Obecnie oprogramowanie edukacyjne to zbiór aplikacji zaprojektowanych w celu rozwijania określonych umiejętności u uczniów. Ale takie systemy pojawiły się po raz pierwszy ponad sto lat temu - inżynierowie i wynalazcy przeszli długą drogę od niedoskonałych mechanicznych „maszyn edukacyjnych” do pierwszych komputerów i algorytmów. Porozmawiajmy o tym bardziej szczegółowo.
Zdjęcie: / CC BY
Pierwsze eksperymenty – udane i niezbyt udane
Początki oprogramowania edukacyjnego sięgają końca XIX wieku. Przez długi czas głównym źródłem wiedzy pozostawały mentorzy i książki. Proces edukacyjny zabierał nauczycielom zbyt dużo czasu, a rezultaty czasami pozostawiały wiele do życzenia.
Sukcesy rewolucji przemysłowej doprowadziły wielu do, wydawałoby się wówczas oczywistego, wniosku: uczniowie mogliby uczyć się szybciej i efektywniej, gdyby nauczycieli zastąpiono mechanicznymi maszynami do nauczania. Wtedy edukacyjny „przenośnik” umożliwi przeszkolenie specjalistów w krótszym czasie. Próby mechanizacji tego procesu wydają się dziś naiwne. Ale to właśnie ten „edukacyjny steampunk” stał się podstawą nowoczesnej technologii.
Pierwszy patent na mechaniczne urządzenie do nauki gramatyki w 1866 roku przez Amerykanina Halcyona Skinnera. Samochód był pudełkiem z dwoma oknami. Na jednym z nich uczeń zobaczył rysunki (np. konia). W drugim oknie za pomocą przycisków wpisał nazwę obiektu. Jednak system nie poprawił błędów i nie przeprowadził weryfikacji.
W 1911 roku psycholog Herbert Austin Aikins z Uniwersytetu Yale opatentował urządzenie do nauczania arytmetyki, czytania i ortografii. Uczeń połączył trzy drewniane klocki z figuralnymi wycięciami w specjalnej drewnianej skrzynce. Bloki te przedstawiały na przykład elementy prostego przykładu arytmetycznego. Jeśli liczby zostały wybrane poprawnie, na górze płytek uformowana została prawidłowa odpowiedź ().
W 1912 roku amerykański psycholog położył podwaliny pod nowe i skuteczniejsze zautomatyzowane metody nauczania. (Edward Lee Thorndike) w książce „Edukacja”. Za główną wadę podręczników uważał fakt, że uczniowie są pozostawieni samym sobie. Mogą nie zwracać uwagi na ważne punkty lub bez opanowania starego materiału przejść do nauki nowego. Thorndike zaproponował zasadniczo odmienne podejście: „książkę mechaniczną”, w której kolejne sekcje otwierane są dopiero po prawidłowym ukończeniu poprzednich.
Zdjęcie: /unsplash.com
W obszernej pracy Thorndike’a pojawił się opis urządzenia nie opisał w żaden sposób swoich przemyśleń. Ale to wystarczyło profesorowi Uniwersytetu Ohio Sidneyowi Presseyowi, zainspirowane pracą psychologa system nauczania – Automatyczny Nauczyciel. Na bębnie maszyny uczeń zobaczył opcje pytań i odpowiedzi. Naciskając jeden z czterech mechanicznych klawiszy, wybierał właściwy. Następnie bęben zacznie się obracać, a urządzenie „zasugeruje” kolejne pytanie. Dodatkowo licznik odnotowywał liczbę poprawnych prób.
W 1928 roku Pressey’a patent na wynalazek, ale nie wdrożył w pełni pomysłu Thorndike'a. Automatyczny Nauczyciel nie mógł uczyć, ale pozwalał na szybkie sprawdzenie wiedzy.
Podążając za Sidneyem Presseyem, wielu wynalazców zaczęło projektować nowe „maszyny do nauczania”. Połączyli doświadczenie XIX wieku, idee Thorndike'a i technologie nowego stulecia. Przed 1936 rokiem w USA 700 różnych patentów na „maszyny uczące”. Jednak później wybuchła II wojna światowa, prace w tym zakresie zostały zawieszone, a na znaczące osiągnięcia trzeba było czekać prawie 20 lat.
Maszyna ucząca się Fredericka Skinnera
W 1954 roku profesor Uniwersytetu Cambridge Burrhus Frederic Skinner sformułował podstawowe zasady studiowania gramatyki, matematyki i innych przedmiotów. Pojęcie jako teoria zaprogramowanego uczenia się.
Stanowi, że głównym elementem narzędzia dydaktycznego powinien być rygorystyczny program zawierający elementy uczenia się i sprawdzania materiału. Sam proces nauki przebiega etapowo – uczeń nie idzie dalej, dopóki nie przestudiował żądanego tematu i nie odpowiedział na pytania testowe. W tym samym roku Skinner wprowadził „maszynę do nauczania” do użytku w szkołach.
Pytania drukowano na kartkach papierowych i wyświetlano „klatka po klatce” w specjalnym oknie. Uczeń wpisał odpowiedź na klawiaturze urządzenia. Jeśli odpowiedź jest prawidłowa, maszyna robi dziurę w karcie. System Skinnera różnił się od swoich analogów tym, że po pierwszej serii pytań uczeń ponownie otrzymywał tylko te, na które nie był w stanie odpowiedzieć. Cykl powtarzano tak długo, jak długo pozostawały nierozwiązane problemy. Tym samym urządzenie nie tylko sprawdzało wiedzę, ale także uczyło uczniów.
Wkrótce samochód wszedł do masowej produkcji. Dziś wynalazek Skinnera uważany jest za pierwsze urządzenie, któremu udało się połączyć wyniki badań teoretycznych z zakresu psychologii edukacyjnej z ówczesnymi innowacjami technologicznymi.
System PLATO, który istniał przez 40 lat
Opierając się na teorii zaprogramowanego uczenia się, w 1960 roku 26-letni inżynier (Donald Bitzer), który właśnie uzyskał dyplom na Uniwersytecie Illinois, system komputerowy PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations).
Terminale PLATO podłączone do komputera mainframe uniwersytetu . Wyświetlaczem był dla nich zwykły telewizor, a klawiatura użytkownika miała tylko 16 klawiszy do nawigacji. Studenci uniwersytetu mogli studiować kilka kursów tematycznych.
Zdjęcie: /PD/PLATO4 klawiatura
Pierwsza wersja PLATO była eksperymentalna i miała znaczne ograniczenia: na przykład możliwość jednoczesnej pracy dwóch użytkowników pojawiła się dopiero w 1961 roku (w zaktualizowanej wersji PLATO II). W 1969 roku inżynierowie wprowadzili specjalny język programowania do tworzenia nie tylko materiałów edukacyjnych, ale także gier.
PLATO uległo poprawie i w 1970 roku Uniwersytet Illinois zawarł umowę z Control Data Corporation. Urządzenie weszło na rynek komercyjny.
Sześć lat później z PLATO współpracowało już 950 terminali, a łączny wymiar kursów wyniósł 12 tys. godzin dydaktycznych z wielu dyscyplin uniwersyteckich.
System ten nie jest już używany, został wycofany w 2000 roku. Jednak organizacja PLATO Learning (obecnie Edmentum), która odpowiadała za promocję terminali, opracowuje szkolenia.
„Czy roboty mogą uczyć nasze dzieci”
Wraz z rozwojem nowych technologii edukacyjnych w latach 60. XX wieku rozpoczęła się krytyka, głównie w popularnej prasie amerykańskiej. Nagłówki gazet i magazynów, takie jak „Maszyny do nauczania: błogosławieństwo czy przekleństwo?” przemówiły same za siebie. sceptyków ograniczono do trzech tematów.
Po pierwsze, w obliczu ogólnych niedoborów kadrowych w szkołach amerykańskich brakuje wystarczającego szkolenia metodologicznego i technicznego nauczycieli. Po drugie, wysoki koszt sprzętu i mała liczba szkoleń. W ten sposób szkoły w jednej z dzielnic wydały 5000 dolarów (ogromna wówczas kwota), po czym odkryły, że nie ma wystarczających materiałów do pełnoprawnej edukacji.
Po trzecie, eksperci obawiali się możliwej dehumanizacji edukacji. Zbyt wielu entuzjastów mówiło o tym, że w przyszłości nauczyciele nie będą potrzebni.
Dalszy rozwój wydarzeń pokazał, że obawy były daremne: nauczyciele nie zamienili się w cichych asystentów komputerowych, spadły koszty sprzętu i oprogramowania, wzrosła ilość materiałów edukacyjnych. Stało się to jednak dopiero w latach 80. i 90. XX wieku, kiedy pojawiły się nowe osiągnięcia, które przyćmiły sukcesy PLATO.
O tych technologiach porozmawiamy następnym razem.
O czym jeszcze piszemy na temat Habré:
Źródło: www.habr.com