Инструментальные программные средства познавательного характера

Для развития познавательных, или когнитивных, качеств личности обучаемых должны предлагаться разнообразные задания эвристического характера, в которых требуется решить реальную проблему, изучить взаимосвязи и закономерности тех или иных явлений, найти принципы построения различных структур и т.д. И здесь на помощь могут прийти инструментальные про­граммные средства познавательного характера, которые основы­ваются на принципе конструктора, позволяющего создавать обу­чаемым их собственное понимание новых концепций, в рамках которых предоставляется возможность построить схему решения определенной проблемы, часто визуализированную. В ходе этой работы обучаемый демонстрирует понимание новых знаний и воз­можности ранее полученных знаний. Подобные средства относят к категории интеллектуальных обучающих систем (ИОС), созда­ние которых становится реальным благодаря интенсивному росту возможностей персональных компьютеров.

Проектирование ИОС базируется на работах в области искусст­венного интеллекта, в частности, теории экспертных систем — сложных программных комплексов, манипулирующих специаль­ными, экспертными знаниями в узких предметных областях. Как и человек-эксперт, эти системы решают задачи, используя логику и эмпирические правила, умеют пополнять свои знания. В итоге, соединяя мощные компьютеры с богатством человеческого опы­та, экспертные системы повышают ценность экспертных знаний, делая их широко применяемыми. Например, И. П. Подласый при­водит пример педагогической экспертной системы «Оранта», предназначенной для моделирования и количественной оценки результатов воспитательного взаимодействия классного руково­дителя с учащимися. Система, ориентированная на учителей и студентов педагогических учебных заведений, позволяет по зало­женным в ней параметрам определить тип педагога и тип класса (используется около 100 характеристик), а также предсказать, каковы могут быть результаты воспитательного процесса при определенном сочетании этих типов.

Характерным примером ИОС являются системы символьной математики (Mathlab, Maple, Mathematica и др.), помогающие выполнять различные символьные преобразования, встречающи­еся в математических задачах, и доступные не только студентам, инженерам, ученым, но и учащимся старших классов. Эти систе­мы показывают то, как надо выполнять исследование функций, дифференцирование, вычисление интегралов и специальных функ­ций и т.д. Возможность прослеживания всех этапов решения, раз­витая графика делают такие программные средства весьма эффек­тивными для организации самостоятельной работы обучаемых, проведения практических занятий, подготовки демонстрацион­ных материалов к урокам и лекциям. К категории ИОС можно также отнести и некоторые программные разработки, предназна­ченные непосредственно для общеобразовательных учебных заве­дений, например электронный учебник математики Л. Я. Боревского. В нем при решении задач обучаемый выбирает для себя максимально возможную оценку. Этот выбор и определяет то, каким образом экспертная система будет вести к решению зада­чи, в процессе которого требуется отвечать на задаваемые вопро­сы (выбирать вариант ответа или вводить формулу). Все промежу­точные преобразования выполняются системой и вместе с пояс­нениями автоматически выводятся на экран, давая возможность видеть в подробностях весь ход решения задачи.