В настоящее время информационные технологии в системе образования используются достаточно широко. Способы их применения достаточно разнообразны. Одно из центральных мест занимают тренажерно-обучающие системы (ТОС), использование которых в вузе позволяет [1, c. 5]:
1) решить проблемы с одновременным обучением большого количества студентов;
2) решить проблемы с обучением территориально удаленных от ВУЗа студентов;
3) позволить студентам обучаться в удобное для них время;
4) индивидуализировать процесс обучения;
5) повысить конкурентоспособность образовательного процесса;
6) сократить затраты на приобретение и обновление учебного материала;
7) сделать предоставляемый к обучению материал максимально наглядным, а следовательно более понятным и запоминающимся, за счет возможности использования в таких системах медиа-контента: анимации, компьютерной графики, видео- и аудио- данных.
На данный момент существует большое количество различных автоматизированных систем в той или иной степени используемых в образовательном процессе ВУЗов. Наряду с положительными моментами, большая часть таких систем обладает рядом недостатков, если рассматривать их с точки зрения использования в преподавании конкретной технической дисциплины и/или для студентов, обучающихся дистанционно (например, студентов заочной формы обучения). Поэтому повышение эффективности работы тренажерно-обучающих систем, используемых в процессе обучения техническим дисциплинам студентов заочной формы обучения, является достаточно актуальной задачей.
Процесс определения методов повышения эффективности работы ТОС логичнее всего начать с формирования алгоритма поиска решения. В общем виде алгоритм повышения эффективности программного обеспечения (ПО), и ТОС в том числе, можно сформулировать следующим образом:
1) определение цели создания системы и области ее применения;
2) анализ функций, реализуемых системой, и определение набора приоритетных в рассматриваемом случае;
3) анализ критериев повышения качества ПО;
4) отбор наиболее важных критериев с учетом сформулированных требований к системе по функционалу;
5) определение набора конкретных действий, которые позволят улучшить систему с учетом выявленных критериев.
Согласно международным стандартам, качество программного обеспечения – это совокупность характеристик ПО, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности [2].
Наиболее распространена многоуровневая модель качества, которая представлена в стандартах ISO 9126. Согласно этой модели на верхнем уровне выделяют 6 основных характеристик (рисунок 1).
Рисунок 1 – Модель качества программного обеспечения (ISO 9126-1)
Функциональность – оценивает способность ПО соответствовать набору функций, реализующие потребности пользователей.
Надежность – способность системы выполнять обозначенные задачи в требуемых условиях в течение заданного промежутка времени.
Удобство использования – оценка степени удобности системы с точки зрения конечных пользователей.
Эффективность – способность ПО обеспечить необходимый уровень производительности в соответствии с обозначенными условиями.
Удобство сопровождения – простота тестирования и модификации ПО для исправления ошибок, дефектов, добавления новых требований, адаптации к имеющемуся окружению.
Портативность – способность программного обеспечения работать на различных аппаратных платформах или под управлением различных операционных систем.
Проанализировав специфику применения ТОС в современном образовательном процессе, можно сделать вывод, что для эффективной работы система должна обеспечивать реализацию следующих функций:
- обеспечивать возможность применения адаптивных алгоритмов тестового контроля[3, c. 12];
- позволять использование в тестах мультимедийных возможностей компьютеров;
- уменьшать объем бумажной работы и ускорять подсчет результатов;
- упрощать администрирование;
- предоставлять комфортные условия работы для каждого обучаемого (с учетом его текущего уровня знаний, занятости, наличия выходя в Интернет и т.п.);
- повышать секретность и оперативность передаваемой для осуществления контроля информации;
- снижать затраты на организацию и проведение тестирования.
Для реализации вышеперечисленных функций ТОС должна отвечать общим характеристикам качества, представленным выше, которые можно дополнить рядом специфичных критериев.
Адаптивность – возможность системы учитывать индивидуальные особенности и психофизиологический портрет конкретной личности обучаемого и его потребности в обучении[4, c. 105]. В виду того, что обучающиеся имеют различный уровень нервной системы, который сказывается на времени, скорости, объеме усвоения материала, необходима адаптация контролирующего и обучающего модуля работы ТОС под особенности (психотип, уровень мышления, темп работы и т.п.) конкретного учащегося.
Интеллектуальность. Представление учебного материала должно быть подано в наиболее понятной и усвояемой форме, порядок тем должен быть логически правильно построенным. В большинстве современных ТОС комментарии, разъяснения и подсказки даются после ввода обучаемым ответа. В случае же дистанционного обучения студентов заочной формы важно максимально индивидуализировать систему, повысив эффективность обучения в «домашних» условиях. Поэтому для усиления обучающей функции тестирования целесообразно использовать методику ввода многоуровневых подсказок до ввода ответа. Обращение к подсказкам до формулировки ответа активизирует мышление обучаемого в нужном направлении, меньше отвлекает на анализ других возможных вариантов[5,с. 12].
К характеристикам удобства использования необходимо добавить критерий наглядности, который предполагает максимальное использование современных мультимедийных технологий, как в режиме обучения, так и в режимах тестирований. Комбинированное использование средств компьютерной графики, анимации, видеоизображений, звука и прочих мультимедийных компонентов позволяет наиболее эффективно воздействовать на обучаемого, повышая интерес последнего к процессу получения знаний[6,c. 90], а также делая изучаемый материал максимально наглядным и, тем самым, более доступным для освоения.
Особенно необходимо использование мультимедийных средств в ТОС по техническим дисциплинам, таким как электроника и электротехника, компьютерная графика, функциональное программирование в САПР, где процесс обучения постоянно требует наглядного представления. При этом качество графики должно быть узнаваемым, однозначным и четким.
Важным критерием эффективной ТОС можно также назвать качество интерфейса. Повысить эффективность с точки зрения данного критерия можно следующими способами:
- разработка интерфейса системы таким образом, что каждый элемент управления будет информативным и интуитивно понятным пользователю с различными уровнями подготовки;
- использование пояснений к элементам управления в виде всплывающих подсказок;
- разработка бумажной версии руководства пользователя по работе с системой.
В настоящее время существует много автоматизированных систем обучения, как отечественных, так и зарубежных.
В качестве объектов для анализа были выбраны следующие системы обучения: КАДИС, Интуит, Moodle. Системы сравнивались и оценивались по определенным выше критериям эффективности, с учетом области применения (дистанционная заочная форма обучения) (таблица 1):
- наглядность интерфейса;
- адаптивность;
- интеллектуальность;
- надежность и отказоустойчивость.;
- функциональность.
Основные недостатки, которые можно выделить в рассматриваемых системах согласно выделенным критериям:
1) отсутствие адаптивного управления обучением и контролем знаний (КАДИС, Интуит);
2) сложный для восприятия интерфейс (КАДИС, Moodle);
3) отсутствие модуля подсказок в режиме тестирования (КАДИС, Интуит, Moodle);
4) необходимость иметь постоянный доступ в интернет (Интуит, Moodle);
5) закрытая обучающая система для преподавателей (Интуит);
6) невозможность добавлять тестовый материал из файла (КАДИС, Интуит, Moodle);
Таблица 1 – Сравнительный анализ современных образовательных систем
№ | Критерий | Кадис | Интуит | Moodle |
1 | Надежность | |||
1.1 | Вероятность отказа | Высокая | Средняя | Высокая |
1.2 | Устойчивость к отказам | Низкая | Высокая | Высокая |
1.3 | Восстанавливаемость | Низкая | Высокая | Высокая |
2 | Удобство использования | |||
2.1 | Простота обучения работе | Средняя | Средняя | Низкая |
2.2 | Понятность | Средняя | Средняя | Низкая |
2.3 | Использование мультимедийных объектов | - | + | - |
2.4 | Наличие подсказок/системы помощи | - | + | + |
3 | Интеллектуальность | |||
3.1 | Возможность построения учебного материала в наиболее удобной форме материал | + | - | - |
3.2 | Использование подсказок к вопросам до ввода ответа | - | - | - |
4 | Адаптивность | |||
4.1 | Возможность разбивать тестовые задания по сложности | - | - | + |
4.2 | Возможность адаптивного строения тестов | - | - | + |
5 | Функциональность | |||
5.1 | Наличие средств защиты (шифрование тестов) | + | + | + |
5.2 | Работа в сети Интернет | - | + | + |
5.3 | Возможность удаленной индивидуальной работы | + | - | - |
Таким образом, анализ существующих программ показал их несостоятельность по ряду важных критериев для обучения студентов сложным техническим дисциплинам в условиях заочного (домашнего) обучения.
При разработке единого подхода к компьютерным технологическим тренажерам следует рассматривать возможность совмещения различных технологий в процессе создания тренажера, каждая из которых позволит наиболее эффективно реализовать ту или иную функцию тренажера[7, c. 8]. Для каждой из форм представления ТОС важна область ее применения. Web-решения, казалось бы, наиболее просты и удобны, однако их использование накладывает ограничения на изобразительные и текстовые возможности. А также подразумевают наличие у студента постоянного и устойчивого выхода в Интернет. Средства, использующие оболочки, не являются достаточно гибкими, чтобы реализовывать на их базе тренажер, зато обладают полноценными средствами тестирования и отображения информации в любом виде. Специализированные программы обладают большой сложностью реализации.
Основываясь на вышеизложенных фактах, можно сформулировать цель работы: разработка рекомендаций для повышения эффективности тренажерно-обучающих систем для дистанционного обучения конкретной дисциплине. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих исследовательских задач:
– разработка математического описания критериев оценки эффективности работы ТОС;
– формирование рекомендаций для разработки ТОС по технической дисциплине;
– разработка ТОС по дисциплине «Компьютерная графика» для студентов заочной формы обучения, смоделированной с учетом сформированных рекомендаций.
Библиографический список
- Макушкина, Л.А. Применение информационных технологий в образовании [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Макушкина Л.А., Рыбанов А.А.; ВПИ (филиал) ВолгГТУ // Учебные пособия : сб. Серия “Естественнонаучные и технические дисциплины”. Вып. 2. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM), формат pdf. – Волгоград, 2013. – с.65
- Качество программного обеспечения: [Электронный ресурс] // Про Тестинг – Тестирование Программного Обеспечения. М., 2008-2014. URL: http://www.protesting.ru/qa/quality.html. (Дата обращения: 20.04.2014).
- Абрамова, О.Ф. Анализ проблем адаптивного тестирования и возможные пути их решения / Абрамова О.Ф. // Ценности и интересы современного общества : матер. междунар. науч.-практ. конф. Ч. 1 / Московский гос. ун- т экономики, статистики и информатики (МЭСИ). – М., 2013. – C. 12-14.
- Рыбанов, А.А. Программная реализация адаптивной к психофизическим характеристикам пользователя автоматизированной обучающей системы / Рыбанов А.А., Макушкина Л.А. // Современная наука: тенденции развития: матер. V междунар. науч.-практ. конф. (23 июля2013 г.) : сб. науч. тр. Т. II / Науч.-изд. центр Априори. – Краснодар, 2013. – C. 105-126.
- Петрова В.Ю. Опыт применения адаптивного контрольно-обучающего тестирования / Петрова В.Ю., Петров А.Ю. // Открытое и дистанционное образование. – 2011. – № 4. – с. 11-16.
- Абрамова, О.Ф. Использование мультимедийных технологий в процессе обучения дисциплине “Компьютерная графика” / Абрамова О.Ф., Белова С.В. // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 3. – C. 90.
- Матлин А.О. Автоматизация процесса создания виртуальных тренажеров: автореф. дис. … канд. тех. наук. – ВолгГТУ, Волгоград. – 2012. – с. 22