Лаврентьев Г.В., Лаврентьева Н.Б. Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов - файл n1.doc

приобрести
Лаврентьев Г.В., Лаврентьева Н.Б. Инновационные обучающие технологии в профессиональной подготовке специалистов
скачать (1614 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1614kb.13.09.2012 11:22скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Рис. 19. Целевая ориентация ЭУМК, построенного на основе ТМО в личностно ориентированном математическом образовании
Обсуждение этих узко специальных "программистских" вопросов мы позволим себе оставить за рамками данного пособия.

Таким образом, к частным принципам модульного обучения - модульности, проблемности, вариативности, паритетности - добавляются принципы стереоскопичности, открытости, а также видоизмененный принцип паритетности. При этом принципы модульности и вариативности получают новое развитие. Эти принципы отражают специфику и своеобразие математики как науки и соответствующих ей учебных дисциплин. Помимо этого принципы учитывают индивидуальные познавательные особенности студентов и отвечают уровню информационной культуры общества.
5.3.2. Технология разработки мультимедийной

автоматизированной обучающей системы
Использование новых информационных технологий (НИТ), реализуемых с помощью современной компьютерной, телекоммуникационной техники, средств мультимедиа, влечет за собой изменения в системе образования, приводит к появлению новых педагогических технологий. Появление ЭУМК в математическом образовании, ориентированном на технологию модульного обучения, вполне объяснимо. Для математиков НИТ являются как предметом изучения, так и инструментом профессиональной деятельности.

С расширением спектра носителей информации и средств доступа к ней, развитием сетевых технологий, появляется возможность для организации постоянного общения между преподавателем и студентом по телекоммуникационным каналам. Первоначально информационно-образовательную систему удаленного доступа в учебный процесс включают обычно ее разработчики при реализации традиционного очного образования по естественнонаучным дисциплинам и только затем она внедряется в заочное или дистанционное образование. Это связано с тем, что при разработке таких программных продуктов имеются трудности не только технологического, но и организационного и методического характера.

Одной из главных проблем при разработке любой КОП является подбор коллектива исполнителей, потому что одному человеку редко удается совместить совокупность знаний, умений и навыков: знание учебного предмета; умения программиста, владеющего всеми необходимыми навыками для работы с НИТ; необходимую подготовку в области дизайна, работы со звуком и видео. В таком коллективе обязательно должен быть специалист, владеющий методологией структуризации и проектирования учебной информации, знакомый с основами педагогики и психологии, знающий особенности восприятия электронной информации. Таким образом, можно рекомендовать следующий состав группы разработчиков. Кроме автора курса и программиста (последних может быть и два на один курс, но не больше, так как будет заметна разница в подходе к проектированию) в группу должен входить дизайнер, владеющий навыками программирования, специалист в области педагогики и психологии (если автор не обладает необходимыми знаниями), оператор для работы с мультимедиа-вставками. Два последних специалиста могут одновременно работать с разными группами разработчиков.

По отношению к учебному материалу, предоставляемому автором, также нужно выработать унифицированные входные критерии, касающиеся структуры членения (модуль, учебный элемент, супер-фрейм, фрейм, слот), стилевой разметки, применяемых акцентов, способом описания медиаданных, приемов связывания.

Кроме переноса учебной информации на электронные носители и представления ее с помощью средств мультимедиа, нужно разработать компьютерные тренажеры и системы тестирования знаний, научиться использовать мировые информационные ресурсы, отладить систему удаленного доступа для общения студентов с преподавателями.

В ходе опытно-экспериментальной работы мы подготовили следующую схему разработки МАОС:

  1. После того, как автор ознакомится с образцами уже работающих программ и ограничениями по организации и представлению информации, он определяет тематику и объем разрабатываемого курса, состав (набор компонентов) МАОС.

  2. Параллельно коллектив технических специалистов формирует предложения по информационным технологиям и методам их реализации, стилю общего интерфейса и дизайна.

  3. Во время коллективного обсуждения уточняется и принимается программа работ по конструированию каждой компоненты МАОС.

  4. Автор (или специалист по знаниям) приводит учебный материал в соответствие с изложенными требованиями к формализованному описанию информации.

  5. Технические специалисты обрабатывают поэтапно формализованный материал и представляют его автору для проверки.

Работа в режиме разделения процессов проектирования курсов и этапов кодирования позволяет значительно снизить сроки разработки программных продуктов, повышает их качество и надежность в эксплуатации, облегчает процесс сопровождения, актуализации и поддержки МАОС в течении длительного времени. Тем более в процессе такой деятельности создается коллектив разработчиков, способный к адаптации уже отработанной технологии для других учебных дисциплин по данной специальности.

В этом случае, во-первых, автоматически решается проблема учета междисциплинарных связей, так как внутренняя связь и поиск информации обеспечиваются уже самим единым форматом данных и возможностью иметь единую базу данных. Во-вторых, можно будет избежать повторения материала в различных учебных дисциплинах. В-третьих, установленные на сервере такие УЭМК под общим управлением (АСУ-кафедра, АСУ-специальность) будут доступны всем преподавателям и студентам, что позволит действительно осуществить междисциплинарные связи в реальном учебном процессе. В-четвертых, изготовление по единой технологии всех КОП позволит легко дополнять эту систему (принцип открытости построения) другими учебными материалами постепенно, не оказывая решающего влияния на сроки подготовки каждой КОП в отдельности.

Процесс разработки МАОС, являющейся по своей сути интеллектуальной системой, требует решения следующих основных задач:

выбор способа представления знаний;

реализация процесса логического вывода для выбранного способа представления знаний;

организация взаимодействия системы с пользователем в процессе эксплуатации;

создание средств для начального заполнения базы знаний и ее пополнения в процессе использования системы.

МАОС представляет собой сложный программно-информационный комплекс, информационной составляющей которого является база знаний системы, а программной – средства решения перечисленных выше задач.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) успешно применяется для решения задач организации диалога с пользователем, а также в тех предметных областях, где набор программно реализуемых объектов ограничен и их свойства достаточно очевидны.

В области интеллектуальных систем набор объектов, образующих систему, гораздо менее очевиден. С большой долей уверенности можно утверждать, что в системе будут использованы:

  1. объекты (одного или нескольких типов) для представления и организации знаний;

  2. объекты (одного или нескольких типов), реализующие тот или иной способ логического вывода;

  3. объекты, реализующие интерфейс с пользователем при решении той или иной задачи при конструировании МАОС;

  4. объекты, обеспечивающие получение новых знаний, их систематизацию и контроль непротиворечивости с существующей базой.

Наиболее определенными в настоящее время можно считать интерфейсные объекты. Они осуществляют вывод информации на экран в процессе решения задачи и формы этого вывода достаточно ограничены:

текстовая информация (запрос, ответ);

графическая информация (схемы, графики, диаграммы, рисунки);

звуковой сигнал, которым может сопровождаться то или иное действие (в том числе и в виде речи).

Ввод данных пользователем также осуществляется ограниченным числом методов:

алфавитно-цифровой ввод с клавиатуры;

указание координат экранных объектов с помощью «мыши» или аналогичного устройства;

ввод речевой информации на ограниченном естественном языке.

Природа интерфейсных объектов в значительной мере определяется операционной средой, в которой будет функционировать интеллектуальная система. В настоящее время большая часть персональной вычислительной техники работает под управлением MS Windows NT, MS Windows 95/98 и выше, IBM OS/2 версии 2,0 и выше, Linux с эмулятором Windows. Все эти системы представляют разработчикам стандартные библиотеки для реализации тех или иных функций графического интерфейса пользователя.

Объекты, реализующие представление знаний, достаточно специфичны для каждого из известных способов организации знаний [9]. Например, широко распространенное в традиционных системах представление знаний в виде фреймов достаточно легко интерпретируется в рамках объектно-ориентированной технологии. В этом случае фрейму-прототипу соответствует класс, фрейму-экземпляру – объект этого класса, а слотам фрейма – данные-члены класса. Продукционные компоненты фрейма достаточно легко представляются функциями-членами класса, но при этом возникает традиционная дилемма между эффективностью и жесткостью компилируемых функций с одной стороны и гибкостью (возможностью модификации) и значительным временем исполнения интерпретируемых функций с другой. Эта проблема по-разному решается в различных языках, поддерживающих технологию ООП.

Объекты, реализующие прямой или обратный логический вывод, с одной стороны достаточно формализованы в смысле выполняемых действий, с другой стороны – зависят от выбранного способа представления знаний. Для фреймового представления, как одного из наиболее традиционных, эти объекты должны выполнять следующие действия:

формирование исходных данных, определяющих начальную ситуацию, в виде фреймов;

просмотр правил, составляющих базу знаний и выявление правил, применимых в данной ситуации;

выбор одного из применимых правил, его использование и изменение данных в слотах одного или нескольких фреймов;

проверку условия конца поиска, т.е. факта достижения заданной целевой ситуации.

Объекты, обеспечивающие получение и систематизацию новых знаний, т.е. наполнение базы знаний, в настоящее время наименее исследованы и формализованы. Отметим только возможность получения новых знаний на основе уже имеющихся в базе знаний, а также возможность извлечения знаний из текстовых документов и баз данных, которые представляют собой основные формы хранения информации в ЭВМ.

Рассмотренные типы объектов образуют ядро интеллектуальной системы, обладающей традиционной архитектурой и относящейся по современной классификации к системам первого поколения [10].

При создании МАОС учитывалось, что с позиций когнитивной эргономики словесные текстовые учебные материалы должны быть визуально оформлены. Текст на экране монитора усваивается иначе, чем написанный на бумаге. Текст в электронном учебнике является обучающей средой, готовящей к общению с упражнениями, но будучи создан в форме гипертекста, одновременно способен дать быстрый доступ к объемам информации, равноценным библиотекам учебников. Важно, что в оформлении гипертекста доступны все возможности, достижимые с помощью почти стандартизованных текстовых структур: рисунки-иллюстрации, математические формулы, различные способы форматированного оформления страниц и шрифтов. Использование элементов мультипликации, звуковое оформление при создании обучающего текста может придать дополнительную изобразительную ценность обучающей среде и оживить изложение учебного материала.

Поиски технологии, которая могла бы решить все перечисленные выше задачи, привели нас к Интернет-технологиям, которые используются в сети Internet и представляют собой широкий спектр деятельности человека в "виртуальном мире". Это и "on-line"-доступ к электронным учебникам и университетам, использование электронных переводчиков, баз данных и библиотек, теле- и видеоконференций, электронная почта, поисковые системы и многое другое. Возможности Internet помогают ориентироваться в море информации, предоставляемой WWW-сетью (World Wide Web), на основе каталогов Web-серверов и поисковых машин.

Так в WWW-сети информация представлена в основном в виде HTML-файлов (гипертекстов), то есть документов, связанных между собой взаимными ссылками. Таким образом, сама структура документа помогает организовать поиск необходимой информации. По второй, наиболее распространенной технологии проектирования, - Case-технологии - КОП реализуется как отдельная программа на одном из языков программирования. Но так как возможности подключения КОП, разработанной по Case-технологии, в программу, выполненную по Интернет-технологии, имеются, то мы остановились на первом варианте.

Последние спецификации HTML позволяют реализовать все возможности мультимедиа (графика, звук, анимация, видео), подключение новых средств представления информации (например, VRML - язык описания виртуальной реальности). При этом учебный курс (даже отдельная подпрограмма) может пополняться по мере разработки новых дополнительных возможностей (вставок) уже после сдачи программы, которая находится уже в режиме эксплуатации.

Эта технология позволяет использовать ссылки не только на документы, но и на исполняемые файлы на стороне сервера, благодаря чему можно включать в информационную систему как уже работающие готовые программы, так и вновь создаваемые.

Таким образом подготовленные КОП могут быть использованы на отдельных персональных компьютерах (ПК), в локальных и глобальных сетях, что очень важно для решения проблемы информационного и методического обеспечения удаленного доступа (например, при дистанционном обучении). При этом на основе электронного издания можно получить копии (CD, бумажную, на дискетах, сетевые) как всего курса, так и его отдельных частей.

Основными достоинствами Интернет-технологии являются платформенная независимость полученного программного продукта и весьма простой способ внесения исправлений. Действительно, переписать на сервере несколько файлов гораздо проще, чем посылать пользователю новую версию программы, разработанной, например, по Case-технологии. При этом, поскольку документы HTML фактически являются текстовыми файлами и для них не требуются компиляторы, то для этой технологии не нужно дополнительно покупать лицензионное программное обеспечение.

В качестве среды программирования мы предлагаем взять современную систему программирования Delphi версии 3,0 и выше, разработанную американской корпорацией Borland International Inc. и работающую под управлением 32-разрядных операционных систем Windows NT или Windows 95/98 и выше.

Наиболее распространенными алгоритмическими языками являются Паскаль и Си, которые в настоящее время используются практически на всех вычислительных системах от персональных компьютеров до суперЭВМ. Язык Турбо Паскаль версии 7,0 и выше, разработанный фирмой Borland, позволяет объединить в рамках единой системы мощный алгоритмический потенциал языка, методы объектно-ориентированного программирования, современную графику, удобные средства тестирования и отладки программ, а также обеспечить дружественный интерфейс с пользователями.

Этот язык, основанный на принципах структурного программирования и пошаговом методе проектирования программ, очень удобен для разработчиков при решении задач вычислительного и логического характера, символьной обработки, системного программирования. К несомненным достоинствам среды программирования Турбо Паскаль нужно отнести многооконную систему программирования и модульный принцип организации программирования, когда в процессе работы вся программа разбивается на модули (программы, блоки), а те, в свою очередь, состоят из подпрограмм.

На наш взгляд, использование Интернет-технологии вместе со средами программирования Delphi и Турбо Паскаль является оптимальным при разработке всех типов КОП, входящих в МАОС в настоящее время, позволяет решить все стоящие перед разработчиками задачи и имеет перспективу для движения в сторону построения интеллектуальных систем.

ЭУМК представляет собой компонентную составляющую системы средств обучения (ССО), опирающуюся на НИТ и ТСО. В нашей концепции ЭУМК книга остается первым этапом в общении человека с новым знанием. Отсюда МАОС – электронная составляющая комплекса – должна быть дополнением печатной книги, не заменой ее и она не должна вторгаться в общение человека с печатной книгой. Почти все элементы МАОС в общей структуре ЭУМК являются аналогами соответствующих учебно-методических материалов, присутствующих в системе обучения, основанной на ТМО, и образующих основу комплекса в кейсовой технологии (см. табл. 8).

В то же время МАОС нужно рассматривать как обучающую информационную среду, которая является органическим продолжением традиционных методов обучения, построенных на книге, и которая на базе все возрастающих возможностей НИТ обеспечивает:

быстрый и полный доступ к любой информации в гипертекстовом режиме;

организацию изучения предмета на практических занятиях под руководством преподавателя;

помощь обучаемым в организации самостоятельной работы;

возможность выполнения упражнений и лабораторных работ, которые, в основном, могут быть реализованы за счет применения НИТ;

аудиовизуальные условия (графика, звук) для порождения нового знания через сходство по аналогии, сводя мотивационную и информационную составляющие поведения из разных полушарий в единую деятельность [2].

Приведем основные положения, которые должны быть приняты во внимание при проектировании и конструировании компонентов (подпрограмм) МАОС.

Электронный учебник. На основе многолетнего опыта преподавания курса «Уравнения математической физики» по модульной технологии обучения на математическом факультете АГУ были разработаны и изданы модульные пакеты для всех пяти модулей курса с 1996 по 1999 годы в издательстве АГУ. Все эти учебные пособия рекомендованы Научно-методическим советом по математике и механике Учебно-методического объединения университетов России в качестве учебных пособий для студентов математических специальностей и направлений подготовки университетов.

Каждое из пяти учебных пособий модульного типа по курсу «Уравнения математической физики» представлено в двух вариантах:

на бумажном носителе – учебное пособие состоит из методической, информационной, операционной и контролирующей частей;

в электронном варианте - представляет собой часть электронного учебника (ЭУ) в его предъявляющей функции.

Поскольку технология модульного обучения предполагает строгую структурную организацию информации, то при создании ЭУ мы выделили в качестве минимального фрагмента - слот (абзац, ячейка), который представляет собой минимальный неделимый объем информации порядка 200-300 символов. Совокупность нескольких (4-8) слотов составляет фрейм (кадр), который помещается на экране и объединен общим смыслом. Заметим, что к качестве фрейма может выступать схема, рисунок, таблица, опорный конспект и т.п. Совокупность нескольких (4-9) фреймов, имеющих общую смысловую нагрузку, образует супер-фрейм. Таким образом, содержание каждого учебного элемента представляется в виде объединения супер-фреймов, а модуль состоит из определенного набора учебных элементов.

Каждый фрагмент снабжен указанием своего типа или (и) идентификатором. Кроме того, наиболее востребованные фрагменты (исходя из анализа структурно логической схемы курса по числу связей) снабжены ключевыми словами и могут иметь перечень ссылок на смежные и семантически близкие фрагменты.

Каждый супер-фрейм может быть реализован двумя способами. Первый способ - открытый - дает возможность просмотреть все фреймы последовательно один за другим. При втором способе - закрытом - в первом фрейме размещается только основная, обязательная для усвоения информация. Те части информации, которые можно "раскрыть", помещаются как ссылки. При выборе пользователем ссылки информация открывается, обнажая новый информационный уровень. При этом таких вложенных уровней может быть достаточно много, но рекомендуется использовать не более трех-четырех. Таким образом, обучаемый строит самостоятельно стратегию своего обучения.

Обратим внимание на сохранение единого стиля при оформлении ЭУ. Стиль помимо декоративных функций несет на себе возможность к организации полисенсорной подсознательной навигации по содержимому и акцентированию внимания на наиболее важных и значимых моментах восприятия информации в выбранном студентом режиме обучения. При этом от восприятия отсекается "ненужная" информация и обучаемый не допускает информационной перегруженности сознания. Для семантической организации материала должно быть выделено не более 5-7 основных семантических структур (см. табл. 12).

Таблица 12.

Основные семантические структуры при выборе стилей


Наименование

Специфика

Значимость

Обычный текст

Основное содержание

Полезно к прочтению

Определение, теорема, лемма

Четкие формализованные описания

Обязательно к изучению

Доказательства

Основное содержание

Полезно к прочтению при углубленном изучении

Примеры

Образец, практическое применение

Обязательно к изучению

Важно

Основное содержание

Обязательно к изучению

Замечание

Дополнительная информация

Имеет значение при углубленном изучении

Совет

Рекомендация

Прочитать, если возникнут затруднения


При оформлении фрейма (кадра) можно в соответствие с ТМО порекомендовать оставить слева от учебного текста столбец (колонку) для размещения в нем знаков, повышающих внимательность обучаемых наряду со стилями представления текстовой информации. В качестве таких образцов можно предложить, например, следующие знаки [5]:





- указывается цель, например, учения;





- обрати внимание, суть, важно;



?





- контрольные вопросы;






- ответы на вопросы;





- практическое задание;







- обдумай это;





- трудное место;


NB

  • обрати внимание, заучи, запомни;




Ф

- факультативная информация.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации