1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ДИДАКТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

1.1. Исходная концепция

Рост интереса к сущности научного знания в условиях информатизации общества привел к выявлению его неоднородности. В ходе исследований по проблемам методологии науки было предложено различать явные и неявные знания [25]. В дальнейшем в связи с активизацией исследований проблем искусственного интеллекта, в частности их нового направления - экспертных систем, эти вариации знания были названы артикулируемыми и неартикулируемыми [26].

Артикулируемая часть знания относительно легко поддается превращению в информацию, которая является удобным средством передачи знаний [27]. Она может быть передана от учителя к ученику с помощью учебных текстов и графических изображений, заранее подготовленных и хранящихся на каком-либо носителе, например на бумаге, на магнитном или оптическом диске.

Неартикулируемая часть знания представляет собой тот неосязаемый, но очень важный личностный компонент знания, который принято называть опытом, интуицией и т. п. Эта часть знания охватывает умения, навыки, интуитивные образы и другие формы личностного опыта, которые не могут быть переданы непосредственно от учителя к ученику. Они могут быть "добыты" учеником лишь в ходе самостоятельной учебной деятельности по решению практических задач.

Будем называть компьютерные системы для поддержки процесса обучения артикулируемой части знания декларативными. К их числу могут быть отнесены "электронные" книги, базы данных и другие компьютерные средства,позволяющие накапливать, хранить и передавать информацию учебного назначения, причем не только в виде текстов, но и в форме графических, аудио- и видеоиллюстраций.

Компьютерные системы для поддержки процесса освоения неартикулируемой части знания будем называть процедурными. Эти системы не содержат овеществленное знание в виде информации. Они построены на основе математических моделей, которые позволяют обучаемому в ходе детерминированного или свободного учебного исследования получать (добывать) знания о свойствах изучаемых объектов или процессов.

Не следует отождествлять понятие артикулируемой и неартикулируемой частей знания с понятием соответственно формализованных и неформализованных знаний. Нередко и неформализованные знания можно представить в овеществленном виде, например, в виде описания эвристических правил, и передать их ученику с помощью систем декларативного типа.

Необходимо отметить также, что разделение знания на две части, артикулируемую и неартикулируемую, весьма условно. Знание по своей сути неделимо. В диалогах Платона Сократ говорит Федру: "Глуп и тот, кто надеется запечатлеть в письменах свое знание, и тот, кто потом вознамерится извлечь его оттуда нетронутым и годным к употреблению". Поэтому правильнее говорить о тех или иных аспектах знания как неделимого целого. В определенной мере можно считать условным и деление компьютерных систем поддержки процесса обучения на декларативные и процедурные. Можно говорить лишь о более высокой степени детерминированности знаний и процессов их изучения в одних системах и неопределенности знаний и свободы процесса их освоения в других.

Однако данная классификация знаний и учебных компьютерных систем оказалась весьма полезной и была положена в основу концепции построения и применения системы Комплексов Автоматизированных ДИдактических Средств (КАДИС). Типовой комплекс системы КАДИС (рис. 1.1) 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.

Термин АУК введен разработчиками и пользователями авторских систем универсальных АОС, см. например [28]. 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 содержит не только информационную часть, но и программные средства, позволяющие проводить обучение и контроль по сценариям, заданным преподавателем, разработчиком АУК.

Тренажеры комплексов системы КАДИС предназначаются для формирования и развития практических умений и навыков, развития интуиции и творческих способностей, ускоренного накопления профессионального опыта. 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, ЭС, АСНИ и т.п.) используются для решения учащимися 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 задач по тематике комплекса с помощью ППП.

Таким образом, различным компьютерным средствам поддержки процесса обучения в системе КАДИС определена своя дидактическая ниша в соответствии с их возможностями.

Комплексы системы КАДИС представляют собой своеобразные компьютерные учебники, которые могут разрабатываться по темам учебных дисциплин, по учебным дисциплинам, по отдельным отраслям знаний. Физически каждый комплекс упаковывается в специальной книге-обложке, 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. Перечислим некоторые из них.

1. Исследования, проводимые в различных подразделениях учебного заведения, ставятся на единую методологическую платформу при сохранении индивидуальных особенностей, присущих отдельным разработкам.

2. 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 в нетиповых задачах.

3. Появляется потребность и возможность создавать инвариантные к предметной области инструментальные средства общего назначения.

4. Все комплексы оформляются в едином виде, удобном для применения, транспортировки, хранения, презентации и тиражирования.

Важная роль при проектировании учебных комплексов отводится показателям, определяющим дидактические цели. Рассмотрим эти показатели.

═

1.2. Целевые показатели

В педагогике (в литературе и обычной практике средней и высшей школы) много говорят о показателях, но в большинстве случаев дальше словесных формулировок типа "знания, умения, навыки" дело не идет. Среди относительно немногих работ, где дидактические показатели формулируются в количественном виде, выделяются своей системностью и логичностью исследования В. П. Беспалько [29]. Система дидактических показателей, предложенная им, принята в данной работе. Классифицируем эти показатели по группам (рис. 1.2).

═

Показатели уровня представления учебного материала. Различают четыре формы представления учебного материала, которые соответствуют различным ступеням абстракции в описании (рис. 1.3).

Феноменологическая (описательная) ступень, на которой с использованием обычного естественного языка лишь описывают, констатируют факты, явления, процессы. Иногда дают их классификацию.

Аналитико-синтетическое описание (ступень качественных теорий), в котором на естественно-логическом языке излагают теорию частных явлений, что создает предпосылки для предсказания исходов явлений и процессов на качественном уровне.

Математическое описание (ступень количественных теорий), в котором на математическом языке излагают теорию частных явлений. Применение математических моделей создает при этом возможность для прогнозирования исходов явлений и процессов на количественном уровне.

Аксиоматическое описание, в котором формулируют законы, обладающие междисциплинарной общностью. Примеры таких описаний можно встретить в кибернетике, философии, теории систем.

Принято обозначать уровень представления (иногда его называют уровнем научности) коэффициентом . Он может принимать значения (см. рис. 1.3). Иногда вводят и так называемый коэффициент научности , где - уровень представления учебного материала; - уровень развития науки по теме проектируемого комплекса.

Очевидно, что .

Показатели уровня усвоения учебного материала. Эти показатели классифицируют глубину проникновения и качество владения учащимися учебным материалом. Такая классификация позволяет четко формулировать дидактические цели при проектировании учебного комплекса и на их основе определять его состав. Дело в том, что часть элементов знания учащийся должен уметь применять при решении задач (для этого необходимы тренажеры, учебные ППП), а с какими-то элементами ему достаточно лишь познакомиться (для этого достаточно учебного пособия и АУК).

Различают пять уровней усвоения учебного материала (рис. 1.4):

⌠Нулевой■ уровень (Понимание) - это такой уровень, при котором учащийся способен понимать, т.е. осмысленно воспринимать новую для него информацию. Строго говоря, этот уровень нельзя называть уровнем усвоения учебного материала по изучаемой теме. Фактически речь идет о предшествующей подготовке учащегося, которая дает ему возможность понимать новый для него учебный материал. Условно деятельность учащегося на "нулевом" уровне называют Пониманием.

Первый уровень (Опознание) - это узнавание изучаемых объектов и процессов при повторном восприятии ранее усвоенной информации о них или действий с ними, например, выделение изучаемого объекта из ряда предъявленных различных объектов. Условно деятельность первого уровня называют Опознанием, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-знакомства.

Второй уровень (Воспроизведение) - это воспроизведение усвоенных ранее знаний от буквальной копии до применения в типовых ситуациях. Примеры: воспроизведение информации по памяти; решение типовых задач (по усвоенному ранее образцу). Деятельность второго уровня условно называют Воспроизведением, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-копии.

Третий уровень (Применение) - это такой уровень усвоения информации, при котором учащийся способен самостоятельно воспроизводить и преобразовывать усвоенную информацию для обсуждения известных объектов и применения ее в разнообразных нетиповых (реальных) ситуациях. При этом учащийся способен генерировать субъективно новую (новую для него) информацию об изучаемых объектах и действиях с ними. Примеры: решение нетиповых задач, выбор подходящего алгоритма из набора ранее изученных алгоритмов для решения конкретной задачи. Деятельность третьего уровня условно называют Применением, а знания, лежащие в ее основе, - Знания-умения.

Четвертый уровень (Творческая деятельность) - это такой уровень владения учебным материалом темы, при котором учащийся способен создавать объективно новую информацию (ранее неизвестную никому).

Принято обозначать уровень усвоения учебного материала коэффициентом . Он может принимать значения в соответствии с нумерацией уровней, приведенной выше.

Для измерения степени владения учебным материалом на каждом уровне используют коэффициент

где - количество правильно выполненных существенных операций в процессе тестирования;

- суммарное (общее) количество существенных операций в тесте или батарее тестов. Под существенными понимают те операции, которые выполняются на проверяемом уровне . Операции, принадлежащие к более низкому уровню, в число существенных не входят.

По рекомендациям, данным в работе [29], при следует продолжать обучение (управлять процессом учения). При наступает период самоорганизации, и процесс учения может быть свободным (неуправляемым).

Степень автоматизации усвоения. Этот показатель характеризует умения как навыки в овладении осваиваемыми способами деятельности, что иногда требуется в процессе обучения. Можно измерять степень автоматизации усвоения коэффициентом

где - время выполнения теста профессионалом;

- время выполнения теста учащимся.

Осознанность как показатель качества усвоения. Осознанность учебной деятельности всегда высоко ценилась преподавателями. Под осознанностью обычно понимают умение обосновать выбор способа действия и его план - ориентировочную основу деятельности.

Различают три степени осознанности .

. Учащийся обосновывает свой выбор, опираясь на информацию изучаемой дисциплины.

. Учащийся обосновывает свой выбор, опираясь на информацию не только изучаемой, но и какой-либо смежной дисциплины.

. Учащийся обосновывает свой выбор с привлечением информации из различных дисциплин с широким использованием междисциплинарных связей.

Сложность учебного материала. Это понятие относительное. Оно связано с уровнем представления учебного материала . Если учащийся владеет аппаратом изложения материала на данном уровне (например логикой на 2-м уровне, математическим аппаратом - на 3-м), то изложение материала ему не кажется сложным, и наоборот. Так, человек с гуманитарной подготовкой, не владеющий математическим аппаратом, какой бы он ни был "сообразительный", не поймет изложение технической науки на 3-м уровне. Принцип от простого к сложному означает движение в ходе обучения от низшего уровня () к высшему ().

Трудность учебного материала. Это также понятие относительное. Оно связано с уровнями усвоения учебного материала. Чем выше уровень усвоения , тем выше трудность. При этом важна также преемственность в усвоении. Если учащийся владеет материалом на первом уровне, то переход к освоению на втором уровне ему труден, но доступен. Если же ставится задача сразу перейти от первого уровня усвоения к третьему, например после прочтения учебного пособия - к решению нетиповых задач, то это более высокая степень трудности, которая может оказаться недоступной. В процессе обучения в зависимости от выбранного целевого показателя по необходимо сначала организовать учебную деятельность на уровне , затем - и т.д. (рис. 1.5). Именно поэтому в системе КАДИС предусмотрена следующая последовательность применения различных компонент учебных комплексов: учебное пособие (), АУК (), тренажеры (), ППП ().

Одной из распространенных педагогических ошибок является ситуация, когда на экзамене "требовательный" преподаватель хочет, чтобы студенты решали нетиповые задачи лишь по материалам лекционных занятий, не организовав предварительно процесс обучения не только на третьем, но и на втором и первом уровнях усвоения. Дело в том, что потенциал лекции вовсе не гарантирует усвоение учебного материала на первом уровне [29].

Следует однако заметить, что жесткая линейная структура процесса движения от низших по уровней к высшим не всегда психологически оправдана. Представьте, что вам необходимо овладеть некоей теорией, применение которой в практических задачах вы увидите только на заключительном этапе обучения. Естественно, что процесс изучения теории на уровнях не будет осознанно мотивирован. Поэтому для создания внутренней мотивации к изучению теоретического материала на уровнях полезно иногда дать обучаемым возможность в начале обучения попробовать порешать практические задачи на уровне . (Вспомните модный некогда в педагогике высшей школы прием, называемый "созданием проблемной ситуации").

Заключение. В качестве итогового резюме учебного материала по целевым показателям, исключительно важного для дальнейшего изложения, предлагаем читателю еще раз внимательно проанализировать рис. 1.2 - 1.5.

══

1.3. Отбор и структурирование учебного материала

На начальном этапе проектирования комплекса системы КАДИС планируемый для изучения учебный материал разбивают на отдельные учебные элементы (УЭ). Под УЭ понимают объекты, явления, понятия, методы деятельности, отобранные из соответствующей науки и внесенные в программу учебной дисциплины или раздела учебной дисциплины для их изучения.

Совокупность УЭ представляют в виде структурной схемы - древовидного графа, который называют графом содержания учебного материала и строят по иерархическому принципу. Узлами (вершинами) графа являются УЭ, ребрами - иерархические связи между ними. При построении графа соблюдают правила построения иерархических древовидных структур:

- граф имеет только один корень, один УЭ - название темы;

- отсутствуют отдельные (висячие) вершины, не связанные с вышестоящими УЭ, кроме корня;

- связь осуществляется только сверху - вниз;

- нижестоящий УЭ может быть связан только с одним вышестоящим УЭ;

- группировка УЭ на одном уровне осуществляется по какому-либо общему признаку (общему основанию);

- вышестоящие УЭ не должны быть связаны менее чем с двумя нижестоящими УЭ.

Параллельно с построением графа составляют таблицу УЭ, в которую вносят наименования УЭ (табл. 1.1). Можно рекомендовать следующую технологию практической работы. Берут два листа бумаги. На одном листе строят граф (сверху - вниз), на другом - последовательно вписывают строки таблицы УЭ. Аналогом этого процесса является составление оглавления учебного пособия, когда его содержание предварительно дробят на главы, параграфы и т.д. Однако при построении графа содержания учебного материала, в отличие от составления оглавления, нет нужды заботиться о последовательности изложения УЭ. Важно отобразить лишь иерархическую структуру учебного материала. В качестве примера на рис. 1.6 приведен граф содержания фрагмента учебного материала данного раздела (см. также табл. 1.1).

═

1.4. Модель содержания учебного материала ═

После структурирования и отбора содержания учебного материала формулируют требования по уровню представления , уровню усвоения , степени автоматизации (если это необходимо), уровню осознанности . При этом в таблице УЭ по каждому показателю заполняют две колонки. В первой колонке указывают "стартовый" показатель, который предположительно был получен в результате предшествующего обучения по другим дисциплинам или темам. Во второй колонке указывается "финишный" показатель, который должен быть достигнут в результате обучения по разрабатываемой теме. Учебный элемент вносят в таблицу и, следовательно, планируют его изучение, лишь когда необходимо повысить хотя бы один из показателей. Таким образом устанавливают четкую преемственность и взаимосвязь различных учебных дисциплин или отдельных тем в одной учебной дисциплине. В приведенном выше примере (см. табл. 1.1) начальные показатели соответствуют предполагаемой педагогической квалификации преподавателя технического вуза; конечные показатели отражают квалификацию, необходимую для проектирования и разработки учебных комплексов в системе КАДИС.

Будем называть совокупность графа содержания и таблицы учебных элементов моделью содержания учебного материала темы. Такая модель позволяет:

- четко определить содержание учебного материала и цели обучения;

- представить содержание в наглядном и обозримом виде;

- привлечь экспертов для обсуждения полноты содержания и целевых показателей уже на начальной стадии проектирования;

- обеспечить четкую преемственность учебных дисциплин;

- перейти к машинным формам представления модели содержания;

- определить состав учебного комплекса;

- сформировать системное (целостное) представление содержания учебного материала как у разработчиков, так и у пользователей комплекса (преподавателей и учащихся);

- сформулировать требования к типу, количеству и последовательности упражнений для осмысления и закрепления теоретического материала.

═

1.5. Модель освоения учебного материала

Модель содержания учебного материала не содержит ответов на вопросы, в какой последовательности должны изучаться УЭ и каковы логические связи между ними. Эти вопросы рассматриваются при формировании модели освоения учебного материала. Будем иллюстрировать построение этой модели на фрагменте материала данного раздела (см. рис. 1.6 и табл. 1.1).

В состав модели освоения входят матрицы отношений очередности и логических связей УЭ, последовательность изучения УЭ, граф логических связей УЭ (рис. 1.7). Построение модели производят в четыре этапа:

- формирование матрицы отношений очередности УЭ;

- обработка матрицы отношений очередности и построение последовательности изучения учебного материала в виде списка УЭ;

- формирование матрицы логических связей УЭ;

- построение графа логических связей УЭ.

Первый и третий этапы являются неформальными и выполняются на основе анализа учебного материала. Матрицы отношений очередности и логических связей УЭ являются квадратными. Размер матриц равен количеству УЭ. Сначала строят ячейки матриц и нумеруют их строки и столбцы в соответствии с возрастанием УЭ (см. рис. 1.7, а и б). Далее построчно заполняют ячейки матриц нулями и единицами.

а - матрица отношений очередности УЭ

б - матрица логических связей УЭ

в - последовательность изучения УЭ

г - граф логических связей

При заполнении ячеек матрицы отношений очередности анализируют простое бинарное отношение очередности между двумя УЭ. Единицу ставят в ячейку, если УЭ, указанный в номере строки, должен изучаться после УЭ, указанного в номере столбца. Противоположное отношение очередности обозначают нулем или оставляют соответствующую ячейку матрицы пустой. Все ячейки главной диагонали матрицы отношений очередности заполняют единицами. Ячейки матрицы, симметричные относительно главной диагонали, должны иметь противоположные отношения (0 или 1). Поэтому неформальный анализ парных отношений очередности можно проводить лишь для левого нижнего или для правого верхнего треугольника матрицы, заполняя ее оставшуюся часть формально на основе свойства антисимметрии.

При заполнении матрицы логических связей УЭ ставят единицу в ячейку, если учебный материал УЭ, указанного в номере строки, логически связан с учебным материалом УЭ, указанного в номере столбца. Составление матрицы логических связей удобно вести на основе матрицы отношений очередности путем исключения единиц из тех ячеек, для которых отсутствуют логические, опорные связи между элементами (см. рис. 1.7, а и б).

Процесс заполнения матриц целесообразно вести, имея перед глазами таблицу УЭ и тексты с учебным материалом по всем УЭ, если они есть. Анализ содержания учебного материала позволяет более объективно выявлять парные отношения очередности и логические связи между УЭ.

Проанализируем в качестве примера некоторые ячейки матриц на рис. 1.7, а и б. Так, единица во второй позиции 3-й строки обеих матриц означает, что 3-й УЭ опирается на 2-й УЭ и учебный материал по модели освоения должен излагаться и изучаться после изложения и изучения понятия модели содержания (см. табл. 1.1). Учебный материал 3-го УЭ непосредственно не опирается на понятие целевых показателей в 7-м УЭ (0 в ячейке 3-7 матрицы логических связей), но, поскольку 7-й УЭ входит в понятие модели содержания 2-го УЭ, во временной последовательности изучения учебного материала 3-й УЭ должен рассматриваться позже 7-го (единица в соответствующей ячейке матрицы отношений очередности).

Не для всех УЭ может быть очевиден выбор последовательности: от общего - к частному или наоборот. Например, понятие проектирования учебных комплексов (УЭ номер 1 в рассматриваемом примере) может излагаться не как обобщение-резюме в п. 1.7 данного раздела, а как общее понятие с перечнем всех этапов проектирования в начале раздела после п. 1.1. В принципе, с точки зрения логики изложения, безразлична очередность рассмотрения УЭ под номерами 7, 8, 9. Поэтому на вид матриц отношений очередности и логических связей, а, следовательно, в дальнейшем и на форму представления учебного материала оказывают влияние не только объективные, но и субъективные факторы: вкусы разработчика комплекса, его привычки, интуитивные представления, склад мышления и т.п. Это естественная ситуация и, конечно же, бояться или стесняться ее не следует.

Последовательность изучения УЭ в пошаговой процедуре обучения определяют в процессе формальной обработки матрицы отношений очередности, суммируя коэффициенты каждой строки матрицы. Полученные суммы записывают в колонке справа от матрицы (см. рис. 1.7, а). Величины сумм указывают порядковые номера соответствующих УЭ в списке последовательности изучения учебного материала (рис. 1.7, в).

Логические связи УЭ отображают для наглядности в виде ориентированного графа (рис. 1.7, г). Строят граф по матрице логических связей УЭ, которая является для него транспонированной матрицей смежности [30]. Целесообразно располагать этот граф под списком последовательности УЭ, сохраняя указанный в списке порядок освоения учебного материала.

Ребра графа логических связей указывают на опорные связи между УЭ. Так, ребра, связывающие УЭ номер 2 с УЭ под номерами 5 и 6 (см. рис. 1.7, г), указывают, что для освоения понятия модели содержания учебного материала в той форме, в которой это понятие вводится в данном разделе пособия, необходимо иметь представление о понятиях графа содержания и таблицы учебных элементов.

Модель освоения учебного материала комплекса определяет последовательность его изложения в учебном пособии, варианты траекторий его освоения в АУК, логические связи при построении гипертекста.

═

1.6. Определение состава комплекса ═

Состав комплекса определяют в процессе его проектирования на основе модели содержания учебного материала, руководствуясь, прежде всего, показателем . Напомним, что в соответствии с дидактическими рекомендациями [29] обучение должно проходить последовательно по уровням усвоения: сначала на уровне , затем и т.д. (см. рис. 1.5). В системе КАДИС предусмотрена следующая последовательность применения различных составляющих учебных комплексов: учебное пособие, АУК, тренажеры, ППП.

Учебное пособие является обязательным компонентом комплекса. Его учебный потенциал при обычном чтении текста . В учебное пособие входят учебные тексты с графическими иллюстрациями, рекомендации по применению комплекса для преподавателей и учащихся, описание и набор задач для тренажеров и учебных ППП. Структуру и содержание учебных текстов определяют граф содержания и перечень УЭ, вид описания - значения , , . Рекомендации по применению содержат возможные схемы использования комплекса (на аудиторных занятиях, при самоподготовке, при самостоятельном изучении темы и т.п.), инструкции по эксплуатации и поддержанию программно-информационного обеспечения. Описание задач включает формулировку и описание типовых задач, сборники задач для обеспечения многовариантной учебной работы, рекомендации по модификации и расширению сборников задач.

Обязательным компонентом учебного комплекса является также АУК или набор автоматизированных курсов. Напомним, что АУК включает структурированную информацию и систему упражнений для осмысления и закрепления учебного материала после изучения пособия. Тип упражнений, разрабатываемых для АУК, в существенной мере определяют показатели и , хотя и также оказывают влияние на форму и содержание упражнений. Необходимо иметь в виду, что возможности АУК, особенно для технических дисциплин, ограничены преимущественно репродуктивным типом обучения из-за отсутствия в инструментальных авторских системах средств для математического моделирования. Поэтому целесообразно планировать АУК в основном для осмысления и запоминания теории на уровне . Подготовке АУК посвящен раздел 2 данной работы.

Тренажеры не являются обязательными компонентами комплекса. Они необходимы только для тех учебных элементов, для которых требования по целевым показателям и не могут быть выполнены с помощью АУК (). Комплекс может содержать несколько тренажеров. Основное их назначение - формирование и развитие практических умений и навыков, ускоренное накопление профессионального опыта . Тренажеры основаны на математическом моделировании объектов и процессов, для них пока не существует универсальных инструментальных средств. Поэтому процесс разработки тренажеров - это весьма трудоемкое дело. Однако их обучающий потенциал весьма высок (). Иногда тренажеры используют и для развития творческих способностей, профессиональной интуиции (). Общие принципы проектирования сценариев тренажеров обсуждаются в разделе 3 данной работы.

Особое место в учебном комплексе занимают учебные ППП. Диапазон их применения достаточно велик: от решения типовых задач по данной дисциплине (, ) до поисковых междисциплинарных исследований (,). Нередко требуемый диапазон по целевым показателям , , может быть удовлетворен и без учебных ППП - с помощью АУК и тренажеров. Однако в ходе курсового и дипломного проектирования, когда общая задача имеет комплексный характер и решается с помощью декомпозиции на ряд частных задач, относящихся к различным темам и дисциплинам, возникает потребность в компьютерных средствах решения этих частных задач. Поэтому целесообразно иметь в составе учебных комплексов учебные ППП, которые позволяли бы (в отличие от тренажеров, имеющих заранее подобранный набор задач) решать задачи по теме комплекса, сформулированные самим обучаемым.

Опираясь на высказанные соображения, в ходе проектирования учебного комплекса заполняют последние четыре столбца таблицы УЭ (см. табл. 1.1), составляют перечень компонент комплекса, формулируют общие требования к его отдельным компонентам, определяют класс задач для тренажеров и учебных ППП.

В приведенном выше примере (см. табл. 1.1) в последних четырех столбцах таблицы УЭ указано знаком , какие требуются типовые средства системы КАДИС для поддержки процесса освоения каждого УЭ. В настоящее время учебный материал данного примера подкреплен в системе КАДИС учебным комплексом, состоящим из учебного пособия, АУК и учебной версии инструментальной среды для создания комплексов, которую в контексте данного изложения можно трактовать как учебный ППП. Отсутствие тренажера частично компенсируется упражнениями АУК, которые позволяют для данного учебного материала выходить на уровень .

═

1.7. Основные этапы проектирования учебных комплексов ═

Резюмируя рассмотренный выше учебный материал, можно выделить следующие этапы проектирования учебных комплексов.

1. Построение модели содержания учебного материала.

2. Формирование модели освоения учебного материала.

3. Определение состава комплекса.

4. Написание рукописи учебного пособия.

5. Подготовка АУК.

6. Разработка сценариев для тренажеров.

7. Построение сценариев и алгоритмов для учебных пакетов прикладных программ.