Лингвистическое обеспечение игровой обучающей информационной системы

Актуальность проблемы. В высшем образовании активно ведется процесс модернизации, заключающийся во внедрении технологических средств отвечающих актуальным потребностям современного общества. Развитие информационных технологий и возможность решения с помощью компьютерной техники педагогических задач привели к появлению отдельного класса программного обеспечения — обучающих информационных систем (ОИС), включающего в себя автоматизированные обучающие системы, мультимедийные обучающие системы (симуляторы, тренажеры), автоматизированные учебные пособия и другие подобные виды систем.

В рамках ОИС новейшие информационные технологии позволяют переносить в виртуальную среду всё более трудновоспроизводимые процессы реальной жизни, симулировать сложные системы, имитировать поведение реальных людей искусственными персонажами. При таком стремительном расширении набора задач, которые можно решать с помощью обучающего программного обеспечения, одним из перспективных направлений развития и повышения эффективности ОИС является использование преимуществ мультимедийных технологий и возможностей виртуального пространства, но для этого необходимо внедрять и адаптировать проверенные педагогические методики, в частности, методики активного игрового обучения.

Данные методики зарекомендовали себя как надежный и высокоэффективный способ ощутимо повысить усваиваемость учебного материала как в процессе передачи знаний, так и в процессе контроля над успеваемостью, что особенно важно для комплексных ОИС, в рамках которых часто решаются обе эти задачи. Внедрение игровых технологий в современные автоматизированные системы передачи знаний является одним из ключевых направлений для перевода ОИС на новый, более высокий уровень и позволяет придать процессу компьютерного обучения такие недостающие ему элементы, как творчество, импровизация и эмоциональное напряжение.

Интерес к современным компьютерным игровым технологиям и концепциям игрового обучения постоянно возрастает. Специфика и разносторонность феномена игры, а также сложности его представления в электронной среде раскрывают перед исследователями проблемы описания и эффективного внедрения обучающей игровой ситуации в электронную среду. Таким образом, актуальным становится решение проблем, связанных с поиском, разработкой и стандартизацией форматов представления данных, способных, наряду с описанием процесса обучающей игровой ситуации, предоставить разработчику ОИС возможности варьировать её воздействие на различные аспекты процесса усвоения информации обучаемым.

Интенсивное развитие рынка программного обеспечения в области автоматизированного обучения в начале XXI века диктует необходимость создания единых, взаимозаменяемых стандартов и унифицированных правил внутреннего и внешнего представления информации. Решение подобных задач является одной из компетенций лингвистического обеспечения информационных систем.

Научная проблема заключается в отсутствии эффективного компьютеризированного обучения в условиях повышенных требований к системе образования, что напрямую связано с недостаточным использованием различных методик обучения, в частности, методик игрового обучения в современных информационных обучающиющих системах. Поиск решения данной проблемы невозможен без сведения воедино больших потенциальных возможностей современных компьютерных технологий в области описания сложных процессов и явлений. Одним из таких явлений является феномен игры, лежащий в основе вышеуказанных методик, стандартов и принципов внутреннего и внешнего представления данных в рамках современных ОИС, направленных на осуществление возможности варьирования способов воздействия на обучаемого путем изменения характера подачи материала. Отсутствие специфических единых форматов и способов описания игровой обучающей ситуации в рамках информационной системы сводит решение обозначенной научной проблемы в данном диссертационном исследовании к лингвистическому обеспечению игровой компоненты обучающей информационной системы.

Степень разработанности проблемы. Исследовательское направление, связанное с созданием автоматизированных обучающих информационных систем, находится на стыке разных наук — педагогики, психологии, лингвистики, информационных и технических наук, что обусловлено их интегративной природой. Практически все учебные заведения высшей школы РФ используют в своем арсенале обучающие (деловые) игры или методы активного обучения. В то же время ведутся активные поиски способов увеличения эффективности компьютеризированных обучающих систем, разрабатываются методики создания электронных учебных курсов, в методическом инструментарии которых должны использоваться современные разработки в области педагогики, дидактики и психологии. Наряду с расширением функциональных возможностей подобных систем увеличивается их сложность, поэтому работа ведется также по направлениям, связанным с разработкой структуры системы, выделением отдельных модулей, решающих дидактические задачи таких систем, их проектирования и тиражирования.

Несмотря на то, что в области разработки игровых обучающих систем и систем с игровой компонентой ведутся исследования как в России, так и за рубежом, только за редким исключением эти исследования носят междисциплинарный характер. В основном же игра как метод обучения, рассматривается с точки зрения психологии (Е.И. Машбиц, Д. Б. Эльконин, Л.С. Выготский) — культурологии (Н.В. Нестерова, К.Ю. Баннов) — философии.

В.Д. Шинкаренко, М.Ф. Овсянников) — педагогики (Е.Б.Куркин, Д. В. Попов, A.B. Осин, Г. В. Карева, Г. А. Атанов). Игровое компьютерное обучение как таковое рассматривается с точки зрения информатики (Н.П. Садовникова, Р. П. Даркен, С. де Фрейтас), но оно почти не исследуется в совокупности всех изучающих её дисциплин, что является наиболее важным для создания ОИС с игровой компонентой.

В практике высшей школы подобные системы создаются, как правило, группой специалистов-информатиков без привлечения экспертов в области педагогики, психологии, лингвистики. Такой подход негативно сказывается на конечном результате. Создавая игровые обучающие информационные системы (ИОИС), разработчики экспериментально и практически доказали эффективность подобных технологий обучения. Но анализ имеющегося опыта разработок выявил ряд проблем, мешающих активному распространению таких обучающих систем: отсутствие общей методики разработки игровой обучающей системыотсутствие распределения компетенций между разными специалистами, требующимися для создания системынедостаточная модульность и адаптивность, в связи с отсутствием типовой функциональной архитектуры.

Ряд отечественных специалистов, занимающихся исследованиями электронных учебных материалов (З.В. Баяндина, О.В. Зимина), и, в частности, их игровой составляющей (Н.П. Садовникова, Д. А. Байгозин, Ю. М. Батурин, М. Гебель, C.B. Клименко), разработал методики создания электронных изданий по конкретным учебным дисциплинам. Но предложенные методики решают лишь частные задачи отдельных учебных курсов.

В то же время зарубежные исследователи организуются и создают информационные ресурсы, целью которых является объединение усилий специалистов из разных областей науки, чтобы, используя новейшие информационные технологии, в том числе технологии игрового обучения в информационной среде, поднять образование на качественно новый уровень. Одна из крупнейших организаций подобного типа — EDUCAUSE (http:// www.educause.edu). В Российском информационном пространстве подобную роль выполняет специализированый портал «ИКТ в образовании» (http://ict.edu.ru), но в его рамках проблематика игрового компьютерного обучения не рассматривается.

Объект исследования. Игровые обучающие информационные системы и обучающие системы с игровой компонентой.

Предмет исследования. Лингвистическое обеспечение игровой компоненты обучающей информационной системы.

Целью диссертационной работы является разработка информационной лингвистической модели описания игровой ситуации, направленной на решение ряда педагогических задач. Задачи диссертационного исследования:

• исследовать типологию игровых ОИС и возможности их применения в профессиональном образовании;

• проанализировать особенности функциональных архитектур существующих игровых ОИС;

• определить функции и состав лингвистического обеспечения игровой обучающей информационной системы;

• разработать концептуальную модель игровой компоненты ОИС, формализовать её функции в рамках лингвистического обеспечения системы;

• произвести экспериментальную проверку разработанной модели. Методологической базой исследования явились основные положения теории информации и информационных процессов, теории экспертных оценок, а также теории автоматизированных систем. В целях всестороннего изучения проблемы разработки информационной лингвистической модели описания игровой компоненты ОИС были использованы научные труды отечественных и зарубежных специалистов по информационным технологиям, а также материалы периодических научных изданий.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и проверки рабочих гипотез в исследовании использован комплекс теоретических методов и методик, адекватных природе изучаемого объекта:

— методы системного анализа, которые использовались на этапе идентификации проблемной области и определения ее актуальности, постановки целей и выработки решений;

— методы терминологического анализа, которые использовались при комплексном изучении различных научных трудов по проблеме исследования;

— методы алгоритмизации и программирования, используемые для описания объектов разрабатываемой модели;

— методы эмпирического исследования (анкетирование);

— методы статистической обработки результатов экспериментального исследования.

Научная новизна исследования заключается в постановке и решении проблемы создания лингвистической модели описания игровой компоненты ОИС, впервые ставшей предметом исследования, в ходе которого:

• на основе анализа современного состояния разработки игровых обучающих информационных систем выявлены проблемы, препятствующие их развитию и внедрению в практику вузов (отсутствие общей методики разработки ИОИСотсутствие распределения компетенций между специалистами, участвующими в разработкеотсутствие типовой функциональной архитектуры системы);

• предложены пути решения выявленных проблем проектирования ИОИС с помощью разработки концептуальной модели ИОИС, включающей в себя совокупность лингвистических средств, объединенных общей структурой и способами описания;

• в рамках концептуальной модели обоснованы подходы к процессу проектирования ИОИС, интегрирующие компетенции специалистов из разных областей (педагогов, психологов, лингвистов, дизайнеров, специалистов по проектированию интерфейсов и т. д.);

• сформулированы в рамках концептуальной модели ИОИС подходы к подготовке учебного материала для решения ряда дидактических задач.

Положения, выносимые на защиту:

1. Одним из перспективных путей повышения качества образовательного процесса должно стать применение игровых технологий обучения, поскольку игры (деловые, компьютерные, дидактические, коммуникативно-деятельностные и др.) позволяют организовать творческое взаимодействие педагога и обучающихся, способствуя их развитию и самореализации.

2. Игровые технологии обучения могут быть реализованы в игровой обучающей информационной системе — ИОИС — автоматизированной обучающей системе, которая в процессе игрового взаимодействия с пользователем в явной или скрытой форме осуществляет процесс обучения, используя активные и игровые методы обучения. ИОИС характеризуется высокой мультимедийностью и преобладанием интерактивных способов передачи и закрепления учебного материала.

3. Для создания и эффективного функционирования ИОИС необходимо распределение полномочий между специалистами различных областей знания (педагогика, информатика, лингвистика, психология, дизайн) в процессе проектирования и реализации систем. Для этих целей необходимо использование предлагаемой лингвистической модели описания игровой ситуации, позволяющей тиражировать созданные игровые взаимодействия при создании других ИОИС иной тематики.

4. Основными компонентами ИОИС, позволяющими реализовать методы игрового обучения, являются:

• программные алгоритмы, обеспечивающие функционирование системы;

• структурированный по предлагаемой схеме учебный материал, включающий в себя методы контроля уровня знаний и подразумевающий возможность внедрения мультимедийных учебных единиц;

• лингвистический комплекс средств структурирования и метаописания данных, обеспечивающий совместное функционирование компонентов системы.

5. Информационно-лингвистическая модель, на основе которой осуществляется структурирование, описание и кодирование учебного материала для ИОИС, содержит:

• формат описание учебных единиц;

• формат описания дидактических методик;

• формат описания сценария обучения.

6. Концептуальная модель игровой ОИС должна включать следующие функциональные подсистемы:

• подсистему игровой ситуации;

• дидактическую подсистему;

• технологическую подсистему.

Теоретическая значимость работы заключается в сформулированных в результате исследования подходах к созданию лингвистического обеспечения игровой обучающей информационной системы, которые могут стать основой для создания подобных систем в целом и изучения их работы с точки зрения педагогики, психологии и информатики.

Сформулирована концепция создания игровых обучающих систем с точки зрения их лингвистического обеспечения.

Уточнены следующие понятия в рамках профессионального обучения в сфере высшей школы:

• игровая обучающая информационная система;

• лингвистическое обеспечение игровой обучающей информационной системы;

• игровая обучающая ситуация в информационной системе. Практическая значимость работы заключается в разработке концептуальной модели лингвистического обеспечения, которая может быть использована как основа для создания игровой ОИС или может войти в состав лингвистического обеспечения обучающих систем сопровождения учебного процесса в вузах, а именно:

• структура описания дидактических единиц в электронных учебных курсах, предусматривающая возможность обращения к ним из подсистем, использующих методы игрового обучения;

• модульная структура представления и метаописания электронных учебных курсов, выделяющая задачи, решаемые разными областями педагогики, в отдельные функциональные части ИОИС. Практическая ценность результатов диссертационного исследования заключается в том, что ОИС получают возможности:

• использовать в процессе подачи учебного материала набор методов игрового обучения;

• производить настройку процесса обучения с целью решения различных педагогических задач, опираясь на модульный принцип внутреннего представления учебного материала и описания игровых обучающих ситуаций;

• делегировать полномочия по разработке отдельных частей системы соответствующим специалистам.

Предлагаемая функциональная структура ИОИС позволяет:

• специалистам, занимающимся решением педагогических задач, принимать участие в разработке системы на всех этапах её создания, не владея спецификой программно-технической реализации;

• адаптировать систему с учетом меняющихся педагогических задач и специфики материала, аудитории, целей обучения;

• настраивать игровую ситуацию безотносительно к программно-технической реализации игры и её дидактическим задачамиспользовать педагогические наработки и решения, созданныев рамках одной ИОИС, в качестве компонентов для других систем.

Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного университета культуры и искусств, что подтверждено соответствующими документами. Материалы и выводы диссертации используются при чтении лекций по курсу «Анимационное проектирование», «Высокоуровневые методы информатики и программирования», «Проектирование ИС» на факультете информационных технологий СПбГУКИ.

Внедрение методик игрового обучения в современные автоматизированные системы передачи знаний является одним из ключевых направлений для перевода ОИС на новый, более высокий уровень.

Материалы и выводы диссертации могут быть использованы при:

• проектировании и разработке архитектуры игровой ОИС и обучающей ИС с игровой подсистемой;

• создании электронных учебных курсов, в т. ч. мультимедийных;

• исследованиях, связанных с игровым обучением, и обучением, основанном на компьютерных играх;

• проведении лекционных и практических занятий по общим и специальным курсам по информатике, прикладной лингвистике и дизайну игрового взаимодействия (game-design).

Апробация работы.

Основное содержание диссертации изложено в 7 публикациях по теме диссертации, общим объёмом 1,23 п. л., а также на научных конференциях:

Публикации в изданиях, включенных в список ВАК РФ:

• Яковлев, К. С. Лингвистическое обеспечение современных игровых обучающих информационных систем. Обзор технологических возможностей и предъявляемых требований / К. С. Яковлев // Глобальный научный потенциал. — 2011. — № 9. — С. 46−48.

• Яковлев, К. С. Методики игрового обучения в информационных системах/ К. С. Яковлев// Перспективы науки. — 2011. — № 9. — С. 125−127. .

• Яковлев, К. С. Лингвистическая модель обучающей информационной системы /К. С. Яковлев // Перспективы науки. -2011.-№ 10.-С. 85−87.

Статьи в сборниках научных трудов и журналах:

• Яковлев, К. С. Моделирование игровых ситуаций в профессиональном обучении / К. С. Яковлев // Материалы 57-й научной конференции аспирантов и студентов / С.-Петербург, гос. ун-т культуры и искусств — отв. ред. В. В. Головин. — СПб.: СПбГУКИ, 2009. — С. 64−65.

• Яковлев, К. С. Игровые обучающие информационные системы: обзор технологий / К. С. Яковлев // Материалы 58 и 59 научной конференции аспирантов и студентов. — СПб.: СПбГУКИ, 2011. — С. 5−7.

• Яковлев, К. С. Разработка лингвистической модели обучающей игровой ситуации для ИС / К. С. Яковлев // Материалы 58 и 59 научной конференции аспирантов и студентов. -СПб.: СПбГУКИ, 2011. — С. 8−9.

• Яковлев, К. С. Технические аспекты реализации игровой ситуации в игровых обучающих системах / К. С. Яковлев // Материалы 60-й научной конференции аспирантов и студентов — СПб.: СПбГУКИ, 2012. -С. 136−139.

Основные результаты представленной работы:

1. Произведен анализ влияния технологизации на процесс образования в высших учебных заведениях. Выявлен разрыв между уровнем развития информационных технологий в области передачи информации (средства мультимедиа) и уровнем использования этих технологий в обучающих информационных системах. Обозначены направления развития обучающих информационных систем заключающиеся в применение игровых технологий обучения.

2. Проведен анализ использования в современной педагогической практике методов игрового обучения, выявлена специфика использования этих методов в высшей школе и предпосылки перевода этих методов в среду информационных технологий. Выявлено отсутствие общей методологии разработки обучающих игровых систем и связанные с этим проблемы в разделении компетенций между специалистами-разработчиками. Усиление должного внимания к данной проблеме позволит избежать ряда существенных недостатков, присущих некоторым современным игровым ОИС, и увеличить эффективность их использования.

3. Проведен анализ существующих игровых ОИС. Определены основные факторы, оказавшие наибольшее влияние на развитие игрового обучения. Проанализированы варианты возможного применения игровых систем в обучении. Проведен анализ современных подходов к созданию игрового ПО и игровых ОИС, в частности.

4. Выработаны критерии оценки ИОИС, характеризующие систему с различных точек зрения и позволяющие проводить комплексную оценку качества её исполнения. Выделены следующие группы критериев, отвечающих за различные аспекты процесса эксплуатации системы:

• техническая реализация;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Современные информационные технологии позволяют виртуализировать сложные процессы реальной жизни, в связи с этим перспективным направлением становится использование этих технологий в образовательном процессе. Одним из направлений использования этих технологий является создание и применение ИОИС. В представленной работе рассмотрены различные вопросы, связанные с проектированием этих систем. В частности, в исследовании рассмотрены вопросы переноса методик игрового обучения в ОИС, а также связанные с этим процессом проблемы и трудности и предложены пути их решения.

Игровое автоматизированное обучение представляет собой высокоэффективный способ значительно повысить усвояемостью материала за счет наглядности, разнообразия в формах подачи материала, новых соревновательных инструментов контроля, использование мультимедиа, интерактивности, новейших программных и аппаратных технологий, таких как симуляция физических законов, технологии расширенной и виртуальной реальности и т. д. Эффективность и целесообразность логичного применения игровых систем обосновывалась многими авторами, отечественными и зарубежными. Игровые ОИС, основываясь на феномене игры, дают возможность внести в компьютеризированное обучение такие факторы, как азарт, увлечение процессом, непроизвольная концентрация на предмете, соревновательный момент, увлечение и другие положительные аспекты, присущие игре как обучающему процессу.

При проведении подобного исследования, было выяснено, что для того, чтобы решить ряд проблем, возникающих в процессе создания ОИС, необходимо создание модели лингвистического обеспечения для описания игрового процесса и дидактических задач игровой ОИС. Разработка этой модели является одной из целей представленной работы. В процессе достижения данной цели был решен ряд задач, связанных с разработкой специфических форматов внешнего и внутреннего представления данных, выделения новых подходов к концепциям создания игровых ОИС, определения критериев их оценки.