Днес образователният софтуер е набор от приложения за развитие на определени умения у учениците. Но за пръв път такива системи се появяват преди повече от сто години — инженерите и изобретателите преминават дълъг път от недовършени механични "образователни машини" до първите компютри и алгоритми. Нека разкажем повече за това.
Снимка: / CC BY
Първите експерименти — успешни и не толкова
Образователният софтуер започва в края на XIX век. Дълго време основен източник на знания остават наставниците и книгите. Образователният процес отнема твърде много време на учителите, а резултатите понякога оставят желащо.
Успехите на индустриалната революция доведоха много от тогавашните хора до очевидния извод: студентите могат да бъдат обучавани по-бързо и по-ефективно, ако преподавателите бъдат заменени с механични учебни машини. Тогава образователният "конвейер" ще позволи да се подготвят специалисти с по-малко времеви разходи. Днес опитите за механизиране на този процес изглеждат наивни. Но именно този "образователен стимпанк" стана основата на съвременните технологии.
Патентът за механично устройство за изучаване на граматика от американец на име Халсион Скинър (Halcyon Skinner) през 1866 година. Устройството представляваше кутия с два прозореца. В единия от тях ученикът виждаше рисунки (например, кон). Във втория прозорец, с помощта на бутони, той набираше името на обекта. Но системата не коригираше грешки и не извършваше проверка.
През 1911 година психологът Хербърт Остин Аикинс (Herbert Austin Aikins) от Йейлския университет патентова устройство за обучение по аритметика, четене и правопис. Ученикът комбинираше три дървени блока с фигурни изрези в специален дървен кутия. На тези блокове бяха изобразени, например, елементи от прост аритметичен пример. Ако фигурите бяха подбрани правилно, в горната част на плочките се формираше правилният отговор ().
През 1912 година основата за нови и по-успешни автоматизирани методи на обучение положи американският психолог (Едвард Ли Торндайк) в книгата „Образование“. Той смята, че основният недостатък на учебниците е, че студентите са оставени сами на себе си. Те могат да пропуснат важни моменти или, без да усвоят стария материал, да преминат към изучаване на новия. Торндайк предложи коренно различен подход: „механична книга“, в която следващите раздели се отварят само след като предишните са преминати подобаващо.
Снимка: / Unsplash.com
В обширното произведение на Торндайк описанието на устройството заема , своите заключения той не детализира подробно. Но това беше достатъчно, за да вдъхнови професора от университета на Охайо Сидни Пресси (Sidney Pressey) през 1924 година, система за обучение — Automatic Teacher. На барабана на машината ученикът виждаше въпрос и варианти за отговор. Натискайки един от четирите механични клавиша, той избирал правилния отговор. След това барабанът се завъртал и устройството „предлагало“ следващия въпрос. Освен това, броячът отбелязвал количеството успешни опити.
През 1928 година Пресси патентова изобретението, но реализира идеята на Торндайк не в целия й обем. Automatic Teacher не можеше да обучава, но позволяваше бързо да се тестват знанията.
След Сидни Пресси много изобретатели започнаха да конструират нови „обучаващи машини“. Те обединиха опитите от XIX век, идеите на Торндайк и технологиите на новия век. До 1936 година в САЩ 700 различни патента за „обучаващи машини“. Но след това започна Втората световна война, работата в тази област бе спряна и значителни постижения трябваше да се чакат почти 20 години.
Машина за обучение на Фредерик Скинър
През 1954 година професорът от Кембриджския университет Бъръс Фредерик Скинър (Burrhus Frederic Skinner) формулира основните принципи на изучаването на граматика, математика и други предмети. Концепцията като теория на програмираното обучение (programmed learning).
Тя гласи, че основният компонент на обучаващото устройство трябва да бъде стриктна програма с елементи за изучаване и проверка на материала. Самият процес на обучение е стъпаловиден — ученикът не преминава напред, докато не усвои необходимата тема и не отговори на контролните въпроси. В същата година Скинър представи „обучаваща машина“ за използване в училищата.
Въпросите бяха печатани на хартиени карти и демонстрирани „покадрово“ в специално прозорче. Учениците въвеждаха отговора на клавиатурата на устройството. Ако отговорът беше верен, машината пробиваше дупка в картата. Системата на Скинър се отличаваше от аналогичните, защото след първата серия въпроси ученикът отново получаваше само тези, на които не успя да отговори. Цикълът се повтаряше, докато остават нерешени задачи. По този начин устройството не само тествало знания, но и обучавало студентите.
Скоро машината беше пусната в серийно производство. Днес изобретението на Скинър се счита за първото устройство, в което успяха да съчетаят резултатите от теоретичните изследвания в педагогическата психология с технологичните новшества от онова време.
Системата PLATO, съществувала 40 години
На базата на теорията на програмираното обучение, през 1960 година 26-годишният инженер (Donald Bitzer), току-що завършил Университета на Илинойс, компютърната система PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations).
Терминалите PLATO се свързваха с университетския мейнфрейм . За дисплей служеха обикновени телевизори, а клавиатурата на потребителя имаше само 16 клавиша за навигация. Студентите от университета можеха да изучават различни тематични курсове.
Снимка: / PD / Клавиатура PLATO4
Първата версия на PLATO беше експериментална и имаше съществени ограничения: например, възможността да работят двама потребители едновременно се появи едва през 1961 година (в обновената версия PLATO II). А през 1969 година инженерите представиха специален език за програмиране за разработване не само на учебни материали, но и на игри.
PLATO се усъвършенстваше, и през 1970 година Университета на Илинойс подписа споразумение с компанията Control Data Corporation. Устройството излезе на търговския пазар.
Шест години по-късно с PLATO работеха вече 950 терминала, а общият обем на курсовете достигаше 12 хиляди учебни часа по много университетски дисциплини.
Днес системата не се използва — тя беше прекратена през 2000 година. Обаче самата организация PLATO Learning (в момента Edmentum), която отговаряше за промоцията на терминалите, разработва учебни курсове.
«Могат ли роботите да обучават нашите деца»
С развитием новите технологии в образованието през 60-те години започна и критиката – основно в популярната американска преса. Заглавията в вестниците и списанията като „Образователни машини: благословия или проклятие?“ говореха сами за себе си. на скептиците се свеждаха до три основни точки.
Първо, това е недостатъчната методическа и техническа подготовка на учителите на фона на общата недостиг на кадри в американските училища. На второ място, високата цена на оборудването и малкото на брой учебни курсове. Така, училищата в един от окръзите похарчиха $5000 (огромна сума по онова време), след което откриха, че за пълноценното обучение липсват материали.
На трето място, експертите се тревожеха за възможната дегуманизация на образованието. Твърде много ентусиасти говореха за това, че в бъдеще учителите няма да са необходими.
По-нататъшното развитие на събитията показа, че страховете са били напразни: преподавателите не се превърнаха в безмълвни помощници на компютрите, цените на оборудването и софтуера намаляваха, а количеството образователни материали – нарастваше. Но това се случи едва през 80-90-те години на 20-ти век, когато се появиха нови разработки, които задминаха успехите на PLATO.
За тези технологии ще разкажем следващия път.
За какво още пишем в Хабре:
Източник: habr.com
