Instructional
Design for the Real Time Simulation
D.A.Esikov*, J.L.Sullivan** |
Разработка
Обучающих Программ на Основе Симуляторов Реального Времени
Д.А.Есиков*, J.L.Sullivan**
* Московский Государственный Университет
им. М.В.Ломоносова, Физический факультет, тел. (095) 448-7935, факс
(095) 939-1104, email: esd@garnet.ru
** Applied Performance Technology, USA
|
| Продукт №1 для разработки обучающих систем
- ToolBook II Instructor, предложенный корпорацией Asymetrix Learning
Systems (http://www.asymetrix.com)
и быстро завоевавший сторонников в различных областях, связанных с подготовкой
специалистов, начинает вторгаться и в ниши, традиционно занимаемые такими
инструментами разработки программ, как Visual Basic или С++. Безусловное
преимущество Asymetrix ToolBook, связанное с минимальными издержками
разработки конечного продукта, и возможностью создавать продукты с
функционально насыщенным интерфейсом, делает его весьма перспективной
основой для визуального моделирования реальных явлений, устройств
или информационных (программных) систем. Использование математического
моделирования позволяет воспроизводить ситуации, возникновение которых
в реальной жизни может быть связано со значительными трудностями или
издержками.
Если моделируемая система относительно проста и не предъявляет существенных
требований к производительности компьютера, разработка математической
модели и создание симулятора (даже реального времени) может быть выполнена
в Asymetrix ToolBook. |
|
Использование симуляторов в обучении значительно
повышает эффективность последнего, а применение современных обучающих
технологий в комплексе с компьютерным моделированием позволяют создать
практически "идеальную обучающую среду", не имеющую аналогов
среди традиционных форм обучения. Целью предлагаемого проекта было
создание компьютерной обучающей программы для подготовки операторов
установки непрерывного литья для S&L Plastics, Inc (Nazareth,
PA, USA), а именно, микропроцессорного блока управления смесителем
(HydReclaim Blender Control Panel). Образовательный уровень потенциальных
слушателей не предполагал использование какой-либо дополнительной
технической документации.
На этапе проектирования учебного курса рассматривалось несколько
различных моделей обучения, предполагающих полную идентичность предмета
реальному объекту. Это касалось не только функциональных возможностей
симулятора, но и дизайна самой панели управления. |
Программа, разработанная в ToolBook II Instructor
(версии 6.1) содержала три базовых блока:
- ядро реального времени (собственно симулятор), имитирующее работу
панели управления, с частотой 5-10 Гц определяющее состояние системы
как реакцию на действия оператора и управляющее анимацией блок-схемы
устройства. Интерфейс симулятора не предполагал других способов
управления системой кроме кнопок на панели управления смесителем.
Для точной настройки нескольких десятков параметров симулятора использовался
внешний конфигурационный файл.
- ядро Инструктора, имитирующее действия оператора по управлению
реальным устройством или контролирующее его действия.
- диспетчер, функции которого сводились к регистрации слушателя,
контролю за выполнением заданий, печати сертификата по итогам сданных
экзаменов.
|
|
Блок-схема
HydReclaim Blender
Работающие в реальном времени панель управления и Инструктор позволили
создать уникальную схему по моделированию не только собственно самого
устройства, но и реакции этого устройства на произвольные действия
оператора. Основные режимы работы Инструктора, реализующие различные
подходы к обучению, сводились к следующим: |
| (1) "Let me try"
(режим по умолчанию) позволял обучаемому выстраивать собственные представления
о работе устройства как результат "проб и ошибок". При этом
Инструктор не вмешивался в управление и не контролировал обучаемого. |
|
|
| (2) "Guide me"
- реализовывал когнитивный подход в обучении, когда Инструктор, предлагая
оператору выполнить те или иные действия, контролировал их, позволяя
исправлять ошибочные. |
|
 |
| (3) "Show me"
- пассивная модель обучения, наиболее близкая к традиционным, сконцентрированным
на самом предмете обучения. Инструктор управлял стилизованной кистью
руки и, имитируя действия оператора, нажимал на кнопки панели управления.
Действия Инструктора сопровождались текстовыми и речевыми комментариями.
Для описания последовательности действий оператора использовался
специальный макроязык, что позволило эффективно организовать работу
по программированию симулятора и созданию учебного курса. |
|
 |
| (4) "Test me"
- этот режим был аналогичен (2), хотя и не допускал каких-либо ошибок
обучаемого, моделируя выполнение контрольного задания. Часто разные
последовательности операций приводили к одинаковым результатам. Тем
не менее, Инструктор имел возможность выбирать ответ оператора среди
множества правильных. Для кодирования реакции оператора был разработан
специальный макроязык и модуль распознавания командных последовательностей. |
|
 |
| В соответствии с конструктивистской теорией
обучения обучаемый имел полную свободу выбора порядка изложения материала
и выполнения контрольных заданий. В отличие от традиционной объективистской
модели обучаемому не предлагалось ознакомиться с задачами текущего занятия
в обязательном порядке, он имел возможность сделать это самостоятельно.
Аналогично бихевиористским программам обучения формирование навыков
работы у оператора подкреплялось постоянным контролем за его действиями.
При выполнении ошибочных операции обучаемому предлагалось повторить
|
|
свои действия до тех пор, пока он не начинал
считать себя готовым к выполнению квалификационных заданий. Принципы
разработки симулятора и создания интерактивной обучающей среды могут
быть легко распространены и на другие области знания. В настоящее
время ведутся работы по созданию средств разработки обучающих систем
для Asymetrix ToolBook на основе симуляторов и интерактивных обучающих
технологий. |
Доклад
представлен на научно-практической конференции
"Дистанционное обучение"
С.-Петербург, 1999 |
