Что может быть адаптировано в обучающих Web системах

Этот раздел представляет краткий обзор текущих исследований по обучающим адаптивным системам в Web. Целью обзора является демонстрация того, что может быть адаптировано в такого рода системах. Для сохранения преемственности с предыдущими статьями по адаптивной гипермедиа (Brusilovsky, 1996) и ИОС в Web (Brusilovsky, 1995) мы называем по существу разные способы адаптации технологиями адаптации. В настоящее время все технологии адаптации, применяемые в ОАС в Web, адаптированы, либо из области ИОС (адаптивное планирование – curriculum sequencing, интеллектуальный анализ решений обучаемого, поддержка интерактивного решения задач, поддержка решения задач на примерах и поддержка совместной работы), либо из области адаптивной гипермедиа (поддержка адаптивного представления и адаптивной навигации). В ближайшем будущем мы ожидаем появления новых технологий адаптации, например адаптивная поддержка совместной работы, специально спроектированная для обучения в Web.

Целью технологии адаптивного планирования (также называемая технологией учебного планирования) является предоставление обучаемому самой подходящей индивидуально спланированной последовательности модулей знаний для обучения и работы с определенным порядком следования обучающих заданий (примеров, вопросов, задач и т.п.). Другими словами, она помогает обучаемому найти “оптимальный путь” сквозь обучающий материал. Классический пример из области обучения программированию система BIP (Barr, Beard & Atkinson, 1976), новые примеры ITEM-IP (Brusilovsky, 1992b) и SCENT-3 (Brecht, McCalla & Greer, 1989). Это придает смысл различению двух техник адаптивного планирования. Высокоуровневое упорядочение или упорядочение знаний определяет следующую концепцию или тему, которая будет заучена. Низкоуровневое упорядочение или упорядочение заданий определяет следующее обучающее задание (задачу, пример, тест) в текущей теме (Brusilovsky, 1992a). В контексте обучения в Web технология адаптивного планирования становится очень важной для управления обучаемым в гиперпространстве доступной информации. В настоящее время она является старейшей и наиболее популярной технологией для ОАС в Web. Адаптивное планирование реализовано в различных формах в следующих ОАС: ELM-ART (Brusilovsky, Schwarz, & Weber, 1996), CALAT (Nakabayashi et al., 1997), InterBook (Brusilovsky & Schwarz, 1997) AST (Specht et al., 1997), MANIC (Stern, Woolf & Kuroso, 1997), Medtec (Eliot, Neiman & Lamar, 1997) и DCG (Vassileva, 1997).

Интеллектуальный анализ решений обучаемого имеет дело с окончательными ответами студента на обучающие задания (которые могут колебаться от простых вопросов до сложных задач программирования) без разъяснения причин, по которым ответ был получен. В отличие от не интеллектуальных проверяющих программ, которые не могут сказать ничего более чем ответ правильный или нет, интеллектуальные анализаторы могут сказать, что именно неправильно или неполно и какие отсутствующие или неверные знания ответственны за ошибку. Интеллектуальные анализаторы могут предоставлять обучаемому интенсивную обратную связь об ошибках и корректировать модель обучаемого. Классический пример из области обучения программированию PROUST (Johnson, 1986), новые примеры: CAMUS-II (Vanneste, 1994) и ELM-PE (Weber & Mellenberg, 1995). Интеллектуальный анализ решений очень подходящая технология для медленных сетей. При этой технологии необходимо только одно взаимодействие между браузером и сервером для окончательного решения. Она может предоставлять интеллектуальную обратную связь и выполнять моделирование студента, когда другие интерактивные техники использовать затруднительно. В настоящее время существуют, по меньшей мере, две ОАС в Web, которые реализуют интеллектуальный анализ решений обучаемого адаптивно в WWW (т.е. обучаемые с различными моделями могут получать различную обратную связь): ELM-ART, ИОС для программирования на LISP (Brusilovsky et al., 1996) и WITS, ИОС для дифференциального исчисления (Okazaki, Watanabe & Kondo, 1996; Okazaki, Watanabe & Kondo, 1997).

Целью поддержки интерактивного решения задач является предоставление обучаемому интеллектуальной помощи на каждом шаге решения – от предоставления намеков до исполнения следующего шага за обучаемого. Системы, которые реализуют эту технологию, могут наблюдать за действиями обучаемого, понимать их и использовать это понимание для предоставления помощи и корректирования модели обучаемого. Классический пример из области программирования LISP-TUTOR (Anderson & Reiser, 1985); новые примеры: ACT Programming Tutor (Corbett & Anderson, 1992) и GRACE (McKendree, Radlinski & Atwood, 1992). Поддержка интерактивного решения задач не так популярна в Web системах, как в локальных системах так как на сегодняшний момент сервер приложения для WWW не достаточно “интерактивны” для поддержки наблюдения за обучаемым и предоставления ему помощи на каждом шагу. Каждое взаимодействие между браузером и сервером может приводить к заметным временным задержкам и необходимость в них на каждом шаге может разрушить процесс решения задачи. Ситуация возможно измениться, когда Java технология станет более зрелой. Тем не менее, три системы демонстрируют, что технология поддержки интерактивного решения задач может работать в WWW. PAT-Online (Brusilovsky, Ritter & Schwarz, 1997; Ritter, 1997) использует серверный подход (интерфейс CGI) и позволяет обучаемым предоставлять шаги решения нескольких задач на проверку в одной транзанкции (т.е. это комбинация поддержки интерактивного решения задач и интеллектуального анализа решений студента). Belvedere (Suthers &Jones 1997) и ADIS (Warendorf & Tan, 1997) используют Java технологию для поддержания настоящей интерактивности. D3-WWW-Trainer (Faulhaber &Reinhardt, 1997) использует и Java и серверный подход. Достаточно маленький Java апплет предоставляет хороший интерактивный интерфейс. Интеллектуальная и адаптивная часть, тем не менее, расположена на сервере. Апплет предусматривает связь с сервером по средствам CGI интерфейса.

В контексте решения задач на примерах, обучаемые решают новые задачи, используя в качестве помощи примеры из своего ранее полученного опыта. В этом контексте ИОС помогает обучаемым, предлагая им самые подходящие варианты (примеры, объясненные им или задачи, решенные ими ранее). Пример из области обучения программированию ELM-PE (Weber & Mellenberg, 1995). Решение задач на примерах не требует интенсивного взаимодействия клиент-сервер и может естественно использоваться в ОАС в Web. Единственная система, использующая эту технику в WWW ELM-ART (Brusilovsky et al., 1996).

Целью технологии адаптивного представления является адаптация содержания гипермедиа страницы под задачи пользователя, знания и другая информация хранятся в модели пользователя. В системе с адаптивным представлением страницы не статичны. Они адаптивно генерируются или монтируются из частей для каждого пользователя. Например, при применении техники адаптивного представления хорошо подготовленный пользователь будет получать более детализированную и углубленную информацию, а новичок получит больше дополнительных пояснений. Пример из области обучения программированию техника “условного текста”, использованная в ITEM/IP (Brusilovsky, 1992b). Адаптивное представление очень важно для WWW, где одна и та же “страница” приспосабливается к очень разным обучаемым. Только две ОАС в Web полностью реализовали адаптивное представление: C-Book (Kay & Kummerfeld, 1994) и адаптивный курс De Bra’s в Hypertext (Calvi & De Bra, 1997). Обе эти системы применяют технику условного текста. Некоторые другие системы используют адаптивное представление в особом контексте. Medtec (Eliot et al., 1997) способен адаптивно генерировать резюме по главе книге. ELM-ART, AST и InterBook используют адаптивное представление для предоставления адаптивных предупреждений об обучающем статусе страницы. Например, если страница еще не готова для изучения ELM-ART и AST вставляют текстовое предупреждение в ее конец, InterBook вставляет предупреждающее изображение в виде красной полосы.

Таблица 1. Технологии адаптации, применяемые в обучающих системах в Web ( в InterBook тип поддерживаемого упорядочивания зависит от области – это оболочка)

Адаптивная поддержка совместной работы очень новая технология в ИОС, которая была разработана за последние 3 года параллельно с разработкой сетевых обучающих систем. Целью адаптивной поддержки совместной работы является использование знаний системы о различных пользователях (хранимых в моделях пользователя) для формирования сбалансированной группы для совместной работы. Существующие примеры содержат формирование групп для совместного решения задач в настоящий момент времени (Hoppe, 1995; Ikeda, Go & Mizoguchi, 1997) или нахождение самого компетентного обучаемого для ответа на вопрос по теме (то есть нахождение персоны с моделью, демонстрирующей хорошие знания по данной теме) (Bishop, Greer & Cooke, 1997; McCalla et al., 1997). В настоящее время мы не увидели каких-либо примеров использования этой технологии в Web. Однако эта технология полностью готова для применения в Web, и мы ожидаем, что в ближайшие годы она станет довольно популярной.

Целью технологии адаптивной поддержки навигации является оказание помощи обучаемому в ориентации и навигации в гиперпространстве, изменяя появление видимых ссылок. В отдельных случаях система может адаптивно сортировать, аннотировать или частично прятать ссылки на текущей странице для облегчения выбора пользователем следующей ссылки. Адаптивная поддержка навигации (АПН ) может рассматриваться как дополнение к адаптивному планированию в контексте гипермедиа. Она участвует в решение той же задачи – помочь обучаемому найти “оптимальный путь” в обучающем материале. В тоже время адаптивная поддержка навигации направляет обучаемого менее настойчиво, по сравнению с традиционным адаптивным планированием: она направляет обучаемого косвенным образом, разрешая выбрать следующий фрагмент заданий для изучения или следующую задачу для решения. Два примера АПН локальных систем из области обучения программированию: ISIS-Tutor (Brusilovsky & Pesin, 1994), которая использует адаптивное сокрытие и адаптивное аннотирование, и Hypadapter (Hohl, Becker & Gunzenheuser, 1996), которая использует адаптивное сокрытие и адаптивную сортировку. В WWW, где гипермедиа – основополагающая организационная парадигма, адаптивная поддержка навигации может быть использована очень естественно и эффективно. Самая популярная форма АПН в Web это аннотирование. Оно применено в ELM-ART (Brusilovsky et al., 1996), InterBook (Brusilovsky & Schwarz, 1997), WEST-KBNS (Brusilovsky, Eklund & Schwarz, 1997) и AST (Specht et al., 1997). InterBook также поддерживает адаптивную сортировку. Другой популярной технологией является блокировка – вариант сокрытия, при котором ссылки остаются видимыми, но пользователь не может перейти по ним до тех пор, пока не будет готов изучить страницу, вызываемую по этой ссылке. Так же ссылки делают полностью нефункционирующими (когда пользователь нажимает на нее ничего не происходит), как в адаптивном курсе De Bra’s в Hypertext (Calvi & De Bra, 1997) и в системе (Anjaneyulu, 1997) или показывают пользователю список страниц, которые необходимо прочитать перед переходом на выбранную страницу, как это сделано в Albatros (Lai, Chen & Yuan, 1995).

Таблица 2. Технологии адаптации и основные направления разработки обучающих систем для Web. “Возможно” означает что технология может быть применена в этом направлении, но на сегодняшний день примеров этого нет. “na” означает что технология не соответствует этому направлению.