Доклад: Информационные технологии в образовании
· логичность и последовательность изложения материала.
В своей совокупности первые три свойства определяют адекватность учебного материала целям его создания, т.е. адекватность отражает взвешенное компромиссное удовлетворение требований полноты, доступности и научности.
Традиционность названных свойств не означает одинаковости степени их удовлетворения в традиционных и компьютерных технологиях обучения. Так, возможность сравнительно легкого обновления учебных материалов позволяет обеспечивать более высокую степень актуальности и отражения современного состояния предметных областей в ЭУ по сравнению с традиционными печатными изданиями. Модульная структура ЭУ способствует оптимизации последовательности изложения материала.
Специфическими свойствами ЭУ являются изобразительность, интерактивность, адаптивность, интеллектуальность.
Изобразительность определяется корректным выбором размера, типа и цвета шрифта, способом компоновки экранных страниц, уместным использованием графических иллюстраций и анимаций и т.п.
Интерактивность, т.е. наличие обратной связи в системе "ЭУ - пользователь", порождает активизацию познавательной деятельности обучаемых. Интерактивность проявляется прежде всего при проверке усвоения обучаемым учебного материала, при выполнении лабораторных работ в средах интерактивных программных систем.
Адаптивность подразумевает возможность создания индивидуализированных версий учебных материалов, учитывающих конкретные запросы и уровень предварительной подготовленности обучаемого.
Интеллектуальность - свойство, превращающее ЭУ в партнера обучаемого, реагирующего на действия обучаемого и корректирующего его действия в процессе обучения. Очевидно, что степень интеллектуальности может меняться в широких пределах от подсказок при выполнении контрольных упражнений до имитации виртуальным собеседником разумного поведения партнера, наставника, учителя.
Именно эти свойства являются положительными особенностями ЭУ. Важное значение для повышения уровня изобразительности, интерактивности и интеллектуальности имеет применение средств мультимедиа, т.е. комплексное использование различных форм представления информации (текст, графика, звук, видео, фото, кино) как статической, так и динамической совместно с возможностями интерактивной работы пользователей. Благодаря мультимедиа во многих дисциплинах повышается скорость и качество усвоения учебного материала, поскольку при комбинированном воздействии на слух и зрение запоминается приблизительно половина информации, а при вовлечении обучаемого еще и в активные действия, что и происходит при использовании интерактивного мультимедиа, доля усвоенного материала достигает 75%.
К негативным сторонам использования ЭУ относят возможное отрицательное влияние продолжительного общения с компьютером на здоровье пользователя. Существуют рекомендации, ограничивающие продолжительность сеансов работы учеников на компьютере. В связи с этим часто используют твердые копии электронных учебных материалов в той их части, в которой отсутствуют интерактивные и анимационные фрагменты. При выводе материала на печатающее устройство на АОС возлагаются также функции компиляции индивидуальных версий учебных пособий, если, конечно, АОС обладает свойством адаптивности. Наряду с печатными копиями, можно воспользоваться озвучиванием электронных изданий с помощью специализированной программы.
Использование современных инструментальных средств расширяет возможности представления учебного материала в нужной форме и облегчает работу студентов с созданными учебниками. Однако собственно работа авторов по подбору материалов и их изложению, определяющая содержание учебника, остается традиционной. В результате традиционного подхода сроки написания учебников остаются излишне большими, а их содержание оказывается ориентированным на условия обучения, усредненные по запросам обучаемых и уровню их предварительной подготовки без учета индивидуальных особенностей каждого студента.
В то же время по большинству предметов в современной системе образования имеется несколько пособий разных авторов, изданных разными вузами, эти пособия текстуально различны, но по своему содержанию во многом дублируют друг друга. Адаптация содержания пособий к конкретным запросам на образовательные услуги не предусматривается.
Создание ЭУ на основе преобразования таких пособий не может в достаточной мере удовлетворить требования, предъявляемые к учебным материалам в современных АОС, прежде всего в сфере ДО. Значительные усилия приходится затрачивать на сопровождение каждого учебника, особенно в динамично развивающихся приложениях. Причем внесение в учебник изменений и дополнений в соответствии с авторским правом разрешается только самим авторам, что затрудняет адаптацию ЭУ к конкретным условиям применения.
Таким образом, для современных ИОС характерны следующие противоречия.
· между информационными запросами пользователей и содержанием доступных ЭИ, поскольку адаптация и индивидуализация существующих ЭИ не предусматриваются.
· между динамикой развития приложений и инерционностью создания ЭИ, поскольку модернизация учебника в процессе его сопровождения может выполняться лишь автором и, как правило, сводится к написанию нового ЭИ (особенно отставание содержания учебников от современного уровня характерно для динамично развивающихся приложений, таких как информационные технологии);
· между финансированием и реальными затратами на написание ЭИ, поскольку очевидна большая трудоемкость создания "с нуля" множества учебников высокого качества для имеющихся дисциплин;
· между авторским правом и свободой использования фрагментов ЭИ в новых разработках;
· между потребностями унификации лабораторных циклов и разнообразием прикладного ПО, имеющегося в лабораториях разных учебных заведений.
Разрешению этих противоречий должно способствовать использование новых технологий создания ЭУ и других ЭИ.
Такие технологии уже имеются. Они разрабатывались под разными названиями, но их объединяет общность ряда основных положений. Далее для этих технологий будем использовать объединяющее их название - технологии разделяемых единиц контента (ТРЕК). Основная идея ТРЕК выражается фразой: "Сложная система создается из компонентов, каждый компонент может быть использован многократно в разных создаваемых системах". Эта идея плодотворно используется во многих приложениях, достаточно сослаться на компонентно-ориентированные технологии разработки программных систем или на технологии стандартных ячеек и блоков IP (Intellectual Property) в проектировании СБИС.
5. Электронные энциклопедии
Основу технологии разделяемых единиц контента (ТРЕК) составляют способ структурирования знаний предметной области (приложения), методы селекции структурных элементов и их упорядочения при синтезе конкретных учебных пособий.
Созданию прикладной электронной энциклопедии предшествует разработка онтологии приложения. Возникающие при этом задачи напоминают аналогичные проблемы построения информационных моделей в виде прикладных протоколов STEP в автоматизированных промышленных системах, хотя управление слабоструктурированными знаниями в системе обучения выглядит более сложной задачей, чем управление фактографическими данными о промышленной продукции.
Структурирование знаний при разработке онтологии заключается в выделении понятий (сущностей) приложения. Множество понятий образует тезаурус. Характеристика понятий, присущие им свойства и связи между понятиями описываются в статьях, называемых модулями (объектами, элементами образовательных ресурсов или разделяемыми единицами контента). Модули составляют предметную базу знаний. Множества понятий и модулей вместе с соответствующей системой управления базой знаний образуют прикладную электронную энциклопедию (ПЭЭ).
Разработка конкретного учебного пособия начинается с выбора подмножества модулей из предметной базы знаний. Выбор определяется заданной учебной программой или выраженными в той или иной форме информационными потребностями пользователя с учетом результатов предварительного тестирования его готовности к восприятию материала. Далее из выбранных модулей формируется линейная последовательность и выполняется адаптация формы материала к индивидуальным особенностям обучаемого. В процессе изучения материала по сформированному пособию должна быть обеспечена возможность облегченной навигации по разным частям базы знаний.
Первой инструментальной средой для создания версий модульных учебников, адаптированных под конкретные запросы пользователей, была система CTS, созданная в начале 90-х годов прошлого столетия в МВТУ им. Н.Э.Баумана. В дальнейшем ряд идей концепции модульных учебников и ПЭЭ был воплощен в документе SCORM (Shareable Content Object Reference Model) организацией ADL, созданной в 1997 г. Министерством обороны и Департаментом науки и технологии США.
Параллельно с развитием ТРЕК получает распространение технология сбора в корпоративном сервере информации и ее свободного редактирования пользователями, названная технологией wiki. На ее основе в рамках проекта Wikipedia в Internet уже начато создание энциклопедий по различным отраслям знаний с участием в качестве авторов и редакторов всех желающих. Этот проект существует с января 2001 г. Русскоязычная часть энциклопедии Wikipedia к концу 2003 г. содержала уже 1275 статей. Несмотря на то, что обе технологии ТРЕК и wiki направлены на создание баз знаний в виде энциклопедий, между ними имеются существенные различия как по целевому назначению, так и по подходам и методам накопления и использования знаний. Бесконтрольно наполняемая wikipedia не имеет средств и не годится для компиляции из ее статей учебных пособий.
Прикладная электронная энциклопедия может соответствовать одной учебной дисциплине или группе дисциплин, представляющей более объемное приложение, а учебный модуль или SCO (Shareable Content Object) определенной теме или понятию (сущности), рассматриваемых в этой дисциплине или приложении. Например, модуль может содержать материал, соответствующий содержанию одного параграфа или части параграфа традиционного учебника.
Для каждой темы в энциклопедии желательно иметь несколько альтернативных модулей в целях обеспечения адаптации к конкретным условиям обучения. Модули могут различаться методическими особенностями, подробностью и стилем изложения материала, ссылками на те или иные примеры и т.п. В модуле могут быть выделены элементарные части контента, соответствующие определенной педагогической цели или некоторому аспекту описания. Примерами элементов могут быть краткое определение понятия, неформальное описание объекта или процесса, формальное описание, доказательство, примеры, контрольные упражнения и задания, справочный материал, историческая справка и т.п.