АДАПТИВНОСТЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СРЕДЫ К УРОВНЮ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Баяндин Дмитрий Владиславович
Пермский государственный технический университет, Региональный центр информатизации (РЦИ ПГТУ)
На примере курса физики обсуждается одно из важнейших для удобства пользователя свойств компьютерной обучающей системы – возможность ее настройки на уровень пользователя, а также средства получения этого свойства. Предложения авторов реализованы ими при создании активной обучающей среды «Виртуальная физика» на базе инструментальной системы Stratum-2000.
обсудить на форуме
написать автору
Эффективная компьютерная поддержка обучения учебным дисциплинам возможна на основе предметно-ориентированных пользовательских сред (ПОС), предоставляющих пользователю свободу действий, обеспечивающих гибкость, вариативность содержания и форм подачи материала, поддержку инициативы преподавателя и учащегося.
Такие свойства ПОС обеспечит ее разработка в инструментальной среде-оболочке, средствами которой преподаватель сможет комбинировать и модернизировать элементы обучающей системы, а также дополнять ее сообразно своим представлениям о том, что, в какой последовательности, логической и причинно-следственной взаимосвязи, с какой степенью подробности нужно преподавать тем или иным учащимся.
В нашем случае активная обучающая среда “Виртуальная физика” разработана на основе инструментальной системы визуального проектирования и математического моделирования Stratum-2000 (разработка Пермского ГТУ, О.И.Мухин).
В идеале, предметной области должен соответствовать свой виртуальный мир, который, помимо конструкторов моделей, составляют демонстрации, иллюстрации, видеофрагменты, примеры сценариев, и из которых (или с использованием которых) каждый методист может «слепить» урок в соответствии со своей методикой. Все элементы при этом легко могут быть модернизированы, поскольку система полностью открыта.
Использование системы возможно на различных уровнях активности, которые определяются степенью подготовленности пользователей (преподавателя и обучаемого), их творческим потенциалом и заданной глубиной изучения материала. Имеется три основных уровня: 1) создание базовых моделей и их систем – конструкторов; 2) создание новых задач на основе конструкторов готовых моделей; 3) выработка и реализация при помощи готовых вспомогательных моделей методики исследования готовых задач. Таким образом, при использовании системы Stratum-2000 естественным образом отделяются модели от задач, а задачи от методики.
Соответственно названным выше трем уровням активности и глубины владения материалом можно говорить о трех типах имитационных работ, на которых может основываться учебный процесс: лабораторные работы (готовая задача и методика ее изучения), конструкторские (сборка схемы-задачи и блоков управления и визуализации из готовых моделей), исследовательские (модификация, обобщение существующих моделей и создание новых). Этим трем видам модельных работ соответствуют различная степень предоставляемой обучаемому свободы.
1. Модельные лабораторные работы могут быть классифицированы по уровню сложности задания, которое выполняет обучаемый:
"посмотри и запомни" готовый сюжет; "посмотри и сделай вывод (обобщение)", "выбери наилучший из..."; "делай как я" (дублирование действий системы); "делай с нами, делай как мы, делай лучше нас" (опережение действий системы на один или более шагов);
"посмотри и при повторном запуске сделай так, чтобы..." (т.е. требуется создать условия, реализующие определенный ход модельного эксперимента — по сути, дать прогноз); то же, но с долговременным воздействием на модель при помощи рычагов управления (аналоговое управление пультом).
Начиная с четвертого уровня сложности, во-первых, проводимый эксперимент становится уникальным (в смысле, индивидуальным), во-вторых, возможно появление экспертной системы, способной реагировать на ошибки обучаемого.
2. Конструкторские работы, также как и лабораторные, могут быть классифицированы по уровню сложности задания: "замени один элемент схемы на другой"; "замкни недостроенную схему", "дострой схему"; "модифицируй схему"; "переформулируй вопрос"; "автоматизируй поставленный эксперимент, поиск ответа"; "собери новую схему на заданную тему".
3. Наконец, на основе формализованного анализа проблемы обучающая среда позволяет создавать новые модели, вплоть до решения серьезных инженерно-физических задач с доведением решения до состояния законченного проекта.
Библиотеки моделей могут неограниченно пополняться; среда обеспечивает последующие расчет и управление созданными моделями и наглядное представление результатов. Преподаватель имеет возможность привносить в среду свою методику обучения и компьютерной поддержки традиционных форм учебного процесса. Учащемуся система предоставляет возможность активного тренинга и исследовательской работы при индивидуальном маршруте обучения и адекватной задачам обучения глубине использования.