Силаенков А.Н. Автоматизированные обучающие системы. Обзор
Подождите немного. Документ загружается.
Пункт меню "ДОКУМЕНТ"
С помощью данного пункта можно просмотреть результаты
решения задач по окончании работы с пунктом "ЗАДАЧИ"
Содержит следующее подменю:
4.1.Дерево (Позволяет посмотреть дерево решений последней
решенной задачи; дерево решений отражает шаги алгоритма метода ветвей и
границ)
4.2.Протокол (Позволяет просмотреть протокол работы с АОС)
Пункт меню "ВЫХОД"
Выбор данного пункта ведет к окончанию сеанса работы с АОС.
Основным достоинством данной системы является возможность
не только непосредственного обучения, но и проверки знаний обучаемого, а
также, что немаловажно, проведение реальных расчетов.
51
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ В
ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ (В.М.Богданов,
В.С.Пономарев , А.В. Соловов )
Ключевые слова: физическая культура, физическое воспитание,
теоретическая и методическая подготовка, информационные технологии
обучения, мультимедиа, Интернет, дистанционное обучение.
Введение. С развитием цивилизации роль физической культуры в
жизни общества существенно возрастает. Это связано, прежде всего, с
увеличением значимости показателей физического состояния человека в
стандартах качества жизни, с влиянием негативных последствий
современной цивилизации - гиподинамии, ухудшения экологии, курения,
алкоголя, наркотиков и т.п. К тому же все более возрастающий ритм жизни
требует от людей хороших психофизических кондиций.
К сожалению, значительная часть населения, даже имея высокий
образовательный уровень, не в состоянии правильно распорядиться своим
психофизическим потенциалом, чтобы с помощью физических упражнений
поддерживать оптимальную работоспособность и здоровье. Одна из
основных причин - недостаток соответствующих знаний и методических
умений. Поэтому не случайно рекомендуемые программы учебной
дисциплины "Физическая культура", наряду с учебно-тренировочными
занятиями, предусматривают теоретический раздел, формирующий
мировоззренческую систему научно-практических знаний и отношение к
физической культуре, и методико-практический раздел, обеспечивающий
овладение методами и способами физкультурно-спортивной деятельности
для достижения учебных, профессиональных и жизненных целей личности
(см., например, [7]).
Однако в реальной практике учебного заведения полноценно реализовать
цели теоретического и методического разделов дисциплины "Физическая
культура" крайне затруднительно. С одной стороны, чтобы учащиеся
овладели знаниями, методами и средствами этих разделов хотя бы на уровне
применения в типовых ситуациях, необходимо потратить на обучение и
контроль его результатов немало времени. С другой стороны, расходовать
время учебных занятий не на физические упражнения в современных
условиях явно не рационально. Реальная ситуация в России ныне такова, что
физические упражнения на учебных занятиях для значительной части
учащейся молодежи являются единственной возможностью получить хотя
бы минимально необходимую двигательную нагрузку. Таким образом,
необходимость повышения теоретического и методического уровня
учащихся и необходимость обучения двигательным действиям и развития
физических качеств вступают в противоречие.
Разрешить это противоречие можно с помощью информационных
технологий обучения, применяемых для самостоятельного освоения
учащимися теоретического и методического разделов учебных дисциплин по
52
физической культуре. Под информационными технологиями обучения (ИТО)
здесь понимается совокупность электронных средств и способов их
функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности.
В состав электронных средств входят аппаратные, программные и
информационные компоненты, способы применения которых указываются в
методическом обеспечении ИТО [5].
В данной статье рассматривается опыт применения ИТО в учебно-
методической работе кафедры физического воспитания Самарского
государственного аэрокосмического университета (СГАУ), накопленный на
протяжении ряда лет совместно с центром новых информационных
технологий - ЦНИТ СГАУ [1-3]. В основу работы положены теория и
технология системы КАДИС (системы Комплексов Автоматизированных
ДИдактических Средств), разработанной и развиваемой в ЦНИТ СГАУ и
успешно применяемой в ряде учебных заведений России для поддержки
обучения по различным отраслям знаний [5].
Психолого-педагогическая основа. Концептуальная модель системы
КАДИС предполагает комплексный подход к поддержке учебного процесса
на всех этапах освоения Знаний-Умений-Навыков (ЗУН) - от первого
знакомства с учебным материалом до решения нетиповых задач (рис. 1). При
этом уяснение (восприятие, осмысление, фиксация) артикулируемой части
ЗУН, представленной в виде информации, осуществляется с помощью
автоматизированных дидактических средств декларативного типа,
реализующих, преимущественно, репродуктивные методы обучения.
Овладение неартикулируемой частью ЗУН (формирование и развитие
различных форм личностного опыта) производится при поддержке
компьютерных систем процедурного типа, использующих математические
модели изучаемых объектов или процессов и реализующих продуктивно-
поисковые методы познавательной деятельности, основанные на решении
профессионально-ориентированных задач.
53
Рис. 1. Концептуальная модель системы КАДИС
В состав типового комплекса методических и программно-
информационных средств системы КАДИС по учебной дисциплине могут
входить: учебные пособия (в печатном или компьютерном виде), аудио- и
видеокассеты для первоначального знакомства с учебным материалом;
электронные мультимедийные учебники для осмысления, закрепления и
контроля знаний; тренажеры и автоматизированные лабораторные
практикумы для развития практических умений; пакеты прикладных
программ для диагностики, учебных и научных исследований изучаемых
объектов или процессов.
Методика дидактического проектирования учебных комплексов системы
КАДИС включает следующие основные этапы: построение модели
содержания учебного материала, определяющей его структуру и целевые
показатели процесса обучения; формирование модели освоения учебного
материала, определяющей навигацию по нему; формирование состава
комплекса; подготовку текстов и эскизов иллюстраций учебного пособия;
подготовку текстов, эскизов графических иллюстраций, контрольных
вопросов, сценариев анимаций и видеоклипов для электронного учебника;
построение сценариев (алгоритмов) дидактических интерфейсов тренажеров,
автоматизированных лабораторных практикумов и учебных пакетов
прикладных программ [6].
Технологические средства. Компьютерная подготовка различных
компонентов учебных комплексов системы КАДИС (учебных текстов,
контрольных вопросов, графических иллюстраций, анимаций, аудио- и
видеклипов и других видов учебных материалов) ведется с помощью
54
типовых программных средств общего назначения, входящих в состав
операционных систем MS DOS или Windows 9x. Объединение этих
компонентов в мультимедийные учебные комплексы осуществляется с
помощью специальной педагогической инструментальной программной
среды (оболочки) системы КАДИС, имеющей версии для MS DOS, Windows
9x и Интернет/интранет. Отличительными особенностями этой оболочки
является ее четкая дидактическая основа, простота и доступность в
использовании, возможность создавать системы поддержки обучения
различного уровня - от простейших компьютерных тестов для контроля
знаний до многокомпонентных мультимедийных комплексов,
обеспечивающих поддержку обучения от первого знакомства с учебным
материалом до решения учебных задач исследовательского характера
Разработанные учебные комплексы. На основе технологии КАДИС
созданы и внедрены в учебный процесс кафедры физического воспитания
СГАУ следующие учебные комплексы: "Основы физического воспитания",
"Контроль и самоконтроль физического развития", "Оздоровительный бег" и
"Атлетическая гимнастика".
Все учебные комплексы состоят из учебного пособия для первоначального
знакомства с учебным материалом и электронного учебника (ЭУ) для
осмысления, закрепления и контроля знаний. Электронные учебники имеют
версии для MS DOS, Windows 9x и Интернет/интранет.
Каждый ЭУ содержит теоретический и методический материал и набор
контрольных вопросов для освоения и закрепления теории. Теоретический и
методический материал ЭУ декомпозирован на информационные блоки, в
состав которых входят текстовые, графические, анимационные, аудио- и
видеофрагменты. Разработанные ЭУ имеют большой объём различных
иллюстраций. Так, ЭУ "Основы физического воспитания" содержит более 80
видеоклипов с упражнениями для коррекции массы тела (система
"калланетик"), выработки правильной осанки, развития гибкости,
стимуляции роста, увеличения жизненной емкости легких и т.д. Видеоклипы
сопровождаются "голосом за кадром", комментирующим показ-
демонстрацию упражнений. Контрольные вопросы имеют варианты ответов
(обычно 5-7), один из которых является правильным, комментарии (от
простейших "верно, неверно" до разъяснения типовых ошибок), гиперссылки
на соответствующие разделы теоретического материала.
Версии ЭУ для MS DOS имеют четыре основных режима работы: просмотр
теории, тренаж по теории, контроль, работа со словарем. Режим просмотра
теории заключается в "перелистывании" информационных кадров,
содержащих краткое изложение материала по теме. В ходе тренажа по
теории студенты выполняют задания, предназначенные для осмысления и
запоминания теоретического материала. Это основной режим работы с ЭУ.
После выполнения каждого задания студент получает сообщение о
результатах его выполнения и ему предоставляется возможность посмотреть
правильный ответ, комментарий и теоретический материал по данному
55
вопросу. Режим контроля предназначен для текущего или итогового
контроля уровня усвоения теоретического материала по теме. Словарь
терминов и понятий позволяет проводить выборочно (по термину) просмотр
теории, тренаж или контроль.
Версии ЭУ для Windows 9x интегрируют эти режимы учебной работы в
форме многооконного интерфейса. При работе с ЭУ экран компьютера
делится на два основных окна (рис. 2). В левом (более узком по вертикали)
окне размещается оглавление ЭУ, в правом - тексты его разделов. Навигация
по ЭУ осуществляется перемещением курсора "мыши" по оглавлению. При
активизации пункта оглавления щелчком "мыши" в правое окно загружается
текст соответствующего раздела. В тексте могут быть определены
гиперссылки (обычно выделяют цветом и подчеркивают) на различные
объекты (поясняющие тексты, графические иллюстрации, анимации, аудио- и
видеоклипы, подключаемые программы и т.п.). При активизации ссылки
соответствующий объект загружается в дополнительное окно. Число таких
окон практически не ограничено. Окна можно перемещать по экрану,
уменьшать-увеличивать, сворачивать-разворачивать, запускать-
останавливать (например, проигрывание видеоклипов) и выполнять ряд
других манипуляций, типовых для Windows 9х и его приложений. Для
закрепления изученного материала используют разделы ЭУ с контрольными
вопросами. При неправильном ответе можно ознакомиться с правильным
ответом, теоретическим материалом по данному вопросу и кратким
комментарием (рис. 3).
Рис. 2. Фрагмент работы с ЭУ при просмотре теоретического материала
56
Рис. 3. Фрагмент работы с ЭУ в режиме тренажа по теории
Информация о результатах тренажа и контроля (Ф.И.О., номера групп
обучаемых и полученные ими оценки) автоматически записываются в
журнальный файл. Программы управления журналом позволяют
осуществлять сортировку информации по различным признакам, проводить
статистический анализ для выявления "трудного" и "легкого" учебного
материала (рис. 4).
Рис. 4. Фрагмент работы с журналом ЭУ
Он-лайновые версии ЭУ для Интернет схожи по интерфейсу с ЭУ для
Windows 9x. Но в состав этих версий ЭУ не включены видеоклипы,
поскольку скорости каналов большинства потенциальных пользователей не
позволяют просматривать их в реальном масштабе времени.
В 2001 году подготовлен к изданию и тиражированию учебный комплекс
"Сотвори себя сам", интегрирующий учебный материал всех четырех
57
указанных выше учебных комплексов и состоящий из учебного пособия [4] и
CD ROM с электронными учебниками.
Методика применения учебных комплексов. Как уже указывалось
выше, учебные комплексы предназначены для самостоятельного освоения
студентами теоретического и методико-практического разделов учебной
программы по физической культуре. Причем работа с электронными
учебниками ориентирована, прежде всего, на применение домашних
компьютеров. По данным нашего анкетного опроса более 50% студентов 1-3
курсов СГАУ имеют дома компьютеры. Тиражирование версий ЭУ для MS
DOS среди студентов сначала осуществлялось на дискетах, а в последние два
года - через Интернет/интранет. Версии ЭУ под управлением Windows 9x с
большим количеством видеоклипов тиражируются на CD ROM, а он-
лайновые версии ЭУ размещены для свободного доступа в Интернет.
Студенты могут также работать в общеуниверситетских компьютерных
классах и на компьютерах методического кабинета кафедры физического
воспитания с консультативной поддержкой дежурного преподавателя и
лаборанта. Часть студентов, доля которой с течением времени становится все
меньше, использует только печатные материалы комплекса, которые можно
получить либо в библиотеке университета, либо в виде электронной копии в
Интернет/интранет.
В своей работе кафедра физического воспитания СГАУ организует
самостоятельную подготовку студентов по теоретическому и методико-
практическому разделам учебной дисциплины "Физическая культура" по
трем основным направлениям. Первое (и главное) направление - это
подготовка по комплексу "Основы физического воспитания". Все студенты
дневного отделения СГАУ в конце 6-го семестра проходят итоговую
аттестацию. Одним из ее компонентов, наряду со сдачей контрольных
нормативов по общефизической и специальной подготовке, является оценка
знаний теоретического и методического разделов учебной программы. Эта
оценка осуществляется с помощью тестовой компьютерной системы
комплекса в методическом кабинете кафедры. Сначала проводится
предварительный тренинг по схеме "выборочный тренаж" с фиксацией
предварительной оценки, что помогает студентам, не использовавшим в
своей подготовке электронный учебник, освоиться с тестирующей
программой и "отсеять" слабо или совсем не подготовившихся к зачету
студентов. Студенты, получившие положительную предварительную оценку,
допускаются к итоговому тестированию в режиме "контроль по билетам". В
дальнейшем, после сдачи контрольных нормативов по общефизической и
специальной подготовке, оценка, полученная за теорию, учитывается при
выставлении оценки итоговой аттестации.
Второе направление самостоятельной работы студентов с разработанными
учебными комплексами - это освоение основных теоретико-методических
положений применения упражнений перед началом практических занятий по
выбранной спортивной специализации. Так, студенты, выбравшие
58
специализацию по атлетической гимнастике, на предварительном этапе в
течение месяца занимаются общей физической подготовкой и одновременно
самостоятельно с помощью учебного комплекса "Атлетическая гимнастика"
изучают теорию и методику занятий этим видом упражнений. Это позволяет
им в дальнейшем более осмысленно применять силовые упражнения на
практических занятиях в тренажерном зале.
Третье направление - работа со студентами, временно освобожденными по
состоянию здоровья от практических занятий. Для этой категории учащихся
учебной программой по дисциплине "Физическая культура"
предусматривается представление в конце семестра тематических рефератов.
Наша практика работы с такими студентами показывает, что более
эффективным является самостоятельная подготовка по одному из учебных
комплексов с последующим контролем в конце семестра.
Сравнивая дидактическую эффективность различных компонентов
разработанных учебных комплексов, можно отметить явное превосходство
электронных учебников перед традиционными печатными материалами. Так,
на одной из сессий в 2000 году студенты, использовавшие при подготовке
ЭУ, с первой же попытки получили следующие оценки: "отлично" - 62%,
"хорошо" - 25%, "удовлетворительно" - 13%. Из тех же студентов, кто
использовал в своей подготовке только печатную учебную литературу, лишь
5% сдали зачет на "отлично", 18% - на "хорошо", 27% - на
"удовлетворительно", а 50% студентов вообще не смогли справиться с
заданиями тестов. Данные анкетного опроса, беседы со студентами
показывают также, что методика обучения, основанная на новых
информационных технологиях, способствует повышению интереса к
изучению теоретических и методических аспектов физической культуры
Об организации работы. Чтобы подготовить учебные комплексы,
организовать их тиражирование для студентов, создать условия для
компьютерного тренинга и проведения итоговой аттестации, пришлось
преодолевать как чисто материальные трудности (в частности, отсутствие
компьютерной техники), так и трудности психологического плана. Наши
первые сообщения на ученом совете университета, на научно-методических
конференциях о ведущейся работе по применению ИТО в преподавании
физической культуры вызывали иронические улыбки у коллег-
преподавателей технических кафедр, имеющих многолетний опыт
использования информационных технологий в учебном процессе.
Приходилось по спортивному "терпеть" и, доказывая правоту делом и
конкретными результатами, ломать сложившиеся стереотипы в
представлениях о задачах кафедры физического воспитания в вузе. Начав
работу по разработке электронных средств поддержки учебного процесса в
1995 г. с одним слабеньким компьютером, кафедре постепенно удалось
убедить руководство университета в необходимости повышения качества
теоретической и методико-практической подготовки студентов по
физической культуре на основе новых информационных технологий. В
59
настоящее время методический кабинет кафедры с помощью ректората
университета оснащен 7-ю современными компьютерами со средствами
мультимедиа и доступом в сеть Интернет по высокоскоростному
оптоволоконному кабелю. Кафедра вышла в число лидирующих кафедр
СГАУ в массовом применении в учебном процессе информационных
технологий и элементов дистанционного обучения. Важно также, что с
самого начала работа в сфере ИТО ведется на кафедре при поддержке ЦНИТ
СГАУ. Эта поддержка помогает вести разработку электронных учебников на
высоком методическом и техническом уровне. В 2001 году кафедра и ЦНИТ
СГАУ получили грант на конкурсе Министерства образования РФ на
разработку и развитие учебных комплексов по физической культуре в рамках
межвузовского корпоративного проекта по созданию электронных средств
обучения по общим гуманитарным и социально-экономическим
дисциплинам для системы высшего образования.
С 1999 года разработанные учебные комплексы (учебные пособия и версии
ЭУ для MS DOS) тиражируются в Интернет на сервере ЦНИТ СГАУ для
свободного офф-лайнового применения (см. http://cnit.ssau.ru в разделе
"Дистанционное образование"). Согласно статистике регистрации сервера
несколько сотен человек различных социальных слоев (учащаяся молодежь,
инженеры, предприниматели, преподаватели и др.) из разных краев и
областей РФ и стран СНГ воспользовались этой возможностью.
Выводы.
1. Применение информационных технологий обучения в
преподавании физической культуры позволяет реализовать требования
теоретического и методического разделов типовых учебных программ
посредством самостоятельной внеаудиторной учебной работы студентов,
сохраняя тем самым аудиторные часы для занятий физическими
упражнениями.
2. Разработка и внедрение электронных средств поддержки
обучения способствуют повышению уровня учебной, методической и
научной работы кафедры физического воспитания.
3. Информационные технологии обучения обладают более высокой
дидактической эффективностью по сравнению с традиционными методами и
средствами поддержки обучения. При этом, высокий уровень интереса
обучающихся, обусловленный по-началу технологической стороной
используемых электронных средств, способствует в дальнейшем росту
интереса к содержанию теоретических и методических аспектов физической
культуры.
4. Для повышения эффективности восприятия учебного материала,
связанного с двигательной деятельностью, исключительно важное значение в
электронных средствах поддержки обучения имеют мультимедийные формы
представления информации, сочетающие учебные тексты с графическими,
анимационными, видео- и аудио-иллюстрациями.
60