ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УЧЕБНЫХ КУРСОВ

 

1. Предварительные замечания

 

С позиций педагогической психологии объектом обучения является психика. Один из краеугольных законов этой науки говорит, что психика проявляется, формируется и развивается только в деятельности. Исходя из этого обучение определяют как управление познавательной деятельностью учащихся с целью формирования у них определенных знаний, умений и навыков, развития личностных качеств.

 

Так как автоматизированный учебный курс (АУК) является программно-информационной системой, состоящей из программ для ЭВМ, реализующих сценарии учебной деятельности, и определенным образом подготовленных знаний (структурированной информации и системы упражнений для ее осмысления и закрепления). Следуют ключевые проблемы проектирования АУК: подготовка информационного описания теоретического материала (учебных текстов, эскизов, графических иллюстраций, сценариев демонстрационно-иллюстрирующих программ и анимаций и т.п.), создание упражнений для активизации процесса усвоения теории, разработка сценариев (алгоритмов управления) для организации эффективной целенаправленной познавательной деятельности учащихся.

 

Для разработки АУК используют специальные инструментальные программные средства, называемые иногда авторскими системами. Степень совершенства той или иной авторской системы определяется сервисными возможностями по вводу, редактированию, компоновке текстовой части учебного материала, наличием шрифтов для математической символики, использованием графики, типами упражнений (с множественным выбором, с числовым ответом, с конструируемым ответом), включением элементов гипертекста, мультимедиа и т.п. Однако все эти "ухищрения" создателей авторских систем предоставляют разработчикам АУК лишь потенциальные возможности для реализации их дидактических идей. Проектирование АУК ведется за "столом" и является своего рода искусством, вследствие чего АУК, подготовленные разными авторами даже в одной авторской среде, могут существенно отличаться по их дидактической эффективности. В данном разделе рассматривается ряд методических предложений, позволяющих перевести процесс проектирования АУК, естественно не в полной мере, из сферы искусства и дидактических фантазий преподавателей-разработчиков на более обоснованную системно-технологичную платформу, обеспечивая тем самым повышение качества и производительности разработки компьютерных курсов.

 

2. Психологические механизмы усвоения знаний

 

При разработке сценариев учебной работы целесообразно учитывать психологические закономерности усвоения знаний, установленные в педагогической психологии и позволяющие повысить эффективность процесса обучения. Рассмотрим некоторые наиболее известные и "технологичные" теории усвоения.

 

Бихевиористская теория обучения. В бихевиоризме (от лат. behavior - поведение) не рассматриваются внутренние процессы человеческого мышления. Изучается поведение, которое трактуется как сумма реакций на какие-либо ситуации. Один из основоположников бихевиоризма Э. Л. Торндайк (1874-1948) считал, что обучение человека должно строиться на базе чисто механических, а не сознательных принципов. Поэтому он пытался описать обучение человека с помощью простых правил, справедливых одновременно и для животных. Среди этих правил выделим два закона, послуживших платформой для дальнейшего развития теории обучения.

 

Первый из них, названный законом тренировки, говорит о том, что, чем чаще повторяется определенная реакция на ситуацию, тем прочнее связь между ними, а прекращение тренировки (повторения) приводит к ослаблению этой связи.

 

Второй закон был назван законом эффекта: если связь между ситуацией и реакцией сопровождается состоянием удовлетворенности (удовольствия) индивида, то прочность этой связи возрастает и наоборот: прочность связи уменьшается, если результат действия приводит к состоянию неудовлетворенности. Опираясь на эти законы, последователь Торндайка Б. Ф. Скиннер разработал в начале 50-х годов весьма технологичную методику обучения, названную в дальнейшем линейным программированием. В основу своей методики Скиннер положил универсальную формулу

 

 С -> Р -> П, где  С- ситуация, Р- реакция, П- подкрепление.

 

Учебный материал Скиннер предлагал разбивать на мелкие дозы, каждая из которых должна содержать одну ситуацию. Ситуации должны быть настолько простыми (что почти автоматически обеспечивалось малостью доз учебного материала), чтобы реакции на них практически всегда были правильными. По мнению Скиннера, правильное выполнение учебного задания уже само по себе является положительным подкреплением и приводит учащегося в состояние удовлетворенности.

 

В текстах программированных учебных пособий Скиннера содержались пропуски (ситуации) - один пропуск на фразу из 2-3 строк. Пропущенные слова располагали на полях страницы. Учащийся, изучая такое пособие, сначала закрывал поля, читал текст, вставляя пропущенные слова, и сразу же проверял себя, открывая ответы. Тексты учебных пособий были написаны таким образом, чтобы в процессе их чтения обеспечивалось многократное повторение всех существенных элементов учебного материала.

 

Применение программированных пособий Скиннера в профессионально-технических училищах США оказалось успешным: существенно сократилось время обучения, повысилась квалификация обучаемых рабочих. Однако здесь же обнаружились и недостатки методики линейного программирования:

нудность и механистичность программированных текстов;

отсутствие системности, целостности в восприятии учебного материала (большое количество мелких доз не способствует обобщениям);

правильность выполнения простых заданий является положительным подкреплением лишь на первых порах чтения пособия, в дальнейшем правильное выполнение простых ситуаций уже не приносит чувства удовлетворенности;

отсутствие адаптации (все ученики выполняют одну и ту же программу, идут по одной линии).

 

Значительная часть этих недостатков была устранена в предложенной Н. А. Краудером схеме разветвленного программирования (рис.1). Краудер предложил увеличить дозу информации (И1,И2,на рис.1) с 2-3 строк у Скиннера до примерно половины страницы. Типовая ситуация (задание) у Краудера состояла из вопроса (В) и трех вариантов ответов: О1- правильный ответ, О2 - неточный ответ, О3- неправильный ответ. При неточном ответе учащийся отправлялся к корректирующей информации (К), при неправильном - ему давалось разъяснение, помощь (Р). При правильном ответе учащийся получал положительное подкрепление (П) и переходил к следующей дозе информации (И2). Таким образом, схема разветвленного программирования имела три пути: для сильных, средних и слабых учащихся.

 

 

 

Рис.1. Схема разветвленного программирования

 

Несмотря на острую критику за принципиальное невмешательство в мышление учащегося (бихевиористы управляют лишь его поведением), бихевиористская теория обучения получила широкое распространение и была реализована в ряде технических обучающих устройств. И в настоящее время универсальная схема этой теории (ситуация -> реакция -> подкрепление) в ее линейной или разветвленной форме является стержневым фрагментом многих компьютерных обучающих программ.

 

Ассоциативно-рефлекторная теория усвоения. Ассоциацию в данной теории определяют как связь между психическими явлениями, при наличии которой актуализация одного явления вызывает появление другого. Таким образом, обучение в ассоциативно-рефлекторной теории трактуется как установление связей между различными элементами знания. Связи принято делить на внешние и внутренние. Внешние связи дают чисто механическое заучивание. Например, правило для запоминания цветового спектра: "Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан". Внутренние же, логические связи позволяют из одних элементов знания получать (выводить) другие элементы.

 

Необходимыми условиями для применения ассоциативно-рефлекторной теории усвоения являются наличие у обучаемых определенного фундамента знаний и владение ими логическими операциями, позволяющими связывать между собой ранее изученные и новые элементы знания. Методику ассоциативно-рефлекторного обучения можно представить в виде схемы из шести следующих этапов:

1.      Актуализация ранее усвоенных элементов знания (контроль, напоминание).

2.      Установление связей между ранее усвоенными и новыми элементами знания.

3.      Фиксация и осмысление новых элементов знания.

4.      Закрепление новых знаний.

5.      Обобщение ранее усвоенных и новых элементов знания в единую систему.

6.      Закрепление обобщенного знания.

 

При конкретной реализации этой схемы в глобальном сценарии учебной работы с обучающей программой локальные сценарии каждого этапа могут быть построены на основе универсальной бихевиористской формулы.

 

Теория поэтапного формирования умственных действий. Основы этой теории были заложены П.Я. Гальпериным и в дальнейшем были развиты в работах Н.Ф. Талызиной и других его последователей. В соответствии с этой теорией процесс обучения целесообразно планировать в виде схемы, состоящей из шести следующих этапов:

1.Создание мотивации для изучения учебного материала.

2.Формирование ориентировочной основы деятельности, например, изучение общей структуры учебного материала.

3.Материальная или материализованная форма деятельности. На этом этапе организуется учебная деятельность непосредственно с изучаемыми материальными объектами или с их заменителями: макетами, чертежами, схемами и т.п.

4.Абстрагированная от материальных объектов внешнеречевая деятельность. Это может быть не только проговаривание вслух, но письмо.

5.Абстрагированная деятельность, протекающая в форме внутренней речи (внешняя речь про себя).

6.Учебная деятельность, протекающая в абстрагированной свернутой, умственной форме.

 

Концепция алгоритмизации. Основная сфера применения этой теории усвоения - изучение алгоритмов решения задач. Технологическая схема учебной работы по этой теории состоит из пяти этапов.

1.      Осознание области применения усваиваемых способов.

2.      Ознакомление с алгоритмом решения задачи в целом.

3.      Учебная деятельность по алгоритму с внешней опорой (алгоритм перед глазами).

4.      Учебная деятельность по алгоритму с эпизодической внешней опорой (алгоритма перед глазами нет, но есть возможность заглянуть в его описание).

5.      Учебная деятельность по алгоритму без внешней опоры.

 

Рекомендации по применению психологических теорий усвоения. При проектировании глобального сценария АУК целесообразно планировать в начале учебной работы создание у обучаемых мотивации, знакомство с общей структурой учебного материала АУК (теории алгоритмизации или поэтапного формирования умственных действий), напоминание, если это необходимо, ранее изученного материала (ассоциативно-рефлекторная теория). При разработке локальных сценариев (последовательности выполнения упражнений в ходе изучения отдельных учебных элементов) сначала планируются к выполнению упражнения со схемами, чертежами и другими графическими иллюстрациями (материализованная форма деятельности), а следом за ними - более абстрактные упражнения. Сценарии каждого упражнения целесообразно планировать в соответствии с универсальной бихевиористской формулой . Учитывая дробный, порционный характер процедуры обучения с помощью АУК, необходимо также предусматривать в глобальном сценарии промежуточные и завершающий обобщающие этапы.

 

3. Элементы управления в сценариях обучающих программ

 

В соответствии с постулатами общей теории управления в любых циклических замкнутых системах управления, в том числе и в педагогических, должны быть реализованы следующие функции:

1.      формирование целей управления;

2.      установление исходного состояния объекта управления;

3.      определение программы воздействий, предусматривающей основные переходные состояния объекта управления;

4.      систематический сбор информации обратной связи;

5.      переработка информации обратной связи с целью выработки и реализации корректирующих воздействий.

 

Остановимся более подробно на особенностях понятия обратной связи, присущих педагогическим системам. Обратную связь (ОС) в триаде "Педагог - Обучающая программа - Обучаемый" можно разделить на два вида: внешняя и внутренняя ОС.

Внутренняя ОС - это информация, которая поступает от обучающей программы к ученику в ответ на его действия при выполнении упражнений. Она предназначена для самокоррекции учеником своей учебной деятельности. Понятие внутренней ОС имеет исключительно важное значение для автоматизации процесса обучения. Внутренняя ОС дает возможность ученику сделать осознанный вывод об успешности или ошибочности учебной деятельности. Она побуждает ученика к рефлексии, является стимулом к дальнейшим действиям, помогает оценить и скорректировать результаты учебной деятельности. Различают консультирующую и результативную внутреннюю ОС. Консультация может быть разной: помощь, разъяснение, подсказка, наталкивание и т.п. Результативная ОС также может быть различной: от "верно - неверно" до демонстрации правильного результата или способа действия.

 

 

 

Рис. 2. Схема взаимодействия в триаде "Педагог - АУК - Обучаемый"

 

Информация внешней ОС в рассматриваемой триаде (см. рис. 2) поступает к педагогу и используется им для коррекции деятельности ученика и обучающей программы.

 

4. Основные этапы проектирования АУК

Резюмируя рассмотренный выше учебный материал, можно рекомендовать следующую последовательность проектирования АУК.

1.      Разработка модели содержания учебного материала АУК. Строят на основе модели содержания всего комплекса. Дело в том, что учебный комплекс может включать набор из нескольких АУК. При этом разбиение учебного материала на учебные элементы (УЭ) проводят исходя из рекомендуемых размеров информационных блоков.

2.      Разработка модели освоения учебного материала АУК. За основу принимают модель всего комплекса.

3.      Разработка содержания информационного блока (ИБ). Для каждого УЭ готовят учебные тексты, эскизы графических иллюстраций, сценарии анимационных вставок и т.п. Здесь же готовят ИБ для мотивационных, вводных и обобщающих фрагментов АУК.

4.      Формирование последовательности ИБ. Располагают их в соответствии с моделью освоения учебного материала и с учетом мотивационных, вводных и обобщающих ИБ.

5.      Выбор структуры АУК. Возможные варианты: глобальная многослойная структура, при реализации которой все УЭ осваиваются на уровне 1, затем на уровне 2 и т.д.; локальная многослойная структура, в которой продвижение вверх по уровню осуществляется внутри каждого фрагмента АУК.

6.      Разработка упражнений и кадров обратной связи к ним. Для каждого ИБ готовят не менее 2-5 упражнений на каждом уровне усвоения, предусмотренном в модели содержания учебного материала. Типы упражнений выбирают в соответствии с уровнем усвоения и выбранным психологическим механизмом усвоения. Последовательность выполнения упражнений планируют также с учетом выбранной теории усвоения. Форму упражнений определяют на основе возможностей используемой инструментальной среды.

 

Таковы основные этапы проектирования АУК. Естественно, что ориентация на конкретные инструментальные среды для разработки АУК будет вносить какие-либо изменения, но они вряд ли будут принципиальны в дидактическом плане. Например, если инструментальная среда располагает гипертекстовыми возможностями, то они могут быть достаточно просто учтены в проекте АУК на этапе 2-4.

     

Автор статьи: Чудинова Юлия Александровна

Компания «Корпоративные системы»  www.sike.ru