Инструментальные программные комплексы создания обучающих систем для социально-экономических специальностей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

3. Субетто А.И. Политика качества, в том числе политика качества образования, как база решения проблемы выхода из кризиса и устойчивого развития России в ХХ1 веке // Качество: теория и практика. 1988. №1 - 2.

4. Томэ М. Учение о менеджменте на ложном пути экспериментального исследования // Проблемы теории и практики управления. 2000. № 4.

5. Фаткин Л., Морозова К. Командообразование в организации как фактор эффективности совместной деятельности // Проблемы теории и практики управления. 2001. №1.

6. Шрайэгг Г. Тенденции и перспективы развития стратегического менеджмента // Проблемы теории и практики управления. 2000. №5.

И.Л. Надточий, С.В. Бургвиц ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ ДЛЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

В настоящее время идет стремительная экспансия ШетеЬтехнологий в различные области деятельности, и прежде всего в экономику и управление. На этой основе подвергаются модификации и соответствующие отрасли экономики, такие, как государственное и муниципальное управление, банковское дело, фондовые рынки, товарные биржи, транспорт, машиностроение и т.д.

Экономика XXI века ориентирована не на ресурсоемкие, а на информационноемкие технологии. Оптимизация использования всех ресурсов (материалов, финансов, кадрового потенциала) становится основной задачей управления. Ключевыми составляющими выступают знания и информация.

Государственная Дума Российской Федерации на парламентских слушаниях 23.11.2000 г. приняла резолюцию о необходимости государственной поддержки развития новых информационных технологий. Правительство Российской Федерации относит развитие Шете^технологий к приоритетным направлениям федеративных целевых программ. В настоящее время разработан проект федеральной целевой программы «Электронная Россия на 2002 - 2010 годы» [1].

Внедрение информационных технологий в сферу образования позволяет создать дополнительные возможности и разработать организационно-технические ресурсы. А это, в свою очередь, означает доступ к большему объему учебной информации, является образной и наглядной формой представления изучаемого материала, служит поддержкой активных методов обучения. Модульный принцип построения средств автоматизированного обучения позволяет тиражировать отдельные составные части информационных технологий.

Стратегические задачи развития информатизации образования для социально-экономических специальностей университетов (направление 060000 «Экономика и управление») могут быть сформулированы следующим образом:

• Подготовка кадров, способных осуществить решение поставленной масштабной цели повышения качества образования с использованием перспективных информационных технологий.

• Анализ уровней целесообразного применения информационных технологий для различных направлений и ступеней подготовки специалистов.

• Разработка новых принципов и методов представления, обработки данных и в социально-экономических областях знаний.

• Разработка компьютерных обучающих систем.

• Разработка конструктивных подходов и организационных форм создания методического компьютерного обеспечения образовательного процесса.

• Создание единого телекоммуникационного сетевого пространства в рамках университета или объединения университетов.

• Развитие единой системы баз данных и информационных ресурсов в сфере образования в рамках специальности или направления.

• Обеспечение массового доступа к единой системе баз данных и информационных ресурсов.

Внедрение информационных технологий в сферу образования имеет смысл, если это позволяет создать дополнительные возможности и организационнотехнические ресурсы. А это, в свою очередь, означает доступ к большому объему учебной информации; образную наглядную форму представления изучаемого материала; поддержку активных методов обучения; модульный принцип построения, что позволяет тиражировать отдельные составные части информационной технологии; поддержку информационной технологии соответствующим инструментальным программным обеспечением.

Средством достижения целей, а также средством решения проблемы информатизации сферы образования является системная интеграция информационных технологий в различных областях образования.

Под системной интеграцией понимается целенаправленное объединение существующих и/или разрабатываемых информационных проектов (технологий, систем, подсистем, компонент, ресурсов или потоков) в целостную систему, реализующую заданную функцию и удовлетворяющую предусмотренным требованиям. Одновременно под интеграцией следует понимать собственно процесс такого объединения информационных объектов.

Применительно к сфере образования системная интеграция представляет собой обобщение методов и средств, используемых в автоматизированных информационных системах с целью создания обучающих технологий, обеспечивающих расширение круга решаемых задач при уменьшении количества типов технических и программных средств информационно-вычислительной техники.

Программный метод обучения, реализующий такую информационную среду (технологию), должен быть, прежде всего, инструментом.

Целью реализации системной интеграции как средства является создание успешно интегрирующихся информационных технологий в социально-психологической среде образования, а не только в аппаратно-программном комплексе. Этот комплекс является всего лишь элементом указанной среды обучения.

При разрешении проблем реализации средств информационных технологий в [4] предлагается понятийно дифференцировать составляющие элементы системной интеграции следующим образом.

• Методно-конфигурационная интеграция - это построение конфигураций (совокупностей) методов по заданным параметрам для реализации требуемых функций, основанное на выборе из уже существующих методов, либо проектирование новых методов с последующим созданием целостной структуры этих конфигураций.

• Процедурно-технологическая интеграция - создание целостной системы организационно-технических процедур решения комплекса задач.

• Комплексно-задачная интеграция - создание из имеющейся номенклатуры задач целостной структуры комплекса или ансамбля задач.

• Функционально-конфигурационная интеграция - декомпозиция части целевых функций с последующей комплексно-задачной интеграцией.

• Системная интеграция - создание полной структуры целевых функций, оптимальная декомпозиция и последующая функционально-конфигурационная интеграция.

Процесс системной интеграции информационных технологий в сфере образования реализуется путем использования следующего сценария, в котором оперируют соответствующими понятиями.

Совокупность взаимодействующих между собой технических и программных элементов, выполняющих некоторую функцию образовательной информационной технологии, определяется как программно-техническая конфигурация. Элементами такой конфигурации (конфигурационные элементы) могут быть как любые аппаратные средства информационных технологий, так и программные комплексы.

Конфигурационный элемент может работать в нескольких режимах. При этом его характеристики в различных режимах могут отличаться друг от друга. Таким образом, хотя конфигурационный элемент как объект представляет единое целое, его можно рассматривать как совокупность каких-то элементов, различающихся между собой. Их принято считать виртуальными элементами. То есть виртуальным элементом является конфигурационный элемент, работающий в определенном режиме. Естественно, встроенный в конкретную систему конфигурационный элемент может функционировать в одном «виртуальном» режиме или переключиться между различными режимами.

Поскольку технические и программные элементы конфигурации взаимодействуют друг с другом, ее работоспособность и эффективность напрямую зависит от взаимодействующих элементов.

Анализ существующих информационных систем и программных комплексов, поддерживающих автоматизированное обучение, позволяет предложить

классификацию аппаратно-программных комплексов по способу программной реализации. Вариант такой классификации приведен на рис. 1 .

Это деление не является достаточно строгим, так как большинство авторских оболочек имеет выход в среду прямого программирования.

Способы реализации образовательных аппаратно-программных комплексов

□) П> Прямое программирование на языке высокого уровня

Использование средств объектноориентированного программирования

Использование средств визуального программирования и ЯЛО-технологии

О Использование инструментальных авторских систем

Рис. 1. Классификация аппаратно-программных комплексов по способу реализации

Действительно, универсальные, а тем более специализированные инструментальные оболочки обычно не реализуют многие функции, необходимые для создания образовательных программно-аппаратных комплексов по типу процедурной реализации дидактической составляющей. Например, они не имеют средств для моделирования различного рода ситуаций и объектов.

Обычно дидактические особенности, например, программирование деловых игр и ситуаций, осуществляются подключением внешних исполняемых модулей с наличием или отсутствием одно- или двухсторонней передачи данных.

Последние достижения в программном обеспечении позволяют перейти к использованию элементов объектно-ориентированного и визуального программирования (например, с использованием языков, входящих в программный продукт Microsoft Visual Studio, Visul Basic, Visual C++).

Поскольку конечной целью контроля и тестирования является определение и научное измерение степени усвоения учебного материала и овладения необходимыми знаниями, умениями и навыками, специализированные инструментальные системы должны поддерживать следующие функциональные возможности:

• широкий набор способов предъявления заданий (случайный выбор, генерация заданий по шаблонам и т.д.);

• полный набор способов анализа и ввода ответов;

• гибкость в способах выставления оценки уровня учебных достижений обучающегося;

• сбор и обработку индивидуальной и групповой статистической информации о результатах контроля;

• возможность работы в локальной вычислительной сети с целью автоматического сбора информации о ходе контроля и его результатах со всех компьютеров одновременно.

Для создания тестов, которые представляют собой совокупность взаимосвязанных заданий возрастающей сложности, позволяющих надежно и валидно оценить знания и другие интересующие педагога характеристики личности, необходимо выполнение ряда дополнительных требований. К таким требованиям относятся:

• возможность составления тестовых заданий всех известных типов (открытых, с выборочным ответом, на установление соответствия, контролируемых, включая и контролируемое конструирование графических изображений);

• возможность создания адаптационных тестов, в которых выбор следующего задания определяется в зависимости от результата выполнения предыдущего;

• наличие средств анализа педагогического теста на валидность;

• наличие в обучающих системах инструкции для преподавателя в виде спецификации теста, включающей в себя общее описание, пример тестового задания, характеристику формы и содержания заданий, характеристику ответов и т.д.;

• необходимость средств сбора статистики прохождения теста учебными группами для интерпретации тестовых баллов с учетом нормативноориентированного подхода (сравнение отдельных учебных достижений обучающихся) и критериально-ориентированного (степень овладения обучающимся необходимого учебного материала) подхода.

11S

Инструментальные системы для разработки автоматизированных обучающих систем для сопровождения лекционного материала должны поддерживать следующие функциональные возможности:

• создание и подключение динамических изображений;

• создание собственной и подключение качественной статистической графики (считываемой с помощью сканера или созданной в других графических редакторах);

• оформление текста разнообразными стилями;

• звуковое сопровождение материала.

Методические возможности, интеллектуальность и эффективность компьютерного обучения во многом определяются уровнем ответов обучаемых. Использование глобальных сетей (Шете!) для дистанционного обучения стало возможным благодаря бурному развитию техники и появлению удобных и доступных технологий для работы с распределенными базами данных, таких как ^^^технологии

[4].

Глобальные сети особенно привлекательны для создания удаленных обучающих сред, построенных по технологии гипермедиа. В настоящее время компьютерные технологии позволяют транспортировать на удаленные компьютеры любые обучающие и тестирующие системы. Такой опыт в мире имеется.

По принципам организации процесса обучения инструментальные авторские системы (ИнС) можно классифицировать следующим образом (рис. 2).

Инструментальные авторские системы

Гипертекстовые Г ипермедиа ИнС

Универсальные

Специализированные

Моделирующие

Системы для контроля знаний и тестирования

Системы для организации лекционного сопровождения

Рис. 2. Классификация инструментальных авторских систем

Интеллектуальные инструментальные авторские системы опираются на последние достижения в области искусственного интеллекта и, естественно, являются передовыми для разработки автоматизированных обучающих систем.

Традиционные ИнС в зависимости от наличия в них тех или иных функциональных возможностей целесообразно разделить на универсальные и специализированные.

Универсальные ИнС должны обеспечивать следующие функциональные возможности:

• ввод и анализ ответов;

• формирование логической структуры обучающих систем;

• поддержку и формирование текстового и графического материала;

• обеспечение динамики изображений;

• математическое моделирование с визуализацией результатов;

• организацию гипертекстовых структур;

• сбор и обработку статистической информации;

• формирование рейтинговой оценки уровня знаний;

• возможность работы в локальной вычислительной сети;

• функционирование обучающей системы в автономном режиме.

В настоящее время существуют десятки как зарубежных, так и отечественных универсальных инструментальных авторских систем.

В последние годы в связи с развитием технических возможностей для создания программно-аппаратных комплексов на основе технологий мультимедиа к функциональным возможностям универсальных ИнС добавились еще две: звуковое сопровождение и поддержка видеоизображения.

Специализированные инструментальные среды для разработки автоматизированных средств обучения в зависимости от их целевого назначения целесообразно разделять на следующие типы: гипертекстовые и гипермедиа и моделирующие.

Гипертекстовые и гипермедиа ИнС характеризуются следующими возможностями:

• работа с такими фрагментами, как текст, графика, звук и видео;

• наличие различных способов поиска информации (по ключевым словам и «горячим точкам» экрана, функциональным кнопкам, темам в многооконном режиме, графическим картам узлов и связей);

• многооконный режим работы;

• различные способы навигации (наличие стандартных маршрутов и возможность фильтрации материала);

• наличие механизма «закладок»;

• внесение и сохранение комментариев;

• построение новых гипертекстовых структур с множественной интерпретацией материала (сбор и сохранение рефератов и конспектов);

• организация взаимодействия с внешней средой (подключение моделирующих программ и т.д.).

Моделирующие ИнС используются для разработки программ моделирования процессов и объектов различной физической природы, а также создания различных компьютерных тренажеров, в том числе в реальном масштабе времени, и должны обеспечивать следующие функциональные возможности:

• обеспечение различных сценариев моделирования (кроме жестких, т.е. сценариев с возможностью управления действиями учащегося и самой моделью);

• поддержку интерактивного режима разработки модели с коррекцией действий разработчика;

• обеспечение работы в реальном масштабе времени;

• возможность подключения к реальным аппаратным средствам (датчикам);

• наличие достаточного количества переменных и специальных функций.

Сформировавшееся многообразие типов компьютерных учебных программ

(тьютерные программы, тренажерно-закрепительные программы, программы имитационного моделирования, экспертные обучающие системы и системы искусственного интеллекта, учебные игры и т.п.) требует унификации технологий создания информационного и программного обеспечения. Это, в свою очередь, привело к формированию технологии проектирования автоматизированных обучающих систем.

Существо технологии состоит в создании организационной и инструментальной основы, обеспечивающей реализацию по «жизненному» циклу технической, методической, программной и кадровой политики проектирования, тиражирования и сопровождения обучающих систем.

Организационную основу технологии составляют коллективы (методисты-преподаватели, психологи, аналитики-программисты, дизайнеры, технические работники), обеспечивающие разработку автоматизированных учебных курсов, практикумов и экзаменаторов.

Инструментальную основу технологии составляют программные системы ("оболочки"), обеспечивающие разработчикам-непрограммистам полный сервис для создания электронных учебников, практикумов, экзаменаторов.

Инструментальный комплекс создания обучающих систем для социальноэкономических специальностей. Основу архитектуры генерируемой обучающей среды адаптивного обучающего комплекса для дистанционного обучения составляет следующий посыл: комплекс существует в виде двух модулей-сред преподавателя и студента. На рис.3. показаны основные моменты, определяющие архитектуру комплекса ИнСр-Э [2 - 4].

Интерфейс инструментальной среды ИнСр-Э определяет протокол взаимодействия пользователя с приложением. Удобство интерфейса увеличено за счет использования в приложении стандартного интерфейса ’^Мо'^^-приложения; оформления элементов интерфейса так, чтобы они были интуитивно понятны; максимально сокращали количество диалогов.

Основные компоненты такого интерфейса: окно дизайна обучающего экрана; окно редактора вопросов и ответов; окно редактора проектов.

Функциональный состав обучающей среды ИнСр-Э

1. Воспроизведение обучающего материала. Последовательность представления обучающего материала и сам обучающий материал берется из файла, сгенерированного в инструментальной среде. Из этого же файла также считается значение флага разрешения перехода на предыдущий экран.

2. Задание вопросов, прием ответов, анализ ответов, принятие решения о продолжении обучения. Если к текущему обучающему экрану имеются вопросы, то они задаются в порядке, определяемом случайным образом.

Разработка обучающих экранных форм

Редактор графического, мультимедийного и текстового материала

Вопросы и ответы

Редактор вопросов и ответов

Файл сохраненных экранов

Компоновка обучающего материала

Редактор Обучающие ^ Генератор обучающего

проектов материала

материалы

СС

Файл

проекта

Конфигурация

управления

Р8 ОбСреда

Файл с обучающим и тестирующим материалом I <модуль студента>

Рис. 3. Архитектура комплекса ИнСр-Э

3. Быстрый запуск на выполнение исполняемого файла (например, изучаемая программная система или программа-браузер) из ОбСреды.

4. Возможность настройки размеров экрана, определение имени и пути исполняемого файла.

Обучающая среда существует в двух вариантах: автоматизированный учебник (традиционная обучающая среда, которая может функционировать в любых вычислительных средах), ИТМЬ-обучающая среда для организации дистанционного обучения.

Интерфейс обучающей среды содержит следующие компоненты: окно представления обучающих экранов; окно тестирования; окно настройки параметров; окно протокола. Так, окно демонстрации обучающего материала должно содержать рабочее поле, в котором размещаются обучающие экраны, кнопки смены экрана, которые позволяют перемещаться по обучающему материалу вперед и назад, кнопка быстрого запуска приложения.

Вид интерфейса обучающей среды показан на рис. 4. Здесь приведен пример работы обучающей среды в режиме «автоматизированный учебник».

Демонстрационная часть предназначена для покадровой демонстрации обучающего материала, который хранится в файле данных для модуля преподавателя. Обучающий материал представлен набором обучающих экранов, которые сменяются путем нажатия кнопок 0 или выбором в меню Команды | Предыдущий кадр и Команды | Следующий кадр.

Отличительной особенностью комплекса является то, что он позволяет создавать такие обучающие среды, последовательность информационных экранов в которых может изменяться в зависимости от того, как проходит процесс обучения, в частности, как обучаемый отвечает на тестовые вопросы.

фдйл |>.r*Wf|.hl fl^MWTfM 2

jg Н™| 1Ё) пт________________________________________________________________________________________ш

Арммі екгим пас гврсинд систрфіц Wo■■ Id Wide- Wob

HOE^H

+.JH ч ti'-^-bauH Q**»^et |-4 2

Ш №) ^J \ ■] ■! il

WWWdO

ЧНИ HH I H jl фіа|інлірііа

D^P I1TI К t» Іут Milkuf' I ■!'

Lli міч II. . рґіЗпнвгнн ЧНМ1Н і i:h г гал пкмінл і

Рис. 4. Вид демонстрационного экрана

При построении адаптивной обучающей системы преподаватель может задавать любые варианты переходов между экранами в зависимости от получаемых на тестовые вопросы ответов. Наиболее удобным и эффективным представляется вариант, когда вся информация, которой должен овладеть обучаемый в ходе сеанса обучения, разбивается на темы.

Тестирующая часть предназначена для проведения тестов, для закрепления пройденного материала. Тестирующая часть представлена тестированием в ходе обучения и контрольной работой. С помощью тестирования в ходе обучения производится контроль усвояемости материала и в случае необходимости повторение обучения. С помощью контрольной работы производится итоговый контроль всего пройденного материала.

Разработка HTML-обучающей среды

Для организации дистанционного обучения ИнСреда комплекса ИнСр-Г дополнена инструментальными программными средствами формирования обучающей среды, которая бы могла просматриваться Internet-средствами, в частности, программами-браузерами.

Целесообразным представляется реализация автоматизированной обучающей системы и инструментальной среды средствами Visual Basic for Applications. Такой подход позволяет реализовать все указанные выше функции, но в среде текстового процессора Microsoft Word 97/200/XP, в котором уже реализованы средства построения Web-страниц. Более того, использование столь популярного редактора позволяет непрограммирующему преподавателю легко строить обучающий материал любой сложности известными способами.

Задача же разработчиков состоит в создании удобного, легко изучаемого интерфейса для создания обучающей среды и в её программной реализации.

На рис. 5 показан интерфейс инструментальной части. Действующий вариант поддерживает следующие функции:

• создание проекта - обучающего фрагмента (new project);

• открытие и сохранение проекта (open project, save project);

• переход к предыдущей странице и переход к новой странице (page preview,

page next);

• добавить в проект информационную страницу (add info);

• добавить в проект тестовую страницу (add quest);

• удалить страницу из проекта (del page);

• закрыть проект (close project).

W Microsoft Word - Докцмент26

1^1 Файл Правка Дид Вставка Формат Сервис Таблица Окно ? - \& 1 х|

|[ □ с»а ®

Обычный \ Arial | & ж к ч шшт

4" ^ Q |^| О Избранное Переход ▼ т =i

■*т

f 1 ь Vr" 4>- ■

№

: -Л-1

страницу

Дооавить страницу с вопросами Т

r-.i -.д-лД:

Уд ал итъШ^ран и цу ;т

V'-■ >; ■; ! г :;SV:у ;- ^ J

\\ л г“-3 акр ытъ пр оект

JJ-B Ей Ы +■ ■+ Й5 а шг Й

| Стр. 1 Разд 1 1/1 На Oj 1см Ст Кол 1 Гл

Открыть проект нового обучаемого объекта

Рис. 5. Интерфейс ИнСреды для создания HTML-обучающей среды

Сгенерированная ИТМЬ-обучающая среда строится по шаблону «информационная страница - вопрос/тест - пример работы». Порядок следования этих объектов задается преподавателем при создании обучающего фрагмента.

Продуктом ИнСр-Э, разработанным авторами, может служить тестирующий комплекс (Тестер) для создания тестов в социально-экономической области знаний. Тестер работает в следующих режимах:

1) режим создания теста;

2) режим создания деловой игры;

3) режим предъявления теста (собственно тестирование).

На рис. 6 - 8 показаны экранные формы различных режимов Тестера.

Интерфейс пользователя рассчитан на непрограммирующего преподавателя, легок в освоении.

7 ГАЛИр-

ft У

ПЧЛ PtJjbTJT

Тасгммгт^ии

Рис. 6. Интерфейс тестера

Рис. 7. Интерфейс тестера 122

*-;н-|н 1Ш|».«1ру рнрти 13

'кшВй^МИИГЕП! | | -

№ ] Г«<)

Рис. 8. Режим преподавателя при подготовке теста.

Форма редактирования вопроса

Список использованной литературы

1. Федеральная целевая программа «Электронная Россия» на 2002 - 2010 годы: Решение Правительства России от 29.01.2002.

2. Кафтанников И.Л., Надточий И.Л. Организационно-методическое обеспечение многоуровневого непрерывного образования в области информационных технологий // IX Международная конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»: Сб. тр. Ч. III. М., 1999. С.78 - 80.

3. Современные технологии программирования на ’^Мо'^^-платформе: Учеб. пособие. Челябинск, 1997.

4. Надточий И.Л. Информационные и Шетй-технологии в образовании: Учеб. пособие. Челябинск, 1999.

Н.В. Горохова К ВОПРОСУ О КАЧЕСТВЕ ОБРАЗОВАНИЯ

Качество образования - вопрос, на который достаточно сложно ответить в полном объеме, тем более прописать четкую технологию работы над системой контроля качества в высшем учебном заведении. Для начала попробуем отнестись к его рассмотрению прагматично, без обращения к философскому понятию «качество», так как это отдельный многогранный вопрос, на который отвечают философы образования, аналитики. Нас будет интересовать качество управления образовательным учреждением. Чтобы не повторять отрицательный опыт компаний и организаций в области сертификации и введения стандартов ИСО 9000, попробуем разобраться и прописать четкую технологию работы.

«Российские компании могут получить реальные преимущества, если будут подходить к сертификации ИСО 9000 не просто как к соответствию требованиям стандарта, а как к средству овладения методами управления компанией, направленными на постоянное совершенствование работы компании. Если российские компании хотят получить все преимущества от сертификации ИСО 9000, то они должны признать тот факт, что сертификация является лишь началом процесса. Получение сертификата в рамках сертификации ИСО 9000 необходимо рассматривать как диагностический инструмент руководства компании, позволяющий измерить и оценить, насколько компания соответствует требованиям своих клиентов» (Внедрение стандарта ИСО 9000: 2000. М., 2001).

Прежде чем решать вопрос качества, необходимо понять, что же заложено в понятии «качество». В первую очередь организация должна определить, кто заин-