Автоматизовані навчальні системи.

Характеристика і способи використання автоматизованих систем навчання в підготовці фахівців у вузі.

Проведена класифікація базових засобів ЇХ, призначених для використання в навчальному процесі, дозволяє сформулювати принципи створення і використання автоматизованих засобів навчання в процесі підготовки фахівців у вузі.

Ефективність використання засобів НІТ у навчальному процесі багато в чому залежить від успішності рішення задач методичного характеру, зв'язаних з інформаційним змістом і СПН способом використання АОС у навчальному процесі. У зв'язку з цим доцільно розглядати АОС, використовувані в конкретній навчальній програмі (обумовленої предметним змістом, цілями і задачами навчання), як програмно-методичні комплекси (ПМК). У даному випадку під ПМК розуміється сукупність програмно-технічних засобів і реалізованих з їхнім використанням методів (методик) навчання, призначених для рішення конкретних задач навчального процесу.

Можна виділити наступні основні види ПМК:

• підтримки лекційного курсу;

• моделювання чи процесу явища;

• моделювання функціонування технічної системи (навчання її використанню і (чи) керуванню);

• тестові і контролюючі ПМК;

• електронний підручник;

• збірники і генератори задач;

• довідкові інформаційні системи;

• ігрові навчальні програми;

• інтегровані навчальні системи;

• експертні інтегровані ПМК.

Існує тісний взаємозв'язок між існуючими методами навчання (педагогічними прийомами) і методичним змістом і педагогічним призначенням ПМК того чи іншого типу.

Сучасні можливості НІТ, орієнтовані на максимальну уніфікацію, на рівні програмного і технічного забезпечення, дозволяють створювати ПМК навчання як сукупність навчальних фрагментів, об'єднаних алгоритмічними засобами, що задають траєкторію навчання. Для ілюстрації технології створення ПМК розглянемо характеристики і принципи створення основних ПМК із погляду використання можливостей базових НІТ.

Основні типи ПМК і їхній взаємозв'язок з методами навчання

1) ПМК підтримки лекційного курсу. Процес створення презентаційних роликів для супроводу лекційного заняття являє собою послідовне створення ілюстративних фрагментів, склад яких визначається цільовим призначенням заняття. Як фрагменти, застосовуваних у процесі лекції, можуть бути використані текстові матеріали, статичні і динамічні зображення, аудіо- і відео фрагменти, контрольні завдання і т.д. Відповідно до складу ПМК повинні входити програмно-технічні засоби, що дозволяють ефективно підготовляти необхідні матеріали (сканери, засоби підготовки відео зображень, графічні редактори, засоби анімаційної графіки). Для зборки презентаційного ролика використовуються як авторські, так і стандартні програмні засоби. Для ефективного відображення лекційного матеріалу необхідно застосовувати спеціалізовані мультимедійні засоби відображення інформації: теле-, відеоапаратуру, відео проектори. Особливий інтерес представляє варіант реалізації ПМК підтримки лекційного курсу, що забезпечує зворотний зв'язок з тими, яких навчають, у процесі проведення заняття. 2) ПМК моделювання чи процесу явища. ПМК подібного типу знаходять своє застосування при вивченні предметних областей і устаткування, реальне вивчення яких ускладнено або в результаті небезпеки і складності (відповідно вартості), або через обмеження тимчасового характеру, що не дозволяють за час навчання одержати характеристики реальних об'єктів. Іншою особливістю використання подібних ПМК є той факт, що вивчення і дослідження математичних чи імітаційних моделей реальних об'єктів дозволяє в кращому ступені засвоїти характеристики і принцип функціонування реальних процесів і явищ. Створення ПМК подібного типу вимагає ретельного аналізу використовуваних для моделювання моделей з погляду їхньої адекватності (тому що використання для навчання моделей не володіють такою властивістю може привести до негативних результатів). Методичний аспект використання ПМК моделювання полягає в необхідності попереднім плануванні експериментів з моделлю і визначенням способів і методів дослідження й інтерпретації результатів, що забезпечують максимальний ефект навчання. Програмна реалізація моделей можлива як з використанням стандартних науково-технічних пакетів (MathCad, MatLab), так і авторських програм, що реалізують моделі, чи з використанням систем моделювання (GPSS, MicroSaint). Область використання: вивчення чи процесів явищ, для яких реальне вивчення (чи вивчення на фізичній моделі) ускладнено (вартість, небезпека і т.д.); вивчення процесів у прискореному масштабі часу (економіка, екологія і т.д.).

Обмеження: складність досягнення достатньої адекватності для складних об'єктів і процесів.

3) Тестові і контролюючі ПМК. Основним призначенням ПМК подібного типу є реалізація функції контролю засвоєння знань на різних етапах навчання (від поточного контролю до підсумкової оцінки готовності того, якого навчають,). Створенню ПМК повинні передувати наступні етапи розробки, що визначають специфіку контролю, що залежить від цілей контролю й особливостей предметної області:

• формування тестових завдань і питань, що забезпечують надійну оцінку;

• вибір алгоритму опитування і способів пред'явлення завдань тому, якого навчають,;

• вибір методу обробки статистичних дані оцінювання;

• визначення системи правил, що забезпечують прийняття рішень про рівень знань.

Існує велика кількість підходів і методів рішення перерахованих задач.

Найбільш ефективним засобом для реалізації ПМК даного типу є технологія баз даних (мал. 6.5).

4) Електронні підручники. Створення електронних підручників є задачею, методично подібної з задачею створення звичайного, гарного підручника, тобто включає у свій склад не тільки теоретичні розділи, але і практичні приклади, задачі, методичні рекомендації з вивчення дисципліни. Виходячи з цього електронний підручник власне кажучи являє собою інтегрований ПМК (мал. 6.6), що включає у свій склад ПМК різних типів.

5) Експертні ПМК. Під експертними ПМК розуміють комплекси, що реалізують режим адаптивного навчання, тобто на відміну від принципів програмованого навчання, що припускають задану траєкторію вивчення матеріалу, експертні ПМК орієнтовані на контекстне вивчення матеріалу. Контекст вивчення визначається не тільки рівнем засвоюваності, але і цільовими настановами того, якого навчають,. Реалізація подібних ПМК трудомістка і заснована на використанні принципів штучного інтелекту і технологій експертних систем.

Обмеження для застосування АНС:

1. Твердий алгоритм навчання не дозволяє індивідуалізувати процес навчання.

2. Набір заздалегідь сформованих питань і відповідей не забезпечує можливість простежити хід рішення задачі для виконання і перебування помилкових дій.

3. Відсутні пояснення рішень, чому варто робити так. а не інакше.

Навчальні комплекси на основі ЕОМ. З'єднання двох чи більше технологічних засобів з метою додання цієї сукупності, таких властивостей, якими порізно вони не володіли. Серед існуючих АНК (компонентів) виділяють групи:

1. АНК, що суміщають навчання і підсумковий контроль знань по різних дисциплінах з реалізацією обчислювальних функцій у ході лабораторного практикуму.

2. АНК, що забезпечують формування різних навичок і умінь (лабораторно-навчальні комплекси: зварювання, керування комбайном, судоводітельский лоцманський тренажер).

Під тренажером у виробничому навчанні розуміється навчальний засіб, який дозволяє штучно створювати благо приємні умови для цілеспрямованого формування умінь та навичок.

Під цими умовами розуміється:

– можливість безпосереднього контролю і самоконтролю за процесом виконання трудових дій;

– можливість відокремлення робочих прийомів і операцій та організація вправ з їх самостійного виконання;

– виключення можливостей нещасних випадків, аварій, виробничих травм тощо;

– можливість імітацій усіх існуючих виробничих ситуацій.

Використання тренажерів надає можливість створювати штучні умови для реалізації усіх етапів процесу навчання: пред’явлення вихідної навчальної інформації, її засвоєння, відтворення навчально-виробничої діяльності, аналіз її характеру та якості, корегуючий вплив на навчаємих тощо.

Саме присутність елементу керування пізнавальною діяльністю учнів і забезпечує ефективне формування професійних умінь та навичок. У цьому полягає суттєва різниця між тренажерами як засобами навчання і реальними об’єктами праці, які використовуються у навчанні у якості дидактичних засобів.

Тренажери, як і інші технічні засоби навчання, класифікуються за їх характерними ознаками.

За способом моделювання виробничих ситуацій вони розподіляються на три великі групи: з фізичним, з одночасно фізичним та математичним і з математичним моделюванням.

Блок уведення – це сукупність технічних пристроїв і пристосувань, які забезпечують можливість виконання навчальних дій на підставі отриманої інформації. До них відносяться, наприклад, органи керування технічними системами: важелі, тумблери, перемикачі, кнопки та інші устрої, які дозволяють учневі (слухачу) дати виморочну відповідь або одержати необхідну консультацію.

Блок аналізу – це сукупність технічних пристроїв, які дозволяють виконувати контроль і аналіз якості проміжних і кінцевих результатів тренажерного навчання.

3. АНК на основі декількох ЕОМ чи технічно різнорідних засобів, здатних виконувати різні операції в ході навчального діалогу при обслуговуванні споживачів по своєму прямому призначенню.

Особливість АНК - те, що вони мають у своєму складі компоненти, спеціально виготовлені для додання комплексу навчальних функцій, АНК застосовується для автоматизованого індивідуального і групового контролю знань соціального дослідження, проведення практичних і лабораторних занять, контролю відвідування, проведення лекцій (дистанційне навчання з використанням навчального телебачення). Можливості АНК дозволяють працювати з розширеним числом тих, яких навчають, у порівнянні з АОС. Їхні дидактичні можливості враховують активну участь викладача в ході навчального процесу.