Перспективные исследования в области компьютерного обучения

Исследования в области компьютерного обучения сегодня развиваются по нескольким основным направлениям:

1. интеллектуальные обучающие системы;
2. учебные мультимедиа и гипермедиа технологии;
3. учебные среды, микромиры и моделирование;
4. использование компьютерных сетей в образовании;
5. новые технологии для обучения конкретным дисциплинам.

Интеллектуальные обучающие системы

Системы компьютерного обучения, которые используют методику искусственного интеллекта, называют интеллектуальными обучающими системами (ИОС).

ИОС справедливо считают наиболее перспективным направлением развития систем компьютерного обучения. Они реализуют адаптивное и двухстороннее взаимодействие, которое направлено на эффективную передачу знаний.

Адаптивной считается система, которая предоставляет необходимые пояснения для каждого обучаемого путем динамического управления, которое зависит от процесса обучения. Двусторонним является взаимодействие со смешанной инициативой, когда обучаемый может задавать вопросы или запрашивать решение задачи у системы.

Интеллектуальные обучающие системы отличаются друг от друга прежде всего методологией представления знаний о предметной области, об обучаемом и о процессе обучения.

Наиболее перспективный путь развития ИОС – создание самообучающейся системы, которая получает знания через диалог с человеком. Система совместного обучения человека и компьютера может состоять из следующих компонентов:

• микромир;
• учащийся – человек;
• учащийся – компьютер;
• интерфейс между двумя учащимися и микромиром;
• интерфейс между двумя учащимися.

Другим направлением развития систем искусственного интеллекта являются распределенные системы, которые связывают более двух компьютеров и обеспечивают возможность обучения учеников через сотрудничество или соревнование, каждого на своем персональном компьютере. В таком случае происходит качественно новое классное обучение. По экспериментальным данным и результатам обучения можно сделать вывод, что подобное обучение является более эффективным и интересным по сравнению с обучением в одиночку.

Ориентация на специальные знания в пределах одного предмета, когда не предусмотрена возможность адаптации к другому предмету является недостатком многих существующих ИОС. Более прогрессивным является развитие интеллектуальной оболочки, с помощью которой путем наполнения различным содержанием можно получить много ИОС. Примером такой системы является обучающая среда EEPS для решения задач, которая обеспечивает обучение решению задач в качественных областях науки.

В системе преподавание происходит в трех режимах:

• режим вопросов – ученик задает компьютеру вопросы с целью получения ответов на задачи и их объяснений;
• режим исследования – совместное решение задачи ученика и компьютера, ученик предоставляет необходимую информацию для решения задачи;
• режим решения – ученик при самостоятельном решении задачи получает минимальную помощь и советы компьютера.

Стратегия решения задач учеником может быть следующей:

• дефектный стиль – ученик, владея материалом, допускает одну или несколько концептуальных ошибок;
• стиль «вокруг да около» – ученик пытается решить задачу ошибочными путями, ставит много не относящихся к правильному ходу решения вопросов);
• рефлексивный стиль – ученик владеет материалом, но решает задачу постепенно, возможно проходя через множество промежуточных этапов;
• импульсивный стиль – ученик поспешно выполняет решение, стараясь прийти к заключению без достаточных оснований;
• смешанный стиль – комбинация нескольких вышеперечисленных стилей.

Модели учеников могут строиться с использованием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.

Современные интеллектуальные обучающие системы чаще всего используют знания о качественных (или количественных) аспектах процесса обучения. Однако важно учитывать и мотивационную сторону обучения. Мотивационными аспектами обучения, которые позволяют повысить успех в обучении, является соревновательный характер обучения, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовлетворение.

Требования к обучающей системе:

• определение мотивационного состояния ученика;
• реагирование для мотивации неуверенных, невнимательных или недовольных учеников, для поддержки учеников с достаточной мотивацией. Для повышения мотивации возможно использование следующих приемов:
• при правильном решении задачи неуверенным учеником система предлагает ему решить подобную задачу для закрепления;
• внимание рассеянных или неактивных учеников можно активизировать с помощью неожиданных эффектов или вводных комментариев;
• интерес можно повысить с помощью различных головоломок, вопросов или знакомства с новыми темами.

Учебная мультимедиа и гипермедиа технология

Учебные мультимедиа и гипермедиа технологии представляют собой развитие технологий программированного обучения, когда ударение делается не на адаптивность обучения и его методическое обоснование, а на внешнее иллюстративно-наглядное оформление.

Средства мультимедиа и гипермедиа появились с развитием графических и звуковых возможностей персонального компьютера, а также возможностей их комплексного использования с системами учебного телевидения. Научные исследования в данной области состоят в разработке технологий создания больших по размеру учебных курсов с использованием возможностей мультимедиа и гипермедиа.

Использование персонального компьютера позволяет использовать возможности отображения текста, графики, воспроизведения звуковых и видеофрагментов в комплексе. Мультимедийные технологии широко применяются при создании электронных учебников.

Развитие идей мультимедиа нашли свое отражение в технологиях компьютерной виртуальной реальности, в которых с помощью специальных экранов, устройств, датчиков, шлемов, перчаток и т.п. происходит полное моделирование управления, например, мотоциклом, при котором у пользователя возникает полная иллюзия того, что он управляет этим мотоциклом.

Ситуация, которая сложилась в области компьютерного обучения, является парадоксальной:

Компьютерное обучение до сих пор привлекает интерес передовых ученых, педагогов и методистов всего мира. С использование методов компьютерного обучения стали изменяться стили и подходы к обучению.