Войти
Учебное моделирование, также называемое учебным моделированием, является моделирование некоторого типа реальности (системы или среды), но которое также включает в себя обучающие элементы, которые помогают учащемуся исследовать, ориентироваться или получать дополнительную информацию об этой системе или среде, которую, как правило, невозможно получить путем простого эксперимента. Учебное моделирование обычно ориентировано на достижение цели и фокусирует учащихся на конкретных фактах, концепциях или приложениях системы или среды. Сегодня большинство университетов делают возможным непрерывное обучение, предлагая виртуальную среду обучения (VLE). Пользователи могут не только получать доступ к обучению в разное время своей жизни, но также могут полностью погрузиться в обучение, не перемещаясь физически в учебное заведение или взаимодействуя лицом к лицу с инструктором в режиме реального времени. Такие VLE сильно различаются по интерактивности и масштабам. Например, существуют виртуальные классы, виртуальные лаборатории, виртуальные программы, виртуальная библиотека, виртуальное обучение и т. Д. Исследователи классифицировали VLE на 4 типа:
Моделирование той или иной формы использовалось с самого начала 1900-е годы как метод обучения или тренировки. Управление моделирования и координации моделирования в области обороны США выделяет три основных типа моделирования: живое, виртуальное и конструктивное. Живое (живое действие) и виртуальное моделирование в основном используются для целей обучения, тогда как конструктивное моделирование используется для просмотра или прогнозирования результатов, таких как варгейминг или поведение фондового рынка. Каждый из этих типов основан на некоторой реальности и предназначен для того, чтобы предоставить пользователю псевдо-опыт без опасностей, затрат или сложности реальной жизни.
Хотя моделирование используется в учебных целях, известные авторы, такие как Кларк Олдрич и Энди Гиббонс (Модель-ориентированная инструкция ), предполагают, что моделирование в и сами по себе не обучающие. Скорее, имитация становится учебной только тогда, когда в нее включены элементы обучения, которые помогают учащемуся познакомиться с ключевыми частями или концепциями системы или среды. Например, тренажер F-16 не является учебным по своей сути, потому что он в первую очередь предназначен для воспроизведения поведения кабины F-16 и условий, в которых работает самолет. Симулятор может использоваться в учебных целях, но для него требуется инструктор или какой-либо другой внешний элемент, чтобы определить ключевые аспекты обучения системы для учащегося.
В образовании моделирование использовалось под разными названиями. Кен Джонс в 1980-х определял симуляции как взаимодействия между людьми, например, ролевые игры. Другие предполагают, что экспериментальные учебные мероприятия, подобные тем, которые используются в групповых тренировках или веревочных курсах, также являются симуляциями, поскольку они воспроизводят процессы принятия решений людьми, которые могут отображаться в группах, хотя и в совершенно другой среде. Их можно считать учебными симуляциями, потому что эффективное использование этих типов симуляций включает использование учебных элементов, чтобы помочь учащимся сосредоточиться на ключевых формах поведения, концепциях или принципах.
В связи с постоянно снижающейся стоимостью вычислительных инструментов все больше и больше используется виртуальное и конструктивное моделирование. Моделирование все больше и больше используется в средах электронного обучения из-за улучшенных инструментов веб-разработки и растущего спроса на обучение, основанное на производительности. В результате все больше нетехнического персонала привлекается к проектированию моделирования, в этой области преобладают инженеры и компьютерные ученые.
Большинство традиционных учебных моделей состоят как минимум из четырех компонентов:
ADDIE - это пример модели Instructional Systems Design (ISD).
При разработке VLE необходимо учитывать больше функций, чем при разработке традиционных методов обучения. Процесс виртуального обучения состоит из организационных, контрольных, корректирующих и предсказуемых процедур. Например, эффективность организации самообучения студентов, называемой в VLE «педагогической и дидактической функцией», будет зависеть от следующего:
Широко используемым форматом для проектирования среды онлайн-обучения является WebQuest. Однако сегодня на рынке есть более новые модели инструкций, которые более интерактивны и интегрированы, такие как Project Page, MiniQuest, CuriculumQuest, DecisionQuest. Ссылка: Джейкс, Д. (2003). «Создание виртуальных рабочих мест: новые модели для разработки учебных программ в Интернете». TeachForum: Прорывные технологии для школ 21 века, Чикаго, Иллинойс. 29 апреля 2003 г. Получено 28.06.09: http://www.biopoint.com/ibr/techforum.htm
С 1990-х годов наблюдаются такие тенденции, как движение за высокие технологии, конструктивизм, Электронные системы поддержки производительности, быстрое прототипирование, растущее использование Интернета для дистанционного обучения / дистанционного обучения и управление знаниями повлияло на практику проектирования обучения. Эти изменения создают проблемы для существующих моделей проектирования. Согласно Рейгелуту (1996), сфера образования и обучения находится в процессе смены парадигмы от промышленной революции к веку информации, что требует соответствующего перехода от стандартизации к адаптации учебного дизайна. Более того, Gros et al. (1997) постулируют негибкость традиционных процессов линейного проектирования, требуя более итеративного процесса, в то время как Винн (1997) и Джонассен и др. критиковать позитивистские предположения о том, что учебные ситуации представляют собой закрытые системы, что передача знаний является обязанностью инструктора и что человеческое поведение предсказуемо.
Есть много альтернативных моделей, которые были предложены как более подходящие для новой парадигмы информационного века, включая новые методы обучения, такие как обучающие игры и симуляции - продвижение Йонассеном герменевтики, нечеткой логики и теории хаоса в качестве основы для идентификации, использование Хоффманом теории разработки Рейгелеута и гипермедиа, модель FIDGE Акилли и Кагилтая и другие.
Герменевтика подчеркивает важность социально-исторического контекста в опосредовании значений людей, создающих и декодирующих тексты. Например, многопользовательская среда онлайн-обучения требует новых социальных процессов, которые хорошо сочетаются с социальным конструктивизмом, герменевтической философией и методами. Теория хаоса ищет порядок в хаотических системах, ища повторяющиеся модели, такие как фракталы. Это полезно для нелинейных, динамических ситуаций или для ситуаций, когда небольшое изменение начальных условий может привести к большим изменениям позже. Наконец, нечеткая логика основана на идее о том, что реальность редко бывает двухвалентной, а скорее многозначной - другими словами, существует множество «промежуточных» ценностей, для которых необходимо разработать. Следовательно, в учебных моделях следует отойти от детерминированных подходов и разработать более вероятностные способы мышления.
Ключевые аспекты ET:
Хоффман заявляет что «сетевые ссылки, которые характеризуют гипермедиа, больше похожи на функционирование человеческого познания, чем традиционная линейная структура, встречающаяся во многих образовательных программах», и далее утверждая, что «такая модель может привести к возможности модульности и пластичности, который принесет легкость внесения изменений в ответ на потребности учащихся без изменения общей структуры продукта и быстрой разработки ».
Эта модель состоит из динамических фаз с нечеткими границами, через которые конструкторы обучающих движутся нелинейно. Основные характеристики:
A виртуальный мир - это интерактивная трехмерная среда, в которой пользователи погружаются в среду. Пользователи могут управлять средой и взаимодействовать с другими пользователями. В зависимости от степени погружения пользователи могут начать играть в игру, взаимодействовать с другими пользователями, посещать семинары или выполнять курсовую работу для онлайн-класса. Онлайн-дискуссионные группы и социальные сети, такие как Myspace и Facebook, уже используются для дополнения взаимодействия в рамках курсовых работ (Baker 2009).
Sparkle скоро станет первым виртуальным миром для iPhone. Более того, она разрабатывается полностью с нуля, исключительно как MMO для iPhone / iPod Touch. Это повысит мобильность учащегося. Им больше не нужно будет находиться на рабочем столе.
Second Life - это виртуальный мир, в котором пользователи создают аватары. Аватар - это виртуальное представление пользователя другим пользователям. Затем эти аватары взаимодействуют с любым другим пользователем в мире Second Life. Аватары могут покупать виртуальную землю, владеть зданиями и путешествовать, взаимодействовать, вести дела и даже посещать лекции профессоров. Second Life работает 24 часа в сутки и привязана к Интернету, поэтому всегда есть другие аватары, с которыми можно взаимодействовать.
MMORPG, такие как World of Warcraft и Star Wars Galaxies, представляют собой виртуальные среды, основанные на видеоиграх. Эти игровые движки обладают потенциалом для обучающего моделирования. В отличие от Second Life, это заранее разработанные игры с собственным набором целей, которые необходимо выполнять по мере прохождения.
В образовании виртуальная учебная среда - это моделирование опыта, в котором используются педагогические стратегии учебного моделирования и ролевые игры. для обучения новым концепциям. Среда, в которой представлен опыт, является виртуальной, часто доступ к которой осуществляется через компьютер или другой интерфейс видеопроекции. Гарнитуры с иммерсивной виртуальной средой использовались для детей младшего возраста и учащихся с особыми потребностями. Преимущества использования учебных симуляторов через VLE включают: студенты мотивированы, когда они могут использовать компьютеры и другие технологии; VLE позволяют взаимодействовать, исследовать и экспериментировать с местоположениями, объектами и средами, которые в противном случае были бы недоступны при отсутствии VLE; инструкторы могут адаптировать программы и параметры виртуального обучения к индивидуальным потребностям учащихся; при использовании многопользовательских виртуальных сред совместное и совместное обучение поощряется; VLE показывают студентам актуальность их обучения в реальном мире, расширяя концепции и навыки до применения в смоделированной среде; и обучение может происходить в эмоционально и физически безопасной среде без каких-либо пагубных последствий.
Использование учебных симуляторов для людей с особыми потребностями привлекает все больше внимания. Митчелл, Парсонс и Леонард (2007) создали программу «Виртуальное кафе», предназначенную для обучения навыкам социального взаимодействия подростков с расстройством аутистического спектра (РАС). Программа обеспечивает обратную связь, чтобы направлять или строить пользователя к принятию соответствующих решений в отношении социального поведения. Виртуальные учебные среды также начинают использоваться для обучения детей с РАС, как реагировать в потенциально опасных ситуациях, таких как переход улицы и эвакуация из горящего здания (Strickland, McAllister, Coles, and Osborne, 2007). Учебное моделирование обеспечивает безопасную среду, в которой можно практиковать соответствующие навыки реагирования.
Дистанционное обучение растет. Важность физического класса снижается по мере развития технологии дистанционного обучения (Sanders, 2006). Сандерс (2006) представляет предупреждение о том, что студенты могут преуспеть в условиях дистанционного обучения, однако в рамках курса у них должны быть интересные моменты. Он также призывает студентов критически оценивать новую технологию, прежде чем применять ее в качестве инструмента обучения. Виртуальная среда обучения должна моделировать процесс обучения, используя цели и задачи для измерения достижений учащихся. Сандерс (2006) использует такие фильмы, как Терминатор 2: Судный день, Матрица и I, Робот, как обратные вызовы к аллегорическим предупреждениям о возможных неудачах из-за слишком многого. по технологии. Он представляет возможные способы сбалансировать дистанционный курс, чтобы он мог эффективно имитировать среду обучения.
Барни, Бишоп, Адлонг и Бедгуд (2009) изучали использование трехмерной виртуальной лаборатории в качестве инструмента для ознакомления студентов дистанционного обучения химии с реальной химией. лаборатория. Хотя это не было включено в первоначальное исследование, исследователи предлагают включить учебные основы, чтобы облегчить беспокойство студентов при применении математических и химических концепций в реальных лабораторных условиях (Barney, Bishop, Adlong, and Bedgood 2009). Виртуальная лаборатория не заменяет реальный опыт, а скорее помогает улучшить схему химической лаборатории учащегося и подготовить его к ожидаемым результатам в реальной среде. Интернет-виртуальные научные лаборатории также используются учениками начальной школы. В своем исследовании Sun, Lin и Yu (2008) обнаружили, что студенты, которые использовали виртуальную научную лабораторию в Интернете в сочетании с традиционными методами обучения, не только находили учебу более приятным, но и успевали лучше в учебе и получали более высокие оценки.
Бейкер (2009) предлагает многопользовательские виртуальные среды или MUVE, у которых есть потенциал для привлечения студентов. Вторая жизнь имеет больше цели во взаимодействии (Baker, 2009). Преподаватели могут проводить лекции; студенты могут сотрудничать в чате в Second Life. По сравнению с дискуссионной доской, Second Life - жизнеспособная альтернатива для студентов, обучающихся на дистанционном обучении, для развития навыков групповой работы. В средней школе Чесапик в округе Балтимор, штат Мэриленд, учащиеся изучают экологическую среду, окружающую гору Сент-Хеленс, через виртуальную среду обучения 3D (Curriculum Review 2009). Студенты перемещаются по окружающей среде с помощью виртуального беспилотного автомобиля и совместно работают над решением экологических и экологических проблем, которые встроены в программу в учебных целях. Участие в VLE предоставляет множество возможностей для приложений, сбора данных и решения проблем.
Соколовский классифицирует медицинские симуляции по 3 категориям: 1. Симуляторы, основанные на физических моделях, обычно называемых (HPS), из которых существует несколько прототипов для различных целей (CentraLine Манекены Man, Noelle и Pediasim); 2. тренажеры виртуальной реальности на базе компьютеров - хирургический симулятор LapVR и наставник по наложению швов; 3. Гибридная модель первых двух типов сочетает в себе реалистичное трехмерное компьютеризированное представление системы органов, например, с возможностью взаимодействия с ней через тактильные устройства.
Использование моделирования на основе обучения в области медицины имеет много преимуществ, включая безопасность пациентов, ускорение диагностических и терапевтических процедур, неудовлетворенный спрос на медицинский персонал, снижение медицинских расходов и уменьшение количества медицинских ошибок, которые приводят к потере жизнь и сопутствующие расходы. Использование современных технологий позволяет моделировать с очень высокой точностью. К ним относятся иммерсивные (IVE ) - компьютерные 3D-среды, известные как серьезные игры, и другие очень захватывающие виртуальные среды, такие как автоматическая виртуальная среда Cave (CAVE ), в которой ученик сидит в проекционной комнате в очках и перчатках, оснащенных датчиками. Эта тактильная технология активирует осязание, позволяя обучаемому взаимодействовать с симулированным пациентом, а также получать визуальную и слуховую обратную связь, что делает симуляцию обучения очень реалистичной.
Согласно исследованиям, лучшие учебные тренажеры, медицинские или иные, содержат следующие элементы:
Иммерсивные виртуальные среды (IVE ) в медицинском образовании варьируются от обучения простым навыкам (взятие крови пациента) до сложных навыков (внутренние операция). Различные поставщики медицинских услуг используют моделирование для разных целей: техники скорой медицинской помощи, медики, участвующие в боевых действиях, медсестры, врачи, хирурги и медицинские службы быстрого реагирования в. IVE моделируют человеческое тело, чтобы предоставить студенту или стажеру с возможностью реалистично практиковаться и, таким образом, овладеть определенной техникой, которую нужно преподавать. IVE обычно используются при обучении пациентов осмотру, хирургическим процедурам и оценке (индивидуальной и совместной). Студенты с облегчением узнают, что эти симуляции являются практикой, и ценят возможность делать ошибки сейчас, а не позже. Использование IVE обеспечивает контролируемую, безопасную среду для обучения студентов и, таким образом, снижает фактор беспокойства. Студенты могут обсуждать симптомы более открыто, чем с реальным пациентом. Однако в то же время студенты используют весь протокол, который они использовали бы с реальным пациентом. Это означает, что они представляются, обращаются к пациентам по имени и уважают их конфиденциальность.
Использование симуляции спасает жизни и деньги за счет сокращения медицинских ошибок, времени на обучение, времени в операционной и необходимости замены дорогостоящего оборудования. Пользователи симуляции могут практиковаться на множестве пациентов, каждый из которых имеет разную историю болезни, проявляет уникальные симптомы и реагирует на действия пользователя соответствующими физиологическими реакциями. Как и в реальной жизни, анатомия пациента меняется вместе с биением сердца и дыханием легких, в то время как ткани деформируются, образуются синяки и кровоточат. Система генерирует подробную оценку после каждого сеанса, позволяя пользователям и супервизорам измерять успешность смоделированных процедур.
Симуляторы в медицине использовались еще в 16 веке, когда использование учебных манекенов помогло снизить высокие показатели материнской и младенческой смертности. Сегодня они эволюционировали, включая IVE, CAVE, роботизированную хирургию и т. Д., Но они все еще относительно ограничены в их использовании в отрасли здравоохранения. Медицина - это профессия, в которой используются очень передовые технические навыки, навыки высокого риска, а также поведенческие навыки. Однако, в отличие от других областей с аналогичными требованиями (таких как авиация), медицина не полностью охватила использование симуляций, чтобы помочь с необходимой медицинской подготовкой. Ограниченное использование симуляторов для обучения в области медицины можно объяснить несколькими факторами, включая контроль над расходами, относительно ограниченное моделирование человеческого тела, отсутствие научных доказательств эффективности и сопротивление изменениям со стороны профессионалов в этой области. (Зив и др., 2003). Более позднее исследование, проведенное Амальберти и др. (2005), указывает на 5 системных структурных барьеров на пути использования тренажеров для повышения квалификации врачей. Это:
Наличие этих барьеров приводит к снижению уровня безопасности пациентов и не позволяет отрасли здравоохранения приблизиться к цели «сверхбезопасной работы», уже достигнутой гражданской авиацией и атомная энергетика
