История образовательного ПО: развитие персональных компьютеров и виртуальные преподаватели

Предыдущая часть нашего рассказа закончилась на стыке 80-х и 90-х годов. К этому времени преподаватели несколько охладели к компьютерам. Считалось, что по-настоящему они нужны только программистам. Во многом такое мнение сложилась из-за того, что персональные компьютеры того времени не были в достаточной степени доступными с точки зрения пользовательского опыта, и у преподавателей не всегда хватало навыков, чтобы адаптировать и применить их в учебном процессе.

Когда потенциал ПК был в полной мере раскрыт, и они стали понятнее, удобнее и привлекательнее для обывателей, ситуация начала меняться, в том числе и в сфере образовательного ПО.

Фото: Federica Galli / Unsplash.com

«Железное» юзабилити

Это была первая модель Apple с периферийной шиной SCSI (Small Computer Systems Interface, произносится как «скази»), благодаря которой к компьютеру можно было подключать самые разные устройства: от жестких дисков и приводов до сканеров и принтеров. Такие порты можно увидеть на всех компьютерах Apple вплоть до iMac, который вышел в 1998 году.

Идея расширения пользовательских возможностей стала ключевой для Macintosh Plus. Тогда образовательным учреждениям компания предложила скидки на специальную модель — Macintosh Plus Ed, а Стив Джобс активно поставлял технику школам и университетам, а параллельно с этим — лоббировал налоговые льготы для IT-компаний, которые занимаются такими проектами.

Через год после Macintosh Plus Apple выпустила свой первый компьютер с полноцветным дисплеем, Macintosh II. Инженеры Майкл Дьюи (Michael Dhuey) и Брайан Беркли (Brian Berkeley) начинали работу над этой моделью втайне от Джобса. Тот был категорически против цветных Macintosh, не желая терять элегантность монохромной картинки. Поэтому проект обрел полноценную поддержку только со сменой руководства компании и встряхнул весь рынок ПК.

Он привлекал не только своим 13-дюймовым цветным экраном и поддержкой 16,7 млн цветов, но и модульной архитектурой, улучшенным SCSI-интерфейсом и новой шиной NuBus, которая позволяла менять набор аппаратных компонентов (кстати, Стив был против и этого момента).

Фото: Ransu / PD

Несмотря на ценник в несколько тысяч долларов, компьютеры с каждым годом становились ближе к потребителям, хотя бы на уровне функций и возможностей. Дело оставалось за малым — создать программы, которые будут работать на всем этом великолепном «железе».

Виртуальные преподаватели

Новые компьютеры вызвали дискуссии о проблемах системы образования в целом. Одни рассуждали о невозможности достучаться до каждого ученика в переполненном классе. Другие подсчитывали, сколько времени уходит на проведение и проверку контрольных работ. Третьи — критиковали учебники и методички, обновление которых влетало в копеечку и растягивалось на годы.

С другой стороны, «электронный преподаватель» мог бы единовременно заниматься с тысячами учеников, а каждый из них получил бы 100% его внимания. Тесты можно было бы формировать автоматически, программу обучения — обновлять нажатием кнопки. Не говоря уже о том, что так можно было бы преподнести материал без субъективных оценок и добавлений, всегда в том виде и объеме, которые одобрили в экспертном сообществе.

Фото: Jaredd Craig / Unsplash.com

В начале 90-х ученикам школ предложили образовательное ПО нового поколения — они стали заниматься алгеброй с Algebra Cognitive Tutor и Practical Algebra Tutor (PAT), а физикой — с DIAGNOSER. Этот софт предоставлял возможности не только для оценки знаний, но и помощь в освоении материала из учебных программ. Но адаптировать такие продукты к образовательным процессам было не так и просто — новый софт отличался от программ-предшественников и потребовал иных методов преподавания — разработчики хотели, чтобы школьники не зубрили материал, а понимали его.

«Все старшеклассники используют математику в повседневной жизни, но мало кто связывает свой опыт со “школьной” математикой, — рассуждали создатели PAT. — В наших [виртуальных] классах они работают над минипроектами, например, сравнивая показатели прироста леса за разные периоды. Эта задача заставляет их строить прогнозы на базе существующих данных, учит анализировать отношения между множествами, описывать все явления на языке математики».

Разработчики ПО ссылались на предложения Национального совета учителей математики (National Council of Teachers of Mathematics), который в 1989 году рекомендовал не мучать школьников гипотетическими проблемами, а формировать практический подход к изучению предмета. Традиционалисты от образования критиковали такие новшества, однако уже к 1995 году сравнительные срезы доказали эффективность интеграции практических задач — занятия с новым ПО повысили результативность школьников на итоговом тестировании на 15%.

Но главная проблема была связана не с тем, что преподавать, а с тем, как программисты начала 90-х годов смогли наладить диалог между электронными преподавателями и их слушателями?

Человеческий разговор

Это стало возможным, когда академики буквально разобрали механику человеческого диалога на шестеренки. В своих трудах разработчики упоминают Джима Минстрела (Jim Minstrell), который сформировал аспектный метод обучения, достижения в области когнитивной психологии и психологии обучения. Эти находки позволили им спроектировать системы, которые за десятки лет до умных чат-ботов могли поддержать «разговор» — дать обратную связь в рамках учебного процесса.

Так, в описании электронного учителя по физике AutoTutor говорится, что он умеет «предоставлять положительную, негативную и нейтральную обратную связь, подталкивать ученика к более полному ответу, помогать с припоминанием нужного слова, давать подсказки и дополнения, исправлять, отвечать на вопросы и резюмировать тему».

«AutoTutor предлагает серию вопросов, на которые можно ответить пятью-семью фразами, — рассказывали создатели одной из систем для обучения физике. — Сначала пользователи отвечают одним словом или парой предложений. Программа помогает ученику раскрыть ответ, адаптируя постановку задачи. В результате на один вопрос приходится 50-200 реплик диалога».

Фото: 1AmFcS / Unsplash.com

Разработчики обучающих решений не просто обеспечили им владение школьным материалом — как и «живые» учителя, эти системы примерно представляли уровень знаний учеников. Они «понимали», когда пользователь мыслит в неправильном направлении или находится в шаге от верного ответа.

«Учителя умеют подобрать нужный темп для своей аудитории и найти нужное объяснение, если видят, что слушатели зашли в тупик, — писали разработчики DIAGNOSER. — Именно эта способность лежит в основе минстреловского аспектного метода (facet-based instruction). Предполагается, что ответы учеников основаны на их глубинных представлениях о том или ином предмете. Учитель должен вызвать правильное представление или избавить от неправильного с помощью контраргументов или демонстрации противоречий».

Многие эти программы (DIAGNOSER, Atlas, AutoTutor) работают до сих пор, пройдя эволюцию в несколько поколений. Другие переродились под новым именами — например, из PAT выросла целая серия обучающих продуктов для средней и старшей школы, колледжей и высших учебных заведений. Возникает вопрос, почему эти великолепные решения так пока и не заменили учителей?

Главная причина — это, разумеется, деньги и сложность долговременного планирования с точки зрения интеграции такого ПО в образовательный процесс (с учетом жизненного цикла самих программ). Поэтому электронные учителя и преподаватели сегодня остаются исключительно интересным дополнением, которым могут блеснуть отдельные школы и вузы. С другой стороны, наработки конца 90-х и начала 2000-х не могли попросту пропасть. С такой технологической базой и перспективами, которые открывал Интернет, образовательным системам оставалось только расти.

В следующие годы школьные классы лишились стен, а школьники и студенты (почти) избавились от скучных лекций. О том, как это произошло, мы расскажем в новом хабратопике.

У нас на Хабре:

• Рождение образовательного ПО и его история: от механических машин до первых компьютеров
• История образовательного ПО: первые ПК, обучающие игры и софт для студентов

Источник: habr.com