Обзор существующих автоматизированных обучающих систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизации обработки информации (АОИ)

Тема

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

Выполнил

Студент группы 471-2

А.В. Осипенкова

Проверил

Доцент кафедры АОИ,

Т.А. Ципилева

Введение

Программные технологии сегодня успешно применяются в различных видах деятельности. В том числе и в обучении. Такие технологии применяются для передачи ученику учебного материала и контроля степени его усвоения данного материала.

В настоящее время существует огромное множество различных автоматизированных обучающих систем, которые охватывают различные предметные области, и призваны решать задачи обучения на различных этапах жизни человека - от начальных классов средней школы до процесса обучения в высших учебных заведениях. Но к сожалению некоторые программы имеют крайне ограниченные функциональные возможности и не позволяют в полной мере усвоить обучаемым преподносимый материал, а в некоторых случаях вообще дискредитируют саму идею АОС на базе персональных ЭВМ. В связи с этим важным является взаимодействие различных программ между собой, поскольку от этого зависит качество работы.

1. Дистанционное обучение

1.1 Сущность дистанционного обучения

Дистанционное обучение - это одна из форм обучения. Информационные технологии в ДО являются ведущим средством.

В связи с интенсивным развитием информационных технологий, и особенно интернет-технологий, проблема развития дистанционного обучения приобретает особую значимость. Дистанционное (дистанционное) обучение - это способ обучения на расстоянии, при котором преподаватель и обучаемые физически находятся в различных местах. Исторически, дистанционное обучение означало заочное обучение. Однако сейчас - это средство обучения, использующее аудио, видеотехнику, интернет и спутниковые каналы связи.

Дистанционное образование тесно связанно с дистанционным обучением. Принято считать, что дистанционное образование - это процесс передачи знаний (за него ответственен преподаватель и школа), а дистанционное обучение - это процесс получения знаний (за него ответственен ученик). По способу получения учебной информации различают: синхронные учебные системы (системы on-line, в реальном времени), асинхронные системы (системы off-line),смешанные системы. Синхронные системы предполагают одновременное участие в процессе учебных занятий обучаемых и преподавателя. К таким системам относятся: web-чат, ICQ, IRC (Internet Relay Chat), интерактивное TV, web-телефония, телеконференции NetMeeting, Telnet.

Асинхронные системы не требуют одновременного участия обучаемых и преподавателя. Обучаемый сам выбирает время и план занятий. К таким системам в дистанционном образовании относятся курсы на основе печатных материалов, аудио/видео кассетах, дискетах, CD-ROM, электронной почте, web-страницах, FTP, web-форумах (электронная доска объявлений), Гостевых книгах, Телеконференции Usenet (подписка на группы новостей).

Смешанные системы, которые используют элементы как синхронных, так и асинхронных систем. По технической основе передачи данных можно выделить следующие формы дистанционного обучения:

1). рассылка печатных материалов по почте (характерное для традиционного заочного обучения);

2). рассылка аудио- и видео- кассет, дискет, CD-ROM;

3). средствами аудио графики (интерактивные доски, а также учебное кино, радио, телевидение);

4). через интерактивное Web TV и видео конференции;

5). через телеконференции Usenet, IRC.

6). через электронную почту и листы (списки) рассылки;

7)через web-страницы;

8). через чат, web-форум и гостевую книгу.

В последнее время интернет активно вытесняет другие формы дистанционного обучения. Это связано с тремя обстоятельствами:

1). Техническое развитие интернет-технологий, позволяющих более дешевыми и удобными средствами имитировать любую учебную модель;

2). Простота подключения к сети интернет,

3). Относительно низкая стоимость подключения.

Наиболее эффективно с помощью дистанционного обучения можно решать следующие задачи: приобщение учителей из регионов к опыту и разработкам ведущих специалистов страны в области новых технологий в образовании. А затем уже эти учителя смогут передать полученные знания, разработки и опыт своим непосредственным ученикам. Причем не надо будет выезжать за пределы своего города и даже школы - лучшие учителя сами придут к ним посредством связи через интернет. Это резко ускорит передачу передового опыта и значительно расширит степень его распространения и внедрения в образовательный процесс.

Для получения оптимальных результатов дистанционного обучения важны следующие факторы и условия: наличие современной компьютерной базы и хорошего доступа к интернету у потенциальных дистанцинных учеников, наличие у дистанционных учителей хороших образовательных ресурсов и опыта дистанционного образования, хорошей подготовки дистанционных уроков, наличие подготовленных локальных координаторов, систематическое проведение дистанционных занятий, моральное и материальное стимулирование дистанционной деятельности.

1.2 Автоматизированные обучающие системы

АОС - это совокупность связанных в единое целое технических, програмно-алгоритмических лингвистических и информационно- методических средств. Предназначенных для автоматизации обучающего диалога. Поиска и обработки учебной информации.

Автоматизированные обучающие системы - (АОС), комплекс технического, учебно-методического, лингвистического, программного и организационного обеспечений на базе ЭВМ, предназначенный для индивидуализации обучения[1].

Автоматизированные Обучающие Системы (АОС) представляют собой программно-технические комплексы, включающие в себя методическую, учебную и организационную поддержку процесса обучения, проводимого на базе информационных технологий. На сегодняшний день дистанционное обучение стало популярной формой получения образования.

Современные технологии позволяют организовывать дистанционное обучение на основе Автоматизированных Обучающих Систем (систем управления обучением) и(или) Автоматизированных Обучающих Курсов.

Автоматизированные Обучающие Системы (АОС) представляют собой программно-технические комплексы, включающие в себя методическую, учебную и организационную поддержку процесса обучения, проводимого на базе информационных технологий.

1.3 Основные типы автоматизированных обучающих систем и их задачи

Автоматизированные обучающие системы бывают нескольких типов: информационные, справочные, контролирующие, обучающие, комбинированные. Некоторые АОС предназначены для работы с т.н. «отдельными элементами обучения» (они способствуют усвоению отдельных тем, текстов, проч.); другие представляют собой автоматизированные учебные курсы (АУК).

Одни АОС «способны» контролировать знания учащихся, другие содержат в себе элементы «учебного тренажа», третьи помогают овладению новым учебным материалом, четвертые предназначены для того, чтобы стимулировать интерес учащихся к изучаемому предмету.

Эффективность АОС во многом зависит от их содержательней стороны. Конкретно: от логической стройности, непротиворечивости, однозначности, доступности, точности, простоты изложения, валидности исходной информации; от наличия иллюстративно-графического (портреты известных философов, графики, диаграммы, гистограммы, таблицы, схемы, проч.) и справочного материала («компьютерные энциклопедии, тезаурусы, информационные и библиографические обзоры, фото-видео-звуковые «архивы»), др

В общем случае, в рамках автоматизированных обучающих систем могут решаться следующие задачи:

-задачи, связанные с регистрацией и статистическим анализом показателей усвоения учебного материала: определение времени решения задач, определение общего числа ошибок и т.д. К этой же группе относятся и задачи управления учебной деятельностью;

-задачи, связанные с проверкой уровня знаний, умений и навыков учащихся до и после обучения, их индивидуальных способностей и мотиваций;

-задачи АОС, связанные с подготовкой и предъявлением учебного материала, адаптацией материала по уровням сложности, подготовкой динамических иллюстраций, контрольных заданий, лабораторных работ, самостоятельных работ учащихся;

-задачи администрирования системы, доставки учебного материала на рабочие станции и задачи обратной связи с обучаемым. [2]

2. Сущность автоматизированный обучающих систем

2.1 АОС без обратной связи

Известно, что любая программа представляет собой набор алгоритмов (компонентов), которые взаимодействия между собой решают поставленную задачу. При этом программа будет являться программной системой [8], если она представляет собой совокупность взаимосвязанных компонентов, каждый из которых выполняет вполне определенные функции. В общем случае любая обучающая программа может считаться программной системой, так как в ней обязательно присутствует компонента интерфейса пользователя, и компонента, реализующая предлагаемую методику. Автоматизированной обучающей системой будет являться любая АОС, так как согласно, ряд задач, например отображение информации или анализ правильного ответа, выполняются без участия человека. Каждая АОС имеет определенную структуру на основе группы элементов с указанием связей между ними и дающее представление о системе в целом. Поэтому структура системы может быть охарактеризована по имеющимся в ней типам связей.

На основе проведенного анализа можно сделать вывод, что каждая обучающая система имеет четко выраженную структуру, и эти структуры можно классифицировать следующим образом: Функции этой категории применяются при различных инженерных и научных расчетах. Эти функции входят в настройку Пакет анализа.

Рис 1. Классификация структурного построения АОС

По структурным признакам взаимодействия обучающей системы с пользователем АОС подразделяются на два базовых класса (рис.1): разомкнутые (без обратной связи) и замкнутые (с обратной связью) системы, которые отличаются принципиальным подходом к процессу обучения.

2.1 АОС без обратной связи

В разомкнутых АОС не учитываются отклики учащихся на поставленные вопросы и не корректируется последовательность предъявления учебного материала в функции степени усвоения учащимся изучаемой темы. Здесь лишь выполняется определенная заранее заданная программным путем последовательность изложения урока или контрольных вопросов. При этом наиболее простыми из числа разомкнутых АОС являются системы с презентационной структурой, представляющей собой последовательное включение звеньев "АОС" и "Учащийся" (рис 2).

Рис 2. Структурная схема презентационной системы обучения

В АОС данного типа присутствует только прямая информационная связь между системой и учащимся, которому последовательно предоставляется визуальная информация с монитора ЭВМ. При этом обучаемый находится в режиме пассивного наблюдателя, от которого не требуется ни каких откликов по взаимодействию с АОС. Примером презентационной АОС может служить обучающая программа по курсу Visual Basic, разработанная автором, представляющая набор слайдов с демонстрационными примерами.

В тестирующих АОС без обратной связи (рис.3) основной упор делается на выявление уровня знаний учащихся в определенный период учебного процесса. Используя различную методику, такие системы предъявляют обучаемому открытый или закрытый вариант вопроса (вопрос с вариантами выбора ответа). От учащегося ожидается отклик в виде ответа (управляющего воздействия) на поставленный вопрос. Ответ фиксируется в блоке фиксатора ошибок.

Рис 3. Структурная схема тестирующей системы обучения

Примером разомкнутой тестирующей АОС является программная система компании Drake Prometric, которая ориентированна на простое предъявление вопросов, для выявления знаний претендентов на тот или иной сертификат той или иной фирмы.

Наиболее широкими функциональными возможностями и высокой эффективностью в учебном процессе обладают АОС, где организована обратная связь между учащимся и обучающей системой.

2.2 АОС с обратной связью

Весьма распространенным типом АОС среди замкнутых систем являются имитационные автоматизированные обучающие системы. Здесь функции ведущего "элемента" выполняет фактор моделирования реальной ситуации в той или иной сфере предметной области. Элемент обратной связью в виде реакции ученика на предъявляемый АОС учебный материал является основой непрерывного взаимодействия системы "АОС-обучаемый", так как то или иное воздействие на систему со стороны пользователя ведет сразу к ответной реакции со стороны обучающей системы. Примером подобных АОС могут служить всевозможные игровые тренажеры, имитаторы и т.п. В частности, имитационная программа компании Maxis позволяет имитировать развитие и управление городом. Здесь имитируются различные ситуации, начиная от размещения промышленных предприятий и транспортных сетей и заканчивая моделированием экстремальных ситуаций и путей их ликвидации.

В имитационных АОС используется комплексный подход в обучении. Программа не только обучает, но и одновременно проверяет полученные на текущий момент знания учащимся. Здесь важным фактором служит отклик учащегося на то или иное информационное воздействие. В зависимости от отклика, обучающая система может перестроить ход урока в том или ином направлении. В АОС данной структуры очень часто вводят игровые элементы. Как правило, такие АОС рассчитаны на учащихся младших возрастов, для которых игра является важным инструментом обучения. Здесь вопрос (информационное воздействие) ставится в виде игровой ситуации, на основании которой учащийся может находить верный или неверный выход (отклик). На основании принятого учащимся решения, АОС формирует следующий вариант игровой ситуацию. Примером такой системы может служить курс обучения английскому языку Bridge to English.

Таким образом, является очевидным, что наиболее широкими возможностями с учетом современных требований к АОС обладают замкнутые обучающие системы, обеспечивающие максимальную "гибкость" в общении с пользователем.

При реализации любой из ранее рассмотренных структур АОС используются вполне определенные алгоритмические подходы, диктуемые методикой проведения учебного занятия. Обычно любая обучающая система представляет собой совокупность порций информации, называемой слайдами, которые в той или иной форме предъявляются ученику. Современная вычислительная техника обладает широкими функциональными возможностями и позволяет использовать в слайдах информацию, представленную в виде обычного текста, графического изображения, аудио и видео фрагментов. При этом в слайдах можно сосредоточить все средства представления информации, существующие в настоящее время для повышения эффективности учебного процесса. С другой стороны, использование звукового представления и видеозаписей ведет к удорожанию персонального компьютера, что не всегда является оправданным. В настоящее время, как наиболее оптимальный вариант в большинстве курсов программированного обучения, применяют текстовое и графическое представление информации.

При использовании линейных алгоритмов АОС (рис.6) учащемуся , согласно методики, последовательно предъявляются слайды, заложенные в АОС. В качестве достоинств линейного алгоритма АОС можно отметить простоту разработки такой системы, а в качестве недостатков - трудоемкость раскрытия некоторых тем и невозможность гарантированного закрепления полученных знаний. В АОС построенных с использованием нелинейных алгоритмов появляется возможность изменять последовательность предъявления слайдов в зависимости от того или иного отклика учащегося на информационное воздействие. Здесь важнейшую роль играют слайды, содержащие вопросы и требующие принятие решения учащимся. В таких слайдах, которые назовем слайдами выбора, используются следующие средства выбора направления обучения

Рис 5. Классификация АОС по принципам алгоритмического построения

Рис 6. Линейный алгоритм АОС

Открытые вопросы - это вопросы, состоящие только из формулировки вопроса. Ответ должен ввести ученик. В качестве ответа выступает числовое значение, которое может быть однозначным или лежать в некотором заданном допустимом диапазоне. Не допускается в качестве ответов на открытые вопросы символьные строки, содержащие буквы, пробелы и другие символы, так как в этом случае затруднено определение правильности ответа из-за возможных ошибок пользователя при вводе информации (например, ввод двух вместо одного пробелов). Обучающая программа определяет правильность ответа и выбирает ту или иную дальнейшую последовательность предъявления слайдов.

Закрытые вопросы - это вопросы, состоящие из формулировки вопросов и нескольких вариантов ответа. Ученику ставится задача выбрать один или несколько правильных вариантов ответа. Допускается наличие от 3 до 6 вариантов ответов, причем правильными могут быть некоторые, все, или только один из ответов. Не допускается ситуация, когда все ответы на закрытый вопрос являются неправильными. В закрытых вопросах нельзя применять наличие открытых вариантов, например, формулировки "другие ответы", хотя допускается формулировка "нет правильных ответов". Выбор должен производится только из предлагаемого списка ответов. Правильность ответа можно засчитывать по сумме правильно выбранных вариантов или по одному правильно выбранному варианту. В соответствии с результатом ответа обучающая программа выбирает ту или иную последовательность слайдов для дальнейшего предъявления.

Гиперссылки - новый способ выбора последовательности предъявления слайдов, осуществляемый самим учеником. Применяется в курсах программированного обучения, созданных с использованием методов международной сети Internet. Определенная часть слайда ставится в соответствие другому слайду. При указании пользователем на эту гиперссылку обучающая программа открывает поставленный в соответствие этой гиперссылке слайд.

Нелинейные алгоритмы, в свою очередь, делятся на циклические, направленные и комбинированные.

Циклические алгоритмы предполагают повторный возврат к слайдам, отражающим темы, которые учащийся недостаточно усвоил. Как показано Рис 7 если ученик принимает неверное решение задачи поставленной ему слайдом выбора, то АОС может повторно предъявить слайды, которые уже ранее были показаны, для повторного прохождения темы или ее закрепления. Таким образом, каждая из представленных структур позволяет предъявлять учебный материал, в соответствии с последовательностью, который обеспечивает приемлемое предъявление учебного материала в соответствии с требованием предметной области

Рассмотренные принципы классификации алгоритмического и структурного построения охватывают практически весь спектр существующих АОС, и позволяют автоматизировать процесс построения обучающих систем, путем разработки стандартных программных элементов, учитывая основные положения.

алгоритмический обучение информационный система

Заключение

Предугадать, что будет в будущем сложно, но уже сейчас можно подобрать необходимое программное обеспечение для автоматизации обучения, и не только дистанционного, но так же очного и заочного.

Основные недостатки многих систем:

1). Отсутствие во многих системах российской «ВУЗовской» специфики организации учебного процесса, т.е. документооборота между руководством ВУЗа, деканатами факультетов, кафедрами и т.д.

2). Отсутствие поддержки русского языка.

3). Отсутствие российских сертификатов по защите информации.

Возможно, что в будущем придется перейти на другую систему, но самое главное, останутся навыки работы с подобными системами, т.е. будет создана инфраструктура поддержки подобных систем.А если будут использованы системы соответствующие стандартам, то и данные будет перенести не сложно.

Список использованных источников

1. Полат Е.С., Буханкина М.Ю., Моисеева М.В. Дистанционное обучение,-2004.-416с.

2. Гусева А.И. Оценка качества распределенных обучающих систем,- 2002. - 32 с.

3. Иммануил Кант; Собрание сочинений в 8 томах. - ISBN 5-8497-0001-3; 1994.

Размещено на Allbest.ru