Центром новых образовательных технологий Дальневосточного государственного университета ведутся научные и экспериментальные работы в области создания компьютерных обучающих и тестирующих средств. Создан ряд разновидностей компьютерных тестирующих комплексов, реализующих, кроме прочего, известные педагогические идеи, восходящие к Платону и Сократу.
Тренажер - деловая игра - “Диалог" основан на идее вовлечения ученика в разговор между анимированными виртуальными персонажами - известными учеными. Тестирование знаний и обучение происходит завуалировано, в процессе диалога. Наполнение тренажера, “план" диалогов имеет сложную структуру и элементы “случайности". Особый интерес здесь представляет выстраивание процесса обучения в диалогах известных представителей разных культур и времен (диалоги культур). Комплекс «Диалог» реализует известную в педагогике идею платоновских диалогов. В процессе работы с ним учащемуся предлагается поучаствовать в полуинтерактивном диалоге вместе с известными учеными, писателями, героями книг (их анимированными фигурками) на учебные темы. Действия учащегося при этом ограничиваются нажатиями клавиш «согласен» - «не уверен» - «не согласен». Учебный диалог происходит на фоне анимированных иллюстраций, ветвится, оснащен обращениями к учащемуся и элементами сюрпризности. Поучающая и тестирующая функции при этом совмещены, выполняются одновременно. В диалогах на темы физики участвуют фигурки Эйнштейна, Больцмана, Ньютона. В литературных диалогах, естественно, Пушкин, Лермонтов, Козьма Прутков и др., а в исторических - Соловьев, Ключевской и др. Среди персонажей есть «анимированные портреты великих энциклопедистов», которые говорят всегда правильно и их высказывания играют роль своеобразной «шпаргалки», позволяют органично включить в сценарий элементы поучающие.
«Диалог» был использован преподавателями ДВГУ для проведения в 1994 году школьных компьютеризованных олимпиад, первых экспериментальных переводных компьютерных экзаменов в школах г. Владивостока (№1, №77, №42), первых экспериментальных вступительных экзаменов на физическом факультете ДВГУ. Комплекс быстро приобрел популярность, использовался для тестирования школьников в школах края и в Приморском ИППКРО для подготовки учителей вплоть до 2000 г., т.е. до начала происходящего в настоящее время обновления школьного компьютерного парка (используемая версия «Диалога» была создана для среды ДОС).
Существуют модификации комплекса «Диалог» - «Ковер-самолет» для обучения истории и географии в компании старика Хоттабыча, Вольки Костылькова и Жени Богорада, а также комплекс «Толмач» для обучения иностранным языкам. Летающие на «ковре-самолете» над Приморским краем персонажи обсуждают то, что видят внизу. При этом они приводят верные и неверные суждения, «ненавязчиво» проиллюстрированные на заднем плане. Иногда обращаются к самому учащемуся, что создает эффекты сопричастности и присутствия. Задача учащегося - поддерживать диалог с помощью нажатия клавиш. Комплекс «Толмач» и подобен «Ковру-самолету» тем, что его персонажи так же перемещаются в пространстве (на этот раз по улицам Лондона, Парижа и т.п.) и отличается функциями персонажей. Персонажей там три - «русский», «переводчик» и «местный житель - иностранец». Беседа между ними идет по плану: «вопрос русского» - «перевод переводчика» - «ответ иностранца» - «перевод переводчика» - «реакция русского» - повтор в прямом либо обратном порядке. Учащийся при этом играет роль наблюдателя и оценивает действия переводчика нажатиями трех клавиш. Персонажи вступают с учащимся в полуинтерактивный диалог, «исправляют» свои и его погрешности, поучают. Компьютерная «указка» помогает сосредоточиться на обсуждаемом фрагменте фоновой иллюстрации.
Тренажер - деловая игра - “Дидактор" позволяет учащемуся сыграть роль учителя, провести устный опрос в виртуальном классе. Итоговая оценка знаний учащегося вычисляется на основе анализа задающихся им вопросов и оценок ответов его виртуальных учеников. Тренажер, включенный в комплект учебника помогает проконтролировать процесс обучения. Интерфейс тренажера прост, для пользования достаточно мыши, а владения клавиатурой не требуется. Идея тренинга восходит к Платону и Сократу. Именно они считали: для того, чтобы познать что-то, нужно научить этому другого.
Последовательность действий на тренажере при проведении устного опроса в виртуальном классе следующая:
Выбрать вопрос
Задать вопрос
Проверить ответ
Поставить оценку
Выбрать вопрос и т.д.
Задача тренирующегося - набрать как можно больше очков, правильно оценивая ответы виртуальных учеников, и получить положительную оценку. Время тренажа - 30 минут.
Результаты оцениваются в процентах от уровня, необходимого для получения "пятерки" на экзамене. 100% - это твердая пятерка. Оценка - понятие условное, и ее уровень зависит от сложности курса и задается преподавателем. По умолчанию, чтобы получить "пятерку" требуется набрать больше 65%.
Чтобы получить зачет по предмету может потребоваться от 16% и выше. В любом случае, результат зачета оценивается по принципу "получил - не получил" зачет, а результат экзамена оценивается по пятибальной шкале: от "2" до "5", и эта оценка идет в зачетную книжку или экзаменационную ведомость обучающегося. Результат тестирования, если при начале теста были введены личные данные, будет автоматически сохранен в файле протокола (с расширением res). После просмотра результатов клавишей "Назад" или "Теория" можно продолжать работу с курсом.
Наполнение комплекса может быть использовано и стандартное - «вопрос и четыре ответа на выбор». Однако в отличие от стандартной ситуации в виртуальном классе, учащийся может видеть на экране много вопросов в своей «записной книжке» (свобода выбора) и только один ответ виртуального «ученика» на выбранный «учителем» вопрос (невозможность сравнения). При этом верность ответов «учеников» учащийся-«Учитель» должен оценить по школьной четырех балльной шкале. Сценарий «Дидактора» предусматривает для учащегося возможность использования «шпаргалки» - специально составленной автором информации, содержащей полный развернутый ответ на текущий вопрос со ссылками на дополнительные источники информации. В этом - поучающая функция тренажера.
В серии изготовленных ранее в ЦНОТ ДВГУ мультимедийных тренажеров “Кроссворд", “Фракон" (конструктор фраз), “Файндер" (найди ошибку), “Диктант", “Вордик" (повтори слово), “Ковер-самолет", “Толмач" использованы оригинальные, известные и переработанные сценарии. Переработка известных сценариев заключалась в гуманизации интерфейса, внесении элементов случайности и сюрпризности, стандартизации способа регистрации результатов.
Довольно широк круг дисциплин, материал которых послужил наполнением для вышеописанных изготовленных тренажеров - 14 школьных дисциплин (полностью материал 9, 10, 11 классов), Библиография (для студентов 1-го курса вуза), 14 вузовских специальных дисциплин (материал учебного плана специализации “Организация коммерческой деятельности предприятия"), Английский язык (мультимедийное пособие для студентов гуманитарных специальностей). Изготовленные тренажеры более 5-ти лет применяются для проведения Приморских краевых и Дальневосточных олимпиад школьников (более 50 параллелей ежегодно), приема экзаменов у абитуриентов ДВГУ (32 факультета, более 1 тыс. человек ежегодно).
3.3 ВИРТУАЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРИИ
Виртуальные лаборатории - обучающие системы моделирующие поведение объектов реального мира в компьютерной образовательной среде и помогающие учащимся овладевать новыми знаниями и умениями в научно-естественных дисциплинах, таких как химия, физика, биология, математика. Суть виртуальных лабораторий можно отразить тремя ключевыми словами: эксперимент, моделирование, динамика.
Значение виртуальных экспериментов для образования и преимущества их использования заключаются в том, что виртуальные опыты могут применяться для ознакомления учащихся с техникой выполнения экспериментов и оборудованием перед непосредственной работой в лаборатории. Это позволяет лучше подготовиться к проведению этих или подобных опытов в реальной лаборатории. Необходимо особо отметить, что виртуальные эксперименты безопасны даже для неподготовленных пользователей. Учащиеся могут также проводить такие опыты, выполнение которых в реальной лаборатории может быть опасно или дорого. Также проведение виртуальных экспериментов может помочь освоить навыки записи наблюдений, составления отчетов и интерпретации данных в лабораторном журнале. Компьютерные модели лабораторий побуждают обучающихся экспериментировать и получать удовлетворение от собственных открытий.
При создании виртуальных лабораторий могут использоваться различные подходы. Прежде всего, виртуальные лаборатории разделяются по методам доставки образовательного контента. Программные продукты могут поставляться на компакт-дисках (CD-ROM) или размешаться на сайте в сети Интернет. По способу визуализации лаборатории различаются использованием двухмерной или трехмерной графики и анимации.
Например в состав электронного издания «Виртуальная химическая лаборатория для 8-11 классов», разработанного в Лаборатории систем мультимедиа Марийского Государственного технического университета, входят более 150 химических опытов из курса химии средней школы. Опыты проводятся в реализованной на экране монитора лаборатории со всем необходимым оборудованием и химической стеклянной посудой (пробирки, колбы, штативы и т.п.), а также химическими реагентами. Для того чтобы избежать переполнения визуального пространства на экране компьютера, в интерфейс включен лишь тот набор лабораторного оборудования и реагентов, который необходим для проведения конкретного опыта. В некоторых опытах - это лишь емкости с растворами, а в других - сложные химические установки.
Химические опыты реализованы с использованием синтезированных в реальном времени трехмерных анимаций, благодаря чему, учащиеся, взаимодействуя с виртуальным оборудованием, могут проводить опыты так же, как в реальной лаборатории. Учащимся предоставляется возможность собирать химические установки из составляющих элементов и проводить шаг за шагом виртуальные эксперименты. Кроме того, они могут производить необходимые измерения, используя модели измерительных инструментов. Во время выполнения опыта учащиеся могут занести в «Лабораторный журнал» свои наблюдения в форме изображений, «заснятых» с экрана с помощью виртуального фотоаппарата, сделать там же необходимые записи и интерпретировать данные, полученные в ходе эксперимента. Для обеспечения удобства написания химических формул и уравнений реакций в «Лабораторном журнале» был разработан специальный инструмент «Редактор химических уравнений», реализованный с использованием технологии Macromedia Flash.
В состав «Виртуальной химической лаборатории» входит «Конструктор молекул», предназначенный для построения трехмерных моделей органических и неорганических молекул. «Конструктор молекул» показывает цветные молекулы в виде штриховой, шаростержневой или масштабной трехмерных моделей. В «Конструкторе молекул» предусмотрена возможность визуализации атомных орбиталей и электронных эффектов, что значительно расширяет сферу использования моделей молекул при обучении химии. При необходимости созданные учащимися модели молекул могут быть сохранены в формате VRML для последующего просмотра в WEB-броузере.
Важным направлением в развитии пользовательского интерфейса для подобных образовательных продуктов является использование так называемых педагогических агентов, анимированных персонажей. Педагогические агенты помогают сконцентрировать внимание, ведут обучающихся через мультимедиа презентацию, обеспечивают дополнительные невербальные коммуникации через эмоции, жесты, движения тела. Таким образом, педагогические агенты делают взаимодействие пользователя с компьютером более «человеческим», более социальным.
Создание образовательных сред для активного обучения, повышающих мотивацию учащихся, является неотъемлемой частью успеха в стратегии внедрения электронного образования. Программное обеспечение для таких продуктов, основано на моделировании и использовании насыщенного мультимедиа контента. Техническая сложность и значительная стоимость таких проектов является основным препятствием на пути широкого распространения виртуальных лабораторий.
3.4 ТЕСТИРУЮЩИЕ КОМПЛЕКСЫ (НА ПРИМЕРЕ МЕЖВУЗОВСКОГО ЦЕНТРА ТЕСТИРОВАНИЯ УГПИ, г. Уссурийск)
Тестирующие комплексы (электронные тестеры) являются наиболее распространенными электронными ресурсами проверки знаний. Легкость и простота их использования позволяют быстро оценить способности либо уровень знаний тестируемого.
Классические тестеры представляют собой перечень вопросов по какой-либо теме или дисциплине. Каждый вопрос выводится на экран с предложением выбрать один вариантов ответов, предлагаемых здесь же. После каждого ответа предлагается следующий вопрос, а по окончании теста (обычно довольно короткого) студенту в краткой словесной форме дается характеристика, напр.: «Вы заслуживаете доверия в умеренной степени». Кроме этого, автоматически подсчитывается количество набранных баллов по оцениваемому параметру. Результаты сохраняются в оперативной памяти, могут быть сохранены в файловом виде и распечатаны.
Так на базе Межвузовского центра контроля качества знаний (Центр тестирования Уссурийского государственного педагогического института) разработана программа "FK - тест", реализующая классическое тестирование. Задания формулируются в закрытой форме, к ним 3-5 альтернативных вариантов ответов. Результаты тестирования представляют собой три строки: первая - количество правильных ответов; вторая - количество неправильных ответов; третья - доля правильных ответов, выраженная в процентах. Преподаватели самостоятельно определяют, какой процент правильных ответов можно интерпретировать как зачет.
Работа, предваряющая тестирование, заключается в подготовке заданий в тестовой форме, формулирование к ним вариантов ответов, редактирование заданий, сканирование и редактирование рисунков. Затем запускаются тестеры, считывающие информацию из текстовых файлов. В конце проверяется работа тестирующих программ.
За время существования Центра были проведены зачеты в форме тестирования по таким дисциплинам: 1) Этнология; 2) Методика преподавания физики (7 - 8 кл. ср. школы); 3) Введение в педагогическую деятельность; 4) Анатомия человека (Кости нижнего пояса конечностей; Внутренние органы); 5) Возрастная психология; 6) Земноводные. Студенты оперативно и без лишней эмоциональной нагрузки могут проверить свои знания.