คอมพิวเตอร์ช่วยสอน (Computer Assisted Instruction)

ความหมายของคอมพิวเตอร์ช่วยสอน

              CAI  ย่อมาจากคำในภาษาอังกฤษว่า  “Computer Assisted Instruction”  ซึ่งราชบัณฑิตยสถานได้บัญญัติศัพท์ดังกล่าวเป็นภาษาไทยว่า  “การสอนใช้คอมพิวเตอร์ช่วย”    แต่ผู้คนส่วนใหญ่จะนิยมเรียกว่า  “คอมพิวเตอร์ช่วยสอน”

              คอมพิวเตอร์ช่วยสอน  CAI   หมายถึง   สื่อการเรียนการสอนทางคอมพิวเตอร์รูปแบบหนึ่ง   ซึ่งใช้ความสามารถคอมพิวเตอร์ในการนำเสนอสื่อประสม  อันได้แก่ข้อความ  ภาพนิ่ง  กราฟฟิก  แผนภูมิ  กราฟ  ภาพเคลื่อนไหว  วีดีทัศน์  และเสียง  เพื่อถ่ายทอดเนื้อหาบทเรียนหรือองค์ความรู้ในลักษณะที่ใกล้เคียงกับการสอนจริงในห้องเรียนมากที่สุด  โดยที่อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ช่วยสอนจะนำเสนอเนื้อหาทีละหน้าจอภาพ  โดยเนื้อหาความรู้ในคอมพิวเตอร์ช่วยสอนจะได้รับการถ่ายทอดในลักษณะที่แตกต่างกันออกไป ทั้งนี้ขึ้น อยู่กับธรรมชาติและโครงสร้างของเนื้อหา โดยมีเป้าหมายที่สำคัญก็คือสามารถดึงดูดความสนใจของผู้เรียนและกระตุ้นให้เกิดความต้องการที่จะเรียนรู้  

ประวัติความเป็นมาของคอมพิวเตอร์ช่วยสอน

                       ปี ค.ศ. 1950  ศูนย์วิจัยของ IBM   ได้พัฒนาบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยงานด้านจิตวิทยาจึงนับเป็นจุดเริ่มต้น

              ปี ค.ศ. 1958  มหาวิทยาลัยฟลอริดา  สหรัฐอเมริกา   พัฒนาคอมพิวเตอร์ช่วยสอน  ช่วยทบทวนวิชาฟิสิกส์ และสถิติ  พร้อมๆกับมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้นำคอมพิวเตอร์ช่วยสอนมาใช้ในวิชาคณิตศาสตร์   และภาษาอังกฤษสำหรับนักเรียนระดับมัธยมศึกษา

               ปี ค.ศ. 1960  มหาวิทยาลัยอิลินอยจัดทำคอมพิวเตอร์ช่วยสอนด้านจิตวิทยาการศึกษาและวิศวกรรมศาสตร์

                ปี ค.ศ. 1970  มีการนำคอมพิวเตอร์ช่วยสอนมาใช้ในทวีปยุโรป  โดยฝรั่งเศสและอังกฤษเป็นผู้เริ่มต้น                                    

ประเภทของบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอน

สอนเนื้อหารายละเอียด  (Tutorials)

              โปรแกรมช่วยสอนเนื้อหารายละเอียด หมายถึง โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้นักเรียนได้ เรียนรู้เนื้อหา หรือหลักการใหม่ๆด้วยการเสนอเนื้อหาและคำถามคำตอบระหว่างบทเรียนและนักเรียน  โปรแกรมจะแสดงเนื้อหาที่จะสอน แล้วตั้งคำถามให้นักเรียนตอบ ต่อจากนั้นโปรแกรมจะวิเคราะห์คำตอบแล้วตัดสินว่าจะแสดงเนื้อหาต่อไป  หรือให้นักเรียนตอบคำถามใหม่  หรือจะแสดงคำอธิบายเนื้อหาเพิ่มเติม  และโปรแกรมช่วยสอนนี้ยังรวมถึงวิธีการแนะนำให้นักเรียนตัดสินใจแก้ปัญหาอย่างใดอย่างหนึ่ง  ด้วยการให้แนวทางแก่นักเรียนเพื่อเลือกคำตอบที่ถูกต้อง   เช่น  การสอนเนื้อหาเรื่องการหามุมของสามเหลี่ยม

การฝึกทักษะ  (Drill and Practice)

              หลังจากที่นักเรียนได้เรียนเนื้อหารายละเอียดแล้ว  สิ่งจำเป็นคือการมีโอกาสได้ฝึกทักษะ หรือฝึกปฏิบัติซ้ำๆ  เพื่อที่จะนำความรู้ที่ได้เรียนแล้วไปใช้ได้อย่างคล่องแคล่วรวดเร็ว หรือที่เรียกกันว่าใช้ได้โดยอัตโนมัติ  การนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการฝึกทักษะได้เป็นที่นิยมกันมาก  เนื่องจากมีความชัดเจนในการนำมาใช้เฉพาะวัตถุประสงค์ นอกจากนี้โปรแกรมการฝึกทักษะยังสร้างได้ง่ายกว่าโปรแกรมการสอนเนื้อหารายละเอียดที่ได้กล่าวแล้วในหัวข้อก่อน  โปรแกรมการฝึกทักษะอาจเน้นการฝึกปฏิบัติเพื่อให้เกิดทักษะเฉพาะอย่าง  เช่น  ทักษะการบวกเลขทักษะด้านคำศัพท์  ทักษะการอ่านแผนที่  เป็นต้น โปรแกรมประเภทนี้นิยมใช้กันมากในวิชาคณิตศาสตร์  การเรียนภาษา  หรือภาษาต่างประเทศ  การฝึกทักษะเหล่านี้มักจะใช้คำถามเป็นจำนวนมาก  ซึ่งบางครั้งเรียกว่า  คลังข้อคำถาม (Item Pool)  นอกจากนี้ข้อคำถามที่ดีควรได้ผ่านการวิเคราะห์ค่าสถิติ  เช่น ระดับความยาก-ง่าย  อำนาจจำแนก  เป็นต้น  โปรแกรมการฝึกทักษะที่ดีควรมีการประเมินข้อบกพร่องของนักเรียนว่าจำเป็นต้องฝึกหัดที่ระดับความรู้ระดับใด  และบอกสาเหตุของความบกพร่องในการตอบผิด   เช่น   การฝึกทักษะเกี่ยวกับเรื่องของรูปทรง

การจำลองสถานการณ์ (Simulations) …………………………………………………………………….

              โปรแกรมการจำลองสถานการณ์ในการเรียนการสอนเป็นวิธีการเลียนแบบ หรือสร้างสถานการณ์เพื่อทดแทนสภาพจริงในชีวิตประจำวันสำหรับการเรียนรู้ในชั้นเรียน  เพื่อสร้างแรงจูงใจให้นักเรียนเนื่องจากในบางครั้งการฝึกและทดลองจริงอาจมีราคาแพง  หรือมีความเสี่ยงอันตรายสูง  เช่น  การจำลองสถานการณ์การบิน  การจำลองการเกิดปฏิกิริยาของนิวเคลียร์  หรือการจำลองการทำงานของแผงวงจรไฟฟ้า เป็นต้น   ซึ่งการจำลองสถานการณ์ทำให้นักเรียนมีส่วนร่วมด้วย   เช่น  การควบคุมเหตุการณ์การตัดสินใจ  การโต้ตอบกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสถานการณ์จำลองได้โดยที่ในชีวิตจริงนักเรียนไม่อาจสามารถแสดงปฏิกิริยาเหล่านี้ได้   อย่างไรก็ตามในสถานการณ์จำลองย่อมลดความยุ่งยากซับซ้อนให้น้อยกว่าเหตุการณ์จริง  เช่น  ลดรายละเอียด  ลดโอกาสที่จะเกิดขึ้น เป็นต้น  และในสถานการณ์จำลองนี้นักเรียน   ต้องแก้ใขปัญหา โดยการเรียนรู้ขั้นตอนกระบวนการด้วยตนเองจนเกิดความเข้าใจในคุณลักษณะต่างๆในที่สุด รวมทั้งการเรียนรู้วิธีการควบคุมเหตุการณ์เหล่านั้น หรือเรียนรู้ว่าจะต้องปฏิบัติอย่างไรในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน  จุดมุ่งหมายของการใช้โปรแกรมสถานการณ์จำลอง เพื่อช่วยให้นักเรียนได้สร้างรูปแบบการทดสอบเหตุการณ์ต่างๆอย่างปลอดภัยมีประสิทธิภาพ    เช่น    การจำลองสถานการณ์เกี่ยวกับต่อวงจรไฟฟ้า

เกมการสอน  (Instructional games) ……………………………………………………………………….

              การใช้โปรแกรมเกมเพื่อการสอนกำลังเป็นที่นิยมใช้กันมาก เนื่องจากเป็นสิ่งที่ท้าทายความมานะพยายามและสามารถกระตุ้นนักเรียนให้เกิดความอยากเรียนรู้ได้โดยง่าย นอกจากนี้การใช้เกมยังช่วยเพิ่มบรรยากาศในการเรียนรู้ให้ดีขึ้น เนื่องจากมีภาพ แสง สี เสียง และกราฟิคที่มีการเคลื่อนไหวได้ จึงทำให้ นักเรียนตื่นตัวอยู่เสมอ รูปแบบของโปรแกรมเกมเพื่อการสอนคล้ายคลึงกับโปรแกรมบทเรียนสถานการณ์จำลอง แต่แตกต่างกันโดยการเพิ่มบทบาทของนักเรียนเข้าไปในการใช้โปรแกรมเกมการสอนด้วย เช่น   เกมการสอนวิชาคณิตศาสตร์

การสาธิต (Demonstration)

                            โปรแกรมการสาธิตมีจุดประสงค์เพื่อสาธิตประกอบการสอน   หรือบรรยายเนื้อหาหัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง  เพื่อช่วยผู้เรียนให้เข้าใจสิ่งที่เรียนได้ดียิ่งขึ้น  เช่น  การเขียนกราฟแสดงรายละเอียด  การสาธิตการเกิดสุริยุปราคา หรือสาธิตการโคจรของดวงดาว เป็นต้น 

……………………………………………………

การแก้ปัญหา  (Problem - Solving) 

              เป็นบทเรียนสำหรับใช้เรียนรู้และการคิดแก้ปัญหาการตัดสินใจ โดยมีการกำหนดเกณฑ์ให้แล้วให้นักเรียนพิจารณาตามโปรแกรมนั้น  โปรแกรมเพื่อให้การแก้ปัญหาแบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ โปรแกรมที่ให้นักเรียนเขียนเอง และโปรแกรมที่มีผู้เขียนไว้แล้ว เพื่อช่วยนักเรียนในการแก้ปัญหา โดยที่คอมพิวเตอร์จะช่วยในการคิดคำนวณและหาคำตอบที่ถูกต้องให้  ในกรณีนี้คอมพิวเตอร์จึงเป็นเครื่องช่วยเพื่อให้นักเรียนบรรลุถึงทักษะของการแก้ไขปัญหา โดยการคำนวณข้อมูลและจัดการสิ่งที่ยุ่งยากซับซ้อนให้ แต่ถ้าเป็นการแก้ปัญหาโดยใช้โปรแกรมที่มีผู้เขียนไว้แล้ว คอมพิวเตอร์จะทำการคำนวณ ในขณะที่นักเรียนเป็นผู้จัดการกับปัญหาเหล่านั้นเอง  โปรแกรมลักษณะนี้นักเรียนจะให้ความสนใจและตั้งใจมากถ้าได้รับแรงจูงใจและสิ่งเร้าในการเรียน ทำให้นักเรียนรู้สึกสนุกและเกิดความท้าทายและมีความพยายามที่จะแก้ปัญหาต่อไป เช่น โปรแกรมการพัฒนาบุคลิกภาพ

การทดสอบ  (Tests) 

              การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อการทดสอบมีบทบาทในการเป็นเครื่องมือประเมินผลการเรียนของนักเรียนทั้งก่อนเริ่มเรียน  ระหว่างเรียน และหลังการเรียน  อีกทั้งยังช่วยให้ผู้สอนมีความรู้สึกเป็นอิสระจากการกฎเกณฑ์ต่างๆที่เกี่ยวกับการทดสอบอีกด้วย  เนื่องจากคอมพิวเตอร์ช่วยเปลี่ยนแปลงการทดสอบแบบเดิมๆให้สามารถมีปฏิสัมพันธ์กับนักเรียนได้  โดยอาจจะให้ผลย้อนกลับโดยทันที  หรือประเมินผลหลังจากทำแบบทดสอบเสร็จ

ระบบผู้เชี่ยวชาญ  (Expert System) ………………………………………………………………………..

              ระบบผู้เชี่ยวชาญเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่มีความสามารถในการแก้ปัญหาเฉพาะ เรื่องโดยใช้หลักปัญญาประดิษฐ์ หรือ AI (Artificial Intelligence) และวิธีการฐานความรู้ (Knowledge Base) มาใช้เพื่อจัดเตรียมเก็บข้อมูลและข้อเท็จจริง (Facts) โดยใช้ความรู้และกระบวนการอนุมานในการแก้ปัญหาที่มีความยุ่งยากในระดับที่ต้องใช้ประสบการณ์ ความรู้ ความเชี่ยวชาญของมนุษย์ กล่าวคือเป็นระบบที่จำลองความสามารถของมนุษย์ที่มีความรู้ความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษ ลักษณะที่สำคัญของระบบผู้เชี่ยวชาญคือมีความสามารถในการดึงเอาความรู้ที่มีอยู่มาแก้ไขปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

องค์ประกอบของบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอน

ข้อความ
              อาจเป็นตัวอักษร  ตัวเลข หรือเครื่องหมายเว้นวรรค ที่มีแบบ (Style) หลากหลาย มีความแตกต่างกันทั้งตัวพิมพ์ (Font)  ขนาด (size)  และสี (Color)  รูปแบบของตัวอักษรแต่ละแบบยังสามารถส่งเสริม หรือเป็นข้อจำกัดในการแสดงข้อความได้  ดังนั้นการนำเสนอเนื้อหายังไม่สามารถยึดติดกับรูปแบบของตัวอักษรใดๆเพราะตัวอักษรแบบหนึ่งอาจเหมาะสมในการใช้เป็นหัวเรื่อง ในขณะที่อีกแบบหนึ่งสามารถใช้อธิบายเนื้อหาได้อย่างดี เพราะมีความชัดเจน อ่านง่าย ไม่ต้องใช้สายตามาก ส่วนขนาดของตัวอักษรจะสามารถเลือกใช้เพื่อเขียนหัวเรื่อง  และเนื้อหาให้มองเห็นได้อย่างชัดเจน

เสียง
              เสียงที่เราใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มี 3 ชนิด คือ เสียงพูด (voice)  เสียงดนตรี (Music) และเสียงประกอบ (Sound Effect)   เสียงพูดอาจเป็นเสียงการบรรยาย  หรือเสียงจากการสนทนาที่ใช้ในบทเรียน คอมพิวเตอร์ช่วยสอน สำหรับเสียงดนตรีจะเป็นท่วงทำนองของเสียงเครื่องดนตรีต่างๆ และเสียงประกอบ ก็คือ เสียงพิเศษที่เพิ่มเติมเข้ามา เช่น เสียงรถยนต์ เสียงร้องของแมว เป็นต้น ในการเรียนรู้จากบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอนนั้นได้อาศัยเสียงช่วยสร้างความเข้าใจแก่ผู้เรียได้มากยิ่งขึ้น อย่างเช่น เมื่อจะสอนเกี่ยวกับลักษณะการวิ่งของเสือ ถ้าบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอนมีภาพเคลื่อนไหวของเสือพร้อมกับคำบรรยายบนจอภาพ ผู้เรียนจะไม่สามารถใช้สายตามองภาพเคลื่อนไหวและคำบรรยายได้ในเวลาเดียวกัน แต่ถ้าปรับให้มีภาพเคลื่อนไหวของเสือ และใช้เสียงบรรยายพร้อมกับเสียงประกอบแทน  ก็จะช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจเนื้อหาที่นำเสนอได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น

ภาพนิ่ง
              หมายถึง ภาพถ่าย ภาพลายเส้น ซึ่งภาพนิ่ง อาจเป็นภาพขาวดำ หรือสีอื่นๆก็ได้ อาจมี 2 มิติ หรือ 3 มิติ  โดยขึ้นอยู่กับความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้อยู่ ส่วนขนาดของภาพนิ่งก็อาจมีขนาดใหญ่เต็มจอ หรือมีขนาดเล็กกว่านั้น ในบทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอนจะมีภาพนิ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญ เพราะมนุษย์ได้รับอิทธิพลมาจากการรับรู้ด้วยภาพเป็นอย่างดี เมื่อครูต้องออกแบบบทเรียนด้วยตนเอง ครูอาจใช้เครื่องมือช่วยวาดภาพในซอฟแวร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาและไม่จำเป็นต้องฝึกตนเองให้มีความชำนาญเท่ากับช่างศิลป์ก็สามารถวาดภาพได้ นอกจากนี้ในบางโปรแกรมยังมีภาพกราฟฟิกให้เรียกใช้ได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากกกำหนดรูปพื้นฐาน แก้ไขรูปภาพ เคลื่อนย้ายภาพ และสำเนาภาพได้ แต่ข้อจำกัดประการหนึ่งคือภาพนิ่งจะใช้หน่วยความจำมากกว่าข้อมูลที่เป็นตัวอักษรหลายเท่า

ภาพเคลื่อนไหว

              ช่วยสงเสริมการเรียนรู้ในเรื่องการเคลื่อนที่และเคลื่อนไหว ที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอักษร หรือภาพเพียงไม่กี่ภาพ ภาพเคลื่อนไหวมีคุณลักษณะเด่นที่ช่วยเร้าความสนใจของผู้เรียนได้ ทั้งการเคลื่อนไหว (Animation) ที่เปลี่ยนตำแหน่งและรูปทรงของภาพ และการเคลื่อนที่ (Moving) ที่เปลี่ยนเฉพาะตำแหน่งหน้าจอ   แต่ไม่ได้เปลี่ยนรูปทรงของภาพ

การเชื่อมโยงแบบปฎิสัมพันธ์

              คือการรับรู้ข้อมูลเพิ่มเติมเป็นตัวอักษร โดยใช้โปรแกรมเชื่อมโยงที่เรียกว่า Hypermedia ส่วนโปรแกรมเชื่อมโยงที่เรียกว่า Hyper graphic จะให้ข้อมูลอธิบายเพิ่มเติมด้วยภาพ วิธีการเช่นนี้ผู้เรียนจะใช้เมาส์ชี้แล้วคลิ๊กที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของหน้าจอภาพเช่น ที่ภาพปุ่ม ภาพนิ่ง ภาพเคลื่อนไหว หรือบนตัวอักษร ข้อมูลเพิ่มเติมจะปรากฎให้เห็น นอกจากนี้บทเรียนคอมพิวเตอร์ช่วยสอนยังมีลักษณะเด่นที่สามารถให้ข้อมูลย้อนกลับ (Feedback)  เพื่อตอบสนองหรือมีปฏิสัมพันธ์กับผู้เรียนได้ทันที  แต่ผู้ออกแบบและพัฒนาโปรแกรมควรพิจารณาให้โอกาสผู้เรียนในการตอบผิดซ้ำๆอย่างเหมาะสม การให้โอกาสผู้เรียนตอบผิดซ้ำๆ มากเกินไปจะทำให้ผู้เรียนขาดแรงจูงใจ ส่วนการให้ข้อมูลย้อนกลับเพื่อเริมแรงแก่ผู้เรียน อาจทำได้โดยใช้คำกล่าวชมเมื่อผู้เรียนเลือกคำตอบได้ถูกต้อง   แต่ควรอยู่ในระดับที่เหมาะสมเช่นกัน

 แนะนำโปรแกรมที่ใช้ผลิตสื่อ CAI

Authoring Program   มีโปรแกรมที่นิยมนำมาใช้ในการสร้างสื่อ CAI   ดังนี้

-Authorware

-Director

-ToolBook

Multimedia Program   เป็นโปรแกรมที่ใช้ช่วยในการสร้าง Multimedia  เป็นภาพนิ่ง   เคลื่อนไหว   เสียง  หรือวีดิโอ   มีโปรแกรมที่น่าสนใจดังนี้

 -  Photoshop

 -  ACDSee

ประโยชน์และข้อจำกัดของคอมพิวเตอร์ช่วยสอน 

- ช่วยให้ผู้เรียนที่เรียนอ่อนสามารถใช้เวลานอกเวลาเรียนในการฝึกฝนทักษะเพิ่มเติมความรู้เพื่อปรับปรุงการเรียนของตน

- ผู้เรียนสามารถนำคอมพิวเตอร์ช่วยสอนไปใช้ในการเรียนด้วยตนเองในเวลาและสถานที่ที่สะดวก

- สามารถคิดคำนวนได้รวดเร็วและแม่นยำ ช่วยให้ผู้เรียนเรียนวิชาคณิตศาสตร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

- ช่วยสอนความคิดรวบยอด (Concept)   และทำให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ได้เป็นอย่างดี

-  สถานศึกษาในจังหวัดใหญ่ๆหรือจังหวัดที่มีการศึกษาอย่างทั่วถึงจะได้เปรียบสถานศึกษาที่อยู่ห่างไกล หรืออยู่ในชนบทที่การศึกษาเข้าไปไม่ถึงมากนัก