Существует большое многообразие компьютерных систем обучения по функциональному назначению и техническому исполнению. Однако общим для всех является их состав: любая компьютерная система содержит в комплексе как аппаратные, так и программные средства (схема 4). Для реализации КО требуется две части: информационно-вычислительная техника (аппаратные средства) и программное обеспечение — набор программ разного назначения.
Программное обеспечение — мозг системы. Это управляющая среда, которая в зависимости от возникающей ситуации адекватно реагирует на действия обучаемого. Компьютерная программа учебного назначения — это любое программное средство, специально разработанное для применения в обучении. Выше были охарактеризованы основные типы программ по их дидактическому назначению.
Уровень компьютерной системы обучения в равной степени определяется не только программой, но и аппаратной составляющей. Под аппаратурой понимается ЭВМ как совокупность оборудования и средств, обеспечивающих ввод-вывод, модификацию текстовой, графической, аудио- и видеоинформации. Основными компонентами аппаратуры являются тип процессора, тип шины (магистрали), размер и характеристики памяти, параметры внешних носителей информации, звуковые адаптеры, видеоадаптеры, периферия.
В настоящее время в развитии аппаратных средств открылось «второе дыхание»: появляются принципиально новая компьютерная техника, различные конфигурации технических и компьютерных средств. Одним из перспективных направлений в этом плане является использование компьютера как универсального комплексного технического средства, способного выполнять функции книги, пишущей машинки, магнитофона, радио, кино, видеостенки, видеодоски и др.
ЭВМ, которые используются в учебном процессе, должны быть надежными и обеспечивать решение всех задач, встречающихся в учебных курсах. Они могут иметь разное быстродействие и память, но должны обеспечивать высокую степень готовности. Последнее чрезвычайно важно, так как даже частичный отказ может привести к срыву учебного процесса.
Интенсивное развитие микроэлектроники привело к значительному расширению возможностей и одновременному удешевлению вычислительной техники. Это обеспечивает ее повсеместное распространение. Теперь персональные компьютеры стали действительно персональными в полном смысле этого слова. Они уверенно входят в школьную и повседневную жизнь, как когда-то радио и телевизоры.
Можно назвать несколько причин успеха персональных компьютеров. Одна из главных — простота использования, обеспеченная с помощью диалогового способа взаимодействия с компьютером, удобных и понятных интерфейсов программ (меню, подсказки, «помощь» и т.д.). Возможность индивидуального взаимодействия с компьютером без каких-либо посредников и ограничений — это другая причина. В качестве «технических» причин выделим следующие. Во-первых, относительно высокие возможности по переработке информации (типичная скорость — несколько десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти — от нескольких Мбайт до сотен Мбайт, емкость жестких дисков — до десятков Гбайт). Во-вторых, высокая надежность и простота ремонта, которые основаны на интеграции компонентов компьютера. В-третьих, возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров: один и тот же компьютер может быть оснащен различными периферийными устройствами и мощными системами для разработки нового программного обеспечения.
Нынешнее состояние компьютерных систем обучения характеризуется противоречивыми тенденциями. С одной стороны, колоссальный рост числа компьютеров, используемых в обучении, а с другой— их несовместимость. Например, приобретая ту или иную модель компьютера, школа не всегда может воспользоваться программным обеспечением, предназначенным для других моделей. Современное состояние компьютерного обучения имеет большой разрыв в качестве обучающих программ; рынок наводнен примитивными программами, которые не повышают эффективность обучения, а нередко дают и отрицательный результат.
Развитие техники идет колоссальными темпами; появляются разновидности компьютерного обучения с привлечением автоматизированных обучающих систем (АОС). Работа над системами ведется во многих научно-педагогических центрах.
Следует различать компьютерные системы обучения автономного режима и сетевые (дистантные).
Когда обучаемый расположен в непосредственной близости от компьютера как источника знаний — в этом случае говорят о системе обучения, работающей в автономном режиме. Совершенно новые перспективы открывают для КО телекоммуникационные сети и интеллектуальные обучающие системы (ИОС), Объединение таких систем и сетей уже сегодня позволяет создавать как локальные вычислительные сети (ЛВС), так и глобальные системы дистанционного образования.
Основной мотивацией усилий по разработке ИОС является желание ускорить процесс обучения за счет целенаправленного, методически грамотного курса, использующего современные достижения педагогов, и неявного стремления снизить затраты на образование, сделать его унифицированным и независимым от квалификации педагога.
Существует большое разнообразие ЛВС, построенных по различным принципам и структурам. Они позволяют коллективно использовать периферийное оборудование (принтеры, плоттеры, жесткие диски большой емкости), дорогостоящее лицензионное, а также программное обеспечение. Но не эти преимущества являются первостепенными. Основное — необходимость рационального использования аппаратных средств. Имеющийся парк персональных компьютеров, как правило, пополняется лишь единицами новых. В результате оказывается большое их разнообразие, имеющее различные графические и другие возможности. ЛВС позволяет с минимальными затратами модернизировать устаревшие компьютеры, а следовательно, более экономно расходовать средства.
Самое значительное преимущество ЛВС заключается в возможности использования практически неограниченного объема информации глобальной компьютерной сети под названием INTERNET (ИНТЕРНЕТ). ИНТЕРНЕТ — это уникальное средство доступа к информации на мировом уровне по разным сферам деятельности человека— экономике, технике, науке, культуре, образовании. База данных ИНТЕРНЕТА используется для ознакомления с новейшими зарубежными публикациями, каталогами фирм-производителей современной компьютерной продукции и т.д., что особенно актуально в условиях сокращающегося потока традиционных носителей информации. ИНТЕРНЕТ — это перспективное средство дистанционного образования.
В настоящее время интенсивно разрабатываются автоматизированные заочные (дистантные) компьютерные системы обучения, в том числе и на основе ИНТЕРНЕТА. Изучение наук в этом случае реализуется посредством общения обучающегося заочно, через компьютерную сеть не только с компьютером, но и с преподавателем, напрвляющим учебный процесс. Здесь успех в значительной степени зависит от модератора (преподавателя, курирующего учебный процесс). Он обеспечивает успешное начало, обучение и помощь на начальной стадии, поддержку в разработке, развитии и завершении темы.
Сетевые компьютерные обучающие системы позволяют индивидуальным пользователям, находящимся на своих рабочих местах или дома, иметь доступ не только к мощным академическим сетям, но и подсоединяться к новейшим сетевым (мультимедийным) средствам обучения. Производители последних разрабатывают продукт с высокой степенью стандартизации и совместимости, распространения его в масштабах всей национальной системы образовании. Современные локальные академические сети (ЛВС и другие) подключаются к национальным. Местные академические сети посредством баз данных и баз знаний обеспечивают широкий спектр учебного материала и учебных пособий.
Укажем некоторые приоритетные направления в развитии компьютерных сетей:
1) локальные и региональные сети ЭВМ;
2) электронная почта;
3) телеконференции;
4) электронные журналы;
5) распределение базы данных;
6) электронные библиотеки;
7) экспертные системы;
8) настольные издательские системы;
9) электронные учебники;
10) обучающие системы на основе мультимедиаподхода (при лекционной форме обучения) и др.
Аппаратные и программные средства в компьютерных системах обучения тесно взаимосвязаны между собой, об этом можно судить по, признаку классификации обучающих программ на три уровня. При работе с программами первого уровня обучаемый читает текст на экране монитора, который прерывается контрольными вопросами. На них нужно ответить, выбрав правильный ответ из нескольких предложенных.
Учебные программы второго уровня уже предполагают возможность использования двухмерной графики, простого звукового ряда, логического ответа обучаемого. В этом случае формы представления информации на экране — текстовая и графическая.
Учебные программы третьего уровня представляют информацию в трехмерной компьютерной графике, со звуко- и видеорядом. Одновременное использование различных средств представления информации и обозначают термином «мультимедиа». Информация на компьютере может быть представлена в виде печатного текста, озвученного текста, таблицы, графика, диаграммы, карты, фотографии, картины, мультипликационного или видеофрагмента. Разнообразие форм представления и неограниченные объемы информации, возможность многократного обращения и повторения одного и того же материала, установления индивидуального темпа работы, «дружелюбная» форма общения и другие характеристики компьютера делают его незаменимым средством обучения по любой дисциплине.
Опыт применения мультимедиа в системе образования выявил главные преимущества этой системы, которые развиваются по мере совершенствования как аппаратных, так и программных средств. Они состоят в наличии точек разветвления в программе, что позволяет обучаемым регулировать процесс восприятия информации, либо вернуться назад для повторения материала, либо перейти к любой другой точке разветвления. Чем больше таких точек, тем выше интерактивность программы и ее гибкость в процессе обучения. Другое важнейшее преимущество — аудио-сопровождение (стерео- и квадро) учебной информации. Еще более эффективным является сочетание аудиокомментариев с видеоинформацией или анимацией. Значительно повышает качество восприятия информации музыкальное сопровождение учебного процесса.
По мнению ведущих экспертов в этой области, системы обучения на мультимедиа совершенствуются в двух направлениях: как по линии программных средств, так и аппаратных. Уже сейчас многие производители персональных компьютеров включают в конфигурацию как стандартную периферию голосовые синтезаторы и всевозможные адаптеры.
Поток мультимедийных материалов, имеющихся сейчас в ИНТЕРНЕТЕ, становится все более мощным, эффективным средством образования. ИНТЕРНЕТ дает шанс общаться через мировую компьютерную сеть, обсуждать результаты научного поиска на постоянно действующих семинарах, проводимых периодически конференциях без выезда на место их проведения и многое другое. Огромный опыт применения мультимедиа накоплен в западной системе образования.
Однако существуют проблемы, которые в определенной мере препятствуют прогрессу в этой области в ряде стран, в том числе и в Беларуси. Доступ в ИНТЕРНЕТ все еще очень дорог. Достаточно сложно использовать модем для того, чтобы связаться с удаленным сервером, компьютер не подключен в локальную сеть. Для того, чтобы загрузить графику, аудио- и видеофайлы, требуется высокоскоростной компьютер и сеть. Те, у кого компьютеры устаревшей конфигурации, могут испытывать неудобства в работе из-за того, что загрузка файлов, доступ к ИНТЕРНЕТ осуществляются очень медленно. Работа в системе Web обычно требует большого количества памяти ЭВМ и некоторые компьютеры приходится модернизировать или заменять для того, чтобы пользоваться нужными программами (например, Mosaic или Netscape).
Компьютерные технологии развиваются очень быстро и, видимо, в скором времени как компьютеры, так и программное обеспечение станут достаточно дешевыми и скорость передачи информации в сети значительно увеличится. Все это будет способствовать беспрепятственному доступу к международной сети преподавателей, студентов, школьников и, в результате, — более эффективному их обучению.