Раздел 3. Типология педагогических программных средств Занятие

Раздел 3. Типология педагогических программных средств Занятие № 3. 1. «Классифика - ция ППС»

Цель занятия: студент должен получить представление о класси - фикации педагогических програм- мных средств.

ПЛАН ЛЕКЦИИ Ведение 1. Общая характеристика и прин- ципы классификации ППС. 2. Классификация ППС по различ- ным основаниям. Заключение.

Список литературы 1. Башмаков, А. И. , Башмаков, И. А. Разработка компьютерных учебни- ков и обучающих систем. - М. : Информационно-издательский дом "Филинъ", 2003. - 616 с. 2. Горлушкина Н. Н. Педагогичес- кие программные средства / под ред. М. И. Потеева. – Спб. – 2002. – 150 с.

Список литературы 3. Баяндин, Д. В. О структуре виртуальной среды обучения и об одном подходе к классификации программно-педагогических средств обеспечения предметного обучения [текст] / Д. В. Баяндин // Вестник Пер- мского ГПУ. – 2005. ‑ № 1. ‑ С. 31 -49.

ВВЕДЕНИЕ На прошлом занятии вы позна- комились с определением понятия «педагогическое программное сред- ство» , которое является одним из типов специализированных пакетов прикладных программ и узнали, что оно имеет характеристики, отлича- ющие ППС от других программ, используемых в образовательном процессе.

Напомним эти характеристики. ППС специально создаётся для решения педагогических задач. ППС ‑ программный продукт для обучающегося. ППС предназначено для управле- ния индивидуальной самостоятель- ной работой обучающихся. ППС ‑ средство организации и поддержки диалога обучающегося с компьютером.

Существует множество типов ППС, а, следовательно, и много способов их классификации. С принципами классификации ППС и с классификацией ППС по различным основаниям вы познакомитесь на сегодняшней лекции.

1. Общая характеристика и принципы классификации ППС 1. 1. Общая характеристика ППС

Современное педагогическое про- граммное средство должно предс- тавлять собой веб-приложение, со- держащее определенный набор программных модулей для пол- ноценной организации учебного процесса и предоставления всем участникам учебного процесса воз- можности принимать участие в создании и модификации учебного контента.

Вы уже знаете, что основным структурным элементом ППС явля- ется обучающая программа, которая предъявляет обучающемуся учеб- ный материал и управляет его познавательной деятельностью. Работа обучающегося с обучающей программой проходит в диалоговом режиме.

Системы программирования со- держат комплекс инструментальных средств, позволяющих пользова- телю создавать новые программы на языках программирования. В систе- му программирования входят также языки программирования и трансля- торы.

Учебный материал разбивается на дидактические единицы, сред- ством навигации по нему является гипертекст. Важнейшими объектами современных обучающих программ являются интерактивные модели различных видов.

Под моделированием в широком смысле понимают метод отобра- жения и познания действительности, состоящий в замещении исследуе- мого объекта его моделью. Модель ‑ это вспомогательный реальный объект или абстракция, обладающая существенными черта- ми исходного объекта или явления, используемая для изучения этого объекта или явления и обладающая прогностическими свойствами.

Интерактивная компьютерная модель - программная система, допускающая управление со стороны пользователя и адекватно реагирующая на его действия. Среди интерактивных моделей, применяемых при обучении естест- веннонаучным дисциплинам, можно выделить модельные демонстрации, модельные лабораторные работы, модельные конструкторы.

Все они в большинстве случаев отображают внешний вид и поведение системы, взаимосвязи ее характеристик в виде числовой информации, графиков и диаграмм, а также визуализируют глубинные, скрытые в реальном мире от глаз и приборов процессы и даже не су- ществующие в реальности объекты.

Модельная демонстрация - модель, имеющая небольшое число доступных пользователю рычагов управления, позволяющая наглядно иллюстрировать явление или пове- дение объекта в определенных, за- данных заранее условиях.

Модельная лабораторная рабо-та ‑ модель, предоставляющая поль- зователю значительное число степе- ней свободы и обеспечивающая исследование и анализ различных сторон моделируемого явления, черт поведения объекта в свободном режиме.

Модельный конструктор ‑ набор элементов, позволяющих пользова- телю собрать на экране и таким образом спроектировать новую сис- тему, чтобы затем исследовать ее.

1. 2. Место ППС в системе средств компьютерной поддержки процесса обучения В педагогической литературе предложены различные способы классификации педагогических про- граммных средств, именуемых также программно-педагогическими сред- ствами, компьютерными учебными изданиями, электронными учебными пособиями, образовательными про- граммными продуктами и т. д.

Исходя из описанных в лите- ратуре критериев, электронные сред- ства учебного назначения различа- ются по: – функциональному назначению; – структуре; – организации текста; – характеру представляемой ин- формации; – форме изложения;

– целевому назначению; – наличию печатного эквивалента; – природе основной информации; – технологии распространения; – характеру взаимодействия поль- зователя и ППС.

Для систематизации имеющегося многообразия педагогических программных средств необходимо выйти за рамки этого понятия. Следует рассматривать систему средств компьютерной поддержки обучения, как программных, так и аппаратных, включающую в себя ППС как подсистему.

На рис. 1 представлена схема, отражающая уровни организации технологий, используемых для нужд обучения.

. Рисунок 1 – Иерархия средств компь- ютерной поддержки процесса обучения

Первый уровень (средства компь- ютерной поддержки обучения) обра- зуют технологии (вместе с реализу- ющими их программными и аппарат- ными средствами), которые могут быть использованы в образователь- ном процессе.

Второй уровень является основ- ным с точки зрения организации образовательного процесса, ‑ это виртуальная среда обучения. Средства компьютерной поддержки обучения включают в себя виртуальную среду обучения как подмножество, обеспечивают ее функционирование и наполнение.

На третий уровень вынесены элементы виртуальной среды обуче- ния, необходимые для осуществле- ния собственно процесса предмет- ного обучения в соответствии с педагогическими задачами, они и являются педагогическими прог- раммными средствами (ППС).

Отдельные ППС, как правило, не обеспечивают единых стандартов и преемственности обучения на раз- личных его этапах, эти функции дол- жна выполнять виртуальная среда обучения.

Наконец, за рамки собственно процесса обучения, на администра- тивный (четвёртый) уровень, выне- сена система мониторинга и управ- ления.

Иерархичность изображенной на рис. 1 структуры подчеркивает, что ППС, которыми педагоги обычно интересуются в первую очередь, не оторваны от других средств компь- ютерной поддержки: они погружены в среду обучения, которая, в свою очередь, функционирует в програм- мно-аппаратной среде.

Рассмотрим примеры выделен- ных уровней. Редактор MS Word для большинства учебных дисциплин не играет роли ППС, но может использоваться для поддержки процесса обучения как инструмент наполнения среды обучения, то есть относится к первому уровню.

Программа электронной почты входит в состав виртуальной среды обучения, будучи средством органи- зации учебного процесса в рамках системы дистанционного обучения, то есть относится ко второму уровню. Рассмотрим состав уровней изо- браженной иерархии более подроб- но.

Уровень средств компьютерной поддержки обучения включает прак- тически все виды существующего программного обеспечения. Ядром уровня являются языки програм- мирования. В укрупненном представ- лении это языки высокого уровня, поскольку глубже рядовой пользо- ватель обычно не погружается.

Первое кольцо вокруг ядра составляют среды программиро- вания, например, Delphi, Visual Basic, MS Visual C++, Visual Java, Math. Lab, Flash Macromedia. С этими систе- мами, как и с языками программи- рования, обычно работают профес- сиональные программисты.

Во втором кольце находится более доступное для пользователя программное обеспечение (ПО), размещённое в трёх секторах.

Сектор ПО 1 включает пакеты прикладных программ, в том числе офисные программы, являющиеся средствами создания простейших элементов наполнения среды обуче- ния: текстовые и графические редак- торы, программы записи, обработки и воспроизведения видео- и аудио- информации, электронные таблицы, программы, обеспечивающие скани- рование и распознавание информа- ции, представленной на традицион- ных носителях (бумаге, фотопленке).

Сектор ПО 2 включает средства обработки и передачи информации внутри среды обучения и средства связи с внешним миром (программы взаимодействия с периферийными устройствами и реальным обору- дованием, браузеры, программы электронной почты и т. д. ).

Сектор ПО 3 объединяет структу- рообразующие продукты: програм- мы поддержки html-технологии, создания и обработки баз данных, оболочки дистанционного обучения, образовательные платформы (1 С, Формоза и др. ).

Третье кольцо первого уровня образуют инструментальные сред- ства разработки, позволяющие ре- шать профессиональные задачи ко- нечному пользователю, то есть не программисту, а специалисту в неко- торой предметной области.

В число таких средств входят системы, предназначенные для соз- дания образовательных продуктов самими педагогами, так называемый педагогический инструментарий. Для платформы MS Windows это систе- мы типа Урок и другие, ориентиро- ванные, по большей части, на созда- ние гипертекста. Оболочки для создания тестов также относятся к педагогическому инструментарию.

На втором уровне иерархии находятся технологии обработки, хранения, передачи всех видов информации: текстовой и графи- ческой (сканированные фотографии и рисунки, двумерная и трехмерная компьютерная графика, диаграммы, схемы, таблицы), гипертекста и ги- перграфики, видео- и аудиоин- формации, анимации, интерактивных моделей.

Возникнув в недрах уровня 1, виртуальная среда обучения, одна- ко, представляет собой качественно новое явление: законченную, функ- ционально полную систему, приз- ванную обеспечить все формы учебной деятельности пользователя.

Виртуальная среда содержит ориентированные на обучение и его обслуживание технологии в виде: - средств подготовки и предъ- явления информации, обработки обратной связи; - систем, обеспечивающих связ- ность среды, единство правил игры внутри среды обучения (эту роль могут выполнять html-продукты, об- разовательные платформы, оболоч- ки дистанционного обучения и др. );

- средств взаимодействия поль- зователей внутри среды друг с другом и с внешним миром (элек- тронная почта, удаленный сетевой доступ); - различные ППС и инструменты их настройки на уровень пользо- вателя; - базы данных, в том числе отра- жающие результаты обучения;

- ссылки на внешние библиотеки книг, программ, информационные сайты; - систематизированные файлы пользователей (блоки материалов учителя и учащегося, продуциру- емые при подготовке к обучению и по ходу его).

Преподаватель имеет доступ к инструментам, обеспечивающим воз- можность развития информацион- ного наполнения среды и органи- зационно-методических форм рабо- ты с ней учащихся. В идеале он может модифицировать не только методические тексты (материалы учителя), но и сами ППС - вплоть до редакции модели обучения.

Обучающийся имеет доступ к инструментам, обеспечивающим вы- полнение учебных заданий на базе ППС и создания собственных фай- лов (отчеты, рефераты и пр. мате- риалы). Виртуальная среда обучения может функционировать на одном компьютере, в локальной сети обра- зовательного учреждения, или в гло- бальной сети.

Обитатели среды обучения ‑ ко- нечные пользователи, педагоги и учащиеся (хотя координирует про- цесс обучения и обслуживает его администратор, который на нынеш- ней стадии развития ПО должен обладать знаниями и навыками профессионального программиста).

Среда обучения может быть ориентирована на отдельную учеб- ную дисциплину, а может включать в себя широкий их спектр.

Пользователи группируются вну- три среды по изучаемым дисцип- линам, возрасту или стадии обуче- ния, прикрепления к тому или иному преподавателю, а также по формам возможной совместной деятельнос- ти (проектная деятельность, дело- вые игры). Такая группа может быть названа виртуальным классом, но ее состав более подвижен по сравне- нию с классом традиционным.

Оболочкой единой виртуальной среды обучения может быть Интер- нет. На третьем уровне иерархии на- ходятся программно-педагогические средства.

Развитые ППС, способные обес- печить относительно автономную работу учащихся, должны иметь в качестве своего ядра экспертную систему, включающую: - базовую модель обучения; - интерактивную систему, позво- ляющую в ходе диалога с обучаю- щимся строить модель его знаний по данной дисциплине;

- систему генерации (на основе полученной модели знаний и базо- вой модели обучения) индивиду- альной образовательной траектории.

Такие мощные экспертные сис- темы создаются в настоящее время для достаточно узкопрофильных за- дач, например, при разработке трена- жеров - имитаторов, предназначен- ных для персонала производствен- но - технологических установок. Для учебных дисциплин экспертные системы, возможно, будут созданы в перспективе на основе технологий искусственного интеллекта.

Экспертная система должна: а) из ответов обучающегося по- нимать, какие знания, умения и на- выки не сформированы в должной мере; б) кратко, но корректно и наг- лядно объяснять материал; в) направленно задавать новый вопрос.

Такая система должна поддер- живать диалог с обучающимся на уровне генерации заданий, форми- ровать некоторую (в идеале опти- мальную для данного обучающе- гося) траекторию движения в среде обучения.

Пока же в реально существующих ППС экспертная система заменяется методическими рекомендациями, встроенными в программный продукт или (и) изложенными в виде прилагающейся к нему брошюры. Необязательность выполнения таких рекомендаций определяет невысо- кий уровень эффективности прог- раммно-технологических средств.

Большинство современных ППС используются в качестве програм- мно-методических средств, которые оставляют возможность выбирать маршрут пользователю (обучающе- муся или преподавателю), опираясь на оглавления, каталоги и нави- гаторы системы.

Управление учебным процессом в этом случае обычно осущест- вляется преподавателем, отслежи- вающим ход обучения либо тра- диционно, визуально, либо с помощью создаваемых программ- ным средством журналов работы (дневников обучающихся), которые показывают, какой материал пройден и насколько успешно.

Результаты работы экспертной системы и содержание файлов журналов пользователя являются исходными данными для систем мониторинга (административный уровень).

Третий уровень содержит вир- туальные учебные объекты различ- ных типов: демонстрационные, ла- бораторные и конструкторские стенды, интерактивные тренажеры, задачи, контрольные работы, тесты; тексты - предметные и методичес- кие, содержащие также графический материал.

Перечисленное наполнение со- провождается в современных ППС системами навигации, разнообраз- ными справочниками, поисковыми системами, структурно-логическими моделями дисциплины, представ- ляющими в системе ее объекты, понятия, законы.

1. 3. Принципы классификации ППС С одной стороны, по выпол- няемым функциям, ППС можно от- нести к учебным изданиям и соот- ветственно, использовать принципы классификации, используемые для учебной книги.

С другой стороны, они принад- лежат к категории электронных из- даний и к ним могут быть применены принципы классификации электрон- ных изданий. С третьей стороны, по технологии создания, они являются программ- ным продуктом, и к ним может быть применен Общероссийский класси- фикатор продукции ОК 005 -93.

Поэтому в основу классификации ППС положены общепринятые спо- собы классификации как учебных, так и электронных изданий, и про- граммных средств. Исходя из описанных в совре- менной литературе и общерос- сийских стандартах критериев, ППС можно различать по: - функциональному признаку, оп- ределяющему их значение и место в учебном процессе;

- структуре; - организации текста; - характеру представляемой ин- формации; - форме изложения; - целевому назначению; - наличию печатного эквивалента;

- природе основной информации; - технологии распространения; - характеру взаимодействия поль- зователя и электронного издания.

1. 4. Доминирующий способ информационного взаимодействия ППС и обучающегося как базовый признак классификации При большом количестве воз- можных оснований, принципов и, со- ответственно, вариантов системати- зации возникает потребность выде- лить базовый признак, позволяющий с единых позиций отследить и объ- яснить наиболее важные классифи- кационные построения.

Такой признак может быть обна- ружен при анализе внутренней струк- туры классифицируемых элементов, определяющей их внешние свойства и закономерности. Организационно- процессуальны- ми признаками являются: назначе- ние; формы обеспечиваемых учеб- ных занятий; типы поддерживаемой познавательной деятельности.

Организационно-технологические признаками являются: вид интер- фейса; степень активности среды обучения, степень включенности преподавателя в учебный процесс.

Эти шесть способов классифи- кации связаны, в конечном счете, с доминирующими в данном ППС формами организации учебного материала. Форма организации, в свою очередь, связана со способом информационного взаимодействия ППС и пользователя.

Поэтому основополагающим, ба- зовым признаком для классифи- кации ППС является признак домини- рующего способа информационного взаимодействия ППС и обучающе- гося. С точки зрения организации образовательного процесса предла- гаемый признак является не фор- мальным, а содержательным, т. к. определяет уровень реализуемых технологий обучения.

Можно выделить три класса ППС, отличающиеся по выбранному приз- наку (табл. 1): ‑ констатирующие (предъявляю- щие, информационные), для которых характерна низкая степень инте- рактивности и практическое отсут- ствие обратной связи.

‑ проблемно-постановочные, свя- занные с необходимостью извлекать информацию средствами проекти- рования, моделирования, управле- ния, а не получать ее в готовом виде, и потому высокоинтерактивные. ‑ собственно обучающие, также высокоинтерактивные, но в отличие от прочих, содержащие экспертную систему и, значит, интенсивную об- ратную связь.

Таблица 1 – Классификация ППС по доминирующему способу информационного взаимодействия ППС и пользователя

Способ информационного вза- имодействия с пользователем опре- деляет формы учебных занятий, поддерживаемых ППС, характер ин- терфейса, интенсивность воздей- ствия на обучающегося и т. д.

2. Классификация ППС по различным основаниям 2. 1. Классификация ППС по назначению Наиболее часто в качестве основания классификации педа - гогических программных средств используется их назначение.

Разные авторы выделяют раз- личное количество типов ППС, от че- тырех до девяти. Рассмотрим несколько вариантов классификации. Вариант 1. - обучающие программы; - тестовые программы; - тренировочные программы; - программы типа «микромир» .

Вариант 2. - лабораторные практикумы; - тренажеры; - контролирующие программы; - справочные системы; - компьютерные игры.

Вариант 3. - компьютерные учебники; - предметно-ориентированные среды (микромиры, моделирующие программы, учебные пакеты); - лабораторные практикумы; - тренажеры; - контролирующие программы; - справочники, базы данных учеб- ного назначения; - компьютерные игры.

Вариант 4. 1) обучающие программные сред- ства; 2) тренажеры; 3) контролирующие программные средства; 4) демонстрационные програм- мные средства; 5) информационно-поисковые программные средства;

6) имитационные программные средства; 7) моделирующие программные средства; 8) учебно-игровые программные средства; 9) досуговые программные сред- ства.

Рассмотрим назначение различ- ных типов ППС (в алфавитном порядке). Демонстрационные программные средства, предназначены для визу- ализации изучаемых явлений. Информационно-поисковые про- граммные средства, предназначены для формирования умений и навы- ков поиска и систематизации инфор- мации.

Компьютерные игры можно опре- делить как некоторую модель дей- ствительности, воспроизводящую ту или иную жизненную ситуацию. Компьютерные обучающие игры су- щественно обогащают учебный про- цесс и позволяют реализовывать но- вые подходы к обучению. При этом учебный процесс становится более продуктивным и менее утомитель- ным.

Компьютерный учебник (КУ) — это программно-методический комп- лекс, обеспечивающий возможность самостоятельно освоить учебный курс или его большой раздел. КУ соединяет в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника и лабораторного практикума. КУ может быть реализован в виде книги с комплектом дискет.

Книга представляет собой руко- водство по изучению курса, которое содержит: – изложение теории, примеров, методов решения задач; – рекомендации для обращения к программным продуктам; – все инструкции по работе с программной частью комплекса; – средства контроля знаний.

Дискеты, прилагаемые к КУ, могут содержать обучающие программы различных типов, необходимые для освоения курса. Контролирующие программы пре- дназначены для проверки (оценки) качества знаний. Они должны предоставлять обучающемуся воз- можность ввода ответа в форме, максимально приближенной к обще- принятой, обеспечивать фиксацию результатов контроля, сбор, распе- чатку и статистический анализ.

Лабораторные практикумы слу- жат для проведения наблюдений, ис- следования различных объектов, численного и графического предс- тавления результатов исследования. Моделирующие программные средства, предназначены для соз- дания моделей объектов, явлений или процессов с целью их изучения.

Обучающие программы направ- ляют обучение исходя из имею- щихся у обучающихся знаний и его индивидуальных предпочтений; как правило, они предполагают усвое- ние новой информации. Программы типа «микромир» - это воображаемая учебная среда, соз- даваемая при участии учителя.

Предметно-ориентированная сре- да – это учебный пакет программ, позволяющий оперировать с объек- тами определенного класса. Среда реализует отношения между объек- тами, операции над объектами и отношениями, а также обеспечивает наглядное представление объектов и их свойств.

Справочные системы (справоч- ники, базы данных учебного назна- чения) предназначены для хранения и предъявления обучающемуся разнообразной учебной информации справочного содержания. Для них характерны иерархическая организа- ция материала и быстрый поиск информации по различным призна- кам (гипертексты).

Тренажеры служат для отработки и закрепления навыков решения задач. Они обеспечивают получение информации по теории и приемам решения задач, тренировку на раз- личных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль.

Тренировочные программы рас- считаны на повторение и закре- пление пройденного, они не содер- жат новый учебный материал. Учебно-игровые программные средства, предназначены для «про- игрывания» учебных ситуаций, на- пример, с целью формирования умений принимать оптимальное решение.

2. 2. Классификация ППС по методической цели использования в процессе обучения 1. Обучающие программные сред- ства. Методическое назначение – сообщение знаний, формирование умений и навыков и обеспечение необходимого уровня усвоения учебного материала.

2. Программные средства ‑ тре- нажеры. Методическое назначение - отработка умений и навыков. Ис- пользуются при повторении или за- креплении пройденного материала. 3. Контролирующие программные средства (компьютерные тесты учеб- ного назначения). Методическое наз- начение - контроль или самоконт- роль уровня овладения учебным ма- териалом.

4. Информационно - справочные программные средства. Методи- ческое назначение - формирование умений и навыков по системати- зации информации. Предоставляют возможность поиска и выбора необходимой учебной информации.

2. 3. Классификации ППС по иным основаниям Рисунок 2 – Классификация ППС по характеру дисциплины

Рисунок 3 – Классификация ППС по решаемым педагогическим задачам

Рисунок 4 – Классификация ППС по характеру модели изучаемого объекта или процесса