Хабрахабр

Рождение образовательного ПО и его история: от механических машин до первых компьютеров

Сегодня образовательное программное обеспечение представляет собой набор приложений для развития определенных навыков у студентов. Но впервые такие системы появились более ста лет назад — инженеры и изобретатели проделали долгий путь от несовершенных механических «образовательных машин» до первых компьютеров и алгоритмов. Расскажем об этом подробнее.


Фото: crabchick / CC BY

Первые опыты — удачные и не очень

Свое начало образовательное программное обеспечение берет в конце XIX века. На протяжении долгого времени главным источником знаний оставались наставники и книги. Образовательный процесс отнимал у учителей слишком много времени, а результаты порой оставляли желать лучшего.

Тогда образовательный «конвейер» позволит готовить специалистов с меньшими временными затратами. Успехи промышленной революции привели многих, как тогда казалось, к очевидному выводу: можно обучать студентов быстрее и эффективнее, если заменить преподавателей механическими учебными машинами. Но именно этот «образовательный стимпанк» стал основой современных технологий. Сегодня попытки механизировать этот процесс выглядят наивными.

Машина представляла собой коробку с двумя окошками. Первый патент на механическое устройство для изучения грамматики получил в 1866 году американец Алкион Скиннер (Halcyon Skinner). Во втором окне при помощи кнопок он набирал название объекта. В одном из них ученик видел рисунки (например, лошадь). Но система не исправляла ошибки и не выполняла проверку.

Ученик комбинировал три деревянных блока с фигурными вырезами в специальном деревянном футляре. В 1911 году устройство для обучения арифметике, чтению и правописанию запатентовал психолог Герберт Остин Эйкинс (Herbert Austin Aikins) из Йельского университета. Если фигуры подобраны правильно, то в верхней части плашек формировался правильный ответ (рис. На этих блоках изображались, например, элементы простого арифметического примера. 2).

Он считал основным недостатком учебников тот факт, что студенты предоставлены сами себе. В 1912 году основу для новых и более успешных автоматизированных методов обучения заложил американский психолог Эдвард Ли Торндайк (Edward Lee Thorndike) в книге «Образование». Торндайк предложил принципиально иной подход: «механическую книгу», в которой следующие разделы открывают только после того, как предыдущие должным образом пройдены. Они могут не обратить внимания на важные моменты или, не усвоив старый материал, перейти к изучению нового.


Фото: Anastasia Zhenina / Unsplash.com

Но этого хватило, чтобы в 1924 году профессор университета Огайо Сидни Пресси (Sidney Pressey), вдохновленный работой психолога, сконструировал систему для обучения — Automatic Teacher. В объемном труде Торндайка описание устройства занимало меньше страницы, свои соображения он никак не детализировал. Нажав на одну из четырех механических клавиш, он выбирал правильный. На барабане машины ученик видел вопрос и варианты ответа. Кроме того, счетчик отмечал количество верных попыток. После барабан прокручивался и устройство «предлагало» следующий вопрос.

Automatic Teacher не мог обучать, но позволял быстро протестировать знания. В 1928 году Пресси получил патент на изобретение, но реализовал идею Торндайка не в полном объеме.

Вслед за Сидни Пресси конструировать новые «обучающие машины» начали многие изобретатели. Они объединяли опыт XIX века, идеи Торндайка и технологии нового столетия. До 1936 года в США выдали 700 различных патентов на «обучающие машины». Но позже началась Вторая мировая война, работы в этой области приостановили и существенных достижений пришлось ждать почти на 20 лет.

Машина для обучения Фредерика Скиннера

В 1954 году профессор Кембриджского университета Беррес Фредерик Скиннер (Burrhus Frederic Skinner) сформулировал основные принципы изучения грамматики, математики и других предметов. Концепция стала известна как теория программированного обучения (programmed learning).

Сам процесс обучения является ступенчатым — ученик не идет дальше, пока не изучит нужную тему и не ответит на контрольные вопросы. Она гласит, что главным компонентом обучающего устройства должна быть строгая программа с элементами для изучения и проверки материала. В том же году Скиннер представил «обучающую машину» для использования в школах.

Учащийся набирал ответ на клавиатуре устройства. Вопросы печатали на бумажных картах и демонстрировали «покадрово» в специальном окошке. Систему Скиннера от аналогов отличал тот факт, что после первой серии вопросов ученик снова получал только те, на которые не смог ответить. Если ответ верный, машина пробивала отверстие в карте. Таким образом, устройство не только тестировало знания, но и обучало студентов. Цикл повторялся, пока оставались нерешенные задачи.

Сегодня изобретение Скиннера считают первым устройством, в котором удалось сочетать результаты теоретических изысканий в педагогической психологии с технологическими новшествами того времени. Вскоре машину запустили в серийное производство.

Система PLATO, существовавшая 40 лет

Основываясь на теории программированного обучения, в 1960 году 26-летний инженер Дональд Битцер (Donald Bitzer), только что получивший степень в университете Иллинойса, разработал компьютерную систему PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations).

Дисплеем для них служил обычный телевизор, а на клавиатуре пользователя имелось всего 16 клавиш для навигации. Терминалы PLATO подключались к университетскому мейнфрейму ILLIAC I. Студенты университета могли изучать несколько тематических курсов.


Фото: Aumakua / PD / Клавиатура PLATO4

А в 1969 году инженеры представили специальный язык программирования TUTOR для разработки не только учебных материалов, но и игр. Первая версия PLATO была экспериментальной и имела существенные ограничения: например, возможность работать с ней одновременно двум пользователям появилась только в 1961 году (в обновленной версии PLATO II).

Устройство вышло на коммерческий рынок. PLATO совершенствовалась, и в 1970 году университет Иллинойса заключил соглашение с компанией Control Data Corporation.

Через шесть лет с PLATO уже работали 950 терминалов, а общий объем курсов составлял 12 тысяч учебных часов по многим университетским дисциплинам.

Сегодня систему не используют — её свернули в 2000 году. Однако сама организация PLATO Learning (ныне Edmentum), отвечавшая за продвижение терминалов, разрабатывает учебные курсы.

«Могут ли роботы обучать наших детей»

С развитием новых технологий обучения в 60-е годы началась и критика — в основном в популярной американской прессе. Заголовки в газетах и журналах вроде «Обучающие машины: благословение или проклятие?» говорили сами за себя. Претензии скептиков сводились к трем топикам.

Во-вторых, дороговизна оборудования и малое количество учебных курсов. Во-первых, это недостаточная методическая и техническая подготовка учителей на фоне общей нехватки кадров в американских школах. Так, школы одного из округов потратили $5000 (огромную по тем временам сумму), после чего обнаружили, что для полноценного обучения материалов не хватает.

Слишком много энтузиасты говорили о том, что в будущем учителя будут не нужны. В-третьих, экспертов беспокоила возможная дегуманизация образования.

Но это произошло только в 80-90-е годы XX века, когда появились новые разработки, которые затмили успехи PLATO. Дальнейшее развитие событий показало, что опасения были напрасными: преподаватели не превратились в безмолвных помощников компьютеров, стоимость оборудования и ПО снижалась, а количество образовательных материалов — увеличивалось.

Об этих технологиях мы расскажем в следующий раз.

О чем еще мы пишем на Хабре:

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть