CC BY
35
Educational Technology & Society 3(2) 2000 ISSN 1436-4522
Организация вводно-мотивационного этапа деятельности в компьютерной обучающей системе
Г.А. Атанов, В.В. Локтюшин Донецкий институт социального образования atanov@dise.donbass.com
АННОТАЦИЯ
Рассмотрена структура учебной деятельности. Показано, что с организационной точки зрения основная роль в деятельности принадлежит ее вводно-мотивационному этапу. Сформулированы задания этого этапа деятельности для компьютерных обучающих систем. Основное внимание обращено на ориентировочную часть способа действий, в частности, на собственно ориентировку. На примерах некоторых обучающих систем по
-
этап, в частности, имитация процессов и явлений, «сборка» установок из их отдельных частей, обсуждение их назначения, демонстрация их работы, тестовые задания открытого и закрытого типов, на соответствие, на правильную последовательность.
Ключевые слова
компьютерная обучающая система, деятельностный подход, способ действий,
-
Введение
Разработка компьютерных программ учебного назначения имеет уже более чем тридцатилетнюю историю. Можно выделить несколько этапов ее развития, при этом характерно, что каждый новый его виток определялся не дидактическими достижениями, а новыми техническими возможностями компьютеров. Вначале это были программы поддержки учебного процесса, и они играли, в основном, роль обычных технических средств. За рубежом это направление получило название Computer Assistant Learning. Появление персональных компьютеров дало мощный импульс для создания обучающих программ, которые были призваны обучать (в рамках определенного количества учебного материала) без помощи человека. Они получили название Tutoring Systems. Наиболее совершенные из них выполняются на основе методов искусственного интеллекта (Intelligent Tutoring Systems) (Wenger,
1987). Хотя эта терминология используется и в настоящее время, такое деление весьма условно, так как первое направление практически сливается со вторым.
Первые обучающие программы (системы) были созданы для простейших персональных компьютеров, они были написаны практически без участия специалистов по дидактике. В дидактическом плане они были примитивны и представляли собой, по сути дела, переписанные из учебников тексты, сопровождающиеся вопросами. Обучаемым теперь предлагалось читать учебный материал не в книгах, а на экране дисплея.
Появление цветных мониторов, последующее развитие компьютерной графики дали новые импульсы разработке обучающих систем. В них вошли цвет, анимация, звук. Затем главенствующими оказались идеи мультимедиа, гипермедиа. И каждый раз на первом плане опять были программисты, дидактическая культура разработчиков была низкой, а реализация новых технических возможностей опережала дидактическую мысль. И вот однажды мы прочитали о конкурсе на лучшую обучающую программу, где особо подчеркивалось, что программы без звука (!) к рассмотрению не принимаются. Дидактические же требования к программам не выдвигались вовсе.
Сейчас создано огромное количество различных программ учебного назначения по многим учебным предметам, однако, как мы видим, существенного влияния на учебный процесс это не оказывает. Компьютер в обучении используется, в основном, как заменитель традиционных дидактических средств. Упор в большинстве применяемых компьютерных программ делается на наглядность, которая с помощью компьютера реализуется, конечно, чрезвычайно эффективно. Однако зачастую обучение этим и ограничивается, поскольку программы являются, по сути дела, информационными или демонстрационными.
Пренебрежение дидактикой, непонимание ее роли приводит к тому, что использование иных обучающих программ даже наносит вред учебному процессу. Не хочется верить, но около десяти лет назад число таких программ составляло около 90%(!) (Машбиц, 1988). Сейчас нет серьезных оснований считать, что положение заметно изменилось к лучшему.
Теперь обучающие системы входят в Интернет. И здесь наблюдается та же картина. Размещение на серверах текстов лекций и различной учебной документации часто считается созданием обучающих систем, серьезным развитием дистанционного обучения. Конечно, такая работа может быть полезной. Но в данном случае речь должна идти не об обучающей, а информационной системе.
Дидактический подход остается прежним, отвечающим принципам информационного обучения, - обеспечить легкодоступность знаний, под которыми понимается учебная информация. Эго очень опасно, потому что Интернет предназначен для массового доступа.
Деятельностный подход в обучении
С позиций современных представлений педагогической психологии и дидактики, конечной целью обучения является не приобретение знаний, а формирование способа действий, реализуемого через умения. Эго может быть сделано только в процессе деятельности, а именно учебной деятельности. В этом смысле процесс обучения представляет собой управление учебной деятельностью. Именно управление, а не передача знаний является механизмом обучения. Учебная же деятельность является его продуктом. Знания необходимы постольку, поскольку способ действий формируется при оперировании со знаниями. С другой стороны, знания усваиваются только в деятельности. Таким образом, содержание обучения включает знания, подлежащие усвоению, и виды деятельности, основанные на этих знаниях (Бадмаев, 1998; Машбиц, 1988, Фридман, 1987)
Согласно теории деятельности, деятельность рассматривают с точки зрения ее функциональных частей, или сторон (содержательная, операционная, мотивационная), связи между ее элементами (цели, средства, задачи, продукты), ее организации (вводно-мотивационный, операционно-познавательный, контрольнооценочный этапы) (Машбиц, 1988; Суходольский, 1988; Фридман, 1987).
Единицей деятельности является действие, особый вклад в представления о котором внес П.Я. Гальперин. Под способом действий понимают систему операций, которая обеспечивает решение задач определенного типа. Способ действий также имеет функциональные стороны: ориентировочную, обеспечивающую подготовку субъекта деятельности к ее осуществлению; исполнительную, обеспечивающую преобразование объектов деятельности; контрольную, обеспечивающую проверку правильности применяемых процедур решения задачи и соотнесения фактических продуктов деятельности с желаемыми, то есть с целью деятельности (Бадмаев, 1998; Гальперин, 1966).
Любую технологию обучения необходимо рассматривать, в первую очередь, с точки зрения деятельностного подхода, то есть ее соответствия теории деятельности. Особое внимание в этом смысле необходимо уделять компьютерным технологиям, многие авторы которых относят их к деятельностным только благодаря специфике
-
-
компьютером не действовать? Конечно, работа за компьютером - это деятельность» -так думают очень многие).
Развитие деятельности схематически можно представить в следующем виде: потребность - мотив -цель -подцели -задачи - подзадачи - действия - операции -продукт. Принципиально важным этапом деятельности, особенно деятельности
-
призван решать вопросы ввода учащегося в задачу, на этом этапе происходит адаптация учащегося к будущей деятельности. Это и есть ориентировка. Е.И. Машбиц разбил ориентировочную часть на два компонента (Машбиц, 1988). Первый -качеств, которые существенны для преобразования объектов учебной деятельности. -выработку плана действий.
При традиционном обучении в качестве прямого его продукта выступает исполнительная часть способа действий, которая непосредственно обеспечивает преобразование объекта. Ориентировочная же часть способа действия, и прежде всего собственно ориентировка, выступает как побочный продукт. Побочный же продукт запоминается и усваивается менее эффективно, чем прямой, а это значит, что усвоение способа действия потребует много времени и будет доступно не всем учащимся, а обобщение далеко не всегда достигнет требуемого уровня. Поэтому, с нашей точки зрения, одной из важнейших задач организации учебной деятельности выступает разработка таких ее видов, таких технологий обучения, в которых собственно ориентировка выступала бы как ее прямой продукт. Эго особенно важно при применении компьютера.
-
деятельности, поэтому мы не будем напоминать общих положений, а вернемся к этому вопросу при рассмотрении конкретных примеров.
Интеллектуальный обучающий комплекс по физике
-
знаниях. Как известно, построение систем, основанных на знаниях, является предметом искусственного интеллекта (Поспелов, 1988). Более того, хотя об этом знают далеко не все разработчики и потребители обучающих программ,
-
искусственному интеллекту в обучении. Под искусственным интеллектом в обучении понимают новую методологию психологических, дидактических и педагогических исследований по моделированию поведения человека в процессе обучения, опирающуюся на методы инженерии знаний. Другими словами, это синтез психологии, дидактики и инженерии знаний.
Таким образом, обучающая система должна быть интеллектуальной. Это значит, что система, в первую очередь, имеет автономную базу знаний, содержащую предметные знания, то есть знания по учебному предмету, которому посвящена система. Наличие такой базы знаний позволяет, не затрагивая всю систему, изменять, добавлять, расширять предметные знания, то есть «обучать» систему (Поспелов,
1988).
Интеллектуальным является разработанный нами обучающий комплекс по физике (Атанов, Кандрашин, Локтюшин, 1997; Л1апоу, 1993; Л1апоу, КаМга8Ып, ЬакйшЫп, 1994, 1997). Он состоит из отдельных автономных систем, реализующих единый дидактический подход. Главными особенностями этого подхода являются: подчинение содержания каждой системы не логике отдельной темы, а логике развития процесса или явления, имитируемого системой; построение предметных и текущих моделей обучаемого, в том числе моделей ошибок; обязательное и
-
направленность диалога; возможность выполнения задания системы (достижения цели деятельности) учащимися с различной степенью подготовки.
Работа с отдельной системой подчинена достижению ближайших учебных целей, обусловленных ее предметным содержанием, причем главным здесь является формирование умений. Работа со всем комплексом имеет дополнительный
-
формирование образа действий по решению физических задач. При этом подход к
решению задач явно не оговаривается и не обсуждается, а воспринимается и закрепляется обучаемым как деятельность. Здесь главную роль играют психологические механизмы непроизвольного запоминания.
Организация вводно-мотивационного этапа -
дидактическую роль в обучении вообще, при использовании компьютера его роль возрастает многократно. В то же время, крайне редко можно встретить обучающую программу, в которой этому этапу уделялось бы должное внимание.
-
с помощью компьютерной обучающей системы, является осознание и понимание студентами: 1) целей и задач системы; 2) физического характера явлений и процессов, принципов работы установок, которые являются объектами деятельности системы; 3) знаний, которые являются необходимыми для достижения цели, поставленной системой. Согласно теории деятельности, именно оперирование с этими знаниями приводит к формированию вначале необходимых для решения конкретной задачи умений, а затем и образа действий в целом.
-
задачный. Первый заключается в том, что учебная деятельность подчиняется логике развития определенной темы (раздела). Для этого обучаемый должен работать как с теоретическим материалом, так и с определенным набором задач по этой теме. Задачи здесь являются необходимым элементом, так как именно при их решении осваивается способ действий. Цель заключается в усвоении данной темы с необходимой глубиной.
Задачный подход, который реализуется в наших системах, основан на решении отдельной задачи, сложность которой превышает сложность обычно решаемых -
-
предполагает достижение обучаемым некоторой практически значимой цели. Во многих системах эта цель даже вынесена в название, например, «Попади в цель», «Забей гвоздь», «Определи материал», «Спаси товарищей», «Обезвредь мину». Таким образом, мотивация повышается еще сильнее, так как обучаемый становится субъектом действия, главным действующим лицом разворачивающихся в системе событий. Так, задание системы «Обезвредь мину» начинается словами: «Ты капитан сторожевого корабля...». Затем капитану дается приказ обезвредить мину, обнаруженную в акватории порта. И надо видеть, как загораются глаза, особенно у ребят, получивших это задание.
Заметим, что понятие этап по отношении к деятельности в целом является
-
мотивационного этапа, так же как и других этапов, распределены по всей системе, они относятся как к глобальному заданию системы, так и к подзаданиям, на которые разбивается глобальное задание. В качестве методов реализации этого этапа используются имитация процесса или работы установки, «конструирование» установки из отдельных ее частей, обсуждение их назначения и особенностей работы установок, тестовые задания закрытого и открытого типа, на соответствие, на правильную последовательность.
Рассмотрим в качестве примера системы «Двигатель внутреннего сгорания» и «Попади в цель». Целью первой является определение мощности и к.п.д. двигателя по его конструктивным параметрам. Как видно, само название этой системы, в отличие от второй, не способствует повышению мотивации за счет усиления субъективного начала. Это достигается другим способом (рис.1). Обучаемому предлагается для выбора каталог с демонстрацией внешнего вида автомобилей, и для двигателя того автомобиля, который ему нравится больше всего, для двигателя своего автомобиля, он и будет проводить расчеты.
..
Е^кі Ри1< ймптаж
; ъ-ик '-ли** р,ГЬ
І\р«-гРгС'ліч
ШіГіЬнУт>% Ы .МП
РісЬ*
Рис. 1. Каталог автомобилей.
Система «Попади в цель» предполагает работу с электронно-лучевой трубкой. Здесь необходимо определить значения напряжений на отклоняющих пластинах, обеспечивающие попадание заряженной частицы в определенную точку экрана.
Опишем, как в указанных системах реализовано тестовое задание на соответствие. На экране приводится «немая» схема установки (рис.2).
Рис. 2. Начальная стадия работы с «немой» схемой.
Рядом с ней располагается список основных ее частей. Деятельность обучаемого заключаются в следующем. Последовательно в случайном порядке указываются отдельные элементы схемы, и обучаемый должен каждому такому элементу поставить в соответствие название из списка. Если название указано верно, то индицируется следующий элемент, и т. д. При ошибочном названии элемент индицируется повторно, и обучаемому предоставляется возможность исправить ошибку. Даже если он вообще не знаком со схемой и не знает ее элементы, он все равно в конце концов справится с этим заданием, сам определит (по сути дела, экспериментально) верные названия всех элементов и, таким образом, усвоит схему. В этом случае список играет роль ориентировочной основы действия [2].
Даже если обучаемый знаком с соответствующей теорией, то сразу правильно указать названия элементов ему не так просто, как это может показаться. Выделение элемента схемы обучаемым, так же как и выделение названия из списка, относится к
-
видеть и производить зрительное слежение. Объектом действия является модель
материального предмета - схема установки. В традиционном обучении освоение теоретических положений часто происходит без опоры на материальную форму действия, никакие преобразования объекта не производятся, во всяком случае, на это обучаемых специально не нацеливают. Поэтому для прочного усвоения требуется многократное повторение. Описанная же деятельность, предусмотренная в компьютерных системах, существенным образом опирается на материальную форму (действия с клавиатурой), результатом которой является преобразование объекта в схему «живую» (рис. 3).
і. Р'гі+’.м Ті»і. 5. Г .її ь-.
*-И ' »
[Ч.І... ОФМІкії
Рис. 3. Заключительный этап работы с «немой» схемой.
В итоге отдельные элементы в воображении обучаемых превращаются в единое целое, обучаемые начинают задумываться об их взаимодействии, внутренних связях, глобальное задание системы начинает наполняться конкретным смыслом.
На этой стадии происходит также адаптация обучаемых к системе, они привыкают к ее интерфейсу и управлению ею.
-
-
демонстрирует его работу в течение полного цикла с перемещением поршня,
-
воздушной смеси. При желании обучаемый может несколько раз запускать такую демонстрацию самостоятельно. Теперь обучаемый видит взаимодействие уже известных ему элементов двигателя, теперь они в его сознании объединяются не просто механически, а функционально, отражая физику процессов, протекающих в двигателе.
Дальнейшее углубление ориентировки происходит в обсуждении увиденного. С этой целью очень удобно использовать так называемые активные подсказки, построенные как тестовые задания открытого типа. Активная подсказка представляет собой фразу, в которой пропущено ключевое слово, и это слово должно быть введено обучаемым. Если обучаемый его не знает, то он может обратиться к системе за помощью, и та выведет его на экран. С целью сохранения активной позиции обучаемого система повторно предлагает ему ту же самую активную подсказку и опять требует, чтобы обучаемый ввел ответ. Обучаемый вводит теперь уже известное ему слово, и таким образом происходит закрепление знания, заключенного в активной подсказке. Примерами активных подсказок являются фразы: «Впускной клапан открывается, когда поршень идет вниз», «Выпускной клапан открывается, когда поршень идет вверх», «Искра проскакивает, когда поршень находится в верхнем крайнем положении» (курсивом показаны пропускаемые слова). Главное здесь заключается не в сложности этих заданий (как видно, они очень просты), а в важности констатации этих (и других) фактов для формирования ориентировочной основы будущей деятельности.
Работая с системой «Попади в цель», обучаемый имеет возможность управлять процессом, устанавливая различные значения напряжений на отклоняющих пластинах, и система дает ему такое задание. Обучаемому предлагается пять попыток
для достижения цели (попадания заряженной частицы в заданную точку), и он должен попробовать это сделать, не проводя вычислений. Запустив частицу и проанализировав ее траекторию, он вносит коррективы в значения напряжений и повторяет запуск. Он видит, как его действия влияют на результат, и глубже
-
трубкой «на ты». Но как бы обучаемый ни старался, он не сможет попасть в заданную точку. И итог подводит система, выводя на экран сообщение, в котором акцентируется внимание на том, что метод подбора здесь непригоден, и задачу необходимо решать, вооружившись знаниями о процессе.
Для того чтобы действия обучаемого на описанной стадии работы были осмыслены, он должен владеть определенными представлениями о процессе, знаниями о нем. Необходимо, как говорят, актуализировать требуемые знания. Великолепным средством здесь может быть описанная выше активная подсказка. Достаточной является следующая последовательность подсказок: «Одноименные электрические заряды отталкиваются», «Разноименные электрические заряды притягиваются», «Положительно заряженная частица ускоряется, если на ускоряющий электрод подан отрицательный заряд», «Отрицательно заряженная частица ускоряется, если на ускоряющий электрод подан положительный заряд», «Ускорение заряженной частицы происходит под действием электрического поля».
-
по всей системе, их задача заключается в подготовке обучаемого к выполнению очередных отдельных действий, а не всего глобального задания. Если, например,
-
напомнить ее через тестовое задание закрытого типа с альтернативной формой ответа, когда обучаемому предлагаются несколько формул, и он должен выбрать нужную. Если он ошибается, следует организовать краткий диалог для понимания обучаемым природы ошибки и повторить задание. При этом условии поиск ответа становится осмысленнее. И ответ будет получен обязательно.
Если развитие действия требует использования точных формулировок (законов, принципов, теорем, определений понятий и т. п.), то здесь целесообразно использовать тестовое задание на правильную последовательность. В выбранной формулировке случайным образом перемешиваются слова (это делает сама система), и задача обучаемого состоит в том, чтобы с помощью мышки вернуть их на законные места. Это в высшей степени созидательная работа, она захватывает, в первую очередь потому, что постепенно в предложенной абракадабре проявляется смысл. И добиться полного смысла может любой, даже не знакомый с этой формулировкой (правда, при этом предполагается, что он владеет умением построения правильных предложений).
Во всех системах после формулировки задания приводится следующее обращение к обучаемому: «Ты, конечно, справишься с заданием. Если не будешь знать, то делать, обращайся к помощи, не затягивая. Помни, что главное - это ПРОЙТИ ВЕСЬ ПУТЬ ДО КОНЦА». И мы видели студентов, которые с помощью наших обучающих систем проходили путь деятельности с начала до конца впервые в своей жизни.
Заключение
Описан интеллектуальный компьютерный обучающий комплекс, отвечающий современным представлениям о целях обучения, подробно изложены пути и методы
-
решения и созданая нами инструментальная оболочка могут быть использованы в обучающих системах по любой естественной и технической дисциплине, что открывает широкие возможности для сотрудничества. Комплекс по физике (под Б08) можно получить по адресу http://www.dise.donbass.com.
Литература
Атанов Г.А., Кандрашин Г.В., Локтюшин В.В., 1997. Атанов Г.А., Кандрашин Г.В., Локтюшин В.В. Реализация деятельностного подхода в компьютерном обучающем комплексе //Сборник избранных трудов Международной конференции «Современные проблемы дидактики высшей школы». - Донецк: Изд-во ДонГУ, 1997. С. 44-56.
Бадмаев Б.Ц., 1998. Бадмаев Б.Ц. Психология и методика ускоренного обучения. -М.: Владос, 1998.
Гальперин П.Я., 1966. Гальперин П.Я. Психология мышления и учение о поэтапном формировании умственных действий // Исследования мышления в советской психологии: Сб. научн. трудов. - М.: Наука, 1966. С. 236-278.
Машбиц Е.И., 1988. Машбиц Е.И. Психо лого-педагогические проблемы
-Поспелов Г.С., 1988. Поспелов Г.С. Искусственный интеллект - основа новой
-
Суходольский Г.Б., 1987. Суходольский Г.Б. Основы психологической теории
-
Фридман Л.М., 1987. Фридман Л.М. Педагогический опыт глазами психолога. - М.: Просвешение, 1987.
Atanov G.A., 1993. Atanov, G.A. An Activity Approach for Elaboration of Educational Software in Physics //The Proceedings of the International Conference on Computer Technologies in Education.- Kiev, 1993.-pp. 137-138.
Atanov G.A., 1993. Atanov, G.A. The Educational Software in Physics Realizing an Activity Approach// The Proceedings of the International Conference PEG93: AI Tools & Classroom. Scotland, Edinburgh, 1993.-Pp. 601-607.
Atanov G.A., Kandrashin G.V., Laktiushin V.V., 1994. Atanov, G.A., Kandrashin, G.V., Laktiushin, V.V. The Tool-Making Realization of the Activities Approach to Elaborate Educational Software// The Proceedings of the East-West International Conference on Computer Technologies in Education. Ukraine, the Crimea, 1994.-P. 118.
Atanov G.A., Kandrashin, G.V., Laktiushin, V.V., 1997. Atanov, G.A., Kandrashin, G.V., Laktiushin, V.V. Computer Tutoring Systems for Science Education Based on the Activity Approach// New Media and Telematic Technologies for Education in Eastern European Countries/Eds. P. Kommers, A. Dovgiallo, V. Petrushin, P. Brusilovsky. -Enshede: Twente University Press, 1997.-Pp. 75-79.
Wenger E., 1987. Wenger, E. Artificial intelligence and tutoring systems. Computational approaches to the communication of knowledge. Los Altos: Morgan Kaufmann, 1987.
