Программные продукты и системы

Создание автоматизированных систем обучения (АСО) тесно связано с прогрессом в развитии средств вычислительной техники. В настоящее время подавляющее число АСО создается на основе применения ПЭВМ, объединенных в локальные вычислительные сети (ЛВС).

В своем становлении АСО прошли длинный путь развития как в плане обогащения новыми возможностями, предоставляемыми современными средствами вычислительной техники (СВТ), так и в совершенствовании методов и принципов обучения на основе учета специфики применения электронных средств представления информации.

В общем случае АСО – это среда, в которой автоматизированные учебные мероприятия (АУМ) реализуются как процесс функционирования единой системы, объединяющей обучающего, обучаемых и средства автоматизации.

Основное функциональное предназначение АСО – обеспечение эффективного обучения в ходе различной подготовки (теоретической, предтренажной и непосредственно тренажа).

В данной статье рассмотрены некоторые аспекты развития АСО для проведения мероприятий теоретической подготовки специалистов, ориентированных на групповое обучение, на основе анализа систем, разрабатываемых в НИИ «Центрпрограммсистем» (г. Тверь).

Для достижения целей обучения на экраны ПЭВМ выводится информация в виде текстовых (гипертекстовых), графических (статических и динамических), видео- и звуковых фрагментов, а также проводится автоматизированный контроль освоения учебного материала.

В основу разработки первых АСО для теоретической подготовки был положен подход, предполагающий проведение АУМ на базе только компьютерных обучающих программ (КОП), которые представляли собой набор информационных и служебных файлов, обеспечивающих в процессе проведения АУМ выдачу учебной информации, интерактивное управление ею, а также контроль (входной, промежуточный, выходной) в соответствии с алгоритмом, заданным разработчиком сценария КОП. Разработчиком сценария являлся специалист в конкретной предметной области с достаточным педагогическим опытом (как правило, преподаватель учебного заведения).

Специальное программное обеспечение (СПО) таких систем включало в себя комплекс программ инструментальной системы конструирования обучающих программ и комплекс программ исполнения обучающих программ. Особенностью комплекса являлось то, что он наряду с разработкой (корректировкой) собственно КОП давал пользователям возможность создавать (корректировать) текстовые, графические, звуковые, гипертекстовые и анимационные фрагменты, а также модели с помощью включенных в комплекс программ соответствующих редакторов.

В состав СВТ первых АСО входили ПЭВМ общепромышленного применения, компоненты ЛВС и принтеры. Эти АСО были ориентированы на обеспечение проведения АУМ в форме самоподготовки как под руководством преподавателя, так и без его участия. Следует отметить, что подход к проведению самоподготовки на базе использования только КОП ограничивал возможности широкого использования АСО. Наиболее серьезные недостатки этого подхода связаны со следующими особенностями:

-     в КОП реализуется конкретная, заданная преподавателем-сценаристом методика проведения АУМ, которая может не устраивать других преподавателей;

-     КОП не обеспечивает возможность оперативного перехода к варианту проведения АУМ, выходящему за рамки описанных в сценарии, то есть для реализации этого требуется корректировка (переработка), а подчас и разработка новой КОП.

Для учебного процесса характерна постоянная корректировка содержания и порядка проведения учебных мероприятий, обусловленная тем, что уровень подготовленности обучающихся и методика подачи материала не являются постоянными, а зависят от состава группы, этапа подготовки и других факторов. Кроме того, часто возникает необходимость оперативного частичного изъятия имеющегося материала и (или) включения нового в учебную информацию.

С учетом потребностей разработан новый подход без жесткой связи проведения АУМ с одной конкретной КОП в пользу компьютерной поддержки обучения. Это расширило возможности АСО по подготовке и проведению АУМ, позволило повысить оперативность подбора и обеспечить гибкость предъявления учебного материала обучающимся, что предоставило преподавателю больше возможностей и удобств в работе.

Компьютерная поддержка проведения АУМ предполагает, что преподаватель в первую очередь использует СВТ АСО:

·     для представления обучающимся такой учебной информации, восприятие которой вызывает трудности при использовании только словесного изложения или статических изображений (слайды, плакаты), при этом простой механический перенос текстовых материалов на экран компьютера без увязки с графической, видео- и аудиоинформацией малоэффективен для качественного освоения учебного материала;

·     для представления обучающимся наиболее важной с точки зрения преподавателя учебной информации;

·     для оперативного контроля знаний на разных этапах АУМ.

Обеспечение компьютерной поддержки потребовало определенных изменений в программном обеспечении (ПО), номенклатуре технических средств АСО, а также в порядке использования АСО при подготовке и проведении АУМ.

ПО современных АСО базируется на платформе ОС Windows. Для создания соответствующих текстовых и мультимедийных фрагментов разработчики АУМ могут использовать любые существующие пакеты прикладных программ (редакторы), функционирующие на базе ОС Windows и обеспечивающие сохранение результатов в наиболее распространенных форматах, поддерживаемых программно-технической средой АСО.

Основу структуры СПО составил набор компонентов, обеспечивающих пользователю компьютерную поддержку проведения обучения: комплекс программ инструментальных средств, комплекс программ автономного доступа к информации занятий, комплекс программ проведения занятий.

Кроме того, в СПО вошел комплекс учебно-информационных фрагментов (УИФ), представляющих собой набор КОП, отдельных мультимедийных файлов с учебной и справочной информацией, электронных документов, моделей, а также иных программ, которые должны быть доступны в ходе АУМ. Для упорядочения размещения УИФ в АСО пользователи могут создавать библиотеки на базе файловой структуры. Порядок размещения информации в этих библиотеках определяется самими пользователями.

Такой подход к структуре ПО облегчил процесс его доработки, а также создание новых компонентов и комплексов программ, позволил создавать множество вариантов исполнения АСО, обеспечивающих решение только необходимых пользователям функциональных задач, дал возможность структурировать комплексы УИФ в библиотеки по категориям применительно к каждому объекту изучения. При этом предполагается, что каждая категория УИФ характеризуется одинаковым механизмом создания (корректировки) и способом представления обучаемым.

В состав технических средств дополнительно вошли видеопроекторы, сканеры, цифровые видео- и фотокамеры, а также устройства для записи информации на CD- и DVD-диски. Все автоматизированные рабочие места (АРМ) АСО стали оснащаться ПЭВМ в двухмониторном исполнении.

При этом количество видеопроекторов, входящих в комплект СВТ конкретного изделия, определяется необходимостью и возможностью одновременного проведения нескольких учебных мероприятий в рамках одной АСО.

На базе новых программно-технических решений существенно изменился порядок использования АСО при подготовке и проведении АУМ, затронув весь комплекс решаемых задач.

Для разработки УИФ стало возможным использование существующих пакетов прикладных программ, обеспечивающих сохранение результатов в форматах, поддерживаемых программно-технической средой АСО, наряду с использо- ванием комплекса программ инструментальных средств.

Последние версии комплекса программ инструментальных средств содержат конструктор КОП и конструктор тестов. Конструктор тестов предназначен для оперативной разработки специализированных тестовых программ. Структура конструктора КОП предусматривает возможность дальнейшего наращивания его возможностей за счет подключения к конструктору КОП специальных плагинов, разрабатываемых в интересах обеспечения оперативного решения конкретных задач (в частности, уже существует плагин для разработки моделей трубопроводов или электрических схем).

КОП и УИФ позволяют удовлетворить практически все требования к порядку предъявления учебной информации, а также обеспечить включение в свой состав текстовой, табличной, видео- и аудиоинформации в наиболее популярных форматах, выполнение расчетных задач, проведение входного, промежуточного и итогового контроля, работу с макетами приборов и устройств, подключение внешних программ (например, частей тренажеров в предтренажной подготовке).

Необходимо отметить, что работа с комплексом программ инструментальных средств не требует от пользователей специальных навыков программирования. Накопление и хранение УИФ осуществляется в специализированных библиотеках, структура и размещение которых в АСО определяются самими пользователями. Основное требование – удобство доступа к ним.

Подготовка к проведению АУМ предполагает формирование преподавателем набора данных и описание содержания АУМ. Все это обеспечит преподавателю и обучаемым удобный доступ к информации из сформированного набора данных.

Формирование набора УИФ осуществляется путем выбора (экспорта) нужных фрагментов из библиотеки в папку преподавателя. Как правило, такой путь формирования набора УИФ более предпочтителен, поскольку он исключает возможность ошибочного уничтожения (изменения) фрагментов, а также обеспечивает возможность оперативной передачи набора УИФ за пределы АСО. Вместе с тем возможна подготовка к проведению АУМ и без выбора (экспорта) УИФ в папку преподавателя.

Описание содержания устанавливает соответствие между элементами логической структуры учебного процесса – пунктами тематического плана или учебной программы (названиями разделов, подразделов, тем, занятий и входящих в их состав заданий) и файлами (программами), содержащими УИФ и предназначенными для проведения АУМ. Это описание осуществляется с помощью компонента специального ПО «Редактор содержаний».

Компьютерная поддержка проведения АУМ предполагает использование СВТ АСО как под управлением преподавателя, так и без его непосредственного участия. При этом обеспечивается возможность следующих вариантов организации проведения учебных мероприятий:

·     одновременная автономная работа всех АРМ обучаемых с различными обучающими программами (УИФ);

·     комплексная работа всех АРМ обучаемых под управлением одного АРМ руководителя обучения с одной обучающей программой (УИФ);

·     исполнение КОП (УИФ) или демонстрация данных на АРМ руководителя обучения с использованием средств отображения информации коллективного пользования;

·     параллельная работа нескольких АРМ обучаемых под управлением соответствующего числа APM руководителей обучения;

·     групповая работа, в процессе которой АРМ обучаемого работает под управлением одного (нескольких) АРМ руководителя обучения, а часть – одновременно в автономных режимах.

При проведении АУМ в формах, предусматривающих непосредственное участие преподавателя, компьютерная поддержка предполагает следующее:

а) тестирование технических параметров АРМ обучаемых;

б) управление ходом учебного мероприятия, обеспечивающее следующие возможности:

-     выполнение начальных и завершающих элементов АУМ;

-     оперативное произвольное изменение порядка предъявления УИФ, в том числе и на экранах АРМ обучаемых;

-     трансляцию изображения экрана любого АРМ на средства отображения информации коллективного пользования, а экрана АРМ руководителя обучения еще и на выбранное АРМ обучаемого;

-     контроль преподавателем действий обучаемых по изображениям видеомониторов АРМ обучаемых, транслируемым на АРМ руководителя обучения, и по данным средств автоматизированного контроля;

-     удаленное управление преподавателем запуском и исполнением любых УИФ и программных средств на АРМ обучаемых;

-     блокировку клавиатуры и мыши, а также отключение экрана ПЭВМ АРМ обучаемых с АРМ руководителя обучения;

-     обмен с обучаемыми текстовыми сообщениями;

-     остановку учебного мероприятия для проведения промежуточного разбора;

в) разбор учебного мероприятия, обеспечивающий преподавателю возможность рассмотрения протоколов действий обучаемых в процессе их работы с КОП, а также корректировку преподавателем оценок, полученных обучаемыми при выполнении КОП, и ввод итоговой оценки за все АУМ или отдельные составляющие его задания (в последних АСО реализована логика, в соответствии с которой по результатам проведения АУМ каждому обучаемому выставляется несколько промежуточных оценок и одна итоговая);

г) сохранение результатов проведенного АУМ в виде твердой копии или указанного файла для последующего анализа (учета) результатов учебного процесса.

При проведении АУМ в форме, не предусматривающей непосредственного участия преподавателя (самоподготовка), компьютерная поддержка обеспечивает обучаемому следующие возможности: активизацию режима самоподготовки; доступ к набору УИФ АУМ; воспроизведение УИФ АУМ; выполнение заданий, предусмотренных АУМ; выдачу отчетов по исполнению КОП на отображение, их сохранение в твердой копии или указанном файле; доступ к библиотеке УИФ АСО в соответствии с полномочиями обучаемого.

Задача компьютерной поддержки планирования, учета и контроля учебного процесса решается в АСО на уровне учебного заведения в целом. АСО теоретической подготовки является составной частью более общей системы обучения и может использовать реализованные в этой системе возможности по вводу и хранению сведений об участниках учебного процесса, по разработке учебных программ, составлению расписаний занятий на указанный календарный период, сохранению информации проведенных учебных мероприятий, а также получению запрошенных сведений об учебном процессе и о генерации отчетов.

В настоящее время НИИ «Центрпрограммсистем» продолжает совершенствовать АСО теоретической подготовки в рамках создания новых систем, расширяя возможности СПО, совершенствуя инструментальные средства разработки КОП и средства исполнения УИФ (КОП), расширяя возможности АСО по проведению обучения, создавая АСО, функционирующую на базе ОС Мобильной системы Вооруженных сил. Все это способствует дальнейшему развитию методик использования АСО в учебном процессе.

Литература

Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.: Филинъ, 2003.