978-5-7764-0767-3

уровень знаний, умений и навыков каждого обучаемого, приобретаемых при фиксированном времени общения с преподавателем в течение типо-

вого цикла обучения;

количество обучаемых, достигающих заданного уровня знаний, умений и навыков при фиксированном времени общения преподавателя с каж-

Рис. 2.2. Состав информационно-образовательной среды

В состав информационно-образовательной среды введена модель обу-

чаемого как объект управления. Функциональность модели k-го обучаемого предполагает наличие многосвязности между различными видами учебных занятий. Входной информационный поток в разные периоды обучения включает в себя лекционный вид занятий и внелекционные виды учебных

41

занятий Лекционные занятия проводятся преподавателем с группой обучае-

мых перед выполнением других видов учебных занятий. Имеется возмож-

ность управлять уровнем сложности задач и уровнем объемов заданий в за-

висимости от уровня подготовки обучаемого, полученного после проведе-

ния лекционного вида занятий. Выходной информационный поток содержит элементы, отражающие знания, умения и навыки, получаемые обучаемым в текущем периоде.

Специалисты в области электронных систем обучения выделяют ряд требований к ИОС, которые являются важными при создании и использова-

нии обучающих систем. В качестве основных требований выделяются:

индивидуализация и дифференциация процесса обучения;

выбор индивидуальной образовательной траектории;

наличие обратной связи путем диагностики и оценки результатов учеб-

ной деятельности;

самоконтроль и самокоррекция действий обучаемого;

интенсивное развитие умений и закрепление навыков обучаемого путём вариативного компьютерного тренинга;

создание и использование индивидуальных сред обучения, обеспечение оперативного доступа к удалённым информационным ресурсам.

Вразработанных ИОС [2,12] реализуется адаптивное и двухстороннее взаимодействие, направленное на эффективную передачу знаний. Перспек-

тивными направлениями развития ИОС являются создание самообучающих-

ся систем, приобретающих знания (метазнания) в диалоге с человеком; раз-

витие систем искусственного интеллекта, многоагентных систем, с использо-

ванием которых обучаемые могут обучаться, сотрудничая или соревнуясь,

каждый на своем компьютере. В этом случае создаётся некое подобие “клас-

сного” обучения, но на сетевом уровне. Эксперименты и прогностические оценки показывают, что сетевое обучение оказывается более эффективным,

чем индивидуальное обучение.

42

Использование ИОС в подготовке специалистов в инновационных, зна-

ниевых областях экономики направлено на достижение следующих методи-

ческих целей [4,5,6,11,17,18,21,22,23,24,25,27,28,31]:

усиление индивидуализации и дифференциации процесса обучения, пе-

реход к индивидуальным образовательным траекториям;

интегрированный подход к формализованному представлению и интер-

претации знаний, относящихся к различным предметным областям;

наглядность, визуализация представления скрытых в реальном мире процессов, наблюдение их в развитии, в пространственном движении с использованием технологий мультимедиа и гипермедиа;

применение в обучении виртуальных практических, лабораторных работ

и экспериментов с имитацией реального опыта на компьютере или по-

лунатурной модели;

организация многоуровневого контроля с обратной связью, с диагности-

кой и оценкой результатов учебной деятельности; самоконтроль и само-

коррекция действий обучаемого;

создание и использование методов и средств оперативного доступа к удалённым информационным ресурсам;

использование индивидуальных или групповых творческих проектов для формирования интеллектуальных умений и развития коммуникатив-

ных качеств;

актуализация мотивации обучения путём использования гибкой системы бонусов, учитывающих когнитивный стиль и эмоциональное состояние

обучаемого.

Перспективным направлением развития ИОС является создание само-

обучающихся систем, приобретающих знания в диалоге с человеком и дела-

ющие их наиболее соответствующими действительности. Общая архитектура системы совместного обучения человека и компьютера может определяться следующими компонентами: микромир; учащийся-человек; учащийся-

компьютер; интерфейс между двумя учащимися и микромиром; интерфейс

43

между двумя обучаемыми; подсистема обеспечения эволюции знаний, т.е. их наибольшего соответствия действительности.

При разработке современных ИОС одним из вопросов является обеспе-

чение соотношения между управлением и коммуникацией. Решение данного вопроса лежит в новом направлении развития систем искусственного интел-

лекта – распределенных системах, с использованием которых обучаемые мо-

гут обучаться, сотрудничая или соревнуясь, каждый на своем компьютере. В

этом случае создаётся некое подобие “классного” обучения, но на сетевом уровне. Оценки специалистов показывают, что сетевое обучение оказывается более эффективным, чем индивидуальное обучение.

Одним из главных недостатков ИОС первого поколения является ориен-

тация на специальные знания в рамках определенной дисциплины, так как в них не предусматривалась возможность адаптации к другой предметной об-

ласти. Более общий подход состоит в развитии интеллектуального окружения

(унифицированной оболочки), из которого затем можно получить семейство ИОС путем наполнения баз знаний междисциплинарным содержанием. По-

этому среди наиболее актуальных направлений формирования компьютерной системы для непрерывного образования выделяются следующие:

создание и развитие новых образовательных технологий на основе даль-

нейшего развития идеи мультидисциплинарной подготовки путём инте-

грации науки, образования и инновационной деятельности;

осуществление программы формирования технологической культуры у школьников профильных классов и студентов учреждений СПО;

совершенствование сетевых форм научно-образовательной деятельности в интересах повышения квалификации и переподготовки кадров, ис-

пользования уникального лабораторного оборудования;

Тенденции в области ИОС для образования современных специалистов проявляются в активизации исследований по нескольким направлениям

[6,17,18,20,21,24,25,26,29,35,36]:

а) создание специализированные ИОС;

44

б) создание универсальных ИОС на единой платформе;

в) создание гибридных и профессионально-ориентированных ИОС;

д) разработка баз знаний и алгоритмов их обучения на основе достиже-

ний в области искусственного интеллекта;

е) развитие эвристических методов и математических схем, ориентиро-

ванных на формализацию поведения сложных систем с априорно заданными свойствами и визуализацию протекающих в них процессов;

ж) разработка методов интеллектуальной обработки и анализа результа-

тов контроля знаний обучаемых.

45

2.2. Современные подходы к построению ИОС

В работах [6,17,18,19] выделяются два магистральных направления при-

менения интеллектуальных технологий в сфере высшего образования, а имен-

но, интеллектуализация преподавания и интеллектуализация учения. Для пояс-

нения рассмотрим граничные случаи базового взаимодействия «преподаватель

– компьютерная система – студент». Проблематика интеллектуальных обуча-

ющих систем ставит на первый план воздействие преподавателей, опосредо-

ванное компьютерной системой, на студентов. Здесь главное место занимают процессы коммуникации, передачи знаний преподавателей, представленных в компьютере, студентам. При этом взаимодействие «преподаватель– компьютерная система» связано с динамическим перераспределением обучаю-

щих функций между преподавателем и ЭВМ. Компьютерная программа при-

нимает на себя часть функций преподавателя по предъявлению учебного мате-

риала, контролю его усвоения, обнаружению ошибок у студентов, и пр. В дан-

ном случае присутствуют, как явно выраженная цель обучения, так и реализа-

ция некоторого метода обучения, ведущего к достижению требуемой цели и ха-

рактеризующего стиль общения электронного преподавателя со студентом.

При использовании технологии обработки знаний в обучении необхо-

димо обеспечить высокую эффективность переноса разнородных знаний, что предполагает представление в ЭВМ как предметных знаний преподавателя,

так и методических правил, как педагогических суждений, так и способов управления знаниями. Компьютерные системы, работающие по принципу инженерии предметных, педагогических и методических знаний преподава-

телей, когда программно поддерживаются содержание, стратегии и методики обучения, называются интеллектуальными обучающими системами, в част-

ности, экспертно-обучающими системами.

Когда же рассматривается главным образом задача учения с примене-

нием интеллектуальных технологий на базе ЭВМ, главную роль играет взаи-

модействие «студент – компьютерная система», а соответствующие про-

граммные комплексы называются интеллектуальными учебными средами

46

[6]. Интеллектуальные учебные среды могут быть построены с использова-

нием средств гипермедиа и мультимедиа, а также на основе технологий со-

здания виртуальной реальности. В данном случае цели обучаемого могут быть сформулированы довольно нечетко, а интеллектуальная среда обеспе-

чивает наиболее благоприятные условия для достижения этих целей. Это происходит благодаря конструированию наглядных и конкретных представ-

лений фрагментов рассматриваемой проблемной области – микромиров и ми-

нимиров. Естественным развитием такого подхода являются многомодальные компьютерно-ориентированные аналоги реальных ситуаций профессиональ-

ной деятельности – виртуальные учебные среды.

Характерными чертами учебных сред являются: а) обеспечение друже-

ственного интерфейса с учащимися; б) предоставление студентам учебного материала и других ресурсов по их запросам; в) отсутствие контроля дей-

ствий студентов со стороны компьютерной системы.

В основе современных интеллектуальных обучающих систем лежит применение Интернет-технологий которые предоставляют широчайшие воз-

можности свободного получения и распространения научной, деловой, по-

знавательной и развлекательной информации. Интернет возник как воплоще-

ние двух идей – глобального хранилища информации и универсального сред-

ства ее распространения В 1990 Тим Бернерс – Ли [3] создал систему, реализующую идею едино-

го гипертекстового пространства. Для описания гипертекстовых страниц служил специальный язык HTML (HyperText Markup Language), а для их пе-

ресылке по сети – протокол передачи HTTP (HyperText Transfer Protocol).

Новый способ указания адресов с помощью URL (Uniform Resource Locator –

универсальный указатель ресурсов) позволял легче запоминать их и лучше ориентироваться в информационном пространстве Интернета. Бернерс – Ли со своими помощниками создал также специальную программу отображения гипертекстовых страниц – первый браузер [3]. Он назвал свой проект WWW

– World Wide Web, то есть «Всемирная паутина».

47

Одним из востребованных подходов к работе в Интернете является ис-

пользование Web-сайтов. Ведь по своей природе Web-сайт – это информа-

ция, представленная в определенном виде, которая располагается на Web-

сервере и имеет свое имя (адрес). Для просмотра Web-сайтов на компьютере пользователя используются специальные программы, которые называются браузерами. Любой Web-сайт состоит из связанных между собой Web-

страниц. Каждая Web-страница представляет собой текстовый файл с расши-

рением *.html, который содержит текстовую информацию и специальные ко-

манды – HTML-коды, определяющие в каком виде эта информация будет отображаться в окне браузера. Вся графическая, аудио – и видео – информа-

ция непосредственно в Web-страницу не входит и представляет собой от-

дельные файлы с соответствующими расширениями *.gif, *.jpg (графика), *.mid, *.mp3 (звук), *.avi (видео). В HTML-коде страницы содержатся только указания на такие файлы [3].

Страница Web-сайта имеет также свой Internet адрес, который состоит из адреса сайта и имени файла, соответствующего данной странице. Таким об-

разом, Web-сайт – это информационный ресурс, состоящий из связанных между собой гипертекстовых документов (Web-страниц), размещенный на

Web-сервере и имеющий индивидуальный адрес.

В последние годы стали популярны системы управления контентом. С

помощью подобных систем легко создать базовый web-проект, а web-

интегратор получает возможность развернуть масштабный проект за счет модульности.

Применение системы управления контентом при разработке web-

проекта позволило не работать над созданием кода разметки каждой страни-

цы, программированием и интегрированием их графического оформления.

Достаточно выбрать готовый модуль, из ранее созданных и протестирован-

ных. Интеграция в систему делается по единому стандарту.

Начало развития web-среды происходит в 1990-х годах. Этот период ха-

рактеризовался относительно невысоким уровнем развития web-технологий

48

и web-проекты способные на интерактивное взаимодействие могли созда-

ваться только программистами. Вся динамика реализовывалась через CGI и

другие сложные технологии и сайт обычно представлял собой набор статич-

ных html страниц, подготовленных в html редакторах. После набора, страни-

цы, для осуществления возможности межстраничных переходов, объединя-

лись ссылками и размещались на сервере. Вся работа по обновлению ин-

формации и проверке работоспособности проекта перекладывалась на его автора. Если требовалось не просто изменить существующую страницу, а

добавить новую, то приходилось решать вопросы, связанные с логическим и физическим внедрением последней в весь проект. И если объем страниц воз-

растал, то «справляться» с ними становилось еще сложнее. Изменять и рас-

ширять динамические проекты было еще более проблематично.

Используемые системы управления это не только удобная оболочка-

менеджер для пользователя, но и мощный инструмент для web-разработчика

(последнее справедливо далеко не для всех систем). Благодаря таким систе-

мам, все реже возникает необходимость в разработке web-проектов «с нуля»

– подготовленному пользователю достаточно выбрать, установить и настро-

ить существующую систему, чтобы получить приемлемый результат про-

фессионального уровня.

Возможности Интернета, как показало время, практически безграничны и позволяют перейти к использованию принципиально новых технологий обучения, коренным образом видоизменяя его парадигму. Новые подходы,

основанные на информационных технологиях, особенно ускорились с появ-

лением широкополосного Интернета и технологий Web2.0, которые в корне видоизменили многие принципы, положенные в основу классического обра-

зования.

Благодаря инструментарию Web2.0 у каждого имеется возможность стать автором, а не пассивным потребителем информации в сети Интернет.

С приходом Web 2.0 (2005-2006 гг.) почти у каждого пользователя Сети по-

явилась возможность создавать свой контент, неограниченному количеству

49

пользователей иметь доступ к контенту и совместной с ним работы, созда-

вать гибридный контент, сочетающий различные форматы передачи данных – текстовый формат с графическим, цветовым, визуальным или же звуковым. Web 2.0 создал такие возможности для коммуникации и работы в Интернете,

которые затем привели к формированию на его основе образовательного подхода, получившего аналогичное название Образование Web 2.0 или про-

сто Образование 2.0. (термин был придуман канадским педагогом Стефеном Доунсом) [7,13,15]. К особенностям Web 2.0, которые способствовали появ-

лению новой образовательной модели, могут быть отнесены возможности:

быстрого создания пользовательского контента;

редактирования;

совместной работы над любым текстом или проектом;

общения;

хранения больших объемов информации непосредственно в Сети; а не на электронных носителях;

легкости в работе с контентом;

распространения дружественных пользователям интерфейсов;

усиления аудиовизуального формата передачи данных;

обнародования любой информации в сети. Эти возможности и некото-

рые другие намного увеличиваются, и традиционная приватная инфор-

мация или информация для избранных становится публичной и доступ-

ной всем желающим.

В сети уже наблюдаются разговоры о том, что эпоха Web 2.0 заканчива-

ется – наступает пора Web 3.0. И если концепция Web 2.0 была построена на социализации, то Web 3.0 или семантический Web [30,33], подразумевает всеобщую персонализацию сети. Новые интернет-сервисы агрегируют дан-

ные о каждом пользователе и автоматически подстраиваются к его предпо-

чтениям: например, по запросу пользователя о покупке автомобиля поиско-

вая система должна выдать ответ в виде адреса ближайшего автосалона. Web 3.0 – это технологии, которые позволяют идентифицировать пользователя не

50