автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Принципы и методы построения информационно-образовательной среды изучения иностранного языка

Введение.

1. Компьютерные технологии обучения иностранным языкам.

1.1. Основные направления развития ПО обучения иностранному языку.

1.2. Специфика программного обеспечения обучения языку.

1.3. Классификация программ для обучения.

1.4. Программы для обучения языку.

1.4.1. Прикладные программы.

1.4.2. Обучающие экспертные системы.

1.4.3. Компьютерные игры.-.а,.

1.4.4. Инструментальные программы.

1.4.5. Обучающие программы.

1.5. Обучающие программы нового типа.

1.5.1. Конкорданс.

1.5.2. Приключения.

1.5.3. Моделирование или ролевые игры.

1.6. Информационно-образовательная среда иностранного языка.

1.6.1. Сравнительный анализ информационного процесса в среде.

1.6.2. Состав процесса обучения.

1.6.3. Структура процесса обучения.

2. Разработка электронных учебных пособий для информационно-образовательной среды иностранного языка.

2.1. Подсистема тестирования.

2.1.1. Основные определения.

2.1.2. Цели тестирования.

2.1.3. Функции тестирования.

2.1.4. Структура теста.

2.1.5. Сценарий прохождения теста.

2.1.6. Структура батареи тестов.

2.1.7. Стандартизованные и не стандартизованные тесты.

2.1.8. Оценка качества теста.

2.2. Процедура проведения тестов.

2.2.1. Индивидуальное, групповое и компьютерное тестирование.

2.2.2. Документация на тест.

2.2.3. Ошибки при тестировании.

2.3. Представление и интерпретация результатов тестирования.Г>.<л/.

2.3.1. Форма представления полученных данных.

2.3.2. Интерпретация полученных результатов.

2.4. Разработка новых тестов.

2.4.1. Этапы разработки теста.

2.4.2. Типы тестовых заданий.

2.4.3. Разработка системы оценки по тесту.

2.4.5. Учет времени при тестировании и оценивании.

2.5. Предъявление информации при обучении на компьютере.

2.5.1. Структура электронного учебного пособия.

2.5.2. Оценка качества электронных учебных пособий.

2.5.3. Существующие подходы к оценке качества.

2.5.4. Оценка качества ЭУП в информационно-образоватбльной среде.

2.5.5. Технология хранения электронных учебных пособий.

2.6. Разработка экспертной системы управления обучением.

2.6.1. Использование «пустых» ЭС.

2.6.2. Требования к экспертной системе для обучения иностранному языку.

2.7. Идеальная модель информационно-образовательной среды иностранного языка.

2.7.1. Роль экспертной системы в информационно-образовательной среде.

2.7.2. Роль подсистемы тестирования в среде.

2.7.3. Основные требования к блокам предъявления в составе среды.

3. Оболочка «Chopin». Описание и примеры применения.

3.1. Структура и функции оболочки.

3.1.2. Язык описания тестов TDL v. 1.00.

3.2. Консоль данных.

3.3 Подсистема управления обучением.

3.3.1. Язык описания экспертов EDL v.1.00.

3.2. Применение "Chopin" для организации.компьютерного тестирования.

3.2.1. Тестирование лексики и грамматики.

3.2.2. Тестирование понимания речи.

3.2.3. Психологическое тестирование.

3.3. Применение "Chopin" для организации самостоятельной работы студентов

3.4. Применение элементов «Chopin» в составе ЭУП.

3.5. Написание файлов-«экспертов» для «Chopin».

3.6. Обмен тестами и «экспертами».

Иностранный язык (по меньшей мере один) - необходимый элемент современного образования. В действующих стандартах высшей школы поставлена задача подготовки специалистов со знанием двух иностранных языков. Фактически, выпускники, обучавшиеся по общей программе, не знают ни одного иностранного языка. В то же время происходит сокращение учебных часов.

Актуальность работы. Изучение иностранного языка одна из наиболее перспективных областей применения компьютерной техники. Применение компьютеров в обучении иностранному языку пока еще не привело к формированию новой образовательной технологии. Существующее программное обеспечение в основном узко направлено, разрознено и трудно модифицируемо. Эффективность компьютерного обучения иностранному языку трудно оценить в силу нескольких причин: неустойчивость результатов обучения, отсутствие масштабных периодических исследований, как концептуального плана, так и конкретных компьютерных методик.

Очевидно, что синтезу (целостной психолого-педагогической теории компьютерного обучения) должен предшествовать углубленный аналитический подход, связанный с апроба цией и, по-видимому, неизбежной корректировкой некоторых традиционных психологических и педагогических положений [23].

Одно из существенных препятствий на пути проведения таких исследований - отсутствие соответствующего инструмента и методики его применения. О необходимости такого инструмента говорят многие авторы, в частности Носенко [55].

Компьютер, как универсальное и полностью интерактивное средство должен взять на себя функцию обратной связи, обеспечив своевременное, объективное и наглядное представ7 ление результатов обучения преподавателю, и не потребовав на это значительных затрат1. Декомпозиция функции обратной связи показывает необходимость избавить преподавателя от функций проведения контрольных работ, рутинного советования, предъявления общей информации и ряда других.

Объединение компьютеров в сети создает возможности не просто обмена данными, но организации группового взаимодействия, когда операции, производимые на одной машине, влияют на поведение другой машины и наоборот. Это совершенно новая возможность позволяет говорить о принципиально новом поколении компьютерных средств обучения -информационно-образовательных средах. Если раньше компьютеры применялись для решео Ч^ ния отдельных узких задач тренировки и контроля , то сегодня способны статВ-основным инструментом в учебном и исследовательском процессе.

Преимущества, предоставляемые новой технологией в образовании, очевидны: возможность доступа к неограниченным информационным ресурсам; оперативность поиска и получения информации; гибкость. Технология может быть применена при различных формах обучения, вне зависимости от временных, пространственных и других ограничений.

Появляется ряд принципиально новых возможностей, таких как оперативная оценка качества обучения и коррекция учебных курсов на ее основе.

Трудности связанные с разработкой, внедрением и эксплуатацией информационно-образовательных сред, а также недостатки данной технологии пока еще мало изучены. Это связано, прежде всего, с тем, что сам термин «информационно-образовательная среда» еще недостаточно определен как в методическом, так и техническом смысле, имеющиеся данные противоречивы.

1 Затраты следует рассматривать в отношении к числу обучаемых.

2 Программы типа "Drill and Practice" . Это направление получило название «традиционного» traditional/conventional CALL. 8

Бовтенко [13] считает, что цель создания информационно-образовательной среды -обеспечение полного погружения учащихся в среду изучаемого языка и целенаправленное расширение и углубление коммуникативной компетенции учащихся. Похожие цели ставят Башмаков и Кручинин [11,41], однако Кручинин вместо термина "информационно-образовательная среда" использует термин "реагирующая учебная среда". Основная цель "реагирующей учебной среды" - обучение. В понимании Бовтенко и Башмакова «информационно-образовательная среда» обобщающий термин. Кручинин свою среду считает одной из разновидностей программ искусственного интеллекта, а сами программы искусственного интеллекта - разновидностью учебных программ. ч,.

Различны и наборы функций. Бовтенко считает, что среда должна обеспечить: контроль, предъявление информации, тренировку, ведение протокола работы, элементы анализа данных (возможность анализа ошибок, показ явлений в динамике, учет количественных и качественных характеристик результатов обучения).

Башмаков дополняет список функций: моделирование и структурирование методического опыта, технологизация процесса обучения. Необходимость технологизации подчеркивается многими авторами. Например, Машбиц [49: 66] прямо пишет: «для компьютерного обучения необходима такая трактовка метода обучения, которая допускает его операциональное описание и тем самым его технологизацию». Очевидно, подход Башмакова более полный и систематический. Например, в функцию технологизации процесса обучения он включает: обеспечение обратной связи, обеспечение подготовки методических материалов и др. Более обще звучит у него и основная функция - "определять правила игры".

Исходя из классификации учебных программ Кручинина [41] можно дополнить список функций: выдача предписаний на обучение, оценка результатов обучения, сбор данных и составление отчетов, распределение ресурсов и учебных помещений, взаимодействие через электронную почту, тренировка и отработка навыков, решение прикладных задач в предметной области. Более детально и приближено к реальности рассматриваются уже названные 9 функции. Так, например, функция обучения включает предъявление, тестирование, выдачу предписаний. Метод тестирования выделен как основной, для осуществления контроля.

Как видно, объем функций, приписываемых программной системе нарастает и, если не определиться окончательно, то указать, что является информационно-образовательной средой, а что нет оказывается просто невозможно.

Различны подходы к определению состава и структуры системы: с точки зрения Бов-тенко среда - это бессвязный набор программ определенных типов (обучающих, контролирующих, прикладных и т.д.), среди которых имеется набор обязательных. Конкретные методики обучения реализуются отдельными программами, а связывание различных программ в единый комплекс достигается методически и осуществляется извне (преподавателем). Самостоятельная работа в такой среде представляется проблематичной.

Башмаков указывает, что необходимы содержательная (знания) и дидактическая (модели обучения) компоненты. В его работе встречается понятие «знания» применительно к построению информационно-образовательных сред. То есть он указывает, что одним из основных отличий информационно-образовательной среды от простого набора традиционных программ является использование концепции знаний. Ссылка на эту концепцию очень важна, поскольку состав и структура программ искусственного интеллекта уже достаточно определены. Кроме того, указано, что основу сред должны составлять программы-оболочки. Подчеркивается необходимость специальной технологии построения баз знаний для этих оболочек. Вводится и еще один обобщающий термин - «информационное пространство обучения», образуемое совокупностью информационных сред.

Исходя из классификации программного обеспечения для обучения [41] можно заключить что в среду должны входить: компьютерные учебные программы; программы поддержки текущей деятельности преподавателя; инструментальные программы;

10 программы искусственного интеллекта.

Кроме структурных и функциональных характеристик различные авторы указывают также различные особенности, которые должны быть присущи системе.

Бовтенко относит сюда мультимедийность, адаптивность, «ускорение работы», комплексность материалов (включение в структуру словарей, справочников и т.п.), наличие инструментальных средств.

Башмаков отмечает неоднозначность/недетерминированность обучения, наличие разных методик. Особое внимание уделяется системе построения визуальных образов в обучающих программах. Выдвинут тезис о том, что обучение можно представить системой дейЧ, ствий с визуальными объектами. п

Таким образом, вопрос о принципах и методах построения информационно-образовательных сред нуждается в серьезной теоретической и практической проработке. Подходы к решению подобных задач разрабатывались разрозненно, в разное время, в различных областях. Задача сведения имеющихся знаний в единую систему3 является актуальной.

Цель работы - сформулировать основные принципы и методы построения информационно-образовательной среды изучения иностранного языка, разработать оболочку информационно-образовательной среды иностранного языка.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: определить состав среды для изучения иностранного языка; сформулировать принципы построения структур таких систем; определить основные функции системы; определить функции элементов системы; определить технологию работы в информационно-образовательной среде; определить технологию создания информационно-образовательной среды;

11 определить возможные средства реализации (техника, программное обеспечение и др.).

Научная новизна работы. В работе рассмотрен новый тип информационного процесса обучения на ЭВМ - «один преподаватель - много студентов». Установлено, что процесс обучения на ЭВМ в режиме «один преподаватель - много студентов» структурно отличается от традиционных для изучения иностранного языка процессов «обучения» и «изучения». Новый тип информационного процесса открывает возможности для проведения широко спектра научно-прикладных исследований по созданию целостной психолого-педагогической теории изучения иностранного языка на компьютере.

Сформулированы принципы и методы построения программных систем, реализую

Ч, щих рассмотренный информационный процесс.

Разработана оболочка информационно-образовательной среды «Chopin», относящаяся к новейшим компьютерным технологиям в обучении иностранному языку. Методика построения и эксплуатации информационно-образовательных сред изучения иностранного языка на основе «Chopin» показана на примерах.

Практическая ценность. Сформулированы основные принципы и методы построения нового класса программ - информационно-образовательных сред изучения иностранного языка. Разработана оболочка информационно-образовательной среды «Chopin», как типовое решение для центров изучения иностранных языков.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на:

7-й международной научно-методической конференции «Проблемы многоуровневого высшего образования».- Нижний Новгород, НГАСУ, 1998.

Республиканской научно-методической конференции «Проблемы и перспективы развития дистанционного образования».- Барнаул, 1999.

Международном симпозиуме ЮНЕСКО "Экологическое образование для устойчивого развития".- Барнаул, 1999.

3 Применительно к задаче обучения иностранному языку

12

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ. Оболочка информационно-образовательной среды «Chopin» внедрена в Лингвистическом центре АлтГТУ и учебном центре Алтай Сбербанка.

Работа выполнена на кафедре ЮНЕСКО при Алтайском государственном техническом университете.

В заключении хотелось бы отметить, что разработка методов и принципов построения информационно-образовательных сред, их практическое воплощение в реальной системе -только первый шаг на пути развития подобных систем. Определяющую роль в успехе или неуспехе этих программ, как и раньше, будет играть человеческий фактор. По мнению автоi. Чу ра при внедрении вычислительной техники и новых технологий наиболее сложйЬщи и трудно решаемыми являются гуманитарные проблемы, их доля в общем объеме проблем около 90%.

13

Выход

Question: 1;

BeginText: Где находится

Том?

EndText;

Sound:

Path: 'torn, wav';

EndSound;

Image:

Path: 'cats.bmp';

Endlnage;

List:

1: в коробке endcase; 2: слева endcase; 3: его здесь нет endcase; Right: 1; Ask;

Рис. 20 информации в двух каналах (левое ухо один разговор - правое ухо другой). Вопросы, зада

165 ваемые тестируемому, представлены текстом на экране и могут относиться либо только к одному из каналов (исследуется способность концентрироваться), либо к разным.

Система «Chopin» поддерживает все описанные способы предъявления. На рис. 20 представлен пример тестового задания, сочетающего звуковое, текстовое и графическое предъявление.

3.2.3. Психологическое тестирование

Психологические тесты довольно разнообразны по своей структуре, характеру, способу фиксации измеряемых характеристик, представлению результатов. Формализация психологического теста, его перевод в компьютерную форму на порядок сложнее^яем любого педагогического теста.

Основное отличие психологических тестов состоит в том, что если традиционные ЛДТ: достижений, распределительный, общего владения языком и др. - это линейные однонаправленные тесты, то психологические тесты - это почти всегда адаптивные тестовые батареи, оцениваемые вектором результатов.

Компьютеризация психологического теста традиционным способом - это всегда очень долгий и трудоемкий этап. «Chopin» позволяет получить результат в приемлемые сроки. Ниже приведен фрагмент формализации методики психологический экспресс диагностики «Лурия-90», изложенной согласно источнику [68]. Формализация методики выполнена в тесном сотрудничестве с А.И. Пиянзиным - доцентом кафедры клинической биохимии АГМУ и A.B. Ашкинадзе - преподавателем АГУ.

Итак, методика позволяет измерять 14 основных психических характеристик, имеющих ключевое значение для изучения иностранных языков:

1. Объем слухоречевой памяти

2. Тормозимость слуховых следов

3. Прочность слуховых следов

166

4. Воспроизведение заданного порядка слуховых стимулов

5. Воспроизведение звуковой структуры слов

6. Узнавание слов

7. Регуляция и контроль слухоречевой памяти

8. Объем зрительной памяти

9. Воспроизведение заданного порядка зрительных стимулов

10. Воспроизведение пространственной конфигурации зрительных стимулов

11. Феномен зеркальных движений

12. Прочность зрительных следов

13. Межполушарный перенос зрительной информации

14. Регуляция и контроль зрительной памяти

Исследование предполагает проведение десяти серий экспериментов: Серия 1. Запоминание двух групп по три слова Серия 2. Запоминание пяти слов

Серия 3. Первое отсроченное воспроизведение слуховых стимулов Серия 4. Запоминание пяти букв Серия 5. Запоминание пяти фигур и др.

Рассмотрим подробнее реализацию только первой серии (исследование тормозимости слуховых следов).

Эксперимент строится по следующей схеме (все описания приводятся по источнику

68]):

Предъявляемые слова (первая группа): холод, цветок, книга. Вторая группа: слон, вода, пол.

Инструкция: «прослушайте внимательно три слова, запомните и повторите в том порядке, в котором они были предъявлены».

167

Если первая группа воспроизводится правильно - предъявляется вторая группа, в противном случае первая предъявляются повторно. После воспроизведения второй группы просят вспомнить первую, а затем вторую. Эта часть исследования называется «первое непосредственное воспроизведение Н1».

Если Н1 выполнено без ошибок (правильно), то просят еще раз повторить первую, а затем вторую группы слов («первое повторное воспроизведение П1»).

Если П1 выполнено правильно, то для закрепления следов памяти просят еще раз повторить первую, затем вторую группы слов («второе повторное воспроизведение П2»). Если выполнено Пг правильно серия считается завершенной.

При неправильном выполнении задания (пропуск, замена, перестановка слов) в любой части (Нь Пь Пг) исследование продолжается по описанной выше схеме: снова предъявляется первая группа слов, затем вторая. Испытуемого просят припомнить первую группу, а затем вторую. Эта часть исследования называется «второе непосредственное воспроизведение Н2». Допускается пятикратное предъявление стимулов.

Интерпретация результатов осуществляется при помощи специальной таблицы.