3. Комп'ютерні технології навчання третього покоління (проектно-орієнтована модель)

Комп'ютерна технологія навчання третього покоління - це єдиний освітній процес, заснований на міждисциплінарному нетрадиційному змісті, формах, методах і засобах навчання.

Він підтримується підручниками нового типу і спеціальними проектними освітніми комп'ютерними засобами, що включають бази даних і інструментарій для пізнання цілісного навколишнього світу в контексті його комп'ютерного проектування, моделювання і конструювання.

Комп'ютерна технологія навчання третього покоління по своєму фундаменті і надбудові призначена для проектно-орієнтованої системи навчання, у процесі якої здійснюється не тільки контроль за освоєнням знань, але, насамперед, активне їхнє використання для творення в рамках освітнього процесу.

Таким чином, в інформаційному суспільстві метою навчання стає не тільки засвоєння готових знань, але й оволодіння способами дослідження інформації, як будівельного матеріалу для одержання нових знань.

Створення навчальних програм третього покоління будується по схемі, яка зображена у таблиці 1.1.

Таблиця1.1

Схема створення навчальних програм

Мета проекту
Проектне завдання
Вивчення інформаційного поля. Визначення стратегії проектування і реалізації проекту	Комп'ютерне моделювання, проектування, чи конструювання дослідження об'єктів	Порівняння й аналіз отриманих об'єктів із уже відомими науці чи констатація відкриття. Прогноз наслідків від появи створених об'єктів
Оцінка результатів проекту

3. Класифікація навчальних програм

Безпосереднім розвитком і конкретизацією методу автоматизованого навчання є типи автоматизованого навчання, що вводять класифікацію не тільки по джерелах керуючих впливів на того, кого навчають, але і за формою організації навчального матеріалу. Класифікація типів автоматизованого навчання приводиться в наступній таблиці 1.2.

Таблиця 1.2

Класифікація типів автоматизованого навчання

Джерело керуючих впливів на учня	Організація навчального матеріалу
	у формі навчальної програми	в інших формах
Система (як при виборі навчального завдання так і при виконанні завдання)	Програмно-кероване навчання	Автоматизоване тренування
Система (тільки при виконанні навчального завдання)	Автоматизована перевірка знань	Перевірка гіпотез за допомогою моделювання
Система і той, кого навчають, (на різних етапах роботи)	Навчання прийняттю рішень	Генеративне навчання
Той, кого навчають	Структурно-кероване навчання

У рамках методу програмування навчальної діяльності допускається три типи автоматизованого навчання [7]. При цьому для кожного типу навчання спосіб представлення навчального матеріалу (курсу навчання) визначається кінцевою метою навчання. У випадку програмно-керованого навчання система інтерпретує чи виконує деяку навчальну програму, у якій описуються підлягаючі засвоєнню знання, уміння і навички, а також алгоритми оволодіння ними.

Навчальна програма будується з певним чином зв'язаних між собою кадрів. Під кадром розуміється квант інформації, пропонований тому, кого навчають, для засвоєння визначеної мінімальної одиниці знань чи закріплення засвоєного навчального матеріалу. Окремі кадри і сукупності кадрів, зв'язаних загальним змістом, утворять одиниці навчальної програми. Кадр, що містить навчальне чи контрольне завдання, називається питальним (крім питальних, розрізняють також інформаційні кадри, що пред'являють тому, кого навчають, що підлягає засвоєнню інформацію; і підкріплювальні кадри, що є реакцією на відповідь того, кого навчають,). Як правило, програма, що навчає, має визначену структурну ієрархію одиниць. Будемо називати структурним рівнем навчальної програми сукупність її одиниць, що безпосередньо утворять іншу, більш велику одиницю. Таким чином, одиницею нижчого структурного рівня в будь-якій навчальній програмі є кадр, а одиницею вищого структурного рівня - курс навчання.

По способу зв'язку кадрів навчальна програма може бути лінійною, розгалуженою чи змішаною.

Лінійна навчальна програма пропонує кожному тому учню заздалегідь визначену послідовність кадрів, що не залежить від його дій під час навчання. Виконання навчальних завдань лінійної програми зводиться, як правило, до заповнення тим, кого навчають, пропусків у кадрах мінімальної довжини, причому добре розроблена структура кадру робить цей процес практично безпомилковим. Природним розвитком лінійної програми є селективна лінійна програма , що враховує коротку послідовність попередніх відповідей того, кого навчають, (найчастіше одну останню відповідь). У залежності від правильності раніше посланих відповідей деякі наступні кадри програми для даного того, кого навчають, можуть бути опущені.

У розгалуженій навчальній програмі черговий крок того, кого навчають, визначається, як правило, у залежності від його відповіді на питання безпосередньо попереднього питального кадру, причому всі можливі шляхи просування в залежності від типових помилок того, кого навчають, заздалегідь передбачені автором програми.

Змішана навчальна програма сполучить у собі лінійні і розгалужені ділянки і тим самим забезпечує велику гнучкість навчання, чим більше розгалужена програма. Допускаються також набори навчальних програм, що розрізняються по ступені складності, часу чи засвоєння якій-небудь іншій ознаці; переходи того, кого навчають, від однієї навчальної програми набору до іншої ініціюються системою в залежності від обумовленої автором чи системою кількісної характеристики засвоєння.

У будь-якому випадку основною метою програмного керованого навчання є придбання і закріплення нових знань тим, кого навчають.

При автоматизованій перевірці знань основна увага приділяється контролю того учня у межах навчального курсу.

Ще одним типом автоматизованого навчання, що складає метод програмування навчальної діяльності, є автоматизоване тренування, що служить задачі вироблення навичок виконання тим, кого навчають, визначених розумових дій.

Реалізацією методу моделювання навчального середовища звичайно є автоматизована перевірка гіпотез, що активно використовує як навчальну інформацію математичні моделі явищ чи процесів. Вихідними даними для моделі служить математично виражений опис гіпотези того, кого навчають.

Слабість керуючих впливів полягає в тому, що перехід від одного навчального завдання (тобто від одного формування опису гіпотези з наступним моделюванням) до іншого, а також рішення про закінчення експерименту цілком визначаються тим, кого навчають. При цьому система, як правило, не виносить ніяких висновків про правильність роботи того, якого навчають, і не запам'ятовує ніякої передісторії [7].

Метод вільного навчання представляють останні три типи автоматизованого навчання. У випадку структурно-керованого навчання навчальний матеріал організований у виді навчальної програми, що представляє собою деяку ієрархію структур даних. Для кожного структурного рівня ієрархії визначена локальна мета навчання і передумови її досягнення, виражені в термінах локальних цілей того ж структурного рівня. Локальна мета навчання для одиниці вищого структурного рівня (тобто для курсу навчання) збігається з загальною метою навчання даному навчальному матеріалу. Передумовами деякої локальної мети З називаються локальні цілі З₁, З₂,...,З₃, які необхідно досягти тому, кого навчають, перед досягненням мети З, при цьому досягнення передумов є необхідною, але не достатньою умовою досягнення локальної мети З. Система навчання надає тому, кого навчають, ініціативу вибору рівня ієрархії даних навчальної програми і послідовності досягнення локальних цілей навчання (при наявності відповідних передумов). Кінцевим результатом структурно-керованого навчання вважається досягнення тим, кого навчають, локальної мети навчання для вищого рівня ієрархії даних навчальної програми.

При навчанні прийняттю рішень навчальна інформація являє собою деяку сукупність ситуацій, організовану зазвичай у виді деревоподібної структури даних, коренем якої є початкова ситуація, котра задана тому, кого навчають, у виді умови задачі; а термінальними вершинами - можливі остаточні ситуації, у залежності від додаткової інформації, отриманої тим, кого навчають [8].

Система, що навчає прийняттю рішень, повинна реагувати не тільки на правильні і неправильні, але й на передчасні відповіді того, кого навчають, тобто на відповіді, передбачені навчальним матеріалом, але невідповідні запропонованої моделі дій. Керуючі впливи системи на того, кого навчають, можуть здійснюватися на кожнім кроці процесу ухвалення рішення або можуть звестися до аналізу і коментування дій того, кого навчають, по закінченні прийняття ним рішення.

Найбільш перспективною реалізацією методу вільного навчання є генеративне навчання. Процес генеративного навчання будується на основі взаємодії моделі того, кого навчають, що представляє його поточний рівень знань і моделі навчального матеріалу, тобто сукупності понять і їхніх зв'язків, що повинний засвоїти той, кого навчають.

Розглянута класифікація основних напрямків автоматизованого навчання з позицій специфіки керуючих впливів на того, кого навчають, і способів організації навчального матеріалу не вважається вичерпною.

Причину цього фахівці з теорії автоматизованого навчання бачать у тім, що постійно зростаючі вимоги до якості і термінів навчання обумовлюють появу нових навчальних процесів, не охоплюваних даною класифікацією. Однак багато що з цих процесів можна виразити як комбінацію описаних методів і типів навчання.