Використання сучасних інформаційних технологій у навчальному процесі

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВИКОРИСТАННЯ СУЧАСНИХ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ У НАВЧАЛЬНОМУ ПРОЦЕСІ

О.С. Бичков

Ю.В. Черний

Наявність доступу до мережі Інтернет надає нові можливості здобути знання, які потрібні людині, яка обрала (чи обирає) будь-яку високотехнологічну професію. Проте, не всі люди, що бажають здобути знання, у достатній мірі володіють міжнародною мовою спілкування англійською мовою, яка використана в більшості навчальних матеріалів, що знаходяться в мережі Інтернет.

Тому постає необхідність забезпечити наявність не іноземно-мовних (україномовних чи російськомовних) ресурсів мережі Інтернет, які можуть допомогти людині оволодіти знаннями. Для створення таких ресурсів необхідні навчальні матеріали та відповідна методологія їх використання. Двома основними варіантами створення таких навчальних матеріалів, які придатні для використання у дистанційному здобутті знань, є:

1) переклади та адаптація існуючих іноземно-мовних матеріалів;

2) адаптація існуючих навчальних матеріалів, які є у розпорядженні українських ВНЗ.

Враховуючи наявні в Україні традиції сприйняття вищої освіти як кваліфікаційного рівня, проходження якого вимагається від людей, що обрали високотехнологічні професії, другий варіант є більш прийнятним, тому що дозволяє співставити дистанційно набуті знання елементам програми ВНЗ таким чином, використавши дистанційне здобуття знань не тільки як окремі навчальні матеріали, а і як додатковий елемент підготовки студента у ВНЗ.

Таким чином, постає задача адаптації існуючих навчальних матеріалів, які є у розпорядженні ВНЗ, до розміщення їх у мережі Інтернет з метою надання населенню України та українцям за кордоном більш широкого доступу до інформації та більших можливостей здобуття знань. Більшість навчальних матеріалів по своїй суті є структурованим текстом (з ілюстраціями чи без них), структурованість полягає в розбитті навчального матеріалу на послідовність елементів. При розміщенні в мережі Інтернет загальноприйнятим форматом є гіпертекстовий документ (text/html) та його варіації. Таким чином, основним етапом адаптації є зміна формату (наприклад, сканування та подальша конвертація з формату "Microsoft Word 2003" у формат "html з ілюстраціями"). Одним з варіантів розв'язання цієї задачі є побудова цілісної спеціалізованої системи підтримки навчання (Learning Support System, LSS), яка буде містити наступні підсистеми:

- підсистема конвертації формату навчальних матеріалів до вигляду, придатного для розміщення у системі управління навчанням (Learning Management System, LMS);

- підсистема реєстрації учасників навчального процесу;

- підсистема розміщення навчальних матеріалів у системі управління навчанням;

- підсистема контролю успішності учасників навчального процесу.

Така система зможе забезпечити підтримку навчального процесу, при якому викладач розміщує в системі робочу програму курсу, та надає ті матеріали та тести, які відносяться до кожного з елементів робочої програми курсу. Матеріали лекції, практичні роботи, семінарські роботи, тести.

Таким чином підготовлений навчальний курс може бути використаний для дистанційного ведення навчального процесу. Для цього в системі реєструється група студентів, та кожному з них надається можливість пройти курс навчання та скористатися засобами самоконтролю для перевірки якості отриманих знань та обсягу набраних балів. У системі може бути реалізовано набір правил для визначення моменту, коли студент допускається до проміжного контролю, та до остаточного контролю знань.

Також, навчальна система може мати компоненти, орієнтовані на полегшення комунікації викладачів і студентів наприклад, електронний форум для спілкування та оголошень.

Запропонована система підтримки навчання не дублює функції систем управління навчанням, а доповнює їх, дозволяючи, наприклад, інтегрувати декілька різних систем управління навчанням та систем демонстрації лабораторних робіт у єдину навчальну систему, зі спільним переліком студентів та спільним блоком оцінювання знань. При розробці методології дистанційного отримання знань та дистанційного контролю успішності, слід приділити відповідну увагу до аспектів прозорості та контрольованості процесу, та, у разі необхідності, використання технічних засобів автентифікації, авторизації, та протоколювання, у тому числі використання технології цифрового підпису. При дистанційному отриманні знань роль технічних засобів безпеки є вищою, у порівнянні з звичайним навчанням, тому що відсутність безпосередньої взаємодії викладачів зі студентами створює додаткові складнощі, проблеми, та ризики. Особливу увагу слід приділити авторизації та деавторизації учасників навчального процесу, фіксації та підтвердженні вмісту електронних курсів у певний момент часу, підпису системних повідомлень і електронних звітів, забезпеченню безпечної взаємодії з іншими навчальними системами.

Архітектура системи підтримки навчання.

Наведемо короткі відомості про те, яку архітектуру розроблено для системи підтримки навчання (рис.).

Рис. - Архітектура системи підтримки навчання:

Компоненти системи:

1. Навчальний портал;

2. Система зберігання та обробки даних;

3. Системи роботи з навчальним контентом (moodle, доступ до лабораторних робіт, і т. п.);

4. Система перевірки знань.

Навчальний портал.

Це є загальнодоступний веб-сайт, що призначений для викладачів, студентів, та інших зацікавлених осіб. Він дозволяє кожному з зареєстрованих відвідувачів отримувати персоналізовану інформацію. Поєднує в собі різнопланові компоненти, які разом становлять основу "віртуального університету" та є інтерфейсом для системи зберігання та обробки даних. Представляє агреговані (поєднані) дані по декільком підсистемам (наприклад, спільні результати тестування які включають в себе як тести що проведені в Moodle, так і тести, які проведені за допомогою системи доступу до лабораторних робіт.

Містить службову адміністративну частину, яка дозволяє проводити моніторинг та керування навчальним порталом.

Система зберігання та обробки даних:

- це є автономна підсистема, яка не взаємодіє з користувачами напряму;

- призначена для зберігання та обробки даних, та для асинхронної обробки подій та завдань (таких як трансформація документів, обробка результатів тестів);

- поєднує в собі різнопланові компоненти та ядро підтримки навчальних процесів;

- є опорною системою для навчального порталу та для систем роботи з навчальним контентом;

- дозволяє виконувати пакетні перетворення даних;

- містить службову адміністративну систему, яка дозволяє проводити моніторинг та контролювати безпеку програмного комплексу;

- агрегує дані з різних підсистем.

Системи роботи з навчальним контентом:

- призначені для представлення навчальних матеріалів студенту та для організації взаємодії студента з навчальними матеріалами;

- дозволяють прослуховувати курси лекції, переглядати навчальні матеріали, проходити тести, спілкуватися з викладачем, тощо;

- отримують (від системи зберігання та обробки даних) підготовлені та належним чином трансформовані навчальні матеріали;

- надсилають результати роботи студента до системи зберігання та обробки даних.

Передбачається, що основною системою роботи з навчальних контентом (learning content) буде LM- Moodle. Також, у ролі окремих систем роботи з навчальним контентом будуть виступати інші існуючі чи розроблені системи тестування, доступу до лабораторних робіт, тощо.

Система перевірки знань.

У наш час у світі існує велика кількість оболонок для створення електронних навчально-тестувальних систем для "широкого" діапазону дисциплін, що викладаються у навчальних закладах. Їхньою характерною рисою є те, що вони мають широку область застосування, тому що їхня більша частина вимагають самого "простого", питально-відповідного, виду перевірки знань, коли знання перевіряються на основі вказівки їм правильної відповіді із списку варіантів, запропонованих репетиром у якості можливих правильних відповідей.

Тут слід зазначити, що вже існує ряд систем комп'ютерної алгебри, складовою частиною яких є можливість їхнього використання при навчанні дисциплін, що вимагають математичних знань й їхнього застосування у вигляді програм символьних перетворень, наприклад Maple й інші системи аналогічного роду можна знайти на сайтах.

Але їх використання незручно, не професійно та економічно не обґрунтоване. Контроль або перевірка, оцінка результатів навчання є обов'язковою функцією управління навчальним процесом як на рівні викладачів, так і керівника закладу. Засоби педагогічного аналізу дають результати, що потім враховуються при прийнятті рішень щодо відповідності результатів навчання освітньому стандарту.

Контроль з боку викладачів за результатами діяльності студентів вже є педагогічною діагностикою, це вже виходить за межі тільки перевірки і оцінювання знань, вмінь та навичок. При побудові мультимедійного, дистанційного курсу з модульною системою побудови обов'язковим елементом кожного модулю є перевірка по матеріалу, що був вивчений.

Найвідоміші і найбільш уживані форми завдань це такі, в яких пропонуються готові відповіді на вибір. Серед них може бути одна правильна. Вибір цієї відповіді перетворює завдання на правильне висловлювання, інші варіанти дають неправильне висловлювання. Другий варіант форми завдання дає більшу шкалу оцінювання це вибір кількох правильних відповідей або ж вибору однієї найбільш правильної з кількох схожих. Наступна форма це завдання на встановлення відповідності. В них елементам однієї множини треба співставити елементи другої множини. В тих випадках, коли треба з'ясувати правильну послідовність дій, обчислень, термінів в означенні, операцій, то використовується завдання на встановлення правильної послідовності.

Елементами, між якими встановлюється відповідність, можуть бути не тільки словесні висловлювання, але й графічні зображення чи певний звук.

Ми пропонуємо створення засобів інтелектуального тестування, що відрізняється від "питально-відповідного" типу і вимагає формалізації знань у вигляді, що сприймається комп'ютером. Наведемо перелік базових засобів, алгоритмів і методів.

При проведені проміжного модульного контролю зараз можна використовувати якісно нові, відмінні від питально-відповідного, інтелектуальні типи тестування знань студента, що отримані їм в ході виконання лабораторних робіт. Це приведе до об'єктивнішого оцінювання знань студента і, як результат, до більш поглибленого і уважного вивчення ним дисциплін, що допускають хоч би часткову свою формалізацію.

Аналітичне тестування. Необхідність в ньому виникає у разі, коли відповідь слухача повинна бути аналітичним (символьним) виразом, що є відповіддю завдання.

Для проведення такого тестування потрібно мати в наявності комплекс "оболонок", що дозволяють комп'ютеру, за допомогою аналітичних трансформацій, переконатися в тому, що запропонований вираз, є правильним, тобто воно може бути перетворений у формулу, запропоновану викладачем. Область застосування: різні розділи фізики, тригонометрія, елементарна алгебра, перетворення виразів з використанням визначальних виразів і тому подібне. Для цього, в першу чергу, необхідно мати, як мінімум, такі універсальні і інструментальні засоби символьне аналітичних перетворень:

- програми обчислень з необмеженою точністю;

- ціле чисельну, раціональну і комплексну арифметики;

- універсальні програми встановлення еквівалентності двох символьних виразів, як правило для цього розробляються різноманітні системи переписуючи правила;

- методи приведення виразів до загальноприйнятого в математиці вигляду;

- засоби формульних перетворень математичних вирази, які представлені у вигляді ієрархічно заданих структур даних довільної складності.

Дедуктивне тестування. Дедуктивне тестування спирається на дедуктивну парадигму і полягає в перевірці ланцюжка висновків, які можуть бути виражені на деякій (пів) формальній мові, близькій до звичайної мови і використовуваній в ході отримання знань слухачем. Області застосування: математичні дисципліни, що вимагають перевірки правильності проведення слухачем дедуктивних і індуктивних побудов, юриспруденція, коли тестування слухача полягає в перевірці уміння проводити їм юридично правильні висновки і генерувати правові акти і/або ухвали, що не суперечать поточному законодавству і тому подібне.

Сама дедуктивна парадигма базується на декларативному способі уявлення і обробки комп'ютерних знань, коли останні мають вид формалізованих текстів (наприклад, аксіом, визначень, теорем і так далі в математиці), а перевірка знань слухача полягає в перевірці правильності побудови ним ланцюжка висновків, що веде до поставленої мети.

Такі системи обробки знань отримали назву систем автоматизації міркувань, велика частина яких представляє так звані системи автоматизації доведення теорем, оскільки саме логіко-математичний підхід виявляється найбільш релевантним і ефективним, як при автоматичному пошуку логічного виводу, так і при верифікації формального (не обов'язково, математичного) тексту на предмет правильності проведених в нім висновків, що мають вид очевидних (з погляду комп'ютера) міркувань.

Для вирішення завдань дедуктивного тестування ми дотримуємося ряду природних вимог до систем подібного роду…

Мовою для запису міркувань, що проводяться слухачем, повинна бути формальна мова, що наближена до мов природних публікацій, дозволяє зберегти структуру вирішуваного завдання і трансльований у вигляд, пристосований до його обробки на комп'ютері.

Кожен крок дедукції (природний прийом висновку), приведений в тестованому тексті, повинен бути "зрозумілий" комп'ютеру в сенсі можливості перевірки його коректності і мати можливість свого еволюційного розвитку.

Разом з універсальними методами пошуку логічного виводу, повинен бути (поповнюваний) набір евристичних прийомів висновків, включаючи індуктивні методи.

Накопичені знання (тобто вивчені слухачем) повинні зберігатися у вигляді ієрархічного інформаційного середовища і використовуватися аналогічно тому, як це робиться в звичайних курсах навчання, вони повинні весь час поповнюватися даними, засвоєним слухачем.

Наступним кроком, що напрошується, є інтеграція засобів аналітичного і дедуктивного тестувань, що дає перехід до ще більш інтелектуальної форми перевірки знань. Розробивши і реалізувавши/адаптувавши методи і засоби інтелектуального тестування, що описані вище, поліпшення якості електронного навчання можна буде досягати таким чином: по-перше, інкорпорувати ці методи і засоби у вже існуючі системи електронного навчання з урахуванням особливостей наочної області, що вивчається, по-друге, здійснити повний цикл проектування курсу (підручника) електронного навчання на базі інтелектуального тестування, тобто розробити (оригінальну) електронну оболонку для створюваного курсу (підручника), наповнити її необхідним матеріалом і тестовими завданнями і оснастити всіма тими питально-відповідними можливостями і інструментальними засобами інтелектуального тестування, які необхідні для об'єктивної перевірки якості знань студента. інтернет електронний контент

Література

1. Сусь Б.Б. Системи управління навчальним процесом на основі відкритого коду // Матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції "Безперервна фізико-математична освіта: проблеми, пошуки, перспективи. Бердянськ: БДПУ, 2007. С. 165-170.

2. Сусь Б.Б. Розробка і створення електронних підручників // Збірник наукових праць Кам'янець-подільського державного університету. Вип. 13. Дидактика фізики і підручники фізики (астрономії) в умовах формування європейського простору вищої освіти. Кам'янець-Подільский 2007. С. 207211.

3. Бичков О.С., Драган Є.В., Жарких Ю.С., Третяк О.В. Автоматизація перевірки формульних виразів, №4, 2006 р. С. 55-62.

Размещено на Allbest.ru