CC BY
8
УДК 378
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ
А. И. Ермакова1, Д. А. Новичков2
^Пензенский государственный университет, Пенза, Россия
1аегтакоуа270б1992@таП.ги 2^ти1уа.поу1сЬкоу.оо@та11.ги
Аннотация. Основные принципы и правила организации обучения с применением автоматизированной обучающей системы (АОС) базируются на современной психолого-педагогической теории обучения. На этой основе формируется учебно-методическое обеспечение АОС, представляющее собой совокупность автоматизированных обучающих курсов (АОК), методических и информационных материалов, а также учебных пособий, необходимых для реализации дидактических функций в процессе автоматизированного обучения. Методическое обеспечение содержит рекомендации для преподавателей, указания для составителей АОК по отдельным темам и дисциплинам. В статье предложены аспекты, которые можно учитывать при применении методов автоматизированного обучения при подготовке специалистов радиотехнической направленности.
Ключевые слова: метод автоматизированного обучения, высшая школа, подготовка специалистов, радиотехническая направленность
Для цитирования: Ермакова А. И., Новичков Д. А. Применение методов автоматизированного обучения при подготовке специалистов радиотехнической направленности // Вестник Пензенского государственного университета. 2022. № 3. С. 20-27.
Введение
Автоматизированная обучающая система (АОС) состоит из подсистем, которые в соответствии с существующими методами системного анализа автоматизированных и управляющих комплексов принято делить на функциональные и обеспечивающие. Функциональные подсистемы связаны с основной целевой функцией обучающей системы и различаются по способу ее применения в учебном процессе. В состав программного обеспечения принято включать лингвистические средства. Можно выделить ряд обеспечивающих подсистем вспомогательного типа, ориентированных на поддержание функционирования АОС и оптимизацию ее характеристик, например организационную, обслуживающую, информационно-справочную, нормативную и т.д.
Основными пользователями АОС являются: обучающиеся; составители (авторы) автоматизированных обучающих курсов (АОК); преподаватели, проводящие занятия; операторы и администратор (диспетчер) [1].
Основные принципы и правила организации обучения с применением АОС базируется на современной психолого-педагогической теории обучения. На этой основе формируется учебно-методическое обеспечение АОС, представляющее собой совокупность АОК, методических и информационных материалов, а также учебных пособий, необходимых
© Ермакова А. И., Новичков Д. А., 2022
для реализации дидактических функций в процессе автоматизированного обучения (АО). Методическое обеспечение содержит рекомендации для преподавателей, указания для составителей АОК по отдельным темам и дисциплинам.
Какие же преимущества можно получить при АО?
Факторами, определяющими более высокое качество обучения при использовании АОС, являются:
а) объективизация содержания в процессе обучения - каждое занятие, включенное в АОС, является в конечном счете результатом коллективного творчества профессорско-преподавательского состава кафедры или предметно-методической комиссии;
б) индивидуализация обучения - каждый обучающийся работает с ЭВМ в режиме диалога: электронно-вычислительная машина выдает информацию или задание, воспринимает ответ обучающегося, анализирует его, указывает на ошибку, повторяет объяснение. Поэтому учебный материал усваивается обучающимся в посильном для него темпе и по индивидуальному сценарию;
в) благоприятная эмоциональная обстановка - «обучающемуся предлагают самому анализировать, сопоставлять, исследовать... , значит, в нем признают личность, способную к творческому труду, партнера по совместной интеллектуальной деятельности, а не всего лишь пассивное вместилище, куда надлежит воткнуть предусмотренную сумму знаний...»;
г) идеальная психологическая атмосфера - ЭВМ терпелива, услужлива, готова оказать помощь в любое время, никогда не вспылит и не утомится от общения даже с самым въедливым обучающимся [2].
С позиции преподавателя автоматизированная система также имеет ряд преимуществ:
- преподаватель освобожден от нетворческой деятельности, связанной с проверкой качества выполнения задания каждым обучающимся;
- преподавателю представляется обширная и хорошо организованная статистика по динамике процесса обучения (каждый обучающийся может быть проконтролирован за одно занятие 7-10 раз); эту информацию можно использовать для совершенствования методики, улучшения содержания дисциплин или для управления обучением отдельных обучающихся;
- труд, затраченный при подготовке занятия, окупается многократным проведением его в автоматизированном режиме.
Организационные и методические рекомендации по созданию автоматизированного обучающего курса
I. Выбор учебного материала.
Разработка любого АОК начинается с анализа квалифицированных характеристик специалиста, изучения учебных и тематических планов, программ и выбора учебного материала, который целесообразно изучить в режиме диалога с ЭВМ [3].
Целесообразность включения того или иного занятия в автоматизированную систему (АС) обучения определяется следующими факторами:
1. Возможностью структурированного представления учебной информации. Проще поддаются автоматизации дисциплины с хорошо развитым формализованным аппаратом. Однако принципиальных трудностей для переложения любой темы в автоматизированный режим обучения не существует. В настоящее время разработано достаточно большое количество промышленно-сопровождаемых курсов по многим дисциплинам.
2. Возможностью преодоления аппаратных ограничений. Иногда приходится отказываться от применений АОК из-за особенностей представления информации с экрана
видеотерминала: нет используемых символов; формулы можно записывать только в одну строчку (своеобразно выглядит запись производной, степени переменной или ее индексов); размеры экрана не позволяют разметить громоздкие таблицы, схемы, графики и т.д. Следует учитывать, что язык обучающего курса предъявляет определенные требования к форме учебного материала, заданий, исходных данных и т.д.
3. Степенью интенсификации обучения. Применять ЭВМ целесообразно там, где это приносит выигрыш либо во времени, либо в глубине усвоения учебного материала с учетом реальных потребностей учебного процесса на конкретном его этапе для достижения определенного педагогического эффекта. При этом обращается внимание не только на дидактические, технические и эргономические возможности автоматизации, но и на особенности методики проведения занятий [4].
4. Целью обучения. Несколько большее, по сравнению с подготовкой традиционными методами, внимание обращается на цели и задачи общения: что обучающийся должен знать, уметь, о чем иметь представление. Опыт показывает, что эффективность автоматизации высока при привитии навыков и умений.
5. Частотой проведения занятия. Чем чаще повторяемость тематики занятия по различным дисциплинам кафедры, чем больше учебных групп будут ежегодно проходить обучение с использованием разработанного АОК, тем выгоднее автоматизация.
6. Стабильностью содержания учебного материала. Учитывая трудоемкость разработки АОК, желательно включать в него учебный материал, который будет оставаться неизменным в течение нескольких лет. Корректировка содержания АОК допускается, но она снижает эффективность эксплуатации курса [5].
7. Доступностью для самостоятельного усвоения. Вследствие высокого уровня самостоятельности обучающихся в работе с АОК рекомендуется на эти занятия выносить такой учебный материал, который можно усвоить без обращения за помощью к преподавателю.
8. Объективностью контроля знаний. Так как в режиме АО контроль за качеством знаний возлагается на ЭВМ, то желательно уже на этапе подбора учебного материала учитывать возможность построения такой системы контроля, которая могла бы предотвратить появление у обучающих сомнений в объективности выставляемых оценок.
После того, как учебный материал выбран, рассмотрен предметно-методической комиссией и одобрен кафедрой, можно приступать к разработке сценария.
II. Разработка сценария.
Сценарий курса разрабатывается опытным педагогом на основе использования лаконично изложенного учебного материала и детально продуманной последовательности его предъявления.
Учебный материал разбивается на части, каждая из которых может быть помещена на один экран видеотерминального устройства. Написание текста и оформление таблиц, графиков, рисунков осуществляется с помощью букв латинского и русского алфавитов, цифр и специальных символов, имеющихся на клавиатуре [6].
Таким образом, сценарий курса содержит набор заполненных учебным материалом экранов и инструкцию по переходу от одного экрана к другому.
Основное требование к сценарию - организация диалога между преподавателем и обучающимся, в котором роль преподавателя играет ЭВМ.
По функциональному назначению экраны можно сгруппировать в семь блоков (рис. 1):
- блок аннотации курсов;
- блок распознавания обучающихся;
- блок предъявления учебной информации;
- блок тренажа;
- блок контроля знаний;
- блок управления процессом обучения;
- блок анализа результатов обучения и сбора статистических данных. Каждый блок может содержать от одного до нескольких тысяч экранов [7].
Аннотация курса
1 г
Распознавание обучающегося
-------- ^-----
1 г
Предъявление учебной информации *—
Тренаж —
1 г
Контроль знании ч-
1 г
Управление процессом обучения
1 г
Анализ результатов и сбор статистики
Рис. 1. Функциональная схема автоматизированного обучающего курса
Блок аннотации курса несет сервисную нагрузку и содержит экраны, на которых отображаются: тема курса, целевая установка, учебные вопросы, список литературы, инструкция обучающимся по порядку прохождения курса.
Экраны с инструкциями с обучающимся могут помещаться в других блоках сценария, т.е. в местах, где они реализуются.
Блок распознавания обучающихся. Распознавание обучающихся производится для определения их способностей и уровня базовой подготовки в целях организации индивидуального обучения. Если у автора курса есть основания предполагать, что усвоение учебного материала может проходить разными путями, то при написании сценария необходимо предусмотреть ветвление процесса обучения на наиболее вероятное количество направлений. Для каждого направления в дальнейшем разрабатывается сценарий обучения в зависимости от индивидуальных способностей обучающегося.
Способности могут определяться с помощью вопросов, задач и специальных тестов. Оформление экранов для этих целей аналогично подготовке информации для экранов блока контроля знаний. Разница заключается в реакции системы на ответы обучающегося. Если при контроле знаний выставляется оценка, то по результатам тестирования должны быть определены индивидуальная программа обучения и порядок прохождения курса [8].
Кроме основной, этот блок может осуществлять функции регистрации обучающихся и санкционирования доступа к курсу.
Блок предъявления учебной информации является основным блоком и содержит набор экранов, на которых отражается весь объем учебного материала курса. За кажу-
щейся простотой подготовки экранов этого блока скрывается необычайно сложная проблема получения выигрыша от электронного помощника.
Предъявление большого объема информации с помощью видеотерминала редко оправдано, так как приводит к быстрому утомлению обучающихся.
Длинный монолог ЭВМ может вызвать не только утомление, но и раздражение. Если избежать его не удается, то следует принять все меры к тому, чтобы содержание текста было чрезвычайно интересным.
Избавиться от «книжного» метода предъявления учебной информации можно, используя следующие приемы:
- текст учебного материала на экране не выводить, а оформлять в виде раздаточного материала;
- сообщения выдавать в краткой форме, а полный текст предъявлять только по запросу;
- материал представлять в виде схем, графиков и т.д.;
- при необходимости использовать ссылки на учебники, учебные пособия, справочники;
- разработать форму и порядок предъявления информации: выделять ключевые слова, использовать все возможности фигурного заполнения экрана текстовым материалом, текст высвечивать не сразу весь, а с задержкой во времени, соответствующей рациональному темпу чтения [9].
Блок тренажа предназначен для предоставления обучающимся возможности закрепления полученных теоретических знаний, привития практических навыков и проведения тренировок. С помощью этого блока может быть организовано практическое решение задач, запоминание теоретических положений, освоение служебных обязанностей на должностях предназначения, тренировки т. п.
При написании сценария для этого блока рекомендуется широко использовать элементы проблемного и программированного обучения, деловых игр, метода ситуаций и других приемов активизации познавательной деятельности обучающихся. Основу реализации всех этих приемов составляет организация диалога [10].
К диалоговым системам предъявляется много требований, связанных с человеческой природой пользователя. Основные из них:
1. Поведение системы по отношению к пользователю должно быть гибким, таким, чтобы пользователь не вынужден действовать строго предписанным способом.
2. Система должна быть способна различать пользователей и приспосабливаться к ним.
3. Поведение системы и его результаты должны быть ясны пользователю.
4. Система должна быть всегда готова помочь пользователю. Никогда не следует ставить пользователя в затруднительное положение. Вычислительная система должна оказывать помощь, когда ее об этом попросят или когда она «замечает», что пользователь находится в затруднительном положении.
5. Взаимодействие человека с машиной должно напоминать, по возможности, человеческое общение. В человеческом диалоге мы часто пользуемся примерами, описаниями, пояснениями, аналогиями и сравнениями [11].
6. При проектировании системы должны приниматься во внимание физические и психологические особенности пользователя во время его работы с машиной.
7. Для работы с системой не следует требовать специальных физических и моторных навыков.
8. Обычных лингвистических навыков пользователя и навыков общения должно быть достаточно при ведении обычных диалогов.
9. Система должна вести себя логично, так, чтобы пользователь мог научиться предвидеть ее поведение.
10. Система не должна ограничивать разнообразие способов решения задач.
11. Не следует злоупотреблять способностью человека обучаться в процессе работы.
12. Система должна реагировать на нарушения взаимодействия, обусловленные типичными свойствами человека, принимать предосторожность против этих нарушений.
13. Пользование системой должно быть возможно без специального обучения диалогу [12].
14. Нужно требовать логичного поведения не только отдельной системы, но и стандартизированных интерфейсов различных систем с пользователем.
15. Система должна уметь реагировать на различие опыта пользователей.
16. Система должна учитывать изменение знаний пользователя о прикладной области в процессе работы [13].
17. Работа с системой не должна вызывать раздражение пользователя, система должна быть удобным рабочим инструментом (если у людей, работающих с машиной, возникает реальное ощущение, что они обладают над ней властью, что они могут заставить машину сделать то, что им нужно).
18. Работа с системой должна быть как можно проще, она не должна отвлекать пользователя от его реальной задачи.
19. Не следует планировать систему только для одной специфической структуры задачи.
20. Необходимо оказать поддержку попыткам пользователя научиться обращению с системой.
21. Система не должна создавать дополнительного стресса, связанного с нехваткой времени и нервным напряжением.
При разработке диалога, кроме человеческой сущности пользователя, рекомендуется учитывать общие принципы процесса обучения:
- активность обучающегося содействует успешному обучению, активизируйте обучающегося;
- личный анализ ситуации обучающимся способствует успешному обучению, избегайте зазубривания стандартной схемы анализа, меняйте задачи и ситуации на стадии обучения;
- скорость прогресса в обучении зависит от продолжительности интервала между действиями и сигналом обратной связи, обеспечивайте быструю обратную связь;
- каждый обучающийся воспринимает внешние условия индивидуально, в зависимости от своего умонастроения и т.д.
При разработке диалога очень важно учитывать уровень подготовки обучающихся к общению с машиной. К неопытным пользователям можно отнести следующих:
- предпочитают не проявлять собственной инициативы, а пассивно подчиняться тому, чтобы их вели через систему;
- минимальная квалификация в машинописи, вследствие чего испытывают трудности при вводе данных с клавиатуры и часто делают ошибки;
- надеются, что системой будет легко пользоваться при решении задач.
Блок контроля знаний позволяет оценить обучающемуся полноту усвоения учебного материала, изложенного в курсе. Этот блок может быть как основным, так и вспомогательным [14].
При разработке блока контроля автору курса необходимо:
- выявить критерии оценки действий обучающегося (время реакции, количество правильных ответов, объем запрошенной помощи со стороны ЭВМ и т.п.);
- разработать систему оценивания достижения цели АОК;
- разработать аппарат сравнения ответов обучающегося с шаблонами правильных ответов.
Следует различать ошибочные действия обучающегося, связанные с недостаточным усвоением учебного материала, и ошибки, вызванные неумелым обращением с видеотерминалом. Задача автора состоит в том, чтобы свести до минимума влияние последних на оценку действий обучающегося. К сожалению, несовершенство существующих программных средств значительно затрудняет распознавание свободно формулируемого ответа обучающегося и накладывает жесткие ограничения на ведение диалога. Талант автора - пока единственное средство создания приемлемых для обучающегося условий ведения диалога. Однако, как показала практика, во многих случаях разница между свободно формулируемыми ответами и ответами множественного выбора исчезает, особенно тогда, когда круг разумных ответов ограничен конечным числом возможных вариантов. Автору необходимо четко выявить область применения АОК, где может быть достигнут высокий педагогический эффект.
Блок управления процессом обучения. В этот блок передаются результаты работы блока контроля для принятия одного из следующих решений:
- учебный материал усвоен;
- необходимо повторное прохождение курса;
- целесообразно обратиться к другим курсам;
- окончание работы.
Здесь же целесообразно напомнить обучающемуся, какие дополнительные возможности и каким образом он может получить, как он может вернуться к началу курса [15].
Блок анализа результатов обучения и сбора статистических даннъх. Как правило, программные средства обучения предоставляют широкие возможности по автоматизированному сбору и обработке статистических данных о прохождении курса обучающимися. Преподаватель может получить информацию о количестве обращений к курсу и результатах этих обращений, о дате и времени работы с курсом и т.д. Для получения такой информации автору курса необходимо сформулировать свои желания, учитывая возможности и ограничения конкретной АОС, предъявить их диспетчеру, а при разработке курса реализовать блок анализа и сбора данных.
Таким образом, предложены аспекты, которые можно учитывать при применении методов автоматизированного обучения при подготовке специалистов радиотехнической направленности.
Список литературы
1. Ахметжанова Г. В., Юрьев А. В. Цифровые технологии в образовании // Балтийский гуманитарный журнал. 2018. № 3. С. 334-336.
2. Вакс В. Б. Исследование отдельных аспектов цифровизации образовательного процесса в вузе // Концепт. 2021. № 2. С. 1-13.
3. Гончарук Н. П., Хромова Е. И. Интеллектуализация профессионально-педагогической деятельности на основе интеграции педагогических и цифровых технологий // Педагогика и психология образования. 2020. № 2. С. 83-92.
4. Гриншкун В. В., Краснова Г. А. Виртуальные университеты: факторы успеха и перспективы развития // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер.: Информатизация образования. 2018. № 1. С. 7-17.
5. Калимуллина О. В., Троценко И. В. Современные цифровые образовательные инструменты и цифровая компетентность: анализ существующих проблем и тенденций // Открытое образование. 2018. № 3. С. 61-73.
6. Катаев М. Ю., Кориков А. М., Мкртчян В. С. Концепция и структура автоматизированной системы мониторинга качества обучения студентов // Образование и наука. 2017. № 10. С. 30-46.
7. Леонтьева И. А., Ребрина Ф. Г. Применение дистанционных электронных учебных курсов в образовательном процессе высшей школы // Вестник ЮУрГГПУ. 2018. № 3. С. 114-124.
8. Лобан А. В., Ловцов Д. А. Модель компьютерного обучения с использованием электронного образовательного ресурса нового поколения // Открытое образование. 2017. № 2. С. 47-55.
9. Малахов А. А. Автоматизированный генератор учебных заданий для адаптивного обучения // Вестник науки и образования. 2018. № 15-2. С. 27-30.
10. Павлова Т. Б. Цифровые образовательные ресурсы в деятельности преподавателя современной высшей школы: аспект смешанного обучения // Вестник Ленинградского государственного университета им. А. С. Пушкина. 2021. № 2. С. 442-460.
11. Попова Ю. Б. Автоматизированная система CATS для дистанционного обучения // Системный анализ и прикладная информатика. 2021. № 3. С. 67-75.
12. Пригожина К. Б., Тростина К. В. Виртуальная образовательная среда как средство повышения конкурентоспособности образовательных программ вуза // Образование и наука. 2017. № 5. С. 166-193.
13. Семенова Н. Г., Томина И. П. Комплексное использование электронных образовательных ресурсов в процессе формирования профессионально направленных межпредметных связей // Вестник Оренбургского государственного университета. 2017. № 7 . С. 29-33.
14. Тайзетдинова А. Г. Анализ автоматизированных систем дистанционного обучения // Инновационное развитие профессионального образования. 2016. № 2. С. 32-38.
15. Углев В. А. Базовая модель процессов рефлексии в интеллектуальных автоматизированных обучающих системах // Математические структуры и моделирование. 2018. № 1. С. 111-121.
Информация об авторах
Ермакова Анна Игоревна, преподаватель кафедры «Радио- и спутниковая связь», Пензенский государственный университет
Новичков Дмитрий Александрович, студент, Пензенский государственный университет
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
