3. Комплексы автоматизированных дидактических средств
На протяжении многих лет в Самарском аэрокосмическом университете (ранее - Куйбышевском авиационном институте) ведутся исследования по разработке и применению ИТО в инженерном образовании. В последние годы эти исследования координируются вместе с работам и других вузов г. Самары Областным центром новых информационных технологий, созданным при университете Госкомвузом РФ в 1991 г. Научно-методической и технической основой этой координации является разработанная в центре технология (методика и программный инструментарий) системы комплексов автоматизированных дидактических средств (системы КАДИС), предназначенной для поддержки профессиональной подготовки.
Концептуальная основа системы КАДИС предполагает разделение знания, подлежащего усвоению в процессе обучения на две части, названные в работе [21] артикулируемой и неартикулируемой. Артикулируемая часть знания может быть представлена в виде информации и передана учащимся с помощью учебных компьютерных систем декларативного типа, основанных на детерминированных алгоритмах обучения. Неартикулируемая часть знания (опыт, интуиция и т.п.) может быть освоена учащимися только в ходе собственной учебной деятельности с помощью систем процедурного типа, основанных на математических моделях технических объектов и процессов.
Конечно, разделение знания на две части, артикулируемую и неартикулируемую, весьма условно. Правильнее говорить о тех или иных аспектах знания как неделимого целого. В определенной мере можно считать условным и деление компьютерных систем поддержки обучения на декларативные и процедурные. Можно говорить лишь о более высокой степени детерминированности знаний и процессов их изучения в одних системах и неопределенности (скрытости) знаний и свободы процесса их освоения в других.
Однако данная классификация знаний и учебных компьютерных систем оказалась весьма полезной при
построении концептуальной схемы системы КАДИС (см. рис.).
Типовой комплекс системы состоит из учебного пособия, автоматизированных учебных курсов (АУК),
тренажеров и учебных пакетов прикладных программ (ППП).
Учебное пособие содержит теоретические материалы по теме в виде учебного текста и
графических иллюстраций к нему, рекомендации для преподавателей (как учить с помощью комплекса)
и для учащихся (как учиться с помощью комплекса), сборники задач для тренажеров и учебных ППП.
Учебное пособие может быть подготовлено на бумаге и продублировано в виде гипертекстового аналога на компьютере.
Термин АУК введен разработчиками и пользователями авторских систем АОС.
Здесь и далее будем называть этим термином определенным образом
подготовленные знания (структурированную информацию и систему упражнений
для ее осмысления и закрепления), сценарии учебной работы и реализующие
их программы для ЭВМ, предназначенные для самостоятельного изучения
учебного материала с помощью компьютера. Основное назначение АУК в
системе КАДИС - осмысление и закрепление теоретического материала,
контроль знаний по изучаемой теме. АУК содержат не только информационную
часть, но и программные средства, позволяющие проводить обучение и контроль по сценариям, заданным преподавателем, разработчиком АУК. В силу детерминированности знаний и алгоритмов обучения АУК реализуют преимущественно репродуктивный тип обучения.
Тренажеры комплексов системы КАДИС предназначаются для формирования и развития практических умений и навыков, развития интуиции и творческих способностей, ускоренного накопления профессионального опыта. Этот давно известный термин использован в наших исследованиях по компьютеризации обучения для учебных программ, разработанных на основе систем автоматизированного проектирования [22]. В них делалась попытка построить специальные сценарии диалога учащихся с компьютером, позволяющие устранить двойственность компьютеризации обучения, ослабить негативное влияние САПР и в полной мере реализовать их высокий учебный потенциал. В результате обобщения этих исследований сформулированы принципы построения сценариев тренажеров [22, 23] и на их основе разработан ряд эффективных тренажеров для инженеров, вошедших в состав соответствующих учебных комплексов системы КАДИС.
Обучение на тренажерах ведется в ходе решения специально подобранных задач с использованием математических моделей изучаемых объектов и процессов в режиме управляемого детерминированного исследования.
Учебные ППП, в состав которых могут входить элементы систем автоматизации профессиональной деятельности (САПР, АСНИ и т. п.), используются учащимися для решения различных задач по тематике комплекса, возникающих, например, в ходе курсового или дипломного проектирования. Процесс учебной работы проходит при этом в режиме свободного учебного исследования и близок по своему характеру к профессиональной деятельности специалиста.
Рациональная дидактически обоснованная последовательность усвоения учебного материала предполагает следующий порядок работы с комплексами системы КАДИС:
- изучение теоретического материала по пособию;
- осмысление и закрепление теории с помощью АУК;
- приобретение и развитие практических умений, ускоренное накопление профессионального опыта на тренажерах;
- решение учебных задач по тематике комплекса с помощью ППП.
Таким образом, различным средствам поддержки процесса обучения в системе КАДИС определена своя дидакти-ческая ниша в соответствии с их возможностями.
Учебные комплексы представляют собой своеобразные компьютерные учебники, которые могут разрабатываться по темам учебных дисциплин, по учебным дисциплинам, по отдельным отраслям знаний. Физически каждый комплекс упаковывается в специальную книгу-обложку, в карманах которой размещают учебное пособие, дискеты с АУК, тренажерами, учебными ППП. Такая упаковка удобна для хранения, транспортировки, презентации, тиражирования комплекса.
Комплексный подход, принятый в системе КАДИС, обладает рядом преимуществ организационно-методического характера:
- исследования, проводимые в различных подразделениях учебного заведения, ставятся на единую методологическую платформу при сохранении индивидуальных особенностей, присущих отдельным разработкам;
- разработчики методических и программно-информационных средств по конкретным учебным дисциплинам ориентируются на создание не отдельных фрагментов, а комплексов, обеспечивающих полноценную проработку учебного материала от теории до применения типовых задач;
- появляется потребность и возможность создавать инвариантные к предметной области инструментальные средства общего назначения;
- все комплексы оформляются в едином виде, удобном для применения, транспортировки, хранения, презентации и тиражирования.
Технология разработки учебных комплексов системы КАДИС (методика и инструментальная среда) описана в работе [24]. По этой технологии разработаны и успешно эксплуатируются несколько десятков комплексов по различным учебным дисциплинам: сопротивлению материалов, строительной механике, основам конструирования и деталям машин, методам оптимизации, геометрическому моделированию, системам автоматизированного проектирования, механической обработке деталей машин, обработке металлов давлением, авиаматериаловедению, химии полимеров, физическому воспитанию и др.
