапов формирования профессиональных навыков, с точки зрения применяемости средств обучения. Так, современные компьютеры, обладая богатым набором мультимедийных компонентов, успешно заменяют обычные доски и плакаты, демонстрируют учебный видео и аудио материал. Это дает возможность реализовать начальный этап формирования профессиональных навыков с помощью компьютерных средств.
Навыки базируются на знаниях, полученных на этапе теоретического обучения, но формируются в основном на тренажерах [7]. Процесс формирование знаний и навыков требует единой стратегии управления и контроля, поэтому программные средства обучения и тренажеры нужно рассматривать не как самостоятельные обучающие единицы, а как части единой ИКОС. Исходя из этого, в таблице 2 представлены этапы формирования профессиональных навыков и используемые средства обучения, реализованные в данной ИКОС.
Этапы формирования профессиональных навыков в ИКОС Таблица2
Название этапа Основные задачи этапа Средства обучения Уровень обученности (по Маркварду)
Начальный Мотивация, целеполагание, общая ориентировка ИКОС и видео-, аудиовизуальные средства под управлением ИКОС Предвосхищение, смутное понимание
Ключевой Создание схемы ООД (ориен. основы действ.) ИКОС Смутное-достигнутое понимание
Материальный Знания производственного процесса, принципов управления, нормативных документов ИКОС и функциональные тренажеры под управлением ИКОС Достигнутое понимание
Речевой Умения решать стандартные производственные задачи Процедурные тренажеры под управлением ИКОС Воспроизведение
Умственный Умения решать нестандартные производственные задачи Процедурные тренажеры под управлением ИКОС Освоение-творчество
Рассмотрим особенности формирования и отработки навыков действий с помощью тренажеров. В зависимости от решаемых задач тренажеры можно разделить на четыре группы:
Функциональные тренажеры, предназначенные для формирования наиболее простых и завершенных навыков работы с определенным устройством, органом управления и/или индикации.
Процедурные тренажеры, предназначенные для формирования навыков индивидуальных действий по управлению определенным технологическим процессом в штатных, нештатных или аварийных ситуациях.
Комплексные тренажеры, предназначенные для отработки навыков сложных действий в составе одной бригады в различных ситуациях.
Групповые тренажеры, предназначенные для отработки взаимодействия нескольких подразделений (групп, бригад, отделов и т.д.) в различных ситуациях.
Применение комплексных и групповых тренажеров ориентированно на отработку навыков сложных действий в составе одной бригады или взаимодействия нескольких подразделений, таким образом для рассматриваемой ИКОС актуально применение только функциональных и процедурных тренажеров.
В качестве примера функционального тренажера рассмотрим использование лабораторного блока. Достоинством такого процесса обучения является то, что лабораторный блок используется не только на стадии контроля полученных знаний, умений и навыков, но и на стадии объяснения изучаемого материала.
Информация о степени усвоения и закрепления обучаемым изучаемых материалов, а также о приобретенных умений и навыков, полученная с лабораторного блока, используется ИКОС для более детальной проработки сложных для понимания обучаемым вопросов, и выработки эффективных стратегий дальнейшего представления учебного материала.
В качестве процедурного тренажера тренажера целесообразно использовать CAD системы, т.к. именно они для формируют навыков индивидуальных действий по управлению сложными действиями, (например управление определенным технологическим процессом в штатных, нештатных или аварийных ситуациях).
Таким образом, проведя анализ современных электронных обучающих систем, теории этапов формирования профессиональных навыков, а так же особенностей формирования навыков индивидуальных действий с помощью тренажеров, предлагаем архитектуру ИКОС, показанную на рисунке 1.
Рис.1. Архитектура ИКОС с внешним объектом изучения.
В основе архитектуры предложенной ИКОС лежит принцип выделения объекта изучения (ОИ) в отдельный внешний блок, состоящий из базы знаний (БЗ) предметной области, лабораторного блока и CAD системы. Выделение ОИ в отдельный внешний блок позволяет объединить процессы обучения и тренинга в единый процесс обучения.
Взаимодействие ОИ и ИКОС осуществляется на прямую (работа с БЗ предметной области) или через единый объектный интерфейс технических систем (работы с лабораторным блоком или CAD системой). ОИ реа-
лизованный внешним подключаемым модулем позволяет перепрофилировать ИКОС на другую предметную область, лишь заменяя один ОИ на другой.
Интеллектуальный интерфейс пользователя ИКОС отвечает за организацию диалога с пользователем, оптимальным образом приводя к достижению цели общения человека и ИКОС. Через него обучаемый получает учебный материал в виде текста, мультимедиа.
Объектный интерфейс технических систем служит дли преобразования данных, полученных от лабораторного блока и CAD системы в знания о действиях обучаемого, помогая системе управления процессом обучения вырабатывать ту или иную стратегию обучения и контроля.
Таким образом, разработка ИКОС с внешним ОИ в отдельный внешний блок позволяет объединить процесс обучения, как передачу знаний и процесс тренинга как формирование навыков и умений, в единый процесс, давая обучаемому более глубокое понимание изучаемого материала.
Литература
Талызина Н.Ф. Педагогическая психология: Учебное пособие. М.: Академия, 1998. 288 с.
Бобров Л.К., Сунгатулин Р.Т. Адаптивная система компьютерного тестирования.
http://www.gpntb.ru/win/inter-events/crimea2 0 0 0/doc/tom1/333/Doc10.HTML. http:www.http://www.sunrav.ru http:www.alltest.ru
Соловов А.В. Дидактика и технология электронного обучения в системе КАДИС. http://cnit.ssau.ru/do/articles/kadis/kadis.htm. http:www.HyperMethod.com
Печников А.Н. Теоретические основы психолого-педагогического проектирования автоматизированных обучающих систем. - Петродворец: ВВМУРЭ им. А.С.Попова, 1995. - 322 с.
