Создать PDF Рекомендовать Распечатать

Инновационные формы обучения на основе применения игровых автоматизированных обучающих систем

  • Автор (авторы):
    Гучапшев Хусейн Музарифович, Байдаев Эльдар Касимович, Чубакова Асият Якубовна
  • Дата публикации:
    19.04.16
  • ВУЗ ИЛИ ОРГАНИЗАЦИЯ:
    (Ано Впо «Белгородский Университет Кооперации, Экономики и Права», Нальчикский институт кооперации (филиал), Россия, КБР, г. Нальчик

Инновационные формы обучения на основе применения игровых автоматизированных обучающих систем

Гучапшев Хусейн Музарифович

кандидат технических наук, доцент

(АНО ВО «Белгородский Университет Кооперации, Экономики и Права»,

Нальчикский институт кооперации (филиал), Россия, КБР, г. Нальчик)

kavkaz2002@mail.ru

Байдаев Эльдар Касимович

кандидат физико-математических наук, ст. преподаватель

(АНО ВО «Белгородский Университет Кооперации, Экономики и Права»,

Нальчикский институт кооперации (филиал), Россия, КБР, г. Нальчик)

eldbaid@yandex.ru

Чубакова Асият Якубовна

старший преподаватель

(АНО ВО «Белгородский Университет Кооперации, Экономики и Права»,

Нальчикский институт кооперации (филиал), Россия, КБР, г. Нальчик)

asiyatu@mail.ru

Аннотация: Автоматизированное игровое обучение в настоящее время представляется наиболее перспективным методом повышения качества образования. Игровая форма обучения использует комплексный подход, в котором используется теоретические и практические навыки. Для того, чтобы наиболее правильно проектировать игровые автоматизированные обучающие системы (АОС), в особенности, игровую методику для конкретной дисциплины или предметной области, необходимо рассмотреть основные свойства и особенности обучающих игр.

Abstract: Automated game training now appears to be the most promising method to improve the quality of education. Game learning uses all-inclusive approach, which uses the theoretical and practical skills. In order to properly design gaming automated training system (ATS), in particular, a methodology for a specific discipline or subject area, it is necessary to review the basic properties and features of educational games.

Ключевые слова: Автоматизированное игровое обучение, игровые автоматизированные обучающие системы, модель, предметная область, автоматизированные деловые игры, автоматизированные игровые методики, имитационное моделирование.

Keywords: automated game learning slot automated training systems, model, subject area, automated business games, automated gaming methods, simulation.

На протяжении многих десятилетий накоплен большой опыт в области традиционных методов обучения студентов в различных областях профессиональной деятельности. Однако, согласно многочисленным исследованиям, традиционные методы обучения обладают рядом недостатков. К таким недостаткам следует отнести пассивный характер устного изложения, сложность организации активной работы студентов, невозможность учета в полной мере индивидуальных особенностей отдельных обучаемых и т.д. Одним из возможных путей преодоления этих трудностей является создание АСО.

Как известно, АСО – это автоматизированная информационная система, которая включает в себя преподавателя, студентов, комплекс учебно-методических и дидактических материалов, автоматизированную систему обработки данных.

Автоматизированное игровое обучение в настоящее время представляется наиболее перспективным методом повышения качества образования - одной из основных задач российского образования. Предметом игрового обучения могут быть совершенно различные сферы науки и деятельности человека. Это могут быть: естественнонаучные дисциплины, навыки управления транспортными средствами, работа авиа- или морских диспетчеров, управление предприятием и т.п.

Для того, чтобы наиболее правильно проектировать игровые автоматизированные обучающие системы, в особенности, игровую методику для конкретной предметной области, необходимо рассмотреть основные свойства и особенности обучающих игр.

Игры можно разделить по принципу вербальности на невербальные, вербальные и организационно-деятельностные.

Невербальные игры служат для обучения на основе интерактивного диалога учащегося и системы. В этом случае у обучающегося есть время на размышление перед ответом на очередной вопрос игровой АОС, сам процесс обучения, как правило, дискретен.

Вербальная игра предполагает имитационное моделирование среды, в которой должен действовать будущий специалист. Чаще всего, это - обучение некоторой профессиональной деятельности, в которой необходимо оперативно принимать решения в зависимости от быстро изменяющейся ситуации. Такие игры могут быть непрерывными во времени.

Организационно-деятельностные игры реализуются посредством автоматизированных деловых игр и представляют собой программные комплексы с несколькими ролевыми рабочими местами. У каждого обучающегося есть своя задача (например, участник 1 - директор производства, участник 2 - его конкурент, участник 3 - менеджер и т.д.). В таких случаях системой моделируются ситуации предметной области, которые позволяют “погрузиться” в задачу участникам игры, как в реальную предметную область.

Важным фактором любой обучающей игры является ее целенаправленность. Игры могут быть одноцелевыми и многоцелевыми. В первом случае преследуется единственная цель, как правило, это - освоение материала предметной области по определенной тематике. Во втором к такой цели могут добавляться другие, например, получение практических навыков управления или решения сложных задач, а также тестирование обучающегося.

Игры обладают свойством позиционности.Это свойство характерно для игр, построенных на принципах автоматизированных системы обеспечения деловых игр (АСОДИ). Эксперт - преподаватель может определить для обучающегося его роль или позицию в игре. Например, можно быть главой группы программистов, разрабатывающих автоматизированную систему, можно быть теоретиком-постановщиком задачи программирования, а можно быть программистом заранее определенного уровня.

Свойство множественности способов решения предполагает наличие множества возможных действий обучающегося. Игровое действие строится так, что участники игры обязательно попадают в ситуациюдефицита некоторого способа действия [1]. В этом случае им необходимо тщательно изучить теоретическую составляющую и исследовать предложенную игровую задачу с целью создания “своего” нового способа ее решения на основе полученных знаний.

Свойство вариативности обучающих игрпредполагает наличие множества вариантов продолжения задачи, которые могут выбираться либо случайно, либо по какой-нибудь методике. Кроме того, каждое правильное решение может быть получено несколькими вариантами. Выбор варианта решения обучающимся влияет на предложение ему следующего этапа игровой задачи.

Свойство интерактивности определяется как степень межличностного взаимодействия в игре. Можно рассматривать двух и более игроков, одним из которых обязательно является компьютер. Последний может взять на себя и функции сразу нескольких игроков. Таким образом, при дистанционном игровом обучении учащийся может не знать, кто из ролевых игроков моделируется АОС, а кто - реальный человек, возможно, преподаватель. В то же время, использование такой технологии позволяет существенно повысить эффективность обучения за счет введения в игру элемента антагонизма (противодействия) друг другу участников игры.

Различные составляющие (факторы) обучающей игры можно увидеть на рис.1.

gu1

Рис.1. Компонентная структура игрового обучения

Стрелками на рисунке обозначены направления информационных потоков. Эксперт-преподаватель посредством интерфейсной среды влияет на все составляющие автоматизированного учебного процесса. Под интерфейсной средой может, в зависимости от конкретной формы обучения, подразумеваться личное общение, локальный или удаленный доступ посредством каналов связи. Одной из задач преподавателя является переработка методических материалов для встраивания их в игровую АОС. Важным является то, что сама АОС в самом общем виде подразделяется на модель предметной области обучения (МПОО) и автоматизированные игровые методики (АИМ). Подробная архитектурная схема включает и другие составляющие АОС.

Рассмотрим основные формы проектирования модели предметной области обучения, иногда называемых моделями объекта изучения. Их принято разделять на два основных типа: ситуационные и динамические.

В первых сценарий игры функционирует по квантам времени, т.е. дискретно, и, следовательно, МПОО представляется статически.

Во-вторых, используется непрерывная имитационная модель изучаемой области и требуется оперативное управление МПОО, что приводит к необходимости представлять такую модель в виде программы или комплекса программ.

К ситуационному типу МПОО относятся, например, следующие формы моделей:

-       древовидные,

-       с признаковыми структурами,

-       фреймовые,

-       сетевые,

-       метаграфовые.

К динамическому типу МПОО можно отнести такие модели, как:

-       продукционные,

-       на основе сетевых сценариев,

-       на основе табличных сценариев,

-       с планами действий.

Древовидные типы МПОО строятся на основе деревьев, как разновидности графов, в которых любые две вершины, кроме корневой, имеют общего предка. В модели вершинам соответствуют понятия предметной области, ребра - отношения между ними. Самые простейшие деревья в этом случае представляют собой некоторую классификацию изучаемых в АОС понятий, возможно, с включением в нее последовательности их раскрытия. Древовидные МПОО могут иметь и более сложную структуру, например, могут представляться лесом (множеством деревьев) или стратифицированным графом, в котором каждая из вершин может быть раскрыта в некоторый подграф более низкой страты.

МПОО с признаковыми структурами базируются на кортежах с заведомо оговоренной семантикой. Например, кортежи могут быть типизированы по семантическим падежам: C1 (изучаемое понятие, тема, решаемая задача), C2 (общее понятие, частное понятие х, противоположное х частное понятие у), С3 (задача, способ решения) и т.п.

В признаковых структурах снимаются многие ограничения, принятые обычно в теории отношений. В частности:

- не закрепляется место имени отношения,

- допускаются кортежи с одним и тем же именем, но с различным числом аргументов,

- допускается вложенность одного кортежа в другой,

- допускаются переменные-атрибуты, т.е. вместо атрибута может стоять переменная, на место которой можно подставлять понятия и кортежи из определенной области определения.

Рассмотрение МПОО на основе теории признаковых структур позволяет при работе с ними использовать теорию унификации для сопоставления множеств кортежей между собой. Это дает возможность автоматизировать действия по выбору продолжения диалога с пользователем (обучающимся).

Фреймовые МПОО представляются с помощью множества взаимосвязанных фреймов. Каждый из фреймов - поименованная структура, имеющая родительский фрейм, по отношению к которому она является частным случаем. Содержимое фрейма - множество слотов, описывающих свойства и атрибуты понятия, задаваемого этим фреймом. Например, фрейм с названием “задача о коммивояжере” может быть частным случаем фрейма “задача эвристического программирования” и иметь имена слотов: “начальная ситуация”, “конечная ситуация”, “решение”. Каждый из этих слотов в этом случае может представлять собой теоретико-графовую сеть с помеченными состояниями.

Сетевые МПОО базируются на семантических сетях, описывающих структуру понятий, отношений и их атрибутов в предметной области обучения. Семантические сети имеют множество разновидностей, но все они используют ограниченное число понятий и отношений, которые подразумеваются как заведомо известные системе.

Сеть, например, может быть такой, как представлена на рис.2.

gu2

Рис.2. Пример семантической сети для МПОО

Метаграфовые МПОО - это, фактически, разновидность предыдущей формы модели предметной области. В этих моделях вершины подразделяются на два класса, один из которых соответствует решаемым задачам и подзадачам, а второй - вариантам правильных и неправильных ответов.

Использование нечеткой логики для задания весов вершинам позволяет в этом случае использовать более гибкий подход для оценки знаний обучающегося, т.к. появляется возможность оценивать рациональность решения или степень верности решения.

Продукционные МПОО - это динамические модели, в которых предметная область погружается в алгоритмы работы с обучающимся. Продукция, или правило, представляют собой директивы алгоритма обучения (шаги). Продукции состоят из левой части (антецедента продукции) и правой части (консеквентна продукции), что записывается следующим образом:

C1 & C2 & C3 v…v Cn-2 & Cn-1 & Cn—> D1 + D2 + … +Dm,

где Ci - условия, которые должны быть выполнены, если продукция применима в текущей ситуации обучения, Dj - действия, которые должна выполнить АОС для продолжения обучения. Операции “&” и “v” соответствуют логическим умножению и сложению булевой алгебры, а операция “+” - последовательной композиции действий (для выполнения действий одного за другим). Продукции в АОС располагаются в специальной базе продукций и могут подразделяться по нескольким областям при решении разных задач обучения. Таким образом, обучение производится с помощью выбора очередной применимой продукции и выполнения ее действий.

МПОО на основе сетевых сценариев являются еще одним типом динамических моделей предметной области. Здесь используются не просто теоретико-графовые сети, но предполагается, что эти сети являются сетями переходов. В них вершины являются состояниями игрового обучения, т.е. соответствуют ситуациям игровой предметной области, а ребра представляют собой дуги, используемые для перехода из одного положения в другое в зависимости от действий, предпринятых обучающимся (рис.3.).

gu3

Рис.3. Структура сетевого сценария

Начальное состояние соответствует началу обучения или началу очередного этапа обучения, а заключительное состояние знаменует конец сеанса учебы.

Такие сети могут быть программно реализованы, например, в следующих формах:

-  в виде МП-автомата или конечного автомата,

- в форме сети переходов,

- в форме расширенной рекурсивной сети переходов,

- в виде операторных переходов в языках Рефал.

МПОО на основе табличных сценариев мало чем отличаются от предыдущего типа МПОО, поскольку являются одной из форм хранения сетей переходов.

Сценарий игры представляет собой упорядоченную последовательность кадров. Кадр имеет список информационных элементов. Каждый из информационных элементов, находящихся в кадре, соответствует идентификатору следующего кадра, к которому возможен переход из текущего кадра. Каждый информационный элемент имеет имя, адрес последующего кадра, флаг выбора. Флаг обозначает выбор игроком соответствующего информационного элемента.

МПОО с планами действий [2] предполагают рассмотрение модели взаимодействия обучаемого с предметом изучения. План действий представляет собой аналогию сети переходов от состояния к состоянию. Однако, дуги сети раскрашиваются в три цвета, соответствующие выбору: правильный путь решения, неправильный путь решения и нейтральный путь. Все эти возможные пути заранее предусматриваются в сценарии действий, предлагаемых обучающемуся. После решения всей задачи производится анализ ошибочных или нейтральных действий, выбранных учеником и ему, предоставляется возможность исправить эти действия.

Реальные МПОО зачастую используют несколько типов моделирования предметных областей для их различных фрагментов или используются различные комбинации типов МПОО.

Исходя из выше изложенного, можно сформулировать следующие принципы построения игровых AOС:

  1. Оптимальности сочетания традиционных и инновационных форм обучения;
  2. Декомпозиции АОС на МПОО и АИМ;
  3. Многовариантности – создание уникальной игровой модели для обучаемого на основе базовой игровой модели АОС и др.

Достоинства применение инновационных формы обучения на основе игровых АОС [3]:

  1. Активность их участников - обучаемые увлеченные игрой, не замечают, что учатся, они познают, запоминают новое, ориентируются в необычных ситуациях, пополняют запас представлений и понятий, развивают фантазию, приобретают умения и навыки и применяют их в процессе игры;
  2. Динамичность, которая выражает влияние фактора времени на игровую деятельность человека - время приобретает такое же первостепенное значение, как и в жизни;
  3. Занимательность, которая отражает увлекательное проявление человеческой деятельности и потому оказывает сильное эмоциональное воздействие на человека, побуждая его к участию в игре или заинтересованному наблюдению за ее ходом и усиливая тем самым познавательные интерес и активность;
  4. Своеобразие субъект-объектных отношений, когда обучаемый выступает и как объект педагогического воздействия, и как субъект игровой деятельности, полностью вовлеченный в ее процесс. Основным элементом обучающей игры является выполнение ею дидактической задачи. Она определяется общей целью обучения и тесно связана с целью и задачами занятий. Все остальные элементы - содержание, правила, игровые действия - подчинены дидактической задаче и обеспечивают ее реализацию.

Вывод: Для повышения качества образования следует применять инновационные формы обучения и в частности - игровые АОС. Однако при этом надо учитывать оптимальный баланс между выше перечисленными достоинствами и сложностью организации инновационных форм обучения по сравнению с традиционными формами обучения, а также неизбежными затратами на создание АОС.

Библиографический список

1.Князева Е.М., Юрмазова Т.А., Муратова Е.А. Использование тестовых технологий в образовательном процессе // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 3.

2.Афонин А.М. Теоретические основы разработки и моделирования систем автоматизации: Учебное пособие / А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, А.М. Петрова, Ю.Е. Ефремова. - М.: Форум, 2011. - С.192.

3. Балыкина Е.Н. Компьютеризация обучения истории в ВУЗе: белорусский опыт / История и компьютер: Новые информационные технологии в исторических исследованиях и образовании. / Сб. трудов под ред. Л. Бородкина и В. Леверманна. М.- Геттинген. 1993. - С.234-235.

4. Медведева С.Н., Тутубалин П.И. Информационные технологии контроля и оценки знаний в системе дистанционного обучения Moodle. Международный электронный журнал “Образовательные технологии и общество (EducationalTechnology & Society)" – 2012 – V. 15 -N1.– С.555-566. - ISSN 1436-4522.

URL:  http://ifets.ieee.org/russian/periodical/V_151_2012EE.html

5. Гучапшев Х.М. / Адаптивные сценарии обучения / Гучапшев Х.М., Шапсигов М.М. Управление экономическими системами: электронный научный журнал ВАК, № регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г.,   http://www.uecs.ru, 2014. - с. 95-101.

6. Гучапшев Х.М. / Особенности использования интернет технологий в образовательном процессе вуза / Гучапшев Х.М., Шапсигов М.М., Управление экономическими системами: электронный научный журнал ВАК, № регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г.,   http://www.uecs.ru, 2014. - с. 96-112.

7. Гучапшев Х.М. / ProjectExpert - система финансового анализа, для обучения будущих экономистов / Гучапшев Х.М., Шапсигов М.М. Управление экономическими системами: электронный научный журнал ВАК, № регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г., http://www.uecs.ru, 2014. - с. 215-219.

8. Кривицкий Б.Х. Обучающие компьютерные программы: психология разработки преподавателями обучающих курсов в АСО // Международный электронныйжурнал "Образовательные технологии и общество (EducationalTechnology & Society)" - 2007 - V. 10 -N 3. - С.395-406. - ISSN 1436-4522. URL:http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html

 

  vakperechen

ОБНОВЛЕННЫЙ СПИСОК ВАК 2016 г.
ОТ 19.04.2016  >> ПРОСМОТРЕТЬ
tass
 
ПО ВОПРОСАМ ПУБЛИКАЦИИ СТАТЕЙ И СОТРУДНИЧЕСТВА ОБРАЩАЙТЕСЬ:
skype SKYPE: vak-uecs
e-mail
MAIL: info@uecs.ru
phone
+7 (928) 340 99 00
 

АРХИВ НОМЕРОВ

(01) УЭкС, 1/2005
(02) УЭкС, 2/2005
(03) УЭкС, 3/2005
(04) УЭкС, 4/2005
(05) УЭкС, 1/2006
(06) УЭкС, 2/2006
(07) УЭкС, 3/2006
(08) УЭкС, 4/2006
(09) УЭкС, 1/2007
(10) УЭкС, 2/2007
(11) УЭкС, 3/2007
(12) УЭкС, 4/2007
(13) УЭкС, 1/2008
(14) УЭкС, 2/2008
(15) УЭкС, 3/2008
(16) УЭкС, 4/2008
(17) УЭкС, 1/2009
(18) УЭкС, 2/2009
(19) УЭкС, 3/2009
(20) УЭкС, 4/2009
(21) УЭкС, 1/2010
(22) УЭкС, 2/2010
(23) УЭкС, 3/2010
(24) УЭкС, 4/2010
(25) УЭкС, 1/2011
(26) УЭкС, 2/2011
(27) УЭкС, 3/2011
(28) УЭкС, 4/2011
(29) УЭкС, 5/2011
(30) УЭкС, 6/2011
(31) УЭкС, 7/2011
(32) УЭкС, 8/2011
(33) УЭкС, 9/2011
(34) УЭкС, 10/2011
(35) УЭкС, 11/2011
(36) УЭкС, 12/2011
(37) УЭкС, 1/2012
(38) УЭкС, 2/2012
(39) УЭкС, 3/2012
(40) УЭкС, 4/2012
(41) УЭкС, 5/2012
(42) УЭкС, 6/2012
(43) УЭкС, 7/2012
(44) УЭкС, 8/2012
(45) УЭкС, 9/2012
(46) УЭкС, 10/2012
(47) УЭкС, 11/2012
(48) УЭкС, 12/2012
(49) УЭкС, 1/2013
(50) УЭкС, 2/2013
(51) УЭкС, 3/2013
(52) УЭкС, 4/2013
(53) УЭкС, 5/2013
(54) УЭкС, 6/2013
(55) УЭкС, 7/2013
(56) УЭкС, 8/2013
(57) УЭкС, 9/2013
(58) УЭкС, 10/2013
(59) УЭкС, 11/2013
(60) УЭкС, 12/2013
(61) УЭкС, 1/2014
(62) УЭкС, 2/2014
(63) УЭкС, 3/2014
(64) УЭкС, 4/2014
(65) УЭкС, 5/2014
(66) УЭкС, 6/2014
(67) УЭкС, 7/2014
(68) УЭкС, 8/2014
(69) УЭкС, 9/2014
(70) УЭкС, 10/2014
(71) УЭкС, 11/2014
(72) УЭкС, 12/2014
(73) УЭкС, 1/2015
(74) УЭкС, 2/2015
(75) УЭкС, 3/2015
(76) УЭкС, 4/2015
(77) УЭкС, 5/2015
(78) УЭкС, 6/2015
(79) УЭкС, 7/2015
(80) УЭкС, 8/2015
(81) УЭкС, 9/2015
(82) УЭкС, 10/2015
(83) УЭкС, 11/2015
(84) УЭкС, 11(2)/2015
(85) УЭкС,3/2016
(86) УЭкС, 4/2016
(87) УЭкС, 5/2016
(88) УЭкС, 6/2016
(89) УЭкС, 7/2016
(90) УЭкС, 8/2016
(91) УЭкС, 9/2016
(92) УЭкС, 10/2016
(93) УЭкС, 11/2016
(94) УЭкС, 12/2016
(95) УЭкС, 1/2017
(96) УЭкС, 2/2017
(97) УЭкС, 3/2017
(98) УЭкС, 4/2017
(99) УЭкС, 5/2017
(100) УЭкС, 6/2017
(101) УЭкС, 7/2017
(102) УЭкС, 8/2017
(103) УЭкС, 9/2017
(104) УЭкС, 10/2017
(105) УЭкС, 11/2017
(106) УЭкС, 12/2017
(107) УЭкС, 1/2018
(108) УЭкС, 2/2018
(109) УЭкС, 3/2018
(110) УЭкС, 4/2018
(111) УЭкС, 5/2018
(112) УЭкС, 6/2018
(113) УЭкС, 7/2018
(114) УЭкС, 8/2018
(115) УЭкС, 9/2018

 Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

№ регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г.       ISSN: 1999-4516