16.03.2012 14196

Программирование и программированное обучение: сущность и отличительные особенности

 

Середина двадцатого века характеризуется как период интенсивного развития научно-технического прогресса (НТП), повлекшего за собой увеличение количества научной и технической информации. В связи с этим существенно возросли объём и сложность знаний, которыми должен овладевать обучающийся. В таких условиях большое значение стал приобретать вопрос качества обучения и способов управления им. Решение проблемы виделось в разработке идей программирования, начало которому было положено работами американских исследователей Н. Винера и Б. Скиннера.

В нашей стране развёртывание исследований по программированию началось с середины 60-х гг. ХХ в. на первом этапе разработки теоретических проблем программирования тщательно изучался опыт США, а также некоторых других стран, где американские концепции линейного, разветвлённого и смешанного программирования получили довольно широкое распространение. Отечественные исследователи сразу же указали на принципиальные методологические различия собственных подходов и американских программистов, особо подчеркивалось о неприемлемости бихевиористских концепций научения в качестве теоретической основы программирования.

Глубокий и содержательный анализ теории и практики программирования в США, Великобритании и других странах дан в монографиях Н. Ф. Талызиной, Н. Д. Никандрова и в ряде других работ.

Обращение к словарным источникам показывает, что под термином «программирование» понимается процесс подготовки задач для решения на ЭВМ, состоящий из следующих этапов: составление «плана решения» задачи в виде набора операций (алгоритмическое описание задачи); описание «плана решения» на языке программирования (составление программы); трансляция программы с языка программирования на машинный язык (в виде последовательности команд, реализация которых и есть решение задачи).

Программированием называется также раздел прикладной математики, изучающий и разрабатывающий методы и средства составления, проверки и улучшения программ для ЭВМ.

Таким образом, можно заключить, что программирование тесно связано со специальными средствами его реализации. Системное же изучение программирования возможно на основе его связей с другими науками - кибернетикой, логикой, психологией, педагогикой и др.

С середины 60-х гг. ХХ в. в педагогике стало активно разрабатываться новое научное направление - программированное обучение как комплексное педагогическое нововведение, являющееся в известной мере отражением общего НТП в сфере образования.

На первом этапе исследователи пытались разобраться в том, что такое программированное обучение, стоит ли заниматься его изучением, перспективно ли оно и каковы его роль и место в системе методов обучения.

Первыми появились работы по теоретическим основам программированного обучения (А. И. Берг, В. М. Глушков), использованию психологических теорий учения, разрабатываемых отечественными учёными (А. Н. Леонтьев, П. Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина, Ю.А. Самарин), а также дидактических теорий эффективного обучения (И. Т. Огородников, С.Г. Шаповаленко).

Большое внимание в этот период было уделено созданию технических средств программного обучения (обучающих машин, автоматизированных классов) и первых программированных пособий на основе принципов:

- изучение учебного материала небольшими дозами;

- получение обучаемым разъяснений и указаний, позволяющих ему усвоить каждую дозу учебного материала;

- включение заданий, контролирующих правильность усвоения;

- сообщение обучаемому результатов правильности усвоения;

- получение обучаемым указаний о том, что делать дальше, в зависимости от данного им ответа.

Когда были созданы первые фрагменты программированных пособий, реализующих названные принципы (школьных курсов), сразу же была начата экспериментальная работа с ними. Целью её было выявление реакции обучающихся на новые средства обучения, определение роли и места работы с программированным пособием на занятии, проверка некоторых форм сочетания индивидуальной работы над пособием с коллективными формами работы, проводимыми под руководством преподавателя. Была выдвинута рабочая гипотеза о том, что если будут созданы пособия с учётом принципов программированного обучения, то эффективность обучения может повыситься, поскольку оно станет более индивидуализированным, пособия вызовут интерес к знаниям, а поэтапный самоконтроль создаст дополнительную мотивацию к учению.

Результаты экспериментальной работы в известной мере подтвердили гипотезу, обучающиеся действительно работали с этими пособиями с интересом, знания оказались более прочными.

В результате были более чётко сформулированы общие теоретические исходные принципы и положения, которыми стали руководствоваться исследователи при проведении дальнейших работ:

- программированное обучение представляет собой особую форму самостоятельной работы, поэтому его роль и место в учебном процессе должны определяться с учётом общих психолого-педагогических положений о роли самостоятельной работы в учебном процессе;

- программированное обучение - более эффективная форма самостоятельной работы, т. к. при работе с программированными учебными пособиями и техническими средствами возможно управление познавательной деятельностью обучающихся благодаря подаче материала небольшими частями с включением указаний и заданий, направленных на усвоение каждой части, и обеспечению субъекта учения средствами для самоконтроля (предъявление ответов для самопроверки). Это, в свою очередь, создаёт дополнительные стимулы в обучении и приводит к более прочному усвоению материала;

- результативности самостоятельной работы с программированным материалом содействует эффект новизны, вызываемый новыми средствами обучения. Работа облегчается и тем, что программированные материалы специально рассчитаны на самостоятельную работу, адресованы обучающемуся, содержат форму прямого обращения (вспомните, подумайте, сравните; если вы дали неправильный ответ, значит, вы не знаете... и т.д.). В силу этого удельный вес самостоятельной работы в учебном процессе может быть заметно увеличен в сравнении с объёмом и длительностью работы по самостоятельному анализу нового материала по обычному учебнику, а также при его закреплении путём выполнения практических заданий и упражнений;

Внимание исследователей было сосредоточено на разных вопросах теории и методики программирования. В частности, велась работа по теоретическому осмыслению сущности понятия «программированное обучение», выделению его отличительных особенностей от других видов обучения. Так, А. Ф. Прокофьев в своих публикациях отмечал, что «сущность программированного обучения заключается в том, что современным групповым и массовым процессам обучения придаются особыми способами и средствами индивидуализированные черты и вносятся элементы непрерывного контроля усвоения учебного материала. Это в определённой мере повышает действенность группового и массового обучения».

Автор рассматривает сущность программированного обучения как частный случай дидактического процесса, способный повысить эффективность массового обучения.

В трактовке А. Г. Молибога программированное обучение есть «обучение по оптимальным программам с оптимальным управлением процессом обучения».

Е.Л. Калер определяет программированное обучение как «совокупность методов и средств научной организации учебного процесса на основе последовательного применения некоторых элементов принципа автоматического управления».

Н.Ф. Талызина считает, что программированное обучение «это всего лишь часть проблемы научной организации труда».

Довольно развёрнутое определение приводится в публикациях А. И. Берга: «Программированное обучение представляет собой новое педагогическое явление, соединяющее достоинства традиционного обучения с его дальнейшим усовершенствованием и развитием. Оно основывается на общих дидактических принципах педагогики и психологии. Вместе с тем оно представляет ряд новых требований к содержанию, организации, методике и техническим средствам обучения».

По определению В. П. Беспалько, «программированное обучение является качественно новой дидактической системой. Её возникновению мы обязаны соприкосновением кибернетики и педагогики. Программированное обучение, возникшее на стыке этих наук, плодотворно использует кибернетические принципы для управления педагогическим процессом».

Весьма интересной представляется точка зрения Д.П. Гольневой, которая считает, что если говорить о программированном обучении, то следует иметь в виду в первую очередь такую систему обучения, которая обладает и своими средствами сообщения знаний, и своими методами, и специфическими формами, а рассматривать его следует, прежде всего, в качестве одного из путей совершенствования традиционного обучения. Поэтому программированное обучение должно включать в себя все лучшие приёмы и способы, все достижения методики, педагогики и психологии. Необходимо отыскивать пути наиболее эффективных взаимосвязей, чтобы вся система педагогического процесса была управляемой на всех этапах чрезвычайно сложной цепи, поскольку только введение программированного обучения в привычную систему форм и методов преподавания позволит осуществить систематическую обратную связь - от субъекта учения к педагогу - на каждом этапе обучения.

Заметим, что подобной точки зрения придерживаются и некоторые зарубежные дидакты и психологи (Дж. Дэвис, К. Томас, Д. Опеншоу, Дж. Берд и др.).

Перечень формулировок можно продолжить, но, как нам представляется, исчерпывающей характеристики программированного обучения пока не дано, ибо авторы определяют его либо как частный случай, либо как новую дидактическую систему и т. д. Вместе с тем совершенно очевидно, что в основе программированного обучения лежит кибернетический подход, согласно которому обучение рассматривается как сложная динамическая система. Управление данной системой осуществляется посредством посылки команд со стороны педагога (компьютера или других технических средств) обучающемуся и получения обратной связи, т. е. информации о ходе обучения педагогом (оценка) и самим учеником (самооценка).

Говоря об обучении, необходимо ещё раз обратиться к традиционной его форме, к мастерству педагогов, которые всегда стремились её усовершенствовать. Как отмечает Д.П. Гольнева, «является глубочайшей ошибкой не только недооценка значения традиционного обучения, но и всевозможные противопоставления. Лишь в сочетании с традиционным обучением программирование может проявить свои лучшие стороны».

Очевидно, по этой причине А.Ф. Прокофьев и Н.Ф. Талызина дают довольно сдержанные и осторожные характеристики программированного обучения.

Различный уровень педагогической и технической подготовки людей, занимающихся изучением особенностей программированного обучения, степень их осведомлённости, характер деятельности и сама новизна этого явления породили ещё одну проблему: учёные стали говорить о программированном обучении как об обучении исключительно с помощью машин, или, наоборот, только с помощью без машинных программ. В этой связи возникла необходимость изучения эффективности организации учебного процесса с применением печатных и технических средств обучения. В ряде случаев эта работа велась как в направлении разработки пособий, охватывающих более длительный период обучения, вплоть до целого учебного года, так и по линии создания пособий, выполняющих различные дидактические функции. В результате в 70 - 80-е гг. ХХ в. широкое распространение получили сборники задач и упражнений, предназначенные для использования с машинами типа «репетитор», и контрольные задания - тесты, предназначенные для использования с машинами типа «экзаменатор». В обоих случаях усвоение новых знаний шло обычным путём на основе объяснений преподавателя и последующей самостоятельной проработки материала по учебнику.

Появился и особый тип пособия - так называемые программированные дополнения к учебникам, которые содержали руководства - инструкции по самостоятельной работе с учебниками, вопросы по каждой части учебного материала и ответы на них для самопроверки.

Что касается составления собственно программированных учебников, предназначенных для обеспечения всех этапов познавательной деятельности обучающихся, то эта работа велась медленно.

Экспериментальная апробация программированных пособий разного дидактического назначения показала, что наиболее полного управления познавательной деятельностью учащихся любого типа учебного заведения можно добиться при создании комплекса программированных пособий.

Особым направлением в исследовании вопросов программированного обучения многие годы являлась разработка и конструирование технических средств:

- обучающих машин разного дидактического назначения;

- автоматизированных классов разной степени сложности, предназначенных как для обучения, так и для регистрации всего хода учебной деятельности каждого из обучающихся и др.

К числу наиболее общих требований, которые предъявлялись к техническим средствам программированного обучения, следует отнести: простоту в обращении; отсутствие промежуточных технических операций между получением задания и вводом ответа; минимальное число операций по смене программы, вводу номера вопроса и ответа; возможно большая ёмкость памяти машины (большое количество вопросов в одной программе, большое количество программ); обеспечение средствами нахождения верных вариантов ответов (в машинах типа «репетитор»); обеспечение средствами сигнализации того, какое задание было неверно выполнено (в машинах типа «экзаменатор»); надёжность соединений и элементов, сведение до минимума повреждений в процессе эксплуатации; не дефицитность деталей; экономичность и простота конструкции; невысокая стоимость.

Такие же требования соблюдались и при конструировании автоматизированных классов.

В экспериментальных исследованиях также сравнивалась эффективность машинного и без машинного программированного обучения. При этом в отношении качества усвоения и прочности запоминания учебного материала существенной разницы между этими двумя типами обучения обнаружено не было, но всё же было признано, что эффективность программы контроля и действенность программных сборников упражнений зависят от наличия специальных машин. В то же время было установлено, что обучение с помощью машин с усложнённым вводом ответа, обязательным кодированием программ, сложной сменой программ и т.п. оказалось менее эффективным и более загружающем преподавателя, чем обучение с помощью программированных пособий.

Осуществленный нами анализ научно - теоретических работ и сложившегося опыта применения идей и принципов программированного обучения показывает, что в исследовании вопроса сложилось несколько направлений.

Кибернетическое. В его рамках разрабатывались методологические принципы программированного обучения, философские основы применения кибернетики в обучении. Благодаря трудам А.И. Берга, Б.В. Бирюкова, В.М. Глушкова всеобщее признание получила кибернетическая основа теории программирования. Кибернетический подход к обучению позволил развить отдельные стороны процесса обучения в их новом качественном единстве.

Логическое. Программисты всегда особое внимание обращали на анализ логической структуры учебного материала, логическую связь элементов учебного материала, использование граф-схем.

В любой системе программирования связь и последовательность учебного материала особенно важна, т. к. моделируя процесс усвоения, обучающие программы используют логические отношения в учебном материале как основу моделирования. Кроме того, благодаря программированию созданы адаптивные программы и устройства, поэтому определение и оценка степени трудности каждого предъявляемого учебного задания является важной проблемой адаптационных систем обучения.

Техническое. Связано с разработкой и созданием обучающих машин разного назначения и использованием возможностей ЭВМ в учебном процессе (С.И. Архангельский, Т.В. Габай, Н.Ф. Талызина, И.И. Тихонов и др.).

Программирование поставило задачу планомерной технической автоматизации учебного процесса: использование различных аудиовизуальных материалов и обучающих устройств, способствующих его индивидуализации.

Психолого-кибернетическое (А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин, Н.Ф. Талызина, З.А. Решетова и др.). Это направление ориентирует на то, что управление умственной деятельностью возможно на основе теории поэтапного формирования умственных действий, которая рассматривается в качестве теоретической основы программирования, несмотря на трудность её использования для управления познавательной деятельностью обучающихся при усвоении различных учебных дисциплин.

Алгоритмическое. Данное направление занимает промежуточное положение между психолого-кибернетическим и логическим. Оно рассматривает алгоритмы в качестве ведущего средства управления познавательной деятельностью обучающихся. Основную задачу программирования сторонники этого направления (Г. А. Вайзер, О.Н. Юдина и др.) видят в точном анализе и алгоритмическом описании педагогических явлений. Алгоритм имеет довольно сложную структуру, которая чрезвычайно подвижна и может изменяться в зависимости от цели, содержания, методики преподавания и учения. Отдельные структурные элементы алгоритма могут увеличиваться или уменьшаться в зависимости от выполняемой функции.

Учитывая три вида обучаемости - повышенная, норма и пониженная, важно для каждой группы обучающихся создавать необходимые условия для эффективного развития. Программирование в этом случае обеспечивает необходимую индивидуализацию.

В настоящее время, как отмечает Г.А. Вайзер, линейные, разветвлённые, алгоритмизированные обучающие программы и программы на диагностической основе ориентированы, прежде всего, на учащихся с обучаемостью в норме и с пониженной обучаемостью. Субъекта учения с повышенной обучаемостью не всегда нужно учить алгоритму как жесткому предписанию, он умеет их открывать сам, поскольку уровень владения элементарными операциями у него высокий. Г. А. Вайзер предлагает для таких обучающихся создавать особый тип программы - с саморегуляцией, под которой понимается установление субъектом обучения соответствия между требуемым и фактически достигнутым его состоянием, в частности, это может быть установление соответствия между требуемым и фактически достигнутым уровнем обученности. Такое соответствие достигается путём выбора программ различного уровня трудности внутри единой их системы.

Дидактическое. Наиболее последовательно оно представлено в работах А.М. Дорошкевича, Т.А. Ильиной, И.Ф. Комкова, В.А. Мельниковой, И.Т. Огородникова, З.С. Харьковского, С.Г. Шаповаленко и др., где программирование рассматривается в качестве составной части обще дидактических исследований, особенно по вопросам о роли и месте самостоятельной работы в учебном процессе, активизации и индивидуализации обучения. Программированное обучение представляет собой особую форму самостоятельной работы, поэтому его роль и место в учебном процессе должны определяться с учетом общих психолого-педагогических положений о роли самостоятельной работы обучающихся в учебном процессе.

Вопросы дидактического программирования подробно представлены в работах Ю.К. Бабанского, Т.А. Ильиной и др.

В них проводится различие между понятиями «программированное обучение» и «программирование обучения». Под первым подразумевается реализация в конкретном учебном процессе известных общепринятых принципов программированного обучения, рациональное управление самостоятельной учебной деятельностью учащегося на основе оперативной внутренней и внешней обратной связи. Такое управление реализуется в программированном пособии и достигается: подачей научной информации (учебного материала) небольшими порциями (дозами); обеспечением учащегося инструктивной информацией о том, как переработать данную порцию; обеспечением учащегося возможностью самоконтроля, т.е. проверки правильности выполнения соответствующих операций и действий; обеспечением информацией о том, что и в какой последовательности делать дальше; обеспечением индивидуализации обучения в соответствии с исходным уровнем подготовки учащегося и его интеллектуальными способностями. Под вторым понятием (программированного обучения) мыслится научное управление учебным процессом в целом, на всех его уровнях и во всех звеньях.

Как показывает анализ образовательной практики, педагог в организации учебной деятельности может воспользоваться программами различного способа построения, в основе которых лежат соответствующие методы их создания. Остановимся на характеристике некоторых из них.

Скиннеровский метод (метод линейных программ). Согласно Б. Скиннеру, процесс учения протекает эффективно тогда, когда обучающийся постепенно усваивает материал пошагово и не допускает при этом ошибок. Переходить к следующему шагу программы можно только тогда, когда субъект учения хорошо овладеет содержанием предыдущего шага. Только в случае правильного ответа, т.е. заполнения пробела (пробелов) соответствующим словом (словами), обучающийся может перейти к следующему этапу программы.

Кроудеровский метод (метод разветвлённых программ). Основу метода составляют следующие теоретические положения:

- учебный материал следует делить на части, размеры которых соответствуют объёму минимальных под тем традиционных текстов, ибо обучающийся должен иметь возможность осознать цель, которой он должен достигнуть в ходе учения;

- после каждой дозы информации должен следовать вопрос, ставящий обучающегося перед необходимостью выбора правильного ответа среди нескольких ошибочных или неполных;

- непосредственно после указания ответа, избранного обучающимся, необходима проверка правильности его выбора, а в случае ошибки отсылать его к исходному пункту с целью повторной попытки выбора правильного ответа или к соответствующей корректирующей рамке, объясняющей причину ошибки.

Шеффилдский метод (смешанная программа) - сочетает в себе достоинства линейных и разветвлённых программ.

Итак, методы отражают структуру обучающих программ. Кроме ранее описанных в литературе, в последние годы выделена группа методов, использование которых обуславливает степень адаптивности программ.

Теоретический анализ проблемы показал, что от методов программирования следует отличать методы программированного обучения.

Обучение - это такой вид деятельности, основным содержанием которой является усвоение (в отличие, например, от производительной деятельности, где усвоение является побочным продуктом).

Под усвоением, вслед за П.Я. Гальпериным, мы понимаем такой процесс, в результате которого известные действия, представление или понятие из состояния, когда они заданы, переходят в знания и умения обучающегося. Усвоение реализуется за счёт функционирования психических процессов (восприятия, мышления, памяти, воображения и т.д.). Их содержание и качество, определяемые особенностями той деятельности, внутри которой они формируются и функционируют, оказывают решающее воздействие на характеристику усвоения (степень осознания заданного для усвоения содержания, полноту и прочность его запоминания, умение применять для решения практических задач).

В практике программированного обучения метод выступает как целевая, упорядоченная деятельность педагога и обучающегося, направленная на достижение заданной цели, система алгоритмических логических действий, цель которых - решение поставленных дидактических задач, инструментарий, позволяющий педагогу вовлекать обучающихся в систематизированный интегративный процесс, включающий самообучение, самоопределение, самоконтроль и самокоррекцию.

Методы программированного обучения имеют свои особенности, определяемые спецификой деятельности субъектов образовательного процесса, объекта, целевой ориентации и пр.

Следует заметить, что каждый метод программированного обучения реализует определённую функцию в наиболее оптимальных условиях его использования. Кроме того, технология программированного обучения предусматривает применение и традиционных методов обучения, выбор которых не может быть случайным. Главный критерий выбора - эффективность метода и позитивные результаты использования.

В настоящее время продолжается разрабатка теоретических и прикладных аспектов упоминавшихся нами направлений программированного обучения (Е.И. Волкова, М.М. Гохлернер, К.Б. Епсинович, Т.Г. Жарковская, О.Я. Кабанова, К.Б. Карпов, Е.С. Кувшинова, Б.А. Ланидус, А.С. Лурье, Г.И. Макарова, Е.С. Полод, Е.Н. Совенко, З.С. Харьковский, Э.А. Яо и др.). Связано это с широким внедрением информатики и использованием компьютерной техники в учебном процессе.

Информатика - это наука о законах и методах накопления и обработки информации. Своим становлением она обязана ЭВМ. Термин «использование компьютеров» часто понимается в смысле их эксплуатации. А.А. Самарский справедливо подчёркивает, что сегодня выдвигаются на первый план две крупные цели: создание суперкомпьютеров и компьютеров массового потребления. При этом важно помнить, что должен действовать принцип: не задачу «тащить» к машине, а машину к задаче, т.е. адаптировать компьютеры к определённым классам задач.

Пока ещё всё происходит наоборот - есть машина, и приходится подгонять под неё программу (алгоритм). Как отмечает Ю.С. Брановский, необходимо создавать библиотеки стандартных алгоритмов на новой методической основе, пакеты прикладных программ для разного класса задач, повышать уровень подготовки пользователей.

Между тем, по справедливому замечанию С.И. Кузнецова, нередко встречаются обучающие программы, которые переведены с простых ТСО без всяких изменений, т.е. на экранный дисплей выдаётся текст учебного пособия и список выборочных ответов. Эти программы совсем не используют возможностей компьютеров и только дискредитируют их применение для управления процессом обучения.

Чтобы этого не происходило, а также, учитывая сложность программирования как явления, целесообразно рассматривать его на разных уровнях и, учитывая специфику объектов программирования, соответственно условно различать основное (мета-, макро-, микропрограммирование) и вспомогательное программирование.

Метапрограммирование - это средство управления деятельностями эвристического характера. Макропрограммирование - это средство управления деятельностями полуэвристического характера. Мета - и макропрограммирование вносят существенные изменения в изучение целых разделов или звеньев учебного процесса. Микропрограммирование позволяет осуществлять управление усвоением видов деятельности (или отдельных составляющих их действий или операций) алгоритмического характера.

Вспомогательное программирование осуществляется в основном в контроле и самоконтроле (имеется в виду внешняя и внутренняя обратная связь). К средствам вспомогательного программирования относятся сигнальные карточки, программированные тесты, перфокарты, кодирование и другие средства группового контроля. Материалы такого типа отличаются тем, что в них заложены определённые потенциальные возможности рационализации процесса обучения, повышения интереса к изучаемому и активности обучающихся.

Наличие четырёх уровней программирования позволяет, с нашей точки зрения, чётко дифференцировать и специфику процесса овладения деятельностью эвристического, полуэвристического и алгоритмического характера. Программирование названных выше уровней коррелирует друг с другом, обладает некоторыми общими свойствами.

Системное выявление возможностей и диапазона использования программирования как явления, обеспечивающего рационализацию обучения в условиях массового его характера, зависит от понимания специфики объектов программирования. В этой связи возникает вопрос: всё ли можно программировать при обучении? - Видимо, в принципиальном плане да.

Однако возникает и другой вопрос: нужно ли всё программировать? Ответ, с нашей точки зрения, должен быть отрицательным. Учитывая бюджет времени, условия обучения, программировать, как мы полагаем, целесообразно лишь то, что вызывает наибольшие трудности.

В последние годы интеграция технических средств обучения со средствами программированного обучения получает воплощение в реализации идеи так называемого открытого обучения и в системе обучающих центров, оснащённых соответствующими техническими средствами в комплексе. В эти центры можно приходить для самостоятельного обучения и освоения учебных курсов различного диапазона - школьного и университетского до чисто прикладных, представляющих ту или иную область увлечений человека.

Итак, на сегодняшний день в педагогической печати достаточно разносторонне представлены вопросы программированного обучения, что затрудняет ориентацию в позициях, занимаемых различными учёными. Кроме того, совершенно очевидно, что программирование и программированное обучение как комплексное педагогическое явление требует своего дальнейшего изучения с целью более точного представления их роли и места в учебном процессе разных типов учебных заведений.

 

АВТОР: Попов В.В.