ОБУЧАЮЩИЕ МАШИНЫ

Расстановка ударений: ОБУЧА`ЮЩИЕ МАШИ`НЫ

ОБУЧАЮЩИЕ МАШИНЫ - технич. средства обучения, автоматизирующие определённые этапы уч. процесса на основе взаимодействия с каждым уч-ся в отдельности. Это взаимодействие осуществляется благодаря тому, что О. м. могут обмениваться с уч-ся информацией: машина принимает от уч-ся информацию, характеризующую ход усвоения уч. материала, и автоматически реагирует на эту информацию. Такой взаимный обмен информацией протекает обычно по следующей схеме (рис. 1): машина даёт уч-ся задание (1), уч-ся информирует машину о том, как он выполнил это задание (2), машина реагирует на эту информацию комментариями и новым заданием (3, 4). Первые опыты по применению О. м. проводились ещё в 1926 - 27 гг. (амер. психологом С. Пресси). Однако в то время О. м. не получили распространения. Интерес к О. м. возродился лишь в конце 50-х гг. Инициатором возобновления исследований в этой области был амер. психолог Б. Ф. Скиннер. В 1957 Г. Паск (Англия) положил начало работам по созданию самообучающихся О. м. Термин "О. м." не следует понимать буквально - обучает не сама машина, а заложенная в неё обучающая программа (см. Программированное обучение, Кибернетика).

Рис. 1

Нередко термином "О. м." обозначают не только собственно О. м. (машины-репетиторы), но также и машины, к-рые используются для периодич. контроля подготовленности уч-ся по тому или иному разделу уч. курса, т. н. машины-экзаменаторы. Результаты контроля при этом автоматически оцениваются машиной, напр. по пятибалльной системе или по системе - "зачёт-незачёт". Применение машин-экзаменаторов помогает преподавателю чаще получать информацию о ходе усвоения уч. материала каждым учеником и тем самым способствует управлению самостоятельной уч. работой уч-ся. Машины-репетиторы не только контролируют, но одновременно и обучают в собственном смысле слова. В то время как машины-экзаменаторы лишь информируют уч-ся (и преподавателя) о результатах контроля, машины-репетиторы используют результаты контроля, автоматически приспосабливая ход обучения к ходу фактич. усвоения уч. материала каждым уч-ся. Для формирования профессиональных навыков (преимущественно двигательных) применяются специализированные О. м., называемые "тренажёрами". Уч. аудитории, оборудованные О. м., принято называть "автоматизированными классами". В них все О. м., как правило, подключены к установленному на пульте преподавателя информационному табло (рис. 2). На табло отражается ход уч. процесса на каждом индивидуальном рабочем месте.

Рис. 2

Функциональная схема О. м. дана на рис. 3:1 - устройство для приёма информации от уч-ся (устройство ввода); 2 - логич. устройство, предназначенное для переработки и запоминания информации, полученной от уч-ся; 3 - логич. устройство, определяющее характер ответных пед. реакций машины; 4 - устройство для хранения различной информации, предназначенной для выдачи уч-ся ("библиотека"); 5 - устройство для выдачи информации учащимся. Эта схема имеет много различных вариантов технического воплощения - от простейших механических устройств до сложного электронного оборудования.

Рис. 3

По характеру информации, вводимой уч-ся в машину различают О. м. с выборочным методом ответа и О. м. с вводом конструированного ответа. При выборочном методе уч-ся предлагается неск. (3 - 5) готовых вариантов ответа на заданный вопрос, среди к-рых правильным обычно является лишь один. Уч-ся должен выбрать тот вариант ответа, к-рый он считает верным. Для того чтобы ввести в машину информацию о своём выборе, уч-ся, напр., достаточно нажать на ту клавишу устройства ввода, номер к-рой совпадает спорядковым номером выбранного варианта ответа (рис. 6, 7 и 13). Примеры уч. заданий, составленных по методу выбора ответа, приведены в статьях Программированное обучение и Программированный учебник. О. м. с вводом конструированного ответа требуют от уч-ся, чтобы он сам сформулировал (сконструировал) свой ответ.

Рис. 4

Рис. 5

Существуют также О. м. с комбинированным методом ввода: уч-ся вводит ответ в 2 приёма: сначала в форме конструированного ответа, затем по методу выбора. При вводе по методу выбора уч-ся сопоставляет сформулированный им ответ с вариантами готовых ответов, предлагаемых ему на выбор, и выбирает тот вариант, к-рый совпадает (или близок по смыслу) с его собственным. Правильность ответа О. м. проверяет только на основании информации, введённой методом выбора. Однако вариантов для выбора она не даёт до тех пор, пока уч-ся не построит и не введёт в машину свой вариант ответа. О. м. с комбинированным методом ввода создаются потому, что в дидактич. отношении во мн. случаях предпочтительнее метод конструирования ответов, однако автоматич. (машинной) проверке легче поддаются ответы, введённые по методу выбора.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

По способу ввода информации различают также О. м. с прямым и с кодированным вводом. При прямом вводе, в отличие от кодированного, уч-ся не должен преобразовывать свой ответ в форму, доступную для машины. Пример О. м. с прямым вводом конструированного ответа приведён на рис. 8 (информация вводится с помощью пишущей машинки).

Рис. 9

Рис. 10

Бывают О. м. с автоматич. контролем правильности ответов уч-ся и О. м., основанные на самоконтроле, осуществляемом уч-ся. Машины 1-го типа сами проверяют правильность ответов уч-ся. Машины 2-го типа, получив от уч-ся сигнал о том, что он завершил свою попытку выполнить очередное уч. задание, автоматически реагируют на эту информацию предъявлением образца правильного ответа. Они могут учитывать информацию о правильности ответа, но эту информацию вырабатывают не сами, а получают её в готовом виде от уч-ся. На рис. 9 изображён так наз. "скиннеровский диск" - одна из простейших О. м., принимающая от уч-ся информацию о результатах самоконтроля. Уч-ся предъявляется циклически некоторая серия упражнений до тех пор, пока он не научится выполнять все упражнения безошибочно (машины предназначены гл. обр. для обучения языкам). Начиная с 3-го цикла, предъявляются уже не все упражнения подряд, а лишь те, при выполнении к-рых в предыдущем цикле были допущены ошибки. Упражнения, к-рые в 2 последовательных циклах выполнялись безошибочно, из последующих циклов автоматически изымаются. Благодаря этому рабочее время уч-ся распределяется пропорционально степени трудности, к-рую представляют для него те или иные упражнения. С помощью нижнего рычага уч-ся подаёт машине сигнал о том, что он закончил свою попытку выполнить очередное упражнение и ждёт предъявления образца правильного ответа для самоконтроля. Верхний рычаг предназначен для ввода информации о результатах самоконтроля. В простейших О. м., основанных на самоконтроле, обычно используется следующий принцип (рис. 10): свой ответ на вопрос, появившийся в окошке (2), уч-ся записывает в незастеклённой части окошка (2), после чего вращением ручки (3) вызывает появление в окошке (1) образца правильного ответа. При этом ответ уч-ся, записанный им в окошке (2), уходит под стекло (прочитать его можно, а исправить уже нельзя). Одним из осн. недостатков О. м., основанных на самоконтроле уч-ся, является то, что они не могут указать уч-ся на ошибочность его ответа, не раскрывая при этом правильного ответа.

Рис. 11

Рис. 12

В подавляющем большинстве О. м. с автоматич. контролем применяется выборочный метод ввода ответа. Примером простейшего устройства с автоматич. контролем может служить конверт с вложенной в него перфорированной пластиной (рис. 11). В случае выбора правильного ответа остриё карандаша (или перо, шило и т. п.) проходит через конверт насквозь. Ввод (в целях экономии места) - кодированный: на конвертах указываются лишь номера вопросов и соответствующих им вариантов ответа, самый же текст вопросов и ответов помещается под соответствующими номерами на отдельном листе бумаги.

Рис. 13

Рис. 14

По степени гибкости своих педагогических реакций О. м. распадаются на машины с фиксированной программой и самообучающиеся. Машины 1-го типа реагируют на ответы учащегося по заранее заданной схеме. Они бывают двух видов: с линейной программой и с разветвлённой программой. Примером обучающих машин с линейной программой могут служить упоминавшиеся выше машины, не делающие различия между правильными и неправильными ответами уч-ся. Эти машины обучают по след. линейной схеме (рис. 12, а): 1 - предъявляют уч-ся задание № 1; 2 - принимают от уч-ся сигнал о том, что он завершил свою попытку выполнить это задание; 3 - реагируют предъявлением уч-ся образца правильного выполнения задания № 1 (для самоконтроля); 4 - реагируют предъявлением задания № 2 и т. д. Однако в тех случаях, когда О. м. с линейной программой основаны не на самоконтроле, а на автоматич. контроле, они могут обучать по более гибкой схеме (рис. 12, б): 1 - задание № 1; 2 - ответ уч-ся; 3 - 6 - комментарии машины: 3 - "Правильно!", 4 - "Вы допустили ошибку А", 5 - "Вы допустили ошибку Б", 6 - "Вы допустили ошибку В"; 7 - задание № 2, и т. д.

Рис. 15

О. м. с разветвлённой программой обладают значительно большей способностью приспосабливать ход обучения к ходу усвоения уч. материала уч-ся. В принципе эти машины могут реагировать по след. схеме (рис. 12, в): 1 - задание № 1; 2 - ответ уч-ся; 3 - 6 - комментарии машины, 7 - 10 - задания, даваемые в соответствии с этими комментариями: 3 - "Правильно!"; 7 - задание № 2; 4 - "Вы допустили ошибку А"; 8 - задание № 2-А; 5 - "Вы допустили ошибку Б"; 9 - задание № 2-Б; 6 - "Вы допустили ошибку В", 10 - задание № 2-В. Существуют О. м. с разветвлённой программой, к-рые принимают решение о ходе дальнейшего обучения не только на основе одного последнего ответа, а с учётом нек-рой совокупности ранее полученных от уч-ся ответов. Наибольшей гибкостью пед. реакций обладают самообучающиеся О. м. Они по мере накопления данных об индивидуальных особенностях уч-ся сами вырабатывают оптимальный путь обучения.

По способу выдачи информации (уч. заданий) О. м. распадаются на машины с автоматич. экспонированием очередных фрагментов информации (рис. 7, 8, 13, 15) и машины с открытым доступом к уч. информации (рис. 5, 6, 11, 14). В нек-рых О. м. 1-го типа наряду с проекционной аппаратурой (фильмоскопами или кинопроекторами) применяются и магнитофоны с автоматич. выборкой нужных фрагментов звукозаписи. Наиболее распространённым способом машинного комментирования ответов уч-ся является автоматич. включение лампочек с надписями "Правильно", "Вы ошиблись" и т. п.

Роль О. м. в совершенствовании уч. процесса заключается прежде всего в том, что они позволяют динамически приспосабливать (хотя бы по темпу) ход обучения к ходу усвоения уч. материала каждым уч-ся. О. м. дают также возможность преодолевать недостатки традиционной методики пед. эксперимента, к-рая не позволяет, в частности, исследовать обучающую функцию содержания и методики обучения в чистом виде, вне зависимости от трудно поддающегося учёту влияния личности учителя.

Исследования, проводимые с помощью О. м., позволяют накапливать объективную статистич. информацию о каждом шаге уч. процесса. Следует отметить, что заменить учителя О. м. не могут, но могут повысить эффективность его труда. Пед. эффективность О. м. зависит от качества закладываемой в них обучающей программы.

Лит.: Берг А. И., Кибернетика, школа, коммунизм, "Юность", 1962, № 12; Глушков В. М., Кибернетика и педагогика, "Наука и жизнь", 1964, № 1, его же, О некоторых перспективах развития и применения обучающих машин, "Известия вузов. Радиотехника", 1963, т. 6, № 4; Бирилко Ю. И. и Сабурова Г. Г., Реализация некоторых психологических принципов в обучающих машинах в США, "Вопр. психологии", 1962, № 4; Гребень И. И., Довгялло А. М., Автоматические устройства для обучения, [К.], 1965; Ланда Л. Н., Кибернетика в школе, "Знание - сила", 1962, № 10; его же, Кибернетика и педагогика, "Наука и жизнь", 1962; № 3; Кушелев Ю. Н., Машина приходит на помощь преподавателю, "Вестн. высшей школы", 1963, № 1; Программированное обучение и кибернетические обучающие машины. Сб. статей, М., 1963; Применение технических средств и программированного обучения в ср. и высшей школе, т. 1 - 4, М. - Новосибирск, 1963 - 65; Столяров Л. М., Обучение с помощью машин, пер. с англ., М., 1965; Крэм, Программированное обучение и обучающие машины, пер. с англ., М., 1965; Шеншев Л. В., К вопросу о роли и месте обучающих машин в системе программированного обучения, М., 1965; Шестаков А. И., Опыт применения "обучающих машин" в США, "Сов. педагогика", 1962, № 12. См. также лит. к статьям Кибернетика, Программированное обучение.

Л. В. Шеншев. Москва.

Обучающие машины для аномальных детей используются как вспомогательное средство в спец. обучении. Их задача - содействовать коррекции и компенсации дефектов аномальных детей, индивидуализации процесса их обучения (в частности, освобождению части времени учителя для индивидуальной работы с уч-ся), способствовать развитию активности и самостоятельности аномальных детей. О. м. для аномальных детей сохраняют общие черты О. м. для нормальных детей, но их конструкция и применение приспособлены к особенностям аномальных детей: простота пользования, наличие спец. сигнализации, адресованной к сохранным анализаторам детей. Нек-рые общие характеристики О. м. имеют особое значение при обучении аномальных детей - подача материала в расчленённом на малые последовательные порции виде, немедленное подкрепление ответа сигналом машины, поддержание постоянной активности уч-ся.

Первые попытки программированного обучения аномальных детей в нашей стране были сделаны в конце 20-х гг., когда в Ярославской школе для глухонемых П. И. Чиркин применил простейшие обучающие устройства ("электрифицированные таблицы") для обучения глухих детей речи (пополнение словарного запаса, изучение падежных окончаний, предлогов, глаголов, согласование в роде, числе и т. д.), для закрепления их языковых знаний, для развития словесного мышления и для обучения арифметике. В этих обучающих устройствах применялись программы с выборочным ответом. Широкая разработка О. м. началась в конце 50-х гг. Созданы различные типы О. м., учитывающие особенности того или иного дефекта.

Рис. 1. Передняя сторона машины

Для обучения глухих детей применяется несколько видов обучающих устройств, от очень простых до полуавтоматических. Специфическим в них является то, что подача уч. материала и сигнализация применяются только в зрительной форме. Ответы используются как с выбором, так и конструктивные. Применяются О. м. для обучения глухих родному языку и при трудовом обучении.

В О. м. для умственно отсталых детей применяется зрительная и слуховая подача информации. Для этих О. м. разработаны программы по развитию образного индуктивного мышления детей, для развития речи, обучения чтению, арифметике и даже для обучения письму - спец. устройство, демонстрирующее буквы алфавита, к-рые уч-ся обводят, усваивая т. обр. их написание.

Рис. 2. Задняя сторона машины

Для обучения слепых детей применение О. м. обычного типа невозможно. Первая в СССР машина для обучения слепых детей была создана в Свердловской тифлотехнич. лаборатории Ин-та дефектологии АПН РСФСР О. Л. Алексеевым. О. м. для аномальных детей ("Одема") имеет световую, звуковую и тактильную сигнализацию, а потому может быть использована для обучения всех типов аномальных детей. На передней стороне машины (рис. 1) расположен пульт управления (пульт уч-ся), на к-ром находятся 20 кнопок для ввода информации от уч-ся (ответа на задание) (а). Номера кнопок (слева направо, от 1 до 20) обозначены обычным шрифтом и рельефным шрифтом Брайля. Под кнопками расположены сигнализаторы подтверждения (б), а над ними сигнализаторы коррекции (в), к-рые указывают при ошибочном действии учащихся, нажим какой кнопки является правильным шагом в выполнении задания на каждом данном этапе. Подача сигнала коррекции может регулироваться и осуществляться после разного количества предпринятых учащимся попыток (от 1 до 10). Сигналы подтверждения и коррекции подаются одновременно в световой и в тактильной форме. Сигнал ошибки (г) может, кроме того, быть звуковым. Уч. программы (задания) предлагаются уч-ся на отдельных листах (для слепых написанные рельефным шрифтом). Материал в программе расчленён на отдельные элементы, имеющие "адреса" (номер кнопки) и расположенные в случайном порядке. Уч-ся вводит в машину элементы задания нажимом соответствующей кнопки, а машина контролирует правильность этого введения. Для этих целей на задней стенке машины (рис. 2) имеется коммутационная панель, на к-рой с помощью перфокарты и штекеров (а) устанавливается соответствующая программа. Здесь же имеется счётчик ошибок (б). При обучении с помощью О. м. "Одема" могут быть использованы разные виды программ (линейные и с разветвлением) и разные методы введения ответов уч-ся (выборочный, конструктивный и комбинированный). Экспериментальное обучение свидетельствует о том, что "Одема" может успешно применяться для уч. работы по разным предметам со слепыми и слабовидящими.

Лит.: Чиркин П. И., Занимательная грамматика. (Таблицы игр для клубных занятий в школах глухонемых), в кн.: Методы воспитания, обучения и изучения глухонемых детей и подростков. Под ред. Ф. А. Рау и П. П. Почапина, М.-Л., 1931; Алексеев О. Л., Использование обучающих машин при обучении слепых уч-ся, Свердловск, 1964; Лубовский В. И., Программированное обучение и его применение в спец. школах, "Спец. школа", 1964, в. 4; Blackman L. S., Teaching machines and the mentally retarded, "School life", 1963, v. 46, Nov.; Falconer G. A., Teaching machines for the deaf, "Volta Review", 1960, v. 62, № 2; Fessant J. M., Application of programmed learning for deaf children to industrial arts, "American Annals of the deaf", 1963, v. 108, March; Holland J. G., New directions in teaching-machine research, в кн.: Programmed learning and computer-based instruction, ed. by J. E. Coulson, N. Y.-L., 1962; Stolurow L. M., Teaching by machine, Wash., 1962; его же, Programmed instruction for the mentally retarded, "Review of Educational Research", 1963, v. 33.

В. И. Лубовский. Москва.

Источники:

1. Педагогическая энциклопедия/Глав. ред. И. А. Каиров и Ф. Н. Петров. т. 3. - М.: Советская энциклопедия, 1966. - 880 с. с илл.