Виды адаптации в обучающих Web системах

Технологии адаптации в обучении

 

Обучающие адаптивные системы (ОАС) в Web не являются полностью новыми или уникальными.

Исторически, ОАС в Web являются наследниками двух более ранних разновидностей ОАС: интеллектуальных обучающих систем (ИОС) и адаптивных гипермедиа систем. Традиционно проблемы разработки ОАС исследовались в области интеллектуальных обучающих систем (Burns & Capps, 1988). ИОС используют знания о предметной области, об обучаемом и стратегиях обучения для поддержки гибкого индивидуализированного изучения и обучения. Адаптивность была одной из целевых особенностей любой ИОС.

Адаптивная гипермедиа более новая область исследований (Brusilovsky, 1996). Адаптивные гипермедиа системы применяют различные виды моделей пользователя для адаптации содержания и связывания гипермедиа страниц.

существующие адаптивные Web системы могут быть разделены на три группы:

1) адаптивные информационные системы, которые служат для персонализации информации в режиме on-line, например, AVANTI (Fink, Kobsa & Schreck, 1997) или PUSH (Heek, 1997);

2) адаптивные фильтрующие системы, которые помогают пользователю находить релевантные “просмотры” в океане доступной информации, например, ifWeb (Asnicar & Tasso, 1997) или WebTagger&trade (Keller et al., 1996);

3) обучающие адаптивные системы.

ОАС самая большая группа: больше половины существующих адаптивных систем в Web являются ОАС.

Виды адаптации в обучающих Web системах:

 

1.1 Адаптивное планирование

 

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

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.

 

1.2 Интеллектуальный анализ решений обучаемого

 

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.

 

1.3 Поддержка интерактивного решения задач

 

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.

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).

 

1.4 Адаптивное представление

 

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.

 

 

1.5 Адаптивная поддержка совместной работы

 

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 или нахождение самого компетентного обучаемого для ответа на вопрос по теме (то есть нахождение персоны с моделью, демонстрирующей хорошие знания по данной теме)

 

 

2. Принципы и возможности индивидуализации обучения в среде ЭОР

 

Адаптация, как процесс приспособления объекта управления к изменяющимся воздействиям на основе анализа откликов объекта, имеет несколько иерархических уровней, соответствующие различным принципам изменения состояния и управления объекта управления:

1. Параметрическая адаптация реализуется путем подстройки значений параметров объекта под его текущее состояние.

2. Структурная адаптация реализуется путем перехода от одной структуры объекта к другой; при этом сменяемые структуры должны быть родственными между собой, но отличаться набором параметров и связей между ними. Различают структурную адаптацию по статической и функциональной структуре.

3. Адаптация на основе развития объекта управления. Данный принцип основан на том, что всякий объект, в общем случае, представляется некой ограниченной моделью, а все не включенные в модель параметры и структурные элементы считаются внешней средой. Поэтому такая адаптация реализуется путем расширения модели за счет добавления в модель новых параметров или структур из внешней среды.

4. Адаптация целей реализуется за счет выбора нового множества целей из множества возможных целей, определенных априори в системе. Все предыдущие уровни адаптации направлены на достижение целей, поставленных перед системой.

Как правило, существующие на сегодня базовые адаптивные модели включают в свой состав блок обучения и контроля и блок анализа и изменения (коррекции) модели. Ряд моделей дополняется блоками, служащими для первоначального наполнения базы знаний в зависимости от данных, полученных при обучении других пользователей, что тем самым расширяет модель до эволюционной.

 

Используемые сегодня принципы и подходы к построению адаптивных ЭОР позволяют индивидуализировать процесс обучения на базе следующих типовых сценариев электронного обучения (рис. 2.1– 2.6):

 

Рисунок 2.1 – Пре-тест

Рисунок 2.2 – Траектория обучения

 

Рисунок 2.3 – Пост-тест и повторное обучение

 

 

Рисунок 2.4 – Выбор траектории обучения

 

Рисунок 2.5 – Адаптивное тестирование

3 Построение адаптивных ЭОР на основе модели обучаемого

 

Модель обучаемого и, соответственно, реализуемая на базе применения технологий адаптации структура ЭОР, должны учитывать:

- модальность обучаемого;

- тип его темперамента;

- текущее психо-эмоциональное состояние обучаемого.

Модальность обучаемого – специфический индивидуальный способ получения информации и взаимодействия с ней. Выделяют такие модальные типы, как кинестетик, аудиал и визуал. Ведущая модальность – предпочтение субъектом одного из информационных каналов (зрительного, звукового или тактильного). Типы темперамента достаточно хорошо известны и необходимость в описании особенностей восприятия ими информации отсутствует.

Особый интерес представляет определение текущего психо-эмоционального состояния обучаемого. В качестве реальных инструментов, определяющих психо-эмоциональное состояние можно выделить две большие группы:

- тесты и тестирующие программы.

- специальные аппараты или системы.

- Очевидно, что использование адаптационных технологий при построении ЭОР может быть реализовано с использованием тестовых методик определения психо-эмоционального состояния обучаемого. В этом случае примерная структура ЭОР может иметь вид (рис. 2.7.).

Основная идея функционирования ЭОР с использованием рассмотренной методики построения модели обучаемого основана на предварительной оценке психофизиологических характеристик обучаемого и формировании, с учетом этой информации образовательного контента ЭОР. Следует отметить, что при формировании содержания обучения учитывается также интеллектуальный уровень обучаемого, а также уровень и качество ранее приобретенных знаний. Изначально сформированное содержание обучения при этом позволяет персонифицировать как состав, так и логическую схему изучения материала. Последнее замечание в полной мере касается и механизма построения блока контроля и оценивания.

 

Рисунок 2.7 - Адаптивная модель ЭОР с учетом психофизиологических

параметров обучаемого

 

Блок анализ и коррекции параметров и структуры ЭОР позволяет, при получении из блока контроля типа ошибки ответа, выявить тип этой ошибки (тип ошибки определяется в зависимости от типа различия значений истинности предикатов - задающего ответ и выведенного из модели) и выработать необходимые параметры перестройки модели ЭОР.