Сьогодні освітнє програмне забезпечення є набір додатків для розвитку певних навичок у студентів. Але вперше такі системи з'явилися понад сто років тому — інженери та винахідники пройшли довгий шлях від недосконалих механічних «освітніх машин» до перших комп'ютерів та алгоритмів. Розкажемо про це докладніше.
Фото: / CC BY
Перші досліди – вдалі і не дуже
Свій початок освітнє програмне забезпечення бере наприкінці ХІХ століття. Протягом тривалого часу головним джерелом знань залишалися наставники та книги. Освітній процес забирав у вчителів занадто багато часу, а результати часом залишали бажати кращого.
Успіхи промислової революції привели багатьох, як тоді здавалося, очевидного висновку: можна навчати студентів швидше і ефективніше, якщо замінити викладачів механічними навчальними машинами. Тоді освітній «конвеєр» дозволить готувати спеціалістів із меншими часовими витратами. Сьогодні спроби механізувати цей процес виглядають наївними. Але саме цей освітній стимпанк став основою сучасних технологій.
Перший патент на механічний пристрій для вивчення граматики 1866 року американець Алкіон Скіннер (Halcyon Skinner). Машина була коробкою з двома віконцями. В одному з них учень бачив малюнки (наприклад, кінь). У другому вікні він набирав назву об'єкта за допомогою кнопок. Але система не виправляла помилки та не виконувала перевірку.
У 1911 році пристрій для навчання арифметиці, читання та правопису запатентував психолог Герберт Остін Ейкінс (Herbert Austin Aikins) з Єльського університету. Учень комбінував три дерев'яні блоки з фігурними вирізами у спеціальному дерев'яному футлярі. На цих блоках зображувалися, наприклад, елементи арифметичного простого прикладу. Якщо фігури підібрані правильно, то у верхній частині плашок формувався правильний відповідь ().
У 1912 році основу для нових та успішніших автоматизованих методів навчання заклав американський психолог (Edward Lee Thorndike) у книзі "Освіта". Він вважав основною вадою підручників той факт, що студенти надані самі собі. Вони можуть звернути увагу до важливі моменти чи, не засвоївши старий матеріал, перейти до вивчення нового. Торндайк запропонував принципово інший підхід: "механічну книгу", в якій наступні розділи відкривають тільки після того, як попередні належним чином пройдені.
Фото: / Unsplash.com
В об'ємній праці Торндайка опис пристрою займав , свої міркування він не деталізував. Але цього вистачило, щоб у 1924 році професор університету Огайо Сідні Прессі (Sidney Pressey), натхненний роботою психолога, систему для навчання - Automatic Teacher. На барабані машини учень бачив питання та варіанти відповіді. Натиснувши одну з чотирьох механічних клавіш, він вибирав правильний. Після барабан прокручувався і пристрій пропонував наступне питання. Крім того, лічильник зазначав кількість вірних спроб.
У 1928 році Прессі патент на винахід, але реалізував ідею Торндайка над повному обсязі. Automatic Teacher не міг навчати, але дозволяв швидко протестувати знання.
Слідом за Сідні Прессі конструювати нові «навчальні машини» почали багато винахідників. Вони поєднували досвід XIX століття, ідеї Торндайка та технології нового століття. До 1936 року у США 700 різних патентів на «навчальні машини». Але пізніше почалася Друга світова війна, роботи в цій галузі призупинили і суттєвих досягнень довелося чекати майже на 20 років.
Машина для навчання Фредеріка Скіннера
В 1954 професор Кембриджського університету Беррес Фредерік Скіннер (Burrhus Frederic Skinner) сформулював основні принципи вивчення граматики, математики та інших предметів. Концепція як теорія програмованого навчання (programmed learning).
Вона говорить, що основним компонентом навчального пристрою має бути сувора програма з елементами вивчення та перевірки матеріалу. Сам процес навчання є східчастим — учень не йде далі, доки не вивчить потрібну тему та не відповість на контрольні питання. У тому ж році Скіннер представив «навчальну машину» для використання у школах.
Запитання друкували на паперових картах і демонстрували «покадрово» у спеціальному вікні. Учень набирав відповідь на клавіатурі пристрою. Якщо відповідь правильна, машина пробивала отвір у карті. Систему Скіннера від аналогів відрізняв той факт, що після першої серії питань учень знову отримував лише ті, на які не зміг відповісти. Цикл повторювався, доки залишалися невирішені завдання. Таким чином, пристрій не лише тестував знання, а й навчав студентів.
Невдовзі машину запустили до серійного виробництва. Сьогодні винахід Скіннера вважають першим пристроєм, в якому вдалося поєднувати результати теоретичних досліджень у педагогічній психології з технологічними нововведеннями того часу.
Система PLATO, що існувала 40 років
Грунтуючись на теорії програмованого навчання, 1960 року 26-річний інженер (Donald Bitzer), який щойно отримав ступінь в університеті Іллінойсу, комп'ютерну систему PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations).
Термінали PLATO підключалися до університетського мейнфрейму . Дисплеєм для них служив звичайний телевізор, а на клавіатурі користувача було лише 16 навігаційних клавіш. Студенти університету мали можливість вивчати кілька тематичних курсів.
Фото: / PD / Клавіатура PLATO4
Перша версія PLATO була експериментальною та мала суттєві обмеження: наприклад, можливість працювати з нею одночасно двом користувачам з'явилася лише у 1961 році (в оновленій версії PLATO II). А 1969 року інженери представили спеціальну мову програмування для розробки не лише навчальних матеріалів, а й ігор.
PLATO удосконалювалася, і в 1970 університет Іллінойса уклав угоду з компанією Control Data Corporation. Пристрій вийшов на комерційний ринок.
Через шість років із PLATO вже працювали 950 терміналів, а загальний обсяг курсів становив 12 тисяч навчальних годин за багатьма університетськими дисциплінами.
Сьогодні систему не використовують — її згорнули 2000 року. Проте, сама організація PLATO Learning (нині Edmentum), яка відповідала за просування терміналів, розробляє навчальні курси.
«Чи можуть роботи навчати наших дітей»
З розвитком нових технологій навчання у 60-ті роки почалася й критика — переважно у популярній американській пресі. Заголовки в газетах та журналах на кшталт «Навчальні машини: благословення чи прокляття?» говорили самі за себе. скептиків зводилися до трьох топиків.
По-перше, це недостатня методична та технічна підготовка вчителів на тлі загального браку кадрів в американських школах. По-друге, дорожнеча обладнання та мала кількість навчальних курсів. Так, школи одного з округів витратили $5000 (величезну на той час суму), після чого виявили, що для повноцінного навчання матеріалів не вистачає.
По-третє, експертів непокоїла можлива дегуманізація освіти. Занадто багато ентузіасти говорили, що в майбутньому вчителі будуть не потрібні.
Подальший розвиток подій показав, що побоювання були марними: викладачі не перетворилися на безмовних помічників комп'ютерів, вартість обладнання та програмного забезпечення знижувалася, а кількість освітніх матеріалів — збільшувалася. Але це сталося лише у 80-90-х роках XX століття, коли з'явилися нові розробки, які затьмарили успіхи PLATO.
Про ці технології ми розповімо наступного разу.
Про що ми пишемо на Хабре:
Джерело: habr.com