1

ВОПРОС № 1

Информационные образовательные ресурсы: их классификация и дидактические функции.

Средства ИКТ. Программно-педагогические средства (ППС). Психолого-педагогические концепции, лежащие в основе проектирования ППС и соответствующие этапы развития ППС. Различные классификации ППС. Основные виды обучающих программ: демонстрационные, контролирующие, тренажеры, моделирующие. Системы, основанные на идеях искусственного интеллекта, использующие базы знаний. Игровые обучающие программы (стратегии). Автоматизированные тесты. Компьютерный диалог, его особенности. Характеристика инструментария для разработки обучающих программ. Средства мультимедиа.

Средства ИКТ в системе образования делятся на аппаратные и программные:

Аппаратные средства:

Компьютер - универсальное устройство обработки информации

Принтер, проектор, устройства для ввода информации (клавиатура и мышь), устройства для записи (ввода) визуальной и звуковой информации (сканер, фотоаппарат, видеокамера, аудио и видео магнитофон), локальная сеть, аудио-видео средства обеспечивают эффективную коммуникативную среду для воспитательной работы и массовых мероприятий.

Программные средства:

Общего назначения и связанные с аппаратными (драйверы и т. п.) - дают возможность работы со всеми видами информации; источники информации; виртуальные конструкторы (создавать наглядные и символические модели мат. и физ. реальности и проводить эксперименты с этими моделями); тренажеры; электронные учебники, информационные системы управления (обеспечивают прохождение информационных потоков между всеми участниками образовательного процесса - учащимися, учителями, администрацией, родителями, общественностью).

Для использования в учебно-воспитательном процессе обычно выделяют инструментальные и педагогические программные средства (ППС). ППС предназначены для использования в учебном процессе, а инструментальные программные средства - для автоматизации процесса создания ППС.

Педагогические программные средства классифицируют в зависимости от типа решаемых педагогических задач.

• По дидактическим целям ППС разделяют на группы для: актуализации знаний; формирования знаний, умений, навыков (ЗУН); закрепления ЗУН; контроля; обобщения и систематизации знаний; совершенствования знаний.

• По назначению: информационные; контролирующие; демонстрационные; имитационно-моделирующие; тренажерные; справочные; расчетные.

• По принципам управления процессом обучения: разомкнутые (с односторонней связью от ППС к обучаемому); замкнутые (с обратной связью от обучаемого к ППС), с управлением по процессу учения, с управлением по результату учения, с управлением по процессу и результатам учения.

• По степени и виду приспособляемости к учащемуся: неадаптивные, частично адаптивные, адаптивные.

Начнет осуществляться переход на конструктивистский и коннективистский подходы к обучению (учащиеся должны перестать пассивно воспринимать готовые факты, законы, понятия, суждения, они все чаще будут ставиться в ситуации самостоятельного решения проблемных задач). Первый предполагает значительное расширение самостоятельной поисковой деятельности учащихся, а второй - поиск обучаемыми связей между понятиями и явлениями, представляющимися на первый взгляд разрозненными и не связанными между собой. Внедрение новых ИТ в учебно-воспитательный процесс приводит к коренному изменению функций педагога, который вместе с обучаемыми все более становится исследователем, программистом, организатором, консультантом.

Введение ТСО в процесс обучения, которое многими исследователями определяется как технологическая революция в образовании, началось с разработки первых программ аудиовизуального обучения в 1930-х годах в США. В школе эти средства появляются в 1940-х годах. С середины 1950-х годов намечается технологический подход к их использованию, теоретической базой которого становится идея программированного обучения. Разрабатываются аудиовизуальные средства, специально предназначенные для учебных целей: средства обратной связи, электронные классы, обучающие машины, лингафонные кабинеты, тренажеры и др. В 1970-е годы усиливается теоретическая разработка использования ТС в процессе обучения и появляются новейшие средства, такие, как видеомагнитофоны, карусельный кадропроектор, полиэкран, электронная доска и др. В 1980-е годы стали создаваться дисплейные классы, увеличилось количество и качество педагогических программных средств (ППС), применение систем интерактивного видео. В 1990-е годы в образовательных учреждениях стала использоваться мультимедийная аппаратура. Мультимедиа - современная компьютерная технология, позволяющая объединить в компьютерной системе текст, звук, видеоизображение, графическое изображение и анимацию; создается язык моделирования виртуальной реальности.

Использование виртуальной реальности – интегративной технологии создания с помощью совокупности программных среде и разнообразных технических устройств иллюзии реальности происходящего в компьютерной среде и активного участия в ней пользователя - в педагогическом процессе порождает эффект присутствия, а это делает возможным изменить всю систему обучения и воспитания. Возникает возможность многие информационные материалы передавать обучаемому через его непосредственное соприкосновение с изучаемыми объектами и явлениями, проектировать воспитательные ситуации, в которых воспитаннику надо будет принимать какие-то решения и предпринимать определенные действия.

Практическая необходимость психолого-педагогического подхода к проектированию ППС определяется:

- невозможностью решения задач системного проектирования любых обучающих систем без опоры на данные педагогической науки;

- невозможностью эффективного управления учебной деятельностью обучаемого без знания основных принципов и законов педагогики, как специфической области науки управления;

- невозможностью эффективного использования данных педагогики для управления учебной деятельностью обучаемых без технологизации процесса обучения.

Соответственно принципы психолого-педагогического проектирования можно сформулировать следующим образом:

1. Принцип научной обоснованности управления учебной деятельностью обучаемого.

Данный принцип означает, что разрабатываемая в процессе психолого-педагогического проектирования технология обучения, предназначенная к реализации в АОС, должна базироваться на данных педагогической науки как специфической области теории управления, определяющей особенности применения принципов и законов управления в сфере обучения, а также конкретные приемы и способы их реализации в алгоритмах управления.

2. Принцип соответствия технологии обучения потенциальным возможностям реализующих ее аппаратно-программных средств.

Предназначенное к реализации ППС обучения должно соответствовать возможностям аппаратно-программных средств в создании, обработке, передаче, хранении и отображении информационного продукта (данных, идей, знаний).

3. Принцип полноты выполнения функций обучающей системы.

ППС должно проектироваться таким образом, чтобы его внедрение в структуру системы обучения не препятствовало выполнению каких-либо функций обучающей системы в целом.

4. Принцип абсолютной совместимости обучающего и ППС.

В процессе управления учебной деятельностью обучаемого все функции управления обучающего и ППС должны реализовываться непротиворечиво, согласованно и своевременно в виде единого алгоритма функционирования системы образования.

5. Принцип повышения качества функционирования обучения.

В процессе психолого-педагогического проектирования на ППС должны быть возложены только те функции управления учебной деятельностью обучаемого, реализация которых аппаратно-программными средствами ЭВМ в конечном итоге обеспечивает рост дидактической эффективности обучения.

Основанием для классификации служат обычно особенности учебной деятельности обучаемых при работе с программами. Многие авторы выделяют четыре типа обучающих программ:

• тренировочные и контролирующие;

• демонстрационные;

• имитационные и моделирующие;

• развивающие игры, тренажеры.

Контролирующие программы проводят всестороннюю проверку результатов обучения, соответствующую их оценку и регистрацию. Тестовые задания и задания с вводом ответов с клавиатуры применяются для контроля и самоконтроля в учебниках. При правильном подборе тестов в сочетании с информационным материалом контролирующая программа может быть использована для обучения.

Демонстрационные программы дают возможность получить на экране дисплея красочные, динамичные иллюстрации к излагаемому учителем материалу. На занятиях по предметам гуманитарного цикла эти программы позволяют комментировать тексты различного содержания, иллюстрировать фрагменты географической карты, вводить обучаемых в обстановку, соответствующую различным историческим событиям, приобщать их к творческой лаборатории писателей, поэтов, ученых и т.д.

Моделирующие программы позволяют имитировать проведение сложных экспериментов, вводить студентов в исследовательскую лабораторию ученых, конструкторов, архитекторов и т.д.

Тренировочные программы (тренажеры) - предназначены преимущественно для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже усвоен. Эти программы широко используются для отработки навыков, упражнений, для запоминания и осмысления исторических фактов, имен, событий, выводов, концепций. Наиболее простые из них реализованы в стиле программированного обучения.

Проблема искусственного интеллекта связана с проблемой восприятия информации. Восприятие информации - процесс преобразования сведений, поступающих в живой организм или техническую систему из внешнего мира, в форму, удобную для дальнейшего использования (преобразования) поступившей информации.

Интеллект человека позволяет воспринимать разного рода информацию. Для человека его интеллект, с одной стороны - самое ценное достояние, с другой стороны - самая сложная загадка природы. Наш мозг на основе как оперативно поступающей информации, так и хранящейся в нем, вырабатывает решения, иногда поразительно эффективные, иногда ошибочные. Для объяснения этих вещей одного лишь алгоритмического подхода явно недостаточно. Чтобы что-то познать, надо попытаться это воспроизвести. Примерно так можно сформулировать сущность метода моделирования в науке. Моделированием сложных интеллектуальных процессов и занимается наука под названием «Искусственный интеллект».

К сфере искусственного интеллекта может быть отнесена любая задача, для которой неизвестен (или вообще может не существовать) четкий алгоритм решения. Одни из классических разделов искусственного интеллекта – распознавание образов. Распознавание образов, как и многие другие разделы искусственного интеллекта, имеет очень важные практические приложения. Методы искусственного интеллекта позволяют создавать компьютерные системы, способные читать рукописный текст, написанный самым корявым почерком. Одним из важных направлений в искусственном интеллекте является разработка систем, основанных на знаниях. Их часто называют экспертными системами. В основе всякой экспертной системы лежит база знаний – компьютерная модель знаний специалиста в определенной предметной области. Поэтому важнейшей научной задачей этого направления является разработка методов представления знаний.

Один из методов представления знаний – логическая модель. Логическая база знаний - это совокупность основополагающих фактов и правил в определенной предметной области. А всевозможные последствия, выводы получаются путем применения аппарата формальной логики. Применимость логической модели весьма ограничена для создания промышленных и других крупных экспертных систем.

Кроме логической модели существуют другие методы представления знаний. К ним относятся: семантические сети, продукционные модели, фреймы.

Семантической сетью называется система понятий и отношений между ними, представленная в графической форме. Это одна из наиболее гибких и универсальных форм моделей знаний.

Продукционная модель знаний построена на правилах (продукциях), представляемых в форме: ЕСЛИ выполняется некоторое условие, ТО выполняется некоторое действие.

На основе поступающих данных экспертная система, анализируя имеющиеся правила, принимает решение о необходимых действиях. Например:

Продукционные модели часто используются в промышленных экспертных системах.

Фрейм – это некоторый абстрактный образ, относящийся к определенному типу объектов, понятий. Фрейм объединяет в себе атрибуты (характеристики), свойственные данному объекту. Фрейм имеет имя и состоит из частей, которые называются слотами. Изображается фрейм в виде цепочки: Имя фрейма = <слот 1><слот 2>...<слот N> Такое представление называется прототипом фрейма. Если же в слоты подставить конкретные значения, то получится экземпляр фрейма. Слоты сами могут быть фреймами. Таким образом, возможны иерархии фреймов, сети фреймов. К фреймам применимо понятие наследования свойств. Для реализации моделей знаний с использованием фреймов хорошо подходит технология объектно-ориентированного программирования.

Работа с компьютером вызывает у детей живой интерес, сначала как игровая, а затем и как учебная деятельность. Этот интерес лежит в основе формирования таких важных структур, как познавательная мотивация, произвольные память и внимание, развитие творческих способностей и креативность принимаемых решений. Ребенок, увлекаясь сюжетом игры, усваивает правила, подчиняет им свои действия, стремится к достижению результатов. С этой целью могут быть использованы обучающие программы для младших школьников: серия обучающих программ “Гарфилд второклассникам”, “Алик: Занимательная математика”, “Приключения на планете чисел”, “Приключения на планете чисел 2”, “Тим и Тома. Каникулы на тропическом острове”, “Супер детки” Веселый диктант”, “Дракоша и занимательная история России”, “Мир природы”,“Пятачок в волшебном лесу”,“ Моё тело. Как оно устроено?”,“Правила дорожного движения” и др. Но чаще всего обучающие программы пока недостаточно гармонично вписываются в учебный процесс и учителя не часто их используют на своих уроках.

Развитие компьютерного тестирования происходит от простого к сложному, от низшего - к высшему и т.п. В связи с этим появляются все более мощные компьютерные тестовые программы. Различают три типа внедрения компьютеров в процессы контроля обучения. В простейшем случае с их помощью контролируют только часть изучаемого материала. В более развитом случае с их помощью контролируют весь материал на основе внешних контрольных программ в виде книг. Наиболее развитой формой будет контроль в том случае, когда программа содержится внутри и представляется обучаемому посредством дисплеев. В настоящее время имеются различные формы подобных программ. Программы с вводом контролируемой информации представляют наиболее развитую форму тестов.

При компьютерном контроле следует вести речь о единстве трех элементов:

1. Инструкции.

2. Содержательные контрольные алгоритмы (КИМ).

3. Компьютерные тестирующие программы (КТП).

Инструкции должны содержать минимальные указания о контроле. Они не должны содержать объяснения компьютеров, а только те указания, которые необходимы для данного контроля. Содержательные контрольные алгоритмы должны быть обособлены от компьютерных программ таким образом, чтобы их легко было дорабатывать, изменять, уточнять и т.д. Компьютерные программы должны позволять оперативное уточнение контрольных алгоритмов преподавателями. Выделяют три основные их уровня компьютерных тестирующих программ:

• Уникальные программы тестов. Их разрабатывают энтузиасты. Этот опыт может быть использован при создании аналогичных тестовых заданий по другим курсам. Но каждый из них составляет новые компьютерные программы.

• «Тестовые оболочки». Их готовят программисты, а педагоги вносят в них свои КИМ. Их делят на «жесткие» и «гибкие». Последние предполагают каждый раз изменение расположения правильного ответа в задании.

• СУБД автоматически генерируют тестовые задания на основе словарей.

Сейчас основной формой тестов являются оболочки. Они разработаны во многих вузах и пока нет сведений обо всем их множестве и о специфике каждой из них. Первоначальной научной проблемой следует считать выявление существующих тестов, сведение воедино информации, обобщение и систематику дидактических принципов тестов. Задание на составление программ компьютерного тестирования может быть разработано не сразу, а постепенно в процессе экспериментирования.

Компьютерный контроль предполагается фронтальным - для всех его участников. В простом случае педагог записывает самостоятельно результаты тестирования на каждом компьютере. Легче это делать при системной работе компьютеров в качестве сети и возможности контролировать тестирование всех участников с компьютера педагога.

Если в диалоге одна из участвующих сторон смоделирована в виде компьютерной программы, то в этом случае его следует рассматривать как компьютерный диалог. При разработке компьютерного диалога возникает необходимость его максимального приближения к естественно-речевому общению, поэтому предметом анализа становится компьютеризация естественного диалога как особой формы человеческих рассуждений. Общение с ЭВМ – особенный, специфичный вид взаимодействия, совсем новая сфера человеческой деятельности. Это общение, с одной стороны, является более бедным по сравнению с естественным диалогом меж духовно близкими людьми, происходящим на больших уровнях контакта. Но, с другой стороны, это общение, в силу тех массивных средств, которые ЭВМ предоставляет для реализации мыслительной деятельности пользователя, является более богатым по сравнению с целым рядом форм и ситуаций естественного общения. Основное различие компьютерного общения от естественного состоит в том, что оно технически опосредовано. Современный компьютер владеет большими возможностями в применении разнообразных типов информации. Это и текст, и чертежи, и графика, и движущиеся изображения, и звук; и музыкальное сопровождение. Эффективное внедрение разных типов предъявления информации с учетом психологических особенностей её переработки дозволяет существенно повысить эффективность диалога. Хотя современным компьютерным обучающим системам присущи некие ограничения в распознавании ответов, спектр разных типов ответов учащихся, распознаваемых компьютером, существенно возрос.

В качестве основного средства для подготовки собственных мультимедиа материалов (учебных видеоуроков) может использоваться популярная программа для подготовки презентаций Microsoft PowerPoint. Это приложение Microsoft Office позволяет учителю самостоятельно подготовить мультимедийное пособие к уроку по любому предмету с минимальными временными затратами. С помощью этой программы можно создать

• обучающую презентацию

• анимированные кроссворды

• ребусы

• тест закрытого типа, когда из предложенных вариантов ответа ребенок должен выбрать один ответ

• тест открытого типа, когда учащиеся записывают ответ сами, пользуясь клавиатурой компьютера.

• виртуальные экскурсии (в мир природы, архитектуры, живописи).

Кроме того Microsoft PowerPoint позволяет самостоятельно разрабатывать игровые обучающие программы по различным предметам в зависимости от темы и целей урока. Ребенку предлагается выбрать один элемент игры, соответствующий условию задания, сделав по нему щелчок левой клавишей мыши. В случае правильного выбора элемент игры выполняет определенное действие, наглядно показывающее ученику его правоту, и во многих игровых программах появляется управляющая кнопка, позволяющая ребенку перейти на другой слайд.

Мультимедиа - это технология, объединяющая информацию (данные), звук, анимацию и графические изображения. Кроме того, мультимедиа - это средства обмена информацией между компьютером и внешней средой. Слово мультимедиа означает множество носителей. Мультимедийный продукт - интерактивная компьютерная разработка, в состав которой могут входить музыкальное и речевое сопровождение, видеоклипы, анимация, графические изображения и слайды, базы данных, текст и т.д. Мультимедийные продукты делятся на энциклопедии, обучающие и развивающие программы, игры и программы для детей, рекламные программы и презентации. У мультимедиа есть две стороны: аппаратная и программная. Аппаратная сторона мультимедиа может быть представлена как стандартными средствами - видеоадаптерами, мониторами, дисководами, накопителями на жёстких дисках, так и специальными средствами - звуковыми картами, приводами CD-ROM и звуковыми колонками. Программная сторона без аппаратной лишена смысла.

Программные средства делятся на чисто прикладные и специализированные. Прикладные - это сами приложения Windows, представляющие пользователю информацию в том или ином виде. Специализированные - это средства создания мультимедийных приложений - мультимедиа проектов (например, программа для создания мультимедиа презентаций MicroSoft Power Point). Сюда входят графические редакторы, редакторы видеоизображений (например, Adobe Premier), средства для создания и редактирования звуковой информации и т.д. Средства мультимедиа позволяют вводить информацию в компьютер с микрофона, магнитофона, CD-плеера, видеокамеры, видеомагнитофона и т.д. С помощью мультимедиа оживают детские сказки, создаются разговаривающие программы для обучения иностранным языкам, справочники и энциклопедии с фрагментами видео и звуковых клипов.