6.2. Проблемное и программированное обучение

Теория проблемного обучения была разработана в середине 70-х гг. XX в. В. Оконь и М.И. Махмутовым. Она построена на деятельностном подходе и опи­рается на проблемный характер мышления: возникновение каждой мысли про­исходит в проблемной ситуации.

Проблемная ситуация — это познавательная задача, которая характеризует­ся противоречиями между имеющимися у учащихся знаниями и умениями и предъявляемыми к уровню образования требованиями. Познавательная за­дача вызывает у учащихся стремление к самостоятельному поиску путей ее решения.

Проблемные ситуации дифференцируются по структуре действий, которые должны быть выполнены при решении проблемы, по уровню развития этих дей­ствий и по сложности самой проблемной ситуации.

Проблемное обучение включает в себя несколько этапов:

• осознание проблемной ситуации;

• формулировка проблемы на основе анализа ситуации;

• решение проблемы, включающее выдвижение и проверку гипотез;

• проверка решения.

Проблемное обучение основывается на аналитико-синтетической деятельно­сти обучающихся, реализуемой в рассуждениях и размышлениях. При проблем­ном обучении предусматривается разный уровень сложности для обучающихся, в зависимости от характера и количества осуществляемых ими действий при решении познавательных задач.

Данный вид обучения способствует развитию умственных способностей, само­стоятельности и творческого мышления учащихся. Этот тип обучения получил широкое признание в нашей стране.

В наше время информация имеет такую же стратегическую цен­ность, как и традиционные материальные и энергетические ре­сурсы. Современные информационные технологии, позволяющие создавать, хранить, перерабатывать информацию и обеспечивать эффективные способы ее представления потребителю, являются мощным инструментом ускорения прогресса во всех сферах об­щественного развития. Безусловно, это один из существенных факторов, определяющих конкурентоспособность страны, регио­на, отрасли и отдельной организации.

Важная роль в процессе создания и использования информа­ционных технологий принадлежит системе образования, особен­но высшей школе как основному источнику квалифицированных, высокоинтеллектуальных кадров и мощной базе фундаменталь­ных и прикладных научных исследований. Специфика системы об­разования состоит в том, что она является, с одной стороны, потребителем, а с другой — активным производителем информа­ционных технологий. При этом технологии, рожденные в системе образования, используются и далеко за ее пределами. Это позво­ляет говорить о возможности практической реализации концеп­ции перехода от информатизации образования к информатиза­ции общества.

Для понимания роли информационных технологий в образо­вании необходимо вникнуть в суть этого понятия.

Говоря об информационной технологии, в одних случаях под­разумевают определенное научное направление, в других — кон­кретный способ работы с информацией. Как видим, существует двоякая трактовка понятия «информационная технология»: как способ и средства сбора, обработки и передачи информации для получения новых сведений об изучаемом объекте и как совокуп­ность знаний о способах и средствах работы с информационными ресурсами.

В каком-то смысле все педагогические технологии (понимаемые как способы) являются информационными, так как учебно-вос­питательный процесс всегда сопровождается обменом информа­цией между педагогом и обучаемым. Но в современном понимании информационная технология обучения (ИнТО) — это педагоги­ческая технология, использующая специальные способы, программ­ные и технические средства (кино, аудио- и видеосредства, компь­ютеры, телекоммуникационные сети) для работы с информацией. И суть информатизации образования состоит в создании как для педагогов, так и для учащихся благоприятных условий для свобод­ного доступа к культурной, учебной и научной информации.

Понятие «компьютерная технология обучения» (КТО), с уче­том широких возможностей современных вычислительных средств и компьютерных сетей, часто используется в том же смысле, что и ИнТО. В то же время применение термина «компьютерная тех­нология» вместо термина «информационная технология» встреча­ет возражения. Они связаны с тем, что информационные технологии могут использовать компьютер как одно из возможных средств. Кроме того, понимание роли компьютера как вычисли­тельной машины (от англ. сотрuter—вычислитель) стало уже ана­хронизмом. Поэтому сам термин «компьютерная (буквально — вы­числительная) технология» воспринимается как неудачный, а вот вести речь о компьютерных средствах обучения, компьютерных программах вполне правомерно.

Общая характеристика информационных технологий обучения. Систематические исследования в области применения информа­ционных технологий в образовании ведутся более сорока лет. Си­стема образования всегда была очень отзывчива к внедрению в учебный процесс информационных технологий, базирующихся на программных продуктах самого широкого назначения. В учебных заведениях успешно применяются различные программные комплексы — как относительно доступные (текстовые и графически редакторы, средства для работы с таблицами и подготовки компьютерных презентаций), так и сложные, подчас узкоспециали­зированные (системы программирования, системы управления базами данных, пакеты символьной математики и статистической обработки данных).

В то же время эти программные средства никогда не обеспечивали всех потребностей педагогов. Начиная с 60-х годов прошлого столетия в научных центрах и учебных заведениях США, Канады, За­падной Европы, Австралии, Японии, России (ранее — СССР) и ряда других стран было разработано именно для нужд образования большое количество специализированных компьютерных систем, ори­ентированных на различные типы вычислительной техники.

Разработка полноценных программных продуктов учебного на­значения — весьма дорогостоящее дело. Ведь для этого необходима совместная работа высококвалифицированных специалистов: психологов, преподавателей-предметников, компьютерных дизайне­ров, программистов. Многие крупные зарубежные фирмы и РЯД отечественных производителей программной продукции финанси­руют проекты создания компьютерных учебных систем в учебных заведениях и ведут собственные разработки в этой области.

Создание собственно учебных компьютерных средств развивалось на основе идеи программированного обучения. И в настоя­щее время во многих учебных заведениях разрабатываются и ис­пользуются как отдельные программные продукты учебного на­значения, так и автоматизированные обучающие системы по различным учебным дисциплинам. АОС включает в себя комплекс учебно-методических материалов (демонстрационных, теоретических, практических, контролирующих) и компьютерные программы, которые управляют процессом обучения.

Разработка специализированных программ обычно предпола­гает решение вполне определенных задач компьютеризации учеб­ного процесса. Так, для школы особый интерес представляют ком­плексы программных продуктов, поддерживающих обучение ин­форматике. Одним из результатов изучения учащимися курса ин­форматики является возможность систематического использова­ния информационных технологий при освоении и других учебных предметов.

Программные продукты учебного назначения могут представ­лять собой электронные варианты следующих учебно-методиче­ских материалов: компьютерные презентации иллюстрационного характера; электронные словари-справочники и учебники; лабо­раторные практикумы с возможностью моделирования реальных процессов; программы-тренажеры; тестовые системы.

АОС обычно базируется на инструментальной среде — комп­лексе компьютерных программ, предоставляющих пользователям, не владеющим языками программирования, следующие возмож­ности:

педагог вводит разностороннюю информацию (теоретический и демонстрационный материал, практические задания, вопросы для тестового контроля) в базу данных и формирует сценарии для проведения занятия;

ученик в соответствии со сценарием (выбранным им самим или назначенным педагогом) работает с учебно-методическими материалами, предлагаемыми программой;

автоматизированный контроль усвоения знаний обеспечивает необходимую обратную связь, позволяя выбирать самому ученику (по результатам самоконтроля) или назначать автоматически по­следовательность и темп изучения учебного материала;

работа ученика протоколируется, информация (итоги тестиро­вания, изученные темы) заносится в базу данных;

педагогу и ученику предоставляется информация о результатах работы отдельных обучаемых или определенных групп, в том чис­ле и в динамике.

В качестве наиболее известных примеров АОС, базирующихся на принципах программированного обучения, можно назвать за­рубежную систему РЬАТО и отечественную АОС ВУЗ. В 90-х годах в России получили распространение инструментальные среды для персональных компьютеров зарубежного (Рrivate Tutor, LinkWay, Costoc) и отечественного производства: АДОНИС, УРОК и др., применявшиеся в школах и высших учебных заведе­ниях. В настоящее время в системе образования накоплено не­сколько тысяч компьютерных программ учебного назначения, разработанных в учебных заведениях России. По оценкам зарубежных экспертов, многие из них отличаются оригинальностью, высоким научным и методическим уровнем.

Возрастание возможностей компьютеров стимулировало раз­витие нового направления в компьютеризации обучения — созда­ние интеллектуальных обучающих систем (ИОС). Этот подход ба­зируется на работах в области искусственного интеллекта, в част­ности теории экспертных систем — сложных программ, манипу­лирующих специальными, экспертными знаниями в узких, пред­метных областях. Как и настоящий человек-эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, уме­ют пополнять свои знания. В итоге, соединяя мощные компьюте­ры с богатством человеческого опыта, экспертные системы по­вышают ценность экспертных знаний, делая их широко применя­емыми.

ИОС представляет качественно новую технологию, основу ко­торой составляют следующие особенности:

моделирование процесса обучения;

использование динамически развивающейся базы знаний ИОС, содержащей, наряду с традиционным представлением информа­ции (аналогично АОС), экспертные знания из предметной и пси­холого-педагогической областей;

автоматический подбор рациональной стратегии обучения для каждого обучаемого;

автоматический учет в работе ИОС новой информации, посту­пающей в базу знаний, т. е. саморегулирование системы.

Работы в области создания ИОС пока носят единичный харак­тер и на уровень массовой технологии еще не вышли.

В 80 — 90-х годах произошел своего рода скачок в информати­зации, связанный с массовым производством относительно недо­рогих и в то же время обладающих прекрасными техническими характеристиками персональных компьютеров.

В сфере обучения открылись новые возможности. Прежде всего это доступность диалогового общения в так называемых интерактив­ных программах. Кроме того, стало осуществимым широкое ис­пользование графики (рисунков, схем, диаграмм, чертежей, карт, фотографий). Применение графических иллюстраций в учебных компьютерных системах позволяет на новом уровне передавать ин­формацию обучаемому и улучшить ее понимание. Учебные про­граммные продукты, использующие графику, способствуют раз­витию таких важных качеств, как интуиция, образное мышление.

Дальнейшее развитие компьютерных технологий в последнее десятилетие предоставило очень перспективные для образователь­ных целей технические и программные новинки. В первую оче­редь, это устройства для работы с компакт-дисками — СD-ROM (от англ. Сотраct Disk Read Оп1у Метоrу — устройство для чтения с компакт-диска) и CD-RW (от англ. Сотраct Disk Read/Write - устройство для чтения и записи на компакт-диск), позволяющие сосредоточить большие объемы информации (сотни мегабайт) на небольшом и недорогом носителе.

Возросшая производительность персональных компьютеров сделала возможным достаточно широкое применение технологий мультимедиа, систем виртуальной реальности.

Современное обучение уже трудно представить без технологии мультимедиа (от англ. multimedia — многокомпонентная среда), ко­торая позволяет использовать текст, графику, видео и мульти­пликацию в интерактивном режиме и тем самым расширяет обла­сти применения компьютера в учебном процессе. Но необходимо учесть, что уровень и качество работы с соответствующими про­граммными продуктами зависят от выполнения весьма высоких требований к быстродействию и объему памяти компьютера, зву­ковым характеристикам и наличию дополнительного оборудова­ния, в частности CD-ROM. Мультимедиа программы — это нау­коемкий и весьма дорогостоящий продукт, так как для их разра­ботки необходимо соединить усилия не только специалистов в предметной области, педагогов, психологов и программистов, но и художников, звукооператоров, сценаристов, монтажеров и других профессионалов.

Виртуальная реальность (от англ. virtual reality — возможная ре­альность) — это новая технология неконтактного информацион­ного взаимодействия, реализующая с помощью мультимедиа сре­ды иллюзию непосредственного присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном «экранном мире». В таких си­стемах непрерывно создается иллюзия местонахождения пользо­вателя среди объектов виртуального мира. Вместо обычного дис­плея используются очки-телемониторы, в которых показываются непрерывно изменяющиеся картины событий виртуального мира. Управление осуществляется с помощью реализованного в виде «информационной перчатки» специального устройства, опреде­ляющего направление перемещения пользователя относительно объектов виртуального мира. Кроме этого, имеется устройство со­здания и передачи звуковых сигналов. В учебных целях технология виртуальной реальности была впервые применена еще в 60-х го­дах прошлого столетия, когда с помощью специальных тренаже­ров пилоты осваивали способы управления самолетом. С 80-х го­дов в США стали создаваться принципиально новые системы диа­логового управления машинно-генерируемыми образами, прежде всего для решения задач подготовки военного персонала. В насто­ящее время эта технология применяется также в психологии, ин­дустрии развлечений и др.

Новые возможности информатизации образования открыла в 90-е годы гипертекстовая технология. Гипертекст (от англ. hyper-text — сверхтекст), или гипертекстовая система, — это совокуп­ность разнообразной информации, которая может располагаться не только в разных файлах, но и на разных компьютерах. Основ­ная черта гипертекста — это возможность переходов по так назы­ваемым гиперссылкам, которые представлены либо в виде специ­ально оформленного текста, либо определенного графического изображения. Одновременно на экране компьютера может быть несколько гиперссылок, и каждая из них определяет свой марш­рут «путешествия».

В гипертекстовой системе со стандартными возможностями пользователь выбирает с помощью манипулятора «мышь» одну из видимых гиперссылок и перемещается по сети узлов, содержимое которых отображается на экране компьютера. Наряду с графикой и текстом узлы могут содержать мультимедиа информацию, вклю­чая звук, видео, анимацию. В этом случае для таких систем ис­пользуется термин «гипермедиа».

Современную гипертекстовую обучающую систему отличает удобная среда обучения, в которой легко находить нужную ин­формацию, возвращаться к уже пройденному материалу и т. п. При проектировании гипертекстовой системы можно заложить гипер­ссылки, опираясь на способности человеческого мышления к связыванию информации и соответствующему ассоциативному до­ступу к ней.

В этом плане актуальным становится внедрение в учебный процесс гипертекстовых курсов, подготовленных как в рамках тради­ционной технологии НТМЬ, так и с использованием специальных программных средств, дополняющих возможности стандартного гипертекста.