Адаптация к предметной области
Авторская система TeachLab CourseMaster А.А. Пугачев, кафедра математики и информатики Улан-Удэнский филиал Восточно-Сибирского института МВД России, Улан-Удэ, Россия Введение Анализ опыта внедрения в школах, вузах и различных предприятиях, компьютерных программ учебного назначения показывает, что важным фактором, препятствующим их широкому применению, является неполное соответствие предлагаемого материала идеям и методам преподавания той или иной дисциплины. Многие педагоги проявляют значительную осторожность в использовании обучающих программ и педагогических программных средств. Идеальным решением этой проблемы является полный учет требований пользователя (преподавателя), что практически недостижимо. В настоящее время в сфере разработки обучающих и других учебных программ доминируют интересы и предпочтения производителя, то есть программистов-разработчиков компьютерных программ. В печати и на конференциях различного уровня не раз высказывалось мнение, что современному педагогу, скорее нужен не диск с полным мультимедийным курсом по предмету, а некоторые элементарные кирпичики, которые он мог бы использовать в качестве красочных иллюстраций своих идей и методов и которые более органично вписались бы в традицию использования наглядных пособий, подбираемых педагогом для своего занятия. В связи с этим представляется целесообразным создание не законченной обучающей продукции, а своеобразных электронных конструкторов - инструментальных программных средств (авторских систем) для создания педагогом собственных ЭУК. В настоящее время существует довольно много таких систем, как коммерческих, так и исследовательского уровня, различающихся простотой освоения, предоставляемыми возможностями, стоимостью и т.д. В рамках данной статьи рассмотрена авторская система TeachLab CourseMaster ( http://teachlab.km.ru). Система TeachLab CourseMaster предназначена, в первую очередь, для создания адаптивных электронных учебных курсов. Основные возможности системы, приведены ниже: Представление в ЭУК предметных, педагогических и диагностических знаний. Формирование и поддержка Модели обучаемого. Адаптация к предметной области. Адаптация к уровню знаний и умений разработчика электронных курсов Использование коммуникационного посредника (Ассистента), позволяющего переключить обучаемого из коммуникации "человек-человек" в коммуникацию "человек-компьютер". Визуальная среда проектирования страниц курса. Наличие объектно-ориентированного языка программирования (Object Pascal, Visual Basic, JavaScript). Простые механизмы подключения дополнительных библиотек обучающих компонент и элементов управления ActiveX. Представление знаний в системе Система обеспечивает представление в электронном учебном курсе предметных, педагогических и диагностических знаний [Норенков Ю. И., 1993]. К предметным знаниям отнесены: учебный материал, знания, способствующие поиску требуемой информации, и знания о структуре предметной области. В системе CourseMaster учебный материал представлен в виде страниц учебного курса, которые обладают следующими свойствами: каждая страница курса имеет атрибуты, назначаемые автором и классифицирующие учебный материал по различным критериям (уровень представления учебного материала, уровень усвоения учебного материала, уровень осознанности [Беспалько В. П., 1977]); страница курса содержит специальные данные, облегчающие поиск содержащейся в ней информации (метаданные); страница учебного курса может содержать гиперссылки на другие страницы курса и диагностические знания; информация на страницах курса может быть представлена в различных формах (текст, графические образы, диаграммы, видео, аудио и т.д.). Конкретное множество допустимых видов информации задается реализацией, т.е. зависит от множества используемых обучающих компонент; каждый из информационных элементов, составляющих страницу курса, обладает определенными свойствами, которые могут изменяться в ходе процесса обучения. Множество страниц учебного курса, организованных определенным образом, образуют структуру предметной области HS. Для каждого элемента t HS могут быть определены: страница учебного курса; множество диагностических учебных воздействий (пре- и пост-тестирование); множество педагогических знаний, осуществляющих управление процессом обучения и модификацию модели обучаемого. Представление педагогических знаний Для реализации процесса адаптивного обучения необходимо планирование учебных воздействий и корректировка получаемых планов в зависимости от успешности усвоения материала. Оглавление учебного курса (структура предметной области) содержит ссылки на предметные знания и задает отношения между темами учебного материала. Его создание осуществляется разработчиком курса и оно остается неизменным в процессе обучения. Между тем, необходимость индивидуализированного подхода к обучению требует планирования учебных воздействий, как на основании структуры предметных знаний, так и на основании модели конкретного обучаемого. Управляющий модуль системы целесообразно рассматривать как конечный автомат, который в любой момент времени находится в некотором состоянии. Состояние автомата однозначно определяется значениями его внутренних переменных. Изменение состояния происходит после поступления внешнего воздействия, в данном случае - действия обучаемого. Новое состояние определяется на основании поступившего внешнего воздействия и предыдущего состояния и выбирается в соответствии с функцией перехода, которая задается при помощи продукционных правил. Таким образом, для представления педагогических знаний в системе реализованы следующие компоненты: внутренняя память, в которой хранятся значения переменных, и множества правил-продукций, анализирующих и изменяющих состояние данных переменных. Для хранения значения внутренних переменных используется Реестр системы - динамическая база данных для хранения неоднородной информации, индивидуальной для каждого обучаемого. В Реестре выделены следующие подструктуры: модель обучаемого: уровень знаний, предпочтения и т.д.; заметки обучаемого; протокол работы обучаемого с системой, в котором сохраняются сведения о пройденном учебном материале; информация о состоянии некоторых концептов предметной области и т.д. Для хранения практически всей указанной информации используются элементы (разбитые на категории, секции) следующего вида: Атрибут = Значение где Атрибут - символьный идентификатор элемента Реестра: Значение - значение данного элемента Реестра, принадлежащее к одному из следующих типов: логический (Boolean), целый (Integer), вещественный (Float), строковый (String), поток (Stream), компонент (Component). Для анализа и модификации содержимого Реестра используются продукционные правила, генерируемые автоматически при проектировании курса или разрабатываемые автором курса. Каждое продукционное правило имеет следующий формат: Список условий > Список действий Список условий правил составляется из операторов используемого языка программирования, в частности, операторов, анализирующих состояние Реестра. Список действий также составляют операторы текущего языка программирования, в частности, операторы, производящие модификацию Реестра. Диагностические знания Диагностические знания содержат сведения о способах и методах контроля знаний, умений и навыков обучаемого (вопросы и упражнения). В рассматриваемой системе, по способу получения ответа, выделены следующие типы (варианты) контрольных вопросов (упражнений): упражнения с заданным множеством ответов: одиночный выбор; множественный выбор; ввод с клавиатуры; область на рисунке; соответствие; иерархия; упражнения с присоединенной процедурой вывода и анализа ответов (свободно-конструируемые вопросы). Поддержка вопросов с заданным множеством ответов - обязательное условие для любой авторской системы современного уровня. Однако более полно контролировать процессы усвоения знаний, формирования умений и навыков позволяют вопросы с присоединенной процедурой вывода и анализа ответов (свободно конструируемые вопросы). В чем суть вопросов этого типа? Практика показывает, что гораздо эффективнее, при проверке знаний и умений, вместо вопроса, например, "Как создать новую папку на Рабочем столе Windows?", потребовать - "Используя контекстное меню, создайте папку на Рабочем столе Windows". В этом случае, тестируемый, не выбирает правильный ответ из предложенных вариантов, а выполняет набор действий, который приводит к желаемому результату. Именно такое тестирование и позволяют реализовать свободно конструируемые вопросы. Вопросы этого типа - наиболее эффективный способ проверки знаний и умений, но платой за эффективность является довольно высокая сложность разработки данных вопросов, связанная с необходимостью знания основ программирования. Однако в будущем, благодаря разработки специализированных компонент (в рамках данного проекта - обучающих компонент), сложность проектирования данных вопросов значительно снизится. Для вопросов любого типа в системе CourseMaster могут быть определены метаданные, наличие которых позволяет генерировать тесты, индивидуализированные и соответствующие параметрам запроса автора курса или системы, т.е. авторы могут точно определить различные параметры опроса обучаемых, необходимые в некоторой точке учебного курса: общее количество вопросов, пропорцию вопросов специфического вида или специфичных тем, трудность, важность и т.д. В частности, использование метаданных позволило реализовать такую функцию система как "Работа над ошибками". По способу активации множество диагностических знаний разделено на следующие подмножества: упражнения, активизируемые в процессе предварительного тестирования (например, при инициализации стереотипной или оверлейной модели пользователя); упражнения, активизируемые, в результате выполнения некоторого правила; упражнения, закрепленные за некоторым концептом предметной области и активизируемые до или после его изучения (пре- и пост-тестирование); упражнения для самоконтроля, активизируемые самим обучаемым в процессе работы с концептом ПО (ссылки на такие упражнения задаются в соответствующем концепте). Автоматизированное оценивание уровня знаний и умений является в достаточной мере формальной процедурой и его качество напрямую зависит от используемых алгоритмов. Для информирования о результатах обучения и отражения динамики развития обучаемого в системе CourseMaster использован алгоритм, в основу которого положена многозначная логика с векторной семантикой VTF [Аршинский Л. В., 1998, Аршинский Л. В., Пугачев А. А., 2001; Гаврилова, Хорошевский, 2000]. Данный алгоритм обеспечивает: проведение адаптивного тестирования; формализованный, однозначный и объективный порядок фиксирования результатов ответов на вопрос; предоставление возможности дифференцированного подхода к оцениванию результатов ответов на каждый вопрос с учетом его параметров; возможности распознавания типа ошибки и соответствующего их оценивания; получение итоговой интегрированной оценки по результатам ответа на все вопросы; приведение итогового результата к оценке по традиционно используемой шкале; достаточно простую программную реализацию. Важным достоинством алгоритма является возможность естественным образом учитывать вес каждого вопроса в тесте. Механизм задания весовых коэффициентов может быть различен. В рассматриваемой системе вес вопроса (упражнения) определяется в соответствии с системой дидактических показателей предложенных В.П. Беспалько [Беспалько В.П., 1977]: показатели уровня представления учебного материала ( альфа); показатели уровня усвоения учебного материала ( бета); показатели качества усвоения (осознанность) ( гамма); В соответствии с данными показателями вес i-вопроса, определяется выражением , где - коэффициенты, определяющие приоритет того или иного показателя, - поправочный коэффициент. Существенным, в данном подходе, является использование, наряду с понятием вес вопроса, понятия - вес ответа, который определяется как степень соответствия j ответа текущему вопросу, выраженная в процентах или долях единицы. Итоговый балл, получаемый тестируемым, при выполнении i задания теста определяется выражением: , где t - тип вопроса (в настоящей работе: 0 - "одиночный выбор", 1- "множественный выбор", 2 - "ввод с клавиатуры", 3 - "область на рисунке", 6 - "соответствие" и 4, 5 - "конструктор вопросов"); kij - степень соответствия j ответа содержанию i вопроса; NF - число ответов выбранных неправильно (для вопросов "множественный выбор" и "соответствие"); NT - число ответов выбранных правильно (для вопросов "множественный выбор" и "соответствие"). Адаптация к предметной области Адаптация к предметной области позиционирует систему CourseMaster, как совокупность инструментальных средств, на базе которых появляется возможность разработки учебных курсов из различных областей знаний. Технология положенная в основу авторской системы инвариантна к различным предметным областям. Разумеется, инвариантность не следует трактовать в абсолютном смысле. При переходе от одной предметной области к другой отдельные составляющие технологии могут модифицироваться (адаптироваться), однако ядро системы, реализующее общие принципы и механизмы построения электронных учебных курсов, остается неизменным. Процедуры адаптации к новым предметным областям достаточно гибкие, в результате чего затраты, на настройку системы на новую предметную область, как минимум, на порядок меньше затрат на разработку новой системы "с нуля". Практической стороной решения этой проблемы явилось: наличие в системе визуальных средств конструирования и корректировки интерфейса и содержания учебного курса; наличия широкой палитры обучающих компонент и простых средств их включения в учебный курс. Процесс конструирования страниц курса аналогичен процессу разработки программ в любой среде визуального программирования, например, Delphi (Рисунок 2): проектирование интерфейса путем манипуляции набором компонент и связывание их с помощью кода на Object Pascal (VBScript или JavaScript). Набор компонент достаточно обширен (идентичен компонентам Delphi), кроме того, предусмотрена возможность подключения дополнительных компонент и элементов управления ActiveX, для расширения функциональных возможностей программы. Рис. 3. Подключение компонент и элементов ActiveX. Решение некоторых типовых задач в системе TeachLab CourseMaster При разработке электронных учебных курсов естественно возникновение ряда типовых задач и ситуаций. Методы и способы решения некоторых типовых задач рассмотрены ниже. Объединение вопросов и упражнений в тесты Тест - объективное и стандартизированное измерение, легко поддающееся количественной оценке, статистической обработке и сравнительному анализу. Структурно тест представляет собой взаимосвязанный набор из серий заданий равной трудности, направленных на один объект исследования (тему, умение, навык и т.п.). При проведении тестов с целью итогового контроля, определения общего уровня владения предметом, диагностики знаний возникает задача проверки и оценки знаний, умений и навыков испытуемого по широкому перечню областей, в то время, как каждый конкретный тест обычно направлен на какой-то один объект тестирования. В этом случае применяют так называемые "тестовые батареи". Формально тестовая батарея представляет собой один большой тест, измеряющий сразу несколько характеристик испытуемого. Структура тестовой батареи определяется структурой предметной области, и для ее формирования разработан механизм, который позволяет из базового набора вопросов и упражнений (тестов) формировать произвольные тестовые батареи. Для работы с тестовыми батареями, в системе TeachLab CourseMaster можно использовать обучающий компонент TTestButton и/или встроенную функцию. Обучающий компонент TTestButton. Компонент имеет большое количество настраиваемых свойств, но непосредственно на сеанс тестирования влияют только следующие: Таблица 2. Свойства обучающего компонента TTestButton .
Наиболее существенным является свойство TestQuery, определяющее фильтр, по которому будут выбираться вопросы для данной тестовой батареи. Таблица 3. Параметры фильтра.
Настройка данного свойства осуществляется с помощью визуального построителя запросов. Рисунок 5. Настройка фильтра.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (199)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |