Глава 1. Анализ вопросов управления процессом обучения при использовании автоматизированных обучающих систем и игровых технологий обучения

Аннотация

Данная глава посвящена анализу вопросов управления процессом обучения при использовании автоматизированных обучающих систем и игровых технологий обучения.

1.1 Существующие подходы к управлению обучением и современные системы электронного обучения

Проблемы использования вычислительной техники в учебном процессе и создания инновационных педагогических технологий на основе человеко-машинного диалога исследуется учеными и педагогами практически с момента промышленного производства ЭВМ в начале 50-х годов прошлого века. Однако их эффективное применение стало возможным только на этапе массового внедрения в процесс обучения персональных компьютеров и диалоговых средств взаимодействия с пользователем.

Модель обучения, основанная на принципах теории управления, которая широко используется при построении систем электронного обучения (СЭО) и в настоящее время, была предложена Гордоном Паском. В ней отношения в системе обучения рассматриваются как отношения между объектом управления и управляющим устройством, что позволяет использовать методы теории управления. Этот подход был развит профессором Л.А. Растригиным. Он предложил рассматривать обучение как процесс управления системой, в котором обучаемый является объектом управления, а автоматизированная обучающая система (АОС) – источником управления.

В работах [27-35] в систему управления вводится понятие «модель обучаемого». Так в работе Л.А.Растригина и М.Х. Эренштейна, в адаптивной модели обучаемого учитываются индивидуальные факторы процессов запоминания и забывания учебного материала для каждого конкретного обучаемого. Таким образом, учитывается не только текущее состояние системы управления обучаемым, но и индивидуальные параметры объекта управления (обучаемого), хранимые в его модели.

Следующим этапом развития моделей автоматизированного обучения явилось объединение программированного обучения и искусственного интеллекта, позволившее перейти к созданию интеллектуальных обучающих систем (Intelligent Tutoring Systems, ITSs). Исследования в этой области проводили E.Wanger, G.McCalla, П.Л.Брусиловский, В.А. Первушин, E.Dillenbourg, J.Self и др. В них процесс управления обучением рассматривается как процесс принятия решений, в котором выбор пути продолжения обучения существенно зависит от предыстории обучения, хранимой в виде модели обучаемого. Причем выбор одного из путей продолжения обучения не определяется до конца обучающей программы – задается лишь направление движения на очередной шаг. На следующем шаге процесс принятия решения повторяется с учетом новой информации, полученной в системе управления обучением и сохраненной в модели обучаемого. Такой подход, основанный на модели обучаемого, позволяет реализовать программированное обучение.

Интенсивное развитие телекоммуникационных технологий оказало существенное влияние на подходы к управлению обучением в АОС. Традиционно интеллектуальные обучающие системы (Intelligent Tutoring Systems) функционировали на стороне клиента (компьютера пользователя) как самостоятельные приложения. Такие системы использовали модель обучаемого, хранившуюся локально на персональном компьютере пользователя. В процессе работы система собирала всё больше и больше информации об обучаемом, что позволяло в определенных пределах изменять алгоритмы управления обучением и осуществлять индивидуализированное (адаптивное) обучение. Поскольку все личные данные в таких системах хранятся локально на компьютере обучаемого, единственным способом для него воспользоваться преимуществами индивидуализированного обучения будет гарантия того, что он использует постоянно один и тот же компьютер при работе с интеллектуальной обучающей системой. Однако в реальных компьютерных классах образовательных учреждений это достаточно затруднительно, поскольку обучаемый обычно не имеет постоянно закрепленного за ним персонального компьютера и использует тот, который доступен в данный момент. Кроме того, в реальном учебном процессе на базе СЭО обучаемый всё чаще использует компьютер не только в образовательном учреждении, но и дома. При этом также возникнут проблемы, в случае если модель обучаемого будет храниться на конкретном персональном компьютере – либо в образовательном учреждении, либо дома.

Указанная проблема с успехом решается путем создания сетевых СЭО. Они позволяют обучаемому работать с сетевой интеллектуальной обучающей системой в любое время, с любого компьютера без потери важной информации, собранной о нём системой и хранящейся в виде модели обучаемого. Такой подход был рассмотрен в работах K.Warendorf и C.Tan, K.Nakabayanshi и др., S.Ritter, R.Sison и M.Shimura, P.Brusilovsky и др., S.R Alpert и др., C.Elliot, Y.Okazaki, А.М. Бершадского и И.Г. Кревского, М.И. Нежуриной и др..

Как уже отмечалось ранее, в настоящее время сетевые СЭО функционируют в гетерогенной ИОС. Решить проблему гетерогенности во многом позволяет мультиагентный подход к созданию систем электронного обучения. Такой подход в различной степени реализации рассматривался в работах [36-43]. Так В.М. Курейчик и Л.А.Зинченко [44] предлагают включать в состав мультиагентной (в их терминологии - многоагентной), обучающей системы следующие виды агентов: агентов-координаторов распределения, функции которых состоят в распределении хода учебного процесса; агента интерактивного взаимодействия агента-координатора распределения, агента – координатора рейтинга, преподавателя и ученика; агентов обучения, каждый из которых в свою очередь может быть субкоординатором по определённой учебной дисциплине или группе дисциплин; агентов тестирования, задачи которых состоят в определении уровня знаний обучаемого; агентов-координаторов рейтинга, которые отслеживают результаты тестирования, поступающие от агентов тестирования.

В работах [45, 46, 47] мультиагентная сетевая СЭО строится как система контент-менеджмента, позволяющая на основе взаимодействия стандартных и специально разработанных программных агентов с пользователями осуществлять управление интерактивным процессом обучения и организовать информационный обмен между пользователями системы в процессе проведения сетевых консультаций, семинаров, телеконференций и др.

Рассмотренные существующие подходы к управлению электронным обучением не позволяют реализовать качественное управление личностно-ориентированным обучением, которое возможно лишь при глубокой структуризации учебной информации, а для её быстрого поиска и эффективной сборки учебного материала целесообразно использование объектного подхода и технологий баз данных [48]. При создании СЭО также необходимо учитывать гетерогенность ИОС, в которой она функционирует.

В настоящее время на мировом рынке автоматизированных обучающих систем имеется большой выбор программных продуктов, позволяющих в той или иной мере обеспечивать подготовку учебных материалов и управление процессом электронного обучения [49, 50]. Подробные сведения о богатейшей информации в сфере среднего и высшего образования в виде адресов Российской части Интернета и краткой их аннотации приведены в [51, 52]. Из зарубежных СЭО следует отметить Learning Space корпорации Lotus/IBM, интегрированную среду разработки и доставки web–курсов в Интернет WebCT, систему BlackBoard корпорации Blackboard Inc., систему Docent.

Из отечественных СЭО наибольшее признание получили системы «eLearning Server 3000» компании «ГиперМетод», СДО «Прометей» компании НОУ «Институт виртуальных технологий в образовании», «СТ Курс» - продукт компании Cognitive Technologies. Известны также такие системы, как ТОР Московского государственного университета экономики, статистики и информатики (МЭСИ), ОРОКС Московского государственного института электронной техники (МИЭТ), xDLS Пермского государственного университета (ПГУ), Гекадем Иркутского государственного университета (ИГУ), Distance Learning Studio Санкт-Петербургского отделения Института Открытое Общество (Фонд Сороса), система дистанционного тренинга RED-CLASS компании REDLAB.

Далее приведен краткий обзор наиболее известных и хорошо зарекомендовавших себя СЭО, в котором отмечены их достоинства и недостатки (табл.1.1).

Более полный обзор возможностей систем приведен в приложении.

Таблица 1.1 – Анализ возможностей известных автоматизированных систем управления обучением (LMS)

Наименование ПП, компания-производитель, адрес в интернете	Возможности автоматизированных обучающих систем
Система Learning Space корпорации Lotus/IBM (http://www.lsibm.ru)	самостоятельные, интерактивные или коллективные формы занятий; асинхронный режим и режим реального времени доступа к материалам; наборы web-страниц, чат, on-line – дискуссии, индивидуализация учебного материала, предоставляемого обучаемому.
Интегрированная среда разработки и доставки web-курсов в Интернет WebCT. (http://www.webct.com/)	WebCT не позволяет осуществлять динамическую адаптацию в процессе работы обучаемого с учебным курсом, поскольку гипертекстовый учебник представляется в виде web-страниц, хранимых в системе в формате HTML.
Продолжение табл.1.1
Система BlackBoard корпорации Blackboard Inc. (http://www.blackboard.com/)	Создание и хранение курсов в системе Blackboard выполняется в виде HTML- страниц, что не позволяет организовать адаптивное обучение.
Система Docent компании Docent (http://www.docent.com/)	Приложение Docent Outliner предназначено для публикации материалов курса в HTML-формате, что не позволяет организовать адаптивное обучение.
Системы «Hypermethod eLearning Office 3000+Server 3000» компании ГиперМетод	Учебные курсы строятся на базе HTML- страниц и позволяют использовать документы в формате .rtf и .pdf. Это не позволяет организовать в системе динамическую адаптацию.
Система «Прометей» а негосударственной организации«Институт виртуальных технологий в образовании» (http://www.prometeus.ru/).	Явным недостатком системы является создание и хранение курсов в виде HTML- страниц, что не позволяет организовать адаптивное обучение.
Oracle iLearning	продукт, предназначенный для автоматизации администрирования учебных процессов, предлагающий комплексное и недорогое решение для проведения тренингов. Oracle iLearning может использоваться как в качестве внутрикорпоративной службы, так и в качестве Интернет-ресурса.
WebTutor – система дистанционного обучения (http://www.websoft.ru/).	В этот достаточно хорошо отлаженный пакет входит: тестирование, электронные конференции, управление контентом учебного сайта, интеграция с системами учёта персонала. Ориентация на корпоративное обучение персонала.Технологии адаптивного обучения не реализованы.

Продолжение табл.1.1

«ИнтраЗнание» - система самостоятельного обучения сотрудников от компании «Город-Инфо».	Система строится на основе web-технологий и использует Shockwave –ролики, разработанные фирмой «Город-Интерактив» (дочерним подразделением «Город-Инфо»). Визуальные и звуковые «подсказки» обеспечивают наглядность и эффективность обучения. Система «ИнтраЗнание» содержит подсистему тестирования, однако технологии адаптации УММ в системе не реализованы.
«Батисфера» - не web- ориентированный продукт компании «Информ-проект».	Состоит из двух блоков: Tutor – средство разработки курса (позволяет создавать учебный материал любых типов и форм) и Reader (прокатчик курса) предназначен для проведения обучения. Адаптивное обучение не реализовано.

Вкратце, LMS – это высокоуровневое, стратегическое решение для планирования, проведения и управления всеми учебными мероприятиями в организации, включая онлайновое обучение, виртуальные классы и курсы, проводимые с преподавателем. Основная задача – замена изолированных и разрозненных учебных программ на систематизированные методики по оценке и улучшению компетентности и уровня производительности в масштабах организации. Например, LMS сильно упрощает международную сертификацию, позволяет компаниям соотносить учебные инициативы со стратегическими задачами, разрабатывать эффективные методики масштаба предприятия по управлению знаниями. Направленность LMS – это управление обучающимися, отслеживая их прогресс и рост по всем типам учебных мероприятий. Она осуществляет такие затратные административные задачи, как например генерация отчетов и данных для HR и других ERP систем, но в большинстве случаев не используется для создания учебных курсов.

В противоположность – основная направленность LCMS – это учебный контент. Она предоставляет авторам, дизайнерам и экспертам средства для более эффективного создания учебных материалов. Главная бизнес-задача, решаемая LCMS – создание требуемого контента за требуемое время для удовлетворения потребностей отдельных учащихся или групп. Прежде чем разрабатывать непосредственно курс и адаптировать его для многочисленной аудитории, дизайнеры создают многократно используемые объекты и предоставляют их всем разработчикам курсов в организации. Это исключает дублирование усилий разработчиков и позволяет быстро «собирать» кастомизированный контент.

Учебная деятельность должна вооружить студента не только определенной суммой знаний, но и сформировать комплекс компетенций, которые представляют собой общую способность специалиста к профессиональному труду и жизнедеятельности, на основе знаний, опыта, ценностей, способностей, приобретенных во время обучения. В настоящее время для повышения качества образования наиболее востребованным становится компетентностный подход, ориентированный на комплексное формирование учебных планов, пособий, учебных образовательных программ и учебно-методических материалов по изучаемым дисциплинам.

Компетенции, по сути, определяют набор видов деятельности, которые должен осуществлять профессионал в конкретной области на определенном уровне, а компетентность – это реализация компетенции у конкретного субъекта деятельности, которая зависит от личностных характеристик. В соответствии с этими положениями модель компетенций в некоторой профессиональной области более точно раскрывает характер деятельности специалиста по сравнению с набором квалификационных характеристик.

Основное понятие «Компетенции»: динамичная совокупность знаний, умений, навыков, способностей, ценностей, необходимая для эффективной профессиональной деятельности и личностного развития выпускников вузов и которую они обязаны освоить и продемонстрировать после завершения части или всей образовательной программы. (Проектирование федеральных стандартов высшего профессионального образования)

Компетентностный подход к образованию в отличие от традиционного квалификационного подхода отражает требования не только к содержанию образования (что должен знать, уметь и какими навыками владеть выпускник вуза в профессиональной области), но и к поведенческой составляющей (способностям применять знания, умения и навыки для решения задач профессиональной деятельности) [53, 54, 55]. Так, в настоящее время широкое распространение получила трактовка компетенции как способности применять знания, умения и личностные качества для успешной деятельности в определенной области [56, 57, 58, 59].

Вместе с тем выпускник должен сам уметь определять границы своих возможностей и знаний при решении тех или иных задач, а также отслеживать эффект и выявлять смысл своих поступков и связанных с ними событий.

Анализ распространенных систем как управления обучением (LMS), так и управления учебным материалом (LCMS) показывает, что их эффективность увеличится, если учесть семантику предметной области, т.е. необходима семантическая связанность между внутренним представлением учебного материала в системе, формой обучения с использованием учебного материала и проверкой усвоения материала. Современные информационные технологии позволяют это сделать.