Компьютерные технологии обучения в рижском техническом университете: воспоминание о будущем

Научная школа Рижского политехнического института (ныне Рижского Технического университета), созданная профессором, д.т.н. ( Д.т.н. и к.т.н. – ученые степени ВАКа СССР, по системе Латвии им соответствуют степени Dr.Habil.Sc. и Dr.Sc. ) Л.В.Ницецким, была одной из ведущих в области компьютерных технологий обучения (КТО) в бывшем СССР.

Ученики профессора – д.т.н., профессор Л.Новицкий и к.т.н., профессор Л.Зайцева, много лет работавшие в области КТО, - настоящей статьей подводят некоторые итоги работ и пытаются наметить будущие перспективы.

1.    Исследования и разработки рижского политехнического института в области компьютерных технологий обучения 1.1.    Автоматизированные обучающие системы семейства “КОНТАКТ”

Научный коллектив Рижского политехнического института (РПИ), руководимый д.т.н. профессором Л.В.Ницецким, наряду с НИИ проблем высшей школы (д.т.н., профессор А.Я. Савельев) и ИК АН Украины (д.т.н., профессор А.М. Довгялло), был одним из основоположников работ в СССР в области компьютерных технологий обучения.

Первые системы для контроля знаний были разработаны в РПИ в конце 60-х годов на базе ЭВМ “Минск-22” [Ницецкий Л.В., 1972] и “Минск-32” [Юдина И.Г., Зайцева Л.В., 1975] и получили название “КОНТАКТ”.

По мере появления новых средств вычислительной техники в РПИ разрабатывались новые версии автоматизированных обучающих систем (АОС) семейства “КОНТАКТ”: КОНТАКТ/ДОС, КОНТАКТ/ОС и КОНТАКТ/М.

• 1.1.1.    Система КОНТАКТ/ДОС

  Одними из первых в СССР АОС на базе ЕС ЭВМ, которые функционировали в среде операционной системы ДОС ЕС, были системы СПОК-ЕС (Алексеенко, 1978) и КОНТАКТ/ДОС (Лавендел, 1979).

Прототипом АОС СПОК-ЕС, созданной в ИК АН Украины, являлась система COURSEWRITER-III (разработка фирмы IBM). Дальнейшим развитием АОС СПОК-ЕС была версия СПОК-ВУЗ, созданная совместно группой вузов под управлением НИИ проблем высшей школы и ИК АН Украины. Как система СПОК-ЕС (СПОК-ВУЗ), так и система КОНТАКТ/ДОС обеспечивали диалог по комплексу обучающе-контролирующих программ, предварительно помещенных в базу данных АОС. В системе КОНТАКТ/ДОС, кроме диалога по тестам, составленным на языке CTL, предоставлялась также возможность генерации вопросов в пакетном режиме и контроль правильности ответов на них. Система включала 10 обучающе-контролирующих и 11 программ для генерации заданий.

Основной вклад в разработку АОС КОНТАКТ/ДОС внесли следующие сотрудники РПИ: Л.Ницецкий (руководитель работы), Л.Зайцева, Ю.Лавендел и У.Суковский. В работе также принимали участие Л.Новицкий, Д.Олдерс и В.Шитиков.

• 1.1.2.    Система КОНТАКТ/ОС

  Версия системы КОНТАКТ/ОС [Л.В.Зайцева, Л.В.Ницецкий и др. 1982] Рижского политехнического института являлась логическим развитием версии КОНТАКТ/ДОС, хотя для составления обучающих программ в ней использовался язык КОНТАКТ [Ницецкий Л.В., 1977], отличный от ранее применявшегося языка CTL.

Данная версия являлась первой в СССР АОС на базе операционной системы ОС ЕС. Библиотека системы включала 40 обучающих и 29 контролирующих программ по языкам программирования, операционным системам, философии, инженерной графике и другим дисциплинам. В системе КОНТАКТ/ОС впервые был реализован популярный в настоящее время метод адаптации – управление последовательностью изучения курса (на основе графовой модели учебного предмета). Для оценки знаний обучаемых использовался настраиваемый алгоритм выставления оценок, учитывающий дидактические характеристики заданий [Зайцева Л.В., 1981].

Систему КОНТАКТ/ОС разрабатывал коллектив в составе: проф. Л.Ницецкий (руководитель), к.т.н. Л.Зайцева, к.т.н. Л.Новицкий, У.Суковский и В.Шитиков. Она была удостоена одной серебряной и четырех бронзовых медалей ВДНХ СССР.

• 1.1.3.    Система КОНТАКТ/M

  В результате дальнейшего развития системы КОНТАКТ/ОС была создана версия КОНТАКТ/М [Новицкий Л.П., 1984], которая дополнительно обеспечивала: диалоговое программирование учебных заданий; обработку умений и навыков у операторов сложных технических систем (атомных и тепловых электростанций, оборонных комплексов) на основе имитационных моделей; обучение пользователей микропроцессорных систем; интеграцию с системами автоматизированного проектирования.

За период с 1984 по 1988 годы система КОНТАКТ/М была внедрена в 25 организациях СССР, в том числе ВНИИ атомных электростанций, Нововоронежской и Смоленской АЭС. Система была разработана коллективом в составе: к.т.н. Л.Новицкий (руководитель), Л.Витол, В.Грибкова, к.т.н. Л.Зайцева, В.Каминска, к.т.н. С.Овсюков, Д.Олдерс, У.Суковский, С.Суковская, Г.Романова, С.Федулова, и к.т.н. В.Шитиков.

• 1.1.4.    Система АОС ВУЗ / КОНТАКТ

Эта версия системы была создана с целью интеграции систем линии СПОК (СПОК-ЕС, СПОК-ВУЗ, АОС ВУЗ) на базе языков программирования обучающих курсов COURSEWRITER-III (ЯОК) и оригинальных разработок семейства “КОНТАКТ”.

Интеграция обеспечивалась на двух уровнях:

• –    уровень диалогового монитора-надстройки, позволяющей пользователям АОС переходить из одной среды работы в другую;

• –    уровень конвертора – преобразование и перенос обучающих курсов, составленных на языке ЯОК в базу данных АОС КОНТАКТ/М с последующим их использованием в этой среде.

• 1.2.    Обучающая система на базе СМ ЭВМ

  Система разработки обучающих курсов для пользователей микропроцессорных средств на базе ЭВМ линии СМ-4 и операционной системы ОС РВ представляла собой одно из ответвлений семейства “КОНТАКТ”. В ней в качестве базового пакета использовалась АОС для мини-ЭВМ Казанского госуниверситета [Лазарева Г.Н., Якин Г.Ю., 1984]. Кроме НИИ ВЭФ (Рига), эта система также использовалась в ВНИИ АЭС (Ереван) для обучения персонала технических систем. В разработке этой версии АОС принимали участие: к.т.н. Л.Новицкий (руководитель работ), к.т.н Л.Зайцева, Н.Мальчёнкова, к.т.н. В.Шитиков.

• 1.3.    Обучающая система на базе персональных ЭВМ

  В 1988 г. в РТУ был организован первый в Латвии компьютерный класс персональных ЭВМ учебного назначения, оснащенный локальной сетью из 20 IBM совместимых ПК.

В качестве инструментального средства организации обучающего диалога на базе персональных ЭВМ типа IBM PC использовалась разработка научной группы “Диалоговые обучающие системы” [Зайцева Л.В. и др., 1990], в основу которой был положен пакет DOMINO-2, закупленный Государственным комитетом СССР по народному образованию у иностранных фирм для целей компьютерного обучения.

Основными функциональными возможностями разработанного инструментального средства являлись: разработка разветвленных сценариев обучающего диалога с помощью текстового и графического редакторов пакета DOMINO-2 и набора специальных команд для структурирования и организации учебной информации; автоматическое формирование планов контроля знаний с групповой адаптацией к контингенту пользователей; управление диалогом с индивидуальной адаптацией на основе моделей пользователей; определение уровня подготовленности с помощью набора алгоритмов выставления оценок; реализация различных типов диалога (меню, динамическое меню, конструирование формул и др.); построение программнопонятийных тренажеров с использованием команд динамической графики и моделей изучаемых процессов; работа с распределенной базой данных, хранящей сведения о ходе обучения, в среде локальной вычислительной сети; сбор, обработка и выдача по запросам статистических данных о ходе обучения и качестве учебной информации и др.

Первая версия инструментальных средств использовалась для разработки автоматизированного учебного курса “Физика реактора” (была внедрена в Севастопольском высшем военно-морском инженерно-командном училище), а вторая – для учебного курса “Основы теории автоматического управления“ (была внедрена в НПО “Промавтоматика”).

• 1.4.    Научная деятельность сотрудников группы “Диалоговые и обучающие системы”

Отличительной особенностью школы проф. Л.В.Ницецкого являлось совмещение научной, учебно-методической и производственной деятельности в области компьютерных технологий обучения. Сотрудниками школы подготовлена одна докторская (1990 г. - Л.П.Новицкий) и шесть кандидатских (1980 г. - Л.П.Новицкий; 1981 г. - Л.В.Зайцева; 1984 г. - В.С.Шитиков; 1987 г. - В.А.Грибкова; 1988 г. - Л.А.Витол; 1988 г. - У.А.Суковский) диссертаций. В период с 1975 по 1991 годы двумя поколениями учеников проф. Л.В.Ницецкого было опубликовано свыше 250 научных работ по тематике КТО.

После более чем десятилетнего перерыва сейчас в докторантуре (бывшей аспирантуре) под руководством проф. Л.Зайцевой и проф. Л.Новицкого обучаются пять студентов, тематика работ которых непосредственно или косвенно посвящена КТО.

• 1.5.    Система АСОЛИЯ

  Адаптивная система обучения лексике иностранного языка (АСОЛИЯ) [Растригин Л.А. 1979] была разработана под руководством д.т.н. профессора Л.В. Растригина и обеспечивала изучение понятий языка на основе модели ученика, которая корректировалась на каждом шаге обучения. Система была доведена до коммерческой стадии и с успехом использовалась в Латвии в 90-х годах.

• 1.6.    Организация всесоюзных конференций и совещаний

  Сотрудники научной группы “Диалоговые и обучающие системы” совместно с профeccором. Л.П. Леонтьевым, начиная с 1984 г.г. организовывали ежегодную Всесоюзную конференцию ”Математические модели и вычислительная техника в управлении учебным процессом высшей школы”. Эти мероприятия проводились на базе пансионата “Дом науки” АН Латвии в Юрмале и привлекали внимание большого числа участников (до 200-250 человек). Последнее совещание в области компьютерных технологий обучения было проведено в Юрмале в 1990 г. совместно с группой д.т.н., профессора А.М. Довгялло из ИК АН Украины.

Не пора ли возродить традиции?

• 1.7.    Работы РТУ в период с 1992 г. по настоящее время

В связи с изменившейся политической и экономической ситуацией на территории бывшего СССР, коллектив научной группы “Диалоговые и обучающие системы” потерял практически всех своих основных заказчиков, представлявших министерства электронной промышленности, обороны, атомной энергетики и др. Из-за отсутствия достаточного финансирования работы в данном направлении велись значительно менее активно, в основном силами студенческих групп под руководством Л. Зайцевой и Л. Новицкого.

Основные результаты за этот период:

• 1.    установление контактов со своими Западными коллегами во время международных конференций:

  – East-West Conference on Emerging Computer Technologies in Education [Novitsky L., E.Shudrova, V.Shitikov., 1992];

  – European Simulation Symposium (ESS`93) [Merkuryev Y. et al., 1993];

  – International Seminar “Language & Technology in Europe 2000” [Novitsky L., 1994];

  – EUROSIM Congress 95 [Novitsky L., 1995];

  – International Conference “Intelligent Tutoring Systems” (ITS`96) [Novitsky L., Shitikov V., 1996];

  – International Conference ISAGA’96 [Zaitseva L. et al., 1996];

• –    USICEE Mediterranean Seminar on Engineering Education [Zaitseva L., Zakis J.D., 1997];

• –    International Workshop “Modelling & Simulation within a Maritime Environment” [Novitsky L., Shitikov V., 1998];

• –    1^st UICEE Annual Conference on Engineering Education [Zakis J.D., 1998];

• –    2^nd Scientific Workshop “ICT and Distance Education Development in the Baltic Sea Region” (Sweden, 2000);

• –    The International Workshop “Telematics and Life-Long Learning” [Bule J., L.Zaiceva, 2001];

• –    International Conference on Telematics and Web-based Education “Telematica’2001” [Zaitseva L., N.Prokofjeva, U.Kuplis, 2001];

• –    IASTED International Conference on Computer and Advanced Technology ~ CATE 2003 [Zaitseva L., Boule C., 2003a];

• –    IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT 2003) [Zaitseva L., Boule C., 2003b].

• 2.    работы по теме “Разработка интеллектуальных обучающих систем на базе средств моделирования и анимации” (1996-2000 г.г., руководитель работы – Л.Новицкий) в рамках программы Латвийского союза ученых;

• 3.    поддержание контактов со своими Восточными и Балтийскими коллегами: участие в конференциях, проводившихся на территории бывшего СССР: – Международные конференции  “Образование и виртуальность”

[Зайцева Л.В., 2000; Буле Е.Е., Зайцева Л.В., 2001; Прокофьева Н.О., 2001; Буль Е.Е., Зайцева Л.В., 2002; Прокофьева Н.О., 2002а];

• –    IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT 2002) [Зайцева Л.В., Прокофьева Н.О., 2002];

• –    Международная   научно-практическая   конференция   “Интернет-

  образование” [Прокофьева Н.О., 2002b];

  – Х Всероссийская научно-методическая конференция “Телематика 2003” [Зайцева Л.В., 2003; Буль Е.Е., 2003; Прокофьева Н.О., 2003].

2.    Взгляд в будущее

В 1995 году после заключения контракта с Европейской комиссией по развитию дистанционного обучения (ДО) в Латвии наряду с другими странами центральной и восточной Европы приступили к выполнению проекта в рамках программы PHARE “Международное сотрудничество в дистанционном образовании” (Multi-Country Cooperation in Distance Education). Руководство проекта осуществлялось созданным на базе РТУ Латвийским контактным пунктом дистанционного обучения (директор Dr И.Слайдиньш), который позднее был включен в состав вновь образованного Латвийского центра дистанционного обучения. В этот период было создано семь региональных центров ДО, в том числе центр дистанционного обучения РТУ (директор Dr. А.Капениекс). Сотрудниками центра ДО РТУ был подготовлен ряд учебных курсов для дистанционного обучения, в том числе в содружестве с коллегами из Великобритании и Эстонии курс “Как начать успешный бизнес: планирование бизнеса для свободного рынка” [A. Kapenieks, et al., 2003]. Каждый дистанционный курс центра ДО поставляется на диске.

На международном семинаре TELEBALT, проводившегося организацией Open Latvia в рамках проекта Европейского Сообщества 2-3 апреля 2003 г. в Риге, обсуждались вопросы, касающиеся тематики “e-learning” в 6-й Научной программе [TELEBALT, 2003].

В частности, в докладах Dr. А.Капениекса и Dr. И.Слайдиньша (РТУ) рассматривались проблемы создания мультимедийных учебных материалов и использования удаленных обучающих программ. Выступление Dr. Э.Гинтера было посвящено разработке дистанционного учебного курса для изучения предмета “Информационные системы логистики” [Bruzzone A, et al., 2002]. На семинаре был констатирован тот факт, что, хотя технологии реализации автоматизированного обучения значительно ушли вперед по сравнению с началом 90-х годов (вместо локальных сетей ПЭВМ используются удаленный Internet доступ, мультимедийные средства, виртуальная реальность), глобальные проблемы в этой области остались практически те же. Они были обобщены еще в конце 80-х годов 20-го столетия в серии монографий, в подготовке которых принимали активное участие и ученые РТУ Л.П. Леонтьев [Леонтьев Л.П., Гохман О.Г., 1984], Л.А. Растригин [Растригин Л.А., 1979], Л.В. Ницецкий, Л. Зайцева, Л. Новицкий и В. Грибкова [Зайцева Л.В., Новицкий Л.П., Грибкова В.А., 1989].

Среди проблем, которые актуальны и сегодня, отметим следующие:

• –    математическое моделирование процессов контроля знаний и умений;

• –    формализация методик определения дидактической эффективности КТО;

• –  взаимосвязь педагогики, психологии, математики и информатики и др.

Конечно, эти проблемы должны исследоваться с учетом принципиально новых технологий их реализации, а также с учетом современного мирового опыта, например, распространяемого организацией ААСЕ (Association for the Advancement of Computing in Education).

Таким образом, авторы считают целесообразным возобновить проведение конференций на базе РТУ в области КТО, приглашая на них специалистов различных стран. Одной из целью таких конференций могло бы быть формирование международного коллектива, который был бы в состоянии подготовить успешную заявку в рамках 6-й Научной программы Еврокомиссии.