Архивы Статьи - Перегородки МСК - ООО «Стекло и Сталь – М»

17/Окт/2019

Дистанционное обучение программированное

А. Г. Оганесян, д-р физ.-мат. наук, проф., Национальный университет "Львовская политехника"

Говорить о новейших технологиях дистанционного обучения (ДО) через Интернет без возможности оперативного дистанционного контроля усвоения учебных материалов в значительной мере лишено смысла. Один из вузов, например, объявил о создании факультета ДО, который вообще не предусматривает использования компьютерных технологий обучения (кстати, англичане именно так и делают). При таком подходе заочная и дистанционная формы обучения совпадают с точностью до несущественных деталей. Тем не менее, "презентации" и сообщения в газетах появляются постоянно. Так сказать, эйфория неведения. К сожалению, учитывая растущий интерес к ДО, вызванный неумеренной рекламой ещё не созданной системы обучения, примитивную замену термина "заочное" на "дистанционное" обучение можно считать свершившимся фактом. Этот очевидно бессмысленный процесс поддерживается и финансируется, что при хронической нехватке средств не только на развитие, но и на текущие нужды высшего образования выглядит, по меньшей мере, странно.

Поэтому прежде не мешает уточнить само понятие ДО. Тут нет определённости. Даже опытные педагоги пока не выработали согласованного определения ДО. В рамках такой неопределённости невозможно ни выполнить сравнительный анализ, ни рассмотреть возможные пути совершенствования систем ДО. Полные же энтузиазма фразы о возможностях применения современных сетевых информационных технологий в учебном процессе — обычно не более чем риторика. И, как правило, рассматривается только один аспект учебного процесса — доставка студенту учебных материалов через Интернет. Неужели всерьёз можно рассчитывать, что это чем то улучшит качество обучения заочников? Нет, конечно. Всем хорошо знакомо несовершенство этой формы обучения (если её вообще можно считать обучением). И изменение названия и способа доставки студентам учебных материалов ситуацию не изменят.

Выпускник вуза, раз уж ему выдан диплом, например, инженера по какой-то специальности, должен уметь выполнять именно работу инженера, а не только знать, как это делать. Но это в идеале. В прошлые времена в СССР было понятие "молодой специалист". Предполагалось, что он знает достаточно, но мало умеет. В порядке распределения его направляли на работу по специальности и назначали минимальный оклад. В течение трёх лет молодой специалист учился применять полученные знания на практике. В этот период его практически нельзя было уволить. Даже если он не проявлял должного рвения в работе.

Что теперь? Теперь всюду появляются объявления типа: "требуется бухгалтер с опытом работы", т. е. предполагается, что выпускник вуза по-прежнему много знает, но мало умеет и такие "специалисты" в наше время спросом не пользуются. ДО в сегодняшнем исполнении способно только усугубить ситуацию.

Аксиома: научиться работать — можно только работая. И несомненно прав Г. А. Атанов утверждающий, что "нет учебной деятельности — нет обучения" [Атанов Г. А., 2003]. Правда, умение без знаний вряд ли возможно (разве что катающиеся на велосипедах медведи в цирке это демонстрируют). В самом деле, даже сапожник должен знать свойства кожи, клея, ниток и множество только ему известных секретов, чтобы шить действительно хорошую обувь. Подготовка пилота начинается с изучения теоретических курсов и только после успешной сдачи экзаменов приступают к полётам. Так же готовят водителей автомобилей. И те, и другие в период обучения не зря проводят большую часть времени за штурвалом самолёта или рулём автомобиля (знаю это не по наслышке). А вот студентов совершенно зря заставляют основную часть учебного времени слушать лекции. Отсюда и результаты.

Даже индивидуальное обучение, например музыкантов, не гарантирует успешного овладения специальностью. Многое зависит от способностей. При массовом же обучении, когда качество самого процесса обучения существенно хуже, гарантий ещё меньше (о заочном обучении и говорить не приходится).

Права пилота или шофёра подтверждают умение управлять самолётом или автомобилем. Что же будет подтверждать диплом вуза с дистанционной формой обучения? Разве только то, что ему были переданы по сети различные учебные материалы (пусть совершенно великолепные), он участвовал в сетевых дискуссиях и лично сдал определённое количество экзаменов.

Обучают управлять самолётом или автомобилем одни, а проверяют подготовку всегда другие. В вузах же преподаватель и экзаменатор, как правило, представлены одним лицом. И, к сожалению, слишком много причин сейчас вынуждает преподавателя вуза завышать оценки, а администрацию это поощрять. Результат: почти массовый выпуск дипломированных неучей. Отсюда и недоверие к дипломам. Их девальвация.

Очевидно, чтобы изменить ситуацию, нужно устранить причины, её вызывающие. Три основных уже названы. Во-первых, от массового обучения нужно перейти к индивидуальному; во-вторых, надо обучать умению работать — работая (очень рекомендую прочитать книгу профессора Г. А. Атанова [Атанов Г. А., 2003]); в третьих, обеспечить независимость проверки уровня подготовленности на всех этапах обучения.

Вопрос в том, как это осуществить. Сложно. Однако бывают периоды удачного стечения обстоятельств. На мой взгляд, сегодня есть всё необходимое, чтобы создать не бутафорную, а действительно работающую систему дистанционного обучения. Во-первых, забытая теория и практика разветвлённого программированного обучения; во-вторых, хорошо обоснованная теория деятельностного обучения (например, [Атанов Г. А., 2003]); в-третьих, есть Интернет.

За рубежом к работам по программированному обучению и применению обучающих машин приступили с середины пятидесятых годов прошлого века. Основоположником метода разветвлённого программированного обучения в США считают Н. Краудера [Crowder, N. A., 1958]. Вот что он пишет о методике разветвлённого программирования:

"Разветвленное программирование исходит только из предположений о природе процесса обучения, являющихся обычными в педагогической практике уже в течение продолжительного времени. Более того, как уже было сказано ранее, разветвленное программирование не является педагогической теорией о способах обучения, а представляет собой методику подготовки письменных материалов, которые отвечают целому ряду педагогических целей. Поэтому методика будет описана до рассмотрения теоретических вопросов.

Данная методика строится с использованием следующего простого принципа: выбор учащимся одного из нескольких данных готовых ответов может быть использован автоматически для того, чтобы подготовить его к восприятию нового материала; учащийся, выбирающий одну из имеющихся альтернатив, может обратиться к иному материалу, чем учащийся, избравший другую альтернативу. Один из способов использования этой методики сводится к включению в обычный текст вопросов, которые автоматически учитываются и могут быть использованы для исправления ошибок.

В простейшем "перепутанном учебнике" учащемуся предлагается небольшая часть материала, подлежащего, усвоению, ставится вопрос и предлагается выбрать ответ из ряда предложенных с целью проверки правильности усвоения только что пройденного материала. После каждого предлагаемого ответа ставится номер страницы. Учащийся выбирает правильный, по его мнению, ответ и переходит к той странице, номер которой указан против избранного ответа. Если выбор, сделанный учащимся, был правильным, то на этой странице он найдет следующую порцию материала и соответствующий вопрос вместе с альтернативными ответами. Если же он выбрал неправильный ответ, то на странице, которая указана против этого ответа, он найдет материал, разъясняющий, почему этот ответ неверен. Познакомившись с разъяснением, учащийся должен вернуться на первоначальную страницу и вновь попытаться выбрать правильный ответ. Таким образом, учащийся не сможет перейти к следующей дозе нового материала до тех пор, пока не выберет правильного ответа, а при выборе неправильных ответов ему вновь придется просмотреть старый материал.

Страницы в таком учебнике даются в неопределенном "перепутанном" порядке, а не последовательно. В результате учащийся не может игнорировать обращенный к нему вопрос и пассивно переходить к следующей странице. Он должен сознательно произвести выбор, а не выбирать наугад, так как эта "следующая" страница будет совсем под другим номером, и найти ее можно только после выбора правильного ответа.

Можно быть заранее уверенным, что при обсуждении формы ответа возникнет вопрос, способствует ли выборочный метод ответов запоминанию неправильных положений. Этот вопрос правомерен в отношении обучения голубей, но представляется мне совершенно неправомерным при серьезной педагогической работе с людьми. Мы ожидаем от учащегося правильного ответа в силу того, что он понял только что прочитанный по этому вопросу материал, а не потому, что он давал данный ответ чаще, чем другие ответы. В материале для заучивания наизусть это может быть и справедливо, но и большей части материала, интересующего педагогов, есть, видимо, причина для правильного ответа на вопрос, а не просто статистический подсчет частоты ответов".

Одной из характерных особенностей разветвлённого программированного обучения является активная самостоятельная работа обучаемого и немедленное получение обучающимся сведений об ее результатах. Являясь автором печатных вариантов разветвленных программ типа "перепутанная книга" (scrambled book), Н. Краудер тем не менее отдает предпочтение использованию технических средств (им самим создана и рекомендована обучающая машина "Autotutor", которая была широко распространена в США и по образцу которой выполнялись многие машины в других странах, в частности в Англии). Заслуживает внимания его определение роли обучающих машин, основанное не только на выводах теории, но и подтвержденное лабораторными исследованиями. Машины рассматриваются как средство, позволяющее точно регистрировать ход экспериментов, строго соблюдать последовательность предъявления материала (исключать подсматривание ответа), обеспечивать частый самоконтроль в массовой аудитории, выдавать немедленное подкрепление правильности действий. За прошедшие полвека неузнаваемо возросли возможности и интеллект вычислительных машин. Современные компьютеры позволяют выйти за пределы задач с выборочными ответами [Оганесян А. Г., 1999] и не ограничивают возможностей по созданию качественных интеллектуальных программ.

Вот как оценивал программированное обучение академик АН УССР Б. В.Гнеденко ещё в 1968 году:

"Повышение эффективности учебного процесса при введении программированного обучения обеспечивается увеличением доли занятий, на которых создана возможность дифференцированного, индивидуального обучения в условиях массовой аудитории. Это позволяет не только всесторонне использовать индивидуальные различия учащихся, но и вести обучение с учетом особенностей усвоения материала каждым учащимся, а текущий контроль усвоения сделать средством, регулирующим последовательность и содержание дальнейшего обучения. Достоинства такого метода очевидны. Появляется возможность высвободить время учителя для выполнения наиболее квалифицированного и творческого труда. Создаются условия для обучения большего количества людей при данном числе педагогов. Открываются широкие перспективы для заочного, домашнего и вечернего образования, удельный вес которых все более увеличивается. Возрастает активность и самостоятельность обучаемых в приобретении знаний. Программирование обучения должно помочь молодому поколению самостоятельно учиться всю жизнь, не отставая от развития науки и техники".

Создаётся ощущение, что эти слова написаны сегодня. Однако первоначальный энтузиазм постепенно иссяк, и на долгие годы о программированном обучении забыли. Идея программированного обучения опередила время: персональные компьютеры ещё не появились, а программированные учебники не прижились: очень уж утомительно было без конца искать страницы, куда следовало перейти в зависимости от выбранного ответа на задаваемые вопросы. Да и сами вопросы, как правило, предполагали выборочный ответ, т. е. каждый вопрос сопровождался несколькими возможными вариантами ответов, один из которых был верным. Остальные же были, в лучшем случае, только приблизительно верными.

Большим недостатком существующего учебного процесса является то, что учет результатов обучения происходит через длительные промежутки времени, а сама переработка содержания обучения осуществляется слишком медленно, так что иные программы отражают уже давно пройденный и превзойденный уровень. Сам учет реализации программ ведется интуитивно, на основе элементарных оценок лишь конечных результатов обучения. Это означает, что содержание обучения и способы обучения отчленяются друг от друга.

Появление доступных персональных компьютеров и компьютерных сетей в корне изменило ситуацию. Оно позволило соединять искусственно разорванные в обычном учении процессы изучения материала, его осмысливания, закрепления и контроля усвоения. Метод разветвлённого программирования, реализованный с использованием современных персональных компьютеров, идеально подходит для индивидуального деятельностного обучения. В самом деле, ядром и существом учебной деятельности является решение задач. Учебная задача — это любая задача, предъявляемая студенту, если она направлена на достижение учебных целей [Атанов Г. А., 2003]. Характерная же особенность программированного обучения заключается в том, что оно даёт немедленное подкрепление после правильных ответов. Известно, что знание правильности ответов является подкреплением для учащихся. Установлено, что если ответ подкрепляется с задержкой даже на несколько секунд, эффективность подкрепления значительно снижается. У взрослых людей при сравнительно небольших задержках в подкреплении определенное поведение всё же вырабатывается, тем не менее, любая задержка делает подкрепление менее эффективным [Holland J. G., 1958]. Также широко известно, что учебный материал усваивается только в случае его осуществления и подкрепления. Однако в условиях вуза студент активно выполняет совсем немного вербальных операций [Оганесян А. Г., 1999]. Выполняя предлагаемые компьютером задачи, студент работает и эта работа подкрепляется. Одновременно обеспечивается объективный и независимый текущий контроль успеваемости. Для обучения необходимо не только подкрепление, |нужна и большая частота правильных ответов, поскольку материал, вызывающий ошибочные ответы, действует как наказание. При работе с обучающими машинами наблюдались случаи, когда учащиеся прекращали работу, если материал становился для них настолько трудным, что они допускали много ошибок [Holland J. G., 1958].

Для методики разветвленного программирования характерен тщательный отбор материалов, расчленение их на дозы и введение контрольных вопросов и заданий. Нельзя подготовить разветвленную программу, просто разрезав обычный текст на параграфы и включив в каждый параграф вопрос и ответы по выборочной системе.

Учебники писать трудно. Одного знания предмета недостаточно. Тут необходимо умение просто объяснять сложное. Но мало кто владеет этим искусством (как тут не вспомнить об "учебнике", по которому львовские школьники впервые знакомятся с физикой: начинается он с изложения свойств газов"на основании молекулярно-кинетической теории" ). Программированные же учебники писать значительно сложнее. Обычные учебники состоят из текстов, контрольных вопросов и задач к ним. Программированные же должны дополнительно содержать, во-первых, тексты, излагающие один и тот же материал с различным уровнем подробностей; во-вторых, тексты с дополнительными пояснениями для каждого неверного ответа; в-третьих, для каждого возможного ответа номер следующей задачи (или способ его определения). И это ещё не всё. Неразумно просто ввести в память компьютера только тексты, пусть и перепутанные. В отличие от книги, где все материалы статические, учебные материалы компьютерной обучающей системы могут быть динамическими.

Я не сторонник замены учебника компьютером. Даже противник. Компьютер должен дополнять учебник, а не заменять его. Выполнять только те функции, которые недоступны книге. Например, книге недоступны динамические иллюстрации и звуковое сопровождение (разве что в виде приложений из аудио и видеокассет). Кроме того, вовсе необязательно, чтобы учебные тексты обязательно появлялись на экране. Вполне допустимо после решения задачи на экран выводить рекомендацию, какой раздел, и в каком учебнике следует прочитать.

Однако есть один довод в пользу электронных учебников, содержащих изложение материала. Прежде всего, потому, что эти материалы можно постоянно корректировать и дополнять. Включать данные из последних публикаций и т. д. Однако это должны делать только ведущие предмет педагоги. И делать это профессионально.

Большинство обычных методов обучения не позволяет осуществлять тщательную "подгонку" материала к возможностям студентов. Только при программированном обучении, реализованном в виде комплекса компьютерных программ, можно пересматривать материал, сообразуясь с конкретными трудностями, которые встречаются у студентов. Образно говоря, студент может сам принять участие в составлении программы, что исключается при работе с учебником. И, наконец, используя Интернет, всё это можно делать дистанционно.

Практика стихийных или плохо регулируемых попыток создания методических и технических средств для дистанционного обучения делает особенно ценным давнее замечание Дж. Холланда (Гарвардский университет, 1958 г.) об опасности, что "программированное обучение может оказаться погребенным под "лавиной обучающих машин и бесполезных программ к ним". Именно это сейчас и происходит. Во всяком случае, понятие "Дистанционное обучение" потеряло свой первоначальный смысл и стало просто синонимом термина "Заочное обучение". Нужен новый термин, отражающий первоначальный смысл понятия дистанционного обучения, которое появилось (во всяком случае, у нас) в связи с открывшимися возможностями современных информационных технологий. Можно использовать, например, термин "Дистанционное обучение программированное" — ДОП.

Создать и внедрить в реальный учебный процесс высшей школы ДОП одномоментно совершенно невозможно. Это очень трудоёмкий процесс, требующий высокого профессионализма и соответствующего финансирования. Можно только постепенно, переводя один предмет за другим с обычной формы обучения на дистанционную. И так — для каждой специальности. Однако, если на первом этапе, используя современные компьютерные технологии, создать методику обучения и механизм текущего дистанционного контроля успеваемости для заочников, то получим именно то, что уже можно назвать дистанционным обучением. Более того — такой механизм существует и давно используется в реальном учебном процессе [Оганесян А. Г., 2002; Оганесян А. Г., 2001]. Основная его особенность — учебная деятельность студента организуется без участия "тьютора", т. е. преподавателя, поддерживающего связь со студентом по Интернет. Большинство создателей систем дистанционного обучения с участием "тьюторов", для краткости — ДОТ, несомненно, сочтут это большим недостатком. Однако, уж не раз писал об этом, для массового обучения, особенно в преддверии перехода к открытому образованию, ДОТ неприменим по одной простой причине — "тьюторов" потребуется недостижимо много. Да и дорого это будет. Поэтому ДОТ приемлем разве что для небольшой прослойки хорошо обеспеченных людей. А вот ДОП без "тьютора", позволяет максимально использовать достоинства дифференцированного индивидуального подхода при массовом обучении, а также использовать результаты контроля текущего усвоения для управления содержанием и последовательностью дальнейшего изложения материала. Это недорого и доступно для большинства.

ДОП — это комплекс программ, часть из которых находится на сервере вуза и выполняет функции, аналогичные функциям деканатов. В основном это учёт и статистическая обработка результатов. Другая часть, это предметные программы, с которыми непосредственно работает студент. Для краткости их можно назвать АсДОП (Автономная система дистанционного обучения программированная). Студент получает АсДОП по электронной почте.

Рис. 1. Функциональная схема АсДОП.

Функции и режимы работы АсДОП достаточно подробно описаны в [Оганесян А. Г., 2002; Оганесян А. Г., 2001]. Контроль знаний, неизбежно предполагаю-щий диалог, выполняется автономно, на компьютере студента. По электронной почте в вуз передаются только результаты этого контроля. Студент работает с АcДОП в реальном времени, а обратная связь — через электронную почту. АСДО содержит набор задач и вопросов по конкретному предмету, программы анализа и оценки ответов студента, хронометрирования, защиты от несанкционированного доступа и управления.


17/Окт/2019

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


17/Окт/2019

К вопросу об использовании компьютерного тестирования в обучении высшей математике

Е. М. Ахметханова

Кафедра высшей математики

Альметьевский государственный институт

Процесс обучения высшей математике определяется целью приобретения учащимися определенного объема знаний, формирования умений использовать математические методы для решения прикладных задач, развития математической интуиции и воспитания математической культуры. Необходимым элементом учебного процесса наряду с сообщаемой информацией является контроль знаний учащихся.

Постепенный переход от традиционных форм контроля и оценивания знаний к компьютерному тестированию отвечает духу времени и общей концепции модернизации и компьютеризации российской системы образования. Эффективность такой методики во многом зависит, прежде всего, от специфики самой учебной дисциплины и целей обучения; от качества используемых программных продуктов и уместности их использования для конкретных учебных целей; а также от форм представления учебной информации (в частности от уровня ее визуализации).

В общем и целом, по сравнению с традиционными формами контроля компьютерное тестирование (КТ) имеет ряд преимуществ [Аванесов В. С., 1998; Аванесов В. С., 1994; И. Х. Галеев и др., 2003]:

Быстрое получение результатов испытания и освобождение преподавателя от трудоемкой работы по обработке результатов тестирования;

Объективность в оценке;

Конфиденциальность при анонимном тестировании;

Тестирование на компьютере более интересно по сравнению с традиционными формами опроса, что создает положительную мотивацию у студентов.

Поэтому представляется актуальной практика разработки разнообразных программных средств для подготовки и организации тестирования с использованием компьютера.

Говоря об объективности в оценке, следует отметить те общие для любого процесса автоматизированного контроля факторы, которые по нашему мнению способствуют более объективному (не зависящему от субъективных установок преподавателей) подходу к процедуре оценивания:

Одинаковые инструкции для всех испытуемых;

Одинаковая система оценки результатов тестирования;

Автоматизированный подсчет баллов испытуемых.

Специфика высшей математики как учебной дисциплины, а также специфика методов преподавания и оценивания результатов обучения накладывают ряд ограничений на использование компьютерного тестового контроля. В основном, это ограничения связанные с трудностями ввода и вывода символьной информации.

Начальный этап организации КТ заключается в разработке методики проведения компьютерного тестирования и предполагает большую методическую работу, заключающуюся, главным образом, в формировании содержания тестовых заданий, в распределении их по типам и уровню сложности, а также в создании программного варианта теста. Содержание и постановка вопросов должны обеспечивать валидность и надежность тестовых заданий и всего теста в целом. Кроме того, необходимо учитывать возможности программной оболочки, которая позволяет решить поставленную задачу лишь в определенной мере.

На кафедре высшей математики АГНИ были разработаны 5 тематических тестов, на основе которых осуществляется промежуточный контроль по всем темам третьего семестра и одной из тем четвертого семестра курса высшей математики (экономисты).

Специфика дисциплины потребовала формирования теоретических вопросов и практических заданий в тестовые задания четырех основных типов:

Тип А (закрытый однозначный) – это тип тестовых заданий с выбором единственно правильного ответа из нескольких предложенных вариантов.

Тип B (открытый однозначный) – это тип тестовых заданий с вводом единственного правильного ответа.

Тип С (закрытый многозначный) – тип тестовых заданий с множественным выбором ответов. В этом случае в отличие от заданий типа А, предлагается выбрать все правильные ответы из нескольких данных. При этом не исключено, что правильный ответ может быть единственным.

Тип D (вопрос на соответствие) – тип тестовых вопросов с подбором пар соответствия, сопоставления или противопоставления элементов двух представленных множеств.

Предложенная отделом информатизации и технических средств обучения КГТУ (г. Казань) тестирующая программная оболочка, позволяет [И. Х. Галеев и др., 2003]:

Создавать тесты различного типа и содержания;

Использовать при создании тестов возможности представления символьной и графической информации;

Проводить тестирование на современном уровне, с соблюдением конфиденциальности и в привлекательной форме;

Устанавливать жесткий временной контроль над тестированием;

Производить обновление тестовых заданий;

Обрабатывать результаты тестирования автоматически.

Таким образом, с помощью компьютера преподаватель может достаточно быстро построить систему контрольных или тестовых заданий. При этом значительно облегчается процесс обработки результатов и выставления оценок.

Выполнение каждого теста начинается с «заставки», на которой представлена информация о теме теста и конкретных вопросах программы подлежащих проверке. По ходу выполнения теста на экран выводится информация о том, сколько вопросов содержит тест, и какое по счету задание выполняется. По окончании выполнения теста для испытуемого выводится результат тестирования; для преподавателя формируется файл данных (протокол), в котором фиксируется информация о количестве и номерах правильных и неправильных ответов на вопросы, процентной доли знаний и времени тестирования (Рис.1).

Рис. 1

Возможности программной оболочки позволяют создавать экранные формы с включением в них, наряду с формулами и графиками, различных графических объектов (рисунков, объектов WordArt и т. д.), что значительно повышает визуальный эффект и соответственно интерес студентов к тестированию.

Несмотря на большой перечень возможностей и преимуществ данной оболочки, при проектировании методики использования этого программного продукта в учебном процессе, необходимо учесть и ряд его недостатков, таких как:

Недостаточно разработанная система защиты тестирующей программы;

Невозможность использования банка заданий и, как следствие, невозможность создания многовариантных тестовых заданий.


17/Окт/2019

Использование цифровых коллекций в учебных коммуникациях

Евгений Патаракин, ИПС РАН

Введение

Человечество постепенно осознает себя сетевым сообществом. Внутри этого сообщества уже сегодня значительная доля коммуникаций является компьютерно-опосредованной. Особенно станет очевидным, если учесть, что к коммуникации такого рода следует отнести современное радио, телевидение, кино и телефонию. Цифровая память постепенно встраивается во все промышленные и культурные объекты окружающего мира. Развитие цифровой памяти ведет к тому, что мы все реже пытаемся хранить информацию внутри нашего мозга, и все чаще пытаемся перебрасывать эту информацию на носители электронной памяти. Эта память имеет несомненные преимущества: в нее легче занести информацию; информация меньше искажается и дольше хранится, информацию легко копировать и стирать. Согласно Вилему Флуссеру [Freinet C., 1960] новые цифровые технологии могут освободить наш мозг от механических аспектов мышления для решения более творческих задач. Цифровая память не только встраивается во все объекты сетевой культуры, но и постепенно вбирает в себя материалы архивов, музеев, библиотек и исследовательских институтов. Эти учреждения все чаще открывают либо полный, либо частичный доступ к своим коллекциям через всемирную паутину. Ким Вельтман [Veltman K., 2001] считает использование образованием цифровых богатств одной из главных проблем ближайших десятилетий. Включение цифровых записей в учебные материалы и учебную активность позволило бы значительно расширить и обогатить и учебную коммуникацию, и учебный процесс. Решение этой проблемы осложняется следующими обстоятельствами. Во-первых, вопрос сетевого доступа к цифровым коллекциям проработан явно недостаточно. Во-вторых, не прописаны механизмы встраивания коллекционных записей в учебные тексты, будь то лекции преподавателей или студенческие работы.

Данная работа предлагает пути организации коллективного доступа к материалам цифровых коллекций и механизмы встраивания коллекционных записей в учебную коммуникацию.

Коллективный доступ к материалам цифровых коллекций

К материалам каких коллекций нам бы хотелось получить доступ? Как должна быть организована коллекция, чтобы ее использование в обучении было возможно?

Первые попытки анализа средств коммуникации и различных форм хранения информации, с точки зрения их пригодности к использованию в педагогическом процессе в рамках школьной учебной сети, можно обнаружить в работах Селестина Френе, который разработал и организовал школьную корреспондентскую сеть [Freinet C., 1960]. В рамках этой сети школьники обменивались текстами и картинками. Френе рассматривал коммуникационные возможности — музыкальные записи, фотографии, телефонные разговоры, радио, кинофильмы и телепередачи — прежде всего как средства для выработки учеником своего собственного языка, при помощи которого он мог бы общаться с другими людьми. При анализе технического средства Френе обращает внимание, прежде всего на то, каким образом это средство может использоваться самим учеником не для получения, а для представления информации. Ключевой для Френе вопрос — может ли при помощи данного средства ученик создать новое сообщение и поместить его в школьной газете?

На основании этого подхода Френе полностью исключал возможность использования в учебной деятельности современное ему радио, как абсолютно не соответствующее его методам. Френе был убежден, что и радио, и кинематограф, и телевидение имеют богатейшие возможности и обязательно должны использоваться в учебном процессе. Однако в то время не было той среды, в которой ученики и учителя могли бы воспользоваться записями радио, и телевизионных коллекций так, как им бы этого хотелось. Сегодня, благодаря цифровой памяти, не только печатные тексты, но музыкальные записи, телепередачи и радиопрограммы становятся связующими объектами, которые инициируют возникновении сетей, а затем и сообществ своих поклонников. Так, сеть вещания образовательных телевизионных и радио программ Новой Англии объединена в общую систему радио-, теле — и Интернет-каналов. Сеть и сообщество развиваются успешно во многом благодаря доступу ко всем элементам цифровых коллекций зрителей и слушателей через веб-интерфейс сайта www. wgbh. org. Как утверждают создатели этого ресурса, более 90 000 американских учителей используют в своей работе материалы образовательных программ WGBH. Следующий, менее масштабный, но не менее впечатляющий пример связан с Радио Минессоты и проектом Prier Company www. prairiehome. org, пользующимся огромной популярностью, благодаря лидеру проекта Garrison Kuiller. Сцены радиопередач в форме текстов и аудио файлов служат учебной средой для изучения английского языка. Многие фрагменты передач Prier Company либо инициируют слушателей к созданию собственных произведений ("домашние новости озера Вобоган"), либо полностью поддерживаются сетью слушателей ("поздравления").

Возможность самостоятельного определения правил пользования средством Иллич связывал с дружественностью (conviviality). С точки зрения Иллича, людям нужна возможность пользоваться вещами так, как им это нравится, преобразуя вещи в связи с собственными вкусами и потребностями. Этот критерий представляется нам ключевым при выборе цифровых коллекций, которые могут быть использованы в образовательном процессе. Дружественность не равнозначна бесплатности. Это определение сегодня скорее ближе к термину открытости, поскольку его основной критерий — возможность видоизменения программного средства — совпадает с критерием открытого программного обеспечения (OpenSource) [Perens B. , 1999].

Роберт Тинкер [Tinker R., 2000] расширяет понятие OpenSource, распространяя его и на программные учебные средства. Разрабатываемые группой Тинкера программные учебные средства (Pedagogica) действительно являются открытыми и могут быть модифицированы всеми желающими. Что еще более важно, учебные модели Pedagogica контролируются достаточно простой и понятной надстройкой, которая позволяет учителям приспосабливать ее к своим желаниям без глубокого их изучения программирования.

Развитие открытых продуктов зависит от сообщества связанных с этими продуктами людей. Wenger [Wenger E., 1998] использует понятие связующих объектов (boundary objects) — документов, терминов, концепций и других предметов, овеществляющих отношения между людьми. Проектирование предметов культуры — документов или средств деятельности, очень часто является проектированием связующих объектов. Программные продукты, как и любые другие продукты культуры, являются связующими объектами и проектируются не только для индивидуального использования, но и для группового использования. Благодаря продукту, пользователь вовлекается в определенную практическую деятельность и вступает в сообщество людей, объединенных общей практикой. Если эта практика подразумевает не только потребление продукта, но и его изменение, развитие и улучшение, то коммуникации между людьми внутри сообщества приобретают более осмысленный и творческий характер. Творческий потенциал сообщества осмысленных пользователей должен быть выше сообщества потребителей. Исходя из этого понимания, можно объяснить мощь сообщества пользователей, ориентированных на использование программных продуктов OpenSource. Связующие качества продукта могут быть заложены еще на этапе его разработки. Так, обучающая среда Logo получила широкое распространение во многом благодаря своим связующим качествам. Пользователи Logo могли обмениваться как завершенными обучающими микромирами, так и отдельными фрагментами программ, процедурами и библиотеками форм, которые могла принимать исполнитель-черепашка. Еще в 1993 году мы обратили внимание на активность Logo-раздела нашей образовательной BBS. Связующие качества сохранились и в последних версиях языка — Star-Logo и NetLogo, специально рассчитанных на совместное использование сообществом пользователей и коллективное решение исследовательских и учебных задач.

Записи цифровых коллекций так же могут рассматриваться как OpenSource ресурс, в том случае, если правила их использования разрешают свободное включение этих записей в учебные и исследовательские проекты. Эта практика не получала в настоящее время широкого распространения, хотя как показывает история с программным обеспечением, свободное распространение продукта сегодня может оказаться выигрышным бизнес — решением. В цифровой памяти появляется все больше открытых коллекций, которые могут быть использованы в образовании, дополняя и обогащая текст учебного сообщения. Мы надеемся, что с развитием российских сетей проблемы доступа к материалам таких коллекций будут уменьшаться. Среди близких по идеологии российских проектов следует отметить Виртуальный Биологический Музей (http://www. iteb. ru/biomuseum/), созданный в Пущино группой Харлампия Тираса [Тирас Х., 2000]. Это открытый проект создания базы данных имиджей живых биологических объектов на основе единых стандартов создания изображений. На первом этапе развития проекта он представляет собой коллекцию изображений т. н. плоских биологических объектов, морфология которых может быть адекватно отражена на плоской поверхности экранов мониторов. По замыслу создателей музея, любой пользователь сможет не только войти на сервер виртуального музея и получить электронные изображения растений и животных с необходимым ему качеством, но и принять участие в пополнении коллекций музея. Единственное условие добровольных помощников — соблюдение единых стандартов для формирования имиджей разных групп животных, что включает определенный тип файлов, масштаб и качество изображения.

Для России сегодня особое значение могут иметь региональные сетевые сообщества и цифровые коллекции, сосредоточенные внутри отдельного города. Такие сообщества возникают внутри города и региона, как результат расширения Интренет-сообществ и взаимодействия различных институтов, находящихся в одном городе. Эти сообщества занимают промежуточное положение между глобальными Интернет — и локальными Интранет-сообществами. Внутри городской сети возможно организовать и бесплатный обмен большими объемами информации, и разделение функций между всеми организациями, заинтересованными в развитии городского образования. На уровне города и региона различные институты памяти (музеи, библиотеки, архивы), науки и образования могут построить эффективный информационный обмен. В связи с этим, изучение сетевых региональных сообществ крайне актуально. Удачным примером объединения всех цифровых образовательных ресурсов города может служить Переславль-Залесский, где в течение нескольких лет развивается и гражданская Интернет-сеть, и общинный внутригородской сервер tower. botik. ru. Для малого города с развитой инфраструктурой оптоволоконных путей общедоступная городская медиатека цифровых материалов представляется разумным решением. Нет никакой необходимости создавать такие мадиатеки в отдельных школах и других учебных заведениях. Переславль-Залесский с такой развитой инфраструктурой оптоволоконных путей и общедоступной городской медиатекой цифровых материалов является прекрасной площадкой для исследования образовательного потенциала региональных сетевых сообществ.

Все участники проекта получают возможность создавать собственное информационное пространство и пользоваться в рамках этого пространства целым рядом сервисных служб — форумы, списки рассылки, пространство для хранения больших объемов информации, достаточно уникальное оборудование. Участники не связаны какими-то жесткими условиями по поводу того, какую информацию они собирают и как они обмениваются этой информацией. С другой стороны, поскольку это образовательное и исследовательское пространство, между всеми сторонами существует договоренность, что содержание досок объявлений, протоколы конференций и чатов, объемы и состав информации, хранимой на сервере, является исследовательским материалом и может быть использован коллективом проекта в исследовательских целях. Мы не собирались указывать ученикам, какие книжки нужно собирать и хранить. Нам любопытно знать какие книжки и фильмы они предпочитают.

Внутри городской сети Переславля существует сообщество любителей виртуальных игр, которые иногда обсуждают свои учебные курсы и тренировки в рамках нашего образовательного пространства. Как правило, мы рассматриваем их игры и обсуждения, как нечто не имеющее никакого отношения к учебному процессу. В свою очередь, молодые люди, выходя из роли школьников и попадая в сетевое сообщество, не видят связи между образованием и своей реальной или виртуальной жизнью. Однако если внимательнее отнестись к тому, что происходит внутри сетевых сообществ игроков, то многие из их споров иначе как педагогическими не назовешь. Например, очень бурную дискуссию вызвало желание одного из игроков организовать платные курсы по обучению стратегии игры. Приведем одну из реплик:

: — "Ты не можешь называть себя моим учителем! Ты научил меня только прыгать!"

В 2002 году в городской сети Переславля-Залесского была локализована медиатека медиаобъектов компании "Кирилл и Мефодий" (КМ). Таким образом, был создан интересный прецедент размещения коммерческого учебного продукта в гражданской Интранет-сети малого города. К сожалению, система не позволяет встраивать медиа-объекты в новые документы и не допускает использование медиа-объектов КМ программными агентами. Вследствие этой закрытости внутри зоны исследования мы не встретили ни одного примера включения материалов медиатеки КМ в учебные материалы преподавателей, или в творческие работы учеников. В период 1996 — 2001 года в городской сети Переславля при поддержке российских и зарубежных фондов были представлены несколько цифровых коллекций, связанных с животным и растительным миров Переславского края, историческими материалами, фондами музеев и монастырей. К сожалению, в начале этих работ никто не задумывался о том, как будет организован коллективный доступ к этим материалам и как эти материалы могут быть совмещены в рамках общих учебных материалов. Исключением из этих правил явилась только коллекция российского видеоарта (1997 — 1998), все записи которой были сделаны в едином формате и могли быть включены в материалы учебных курсов. В 2001 — 2002 мы целенаправленно поддерживали наполнение нескольких коллекций, планируя их использование в учебных материалах и учебной активности студентов.

Расширение учебных коммуникаций записями электронных коллекций

Разрабатывая технологию включения записей цифровых коллекций в материалы учебных курсов, мы опирались на понятие расширенной реальности (augmented reality), которое предлагается в работах Кима Вельтмана [Veltman K., 2000, 2001]. Суть понятия расширенной реальности заключается в том, что при помощи специальных программных средств и технических приспособлений можно встраивать в сообщения дополнительные информационные фрагменты, которые существенно дополнят исходное сообщение и позволят прочитать его новым, расширенным образом. В качестве примера Вельтман приводит проекты, в которых в качестве исходных сообщений выступали здание и звездное небо. В первом случае специальные очки позволяют увидеть в здании скрытые системы коммуникаций (расположение труб водоснабжения, других строительных подробностей). Во втором случае специальные очки позволяют увидеть системы греко-римских созвездий. Вельтман развивает понятие расширенной реальности, справедливо указывая, что раз уж мы можем наложить на картину звездного неба решетку представлений западной цивилизации, то ничто не мешает нам сделать следующий шаг и использовать в качестве фильтра для рассмотрения звездного неба системы созвездий, которые использовали персы, индусы, китайцы, майя, древние норвежцы и другие народы, которые имели свою систему созвездий. Те же очки, которые позволяют нам встроить греко-римские созвездия, могут помочь расположить на небе все возможные созвездия. Мы можем научиться видеть мир разными глазами, и научиться видеть мир с точки зрения разных культур.

Такое различное прочтение может быть показано на примере "Хазарского словаря" Милорда Павича. "Словарь" состоит из нескольких книг и некоторые слова отмечены специальными знаками (крест, звезда, полумесяц), сигнализирующими о том, что дополнительную информацию об этих элементах текста можно получить, обратившись соответственно к христианской, иудейской и мусульманской книге. Как пишет Павич:

"Это открытая книга… В ней есть словарные статьи, перекрестные ссылки и комментарии как в священных книгах или кроссвордах, и все имена и понятия, которые в ней отмечены знаком креста, полумесяца или звезды Давида, нужно искать в соответствующем разделе словаря, если кому-то понадобятся более подробные разъяснения".

Одни и те же слова, одни и те же персонажи в разных базах данных будут иметь разное значение и разное описание. Так, история о выборе веры хазарским каганом в каждой из трех книг получает различное окончание. Особого внимания заслуживает вопрос о том, кто же должен расставлять все эти кресты, звезды и полумесяцы в книге, кто выполняет эти функции "отсылающего". Раньше такой агент обязательно должен был быть человеком. Теперь же при работе с электронными документами вполне можно доверить эту работу программному агенту. Этот агент будет просматривать текст книги, и сравнивать слова этого текста с содержимым своих баз данных, каждая из которых связана с другими книгами. Алгоритм работы агента по проверке того, встречается ли данное слово в списке имен и понятий красной книги, приводится на рисунке 1.

Рисунок 1. Алгоритм работы агента.

Общий алгоритм будет работать и в том случае, когда нам надо добавить к слову не крест, а звезду или полумесяц. В случае обычной книги эти знаки служат просто указанием читателю о возможности открыть другую книги и получить там дополнительную информацию. В случае электронного гипертекстового документа нам уже недостаточно указания. Теперь требуется связать поясняющий знак или само слово с тем фрагментом другого источника, который поясняет интересующее нас слово. Здесь возможен выбор, когда мы либо указываем в тексте все знаки, которые будут отсылать нас к другим источникам, либо даем читателю выбрать, с точки зрения какого источника он хотел бы прочитать данное сообщение. В последнем случае, все имена и понятия данного сообщения будут поясняться исходя из данных выбранного читателем источника.

Связь учебного текста и записей из коллекции представляет достаточно трудоемкую работу для лектора, даже если он является одним из главных хранителей коллекции. Это достаточно тривиальная и часто встречающаяся проблема, для решения которой могут быть предложены несколько подходов. Первый, самый очевидный — доверить процедуру связывания другому человеку, обозначив деятельность этого агента как html-кодирование. Второй, который предлагается в данной статье, заключается в создании компьютерной программы, которая будет выполнять связь коллекций и лекций. Такую программу можно определить как связующего агента. Встраиваемые в текст учебного рассказы объекты могут быть не только плоскими записями (текстовыми, аудио или видео). Они могут быть и интерактивными моделями, позволяющими ученикам проводить самостоятельные эксперименты. Один из возможных рецептов приготовления программного агента приведен в нашей работе [Патаракин Е., 2003]. Предложенный алгоритм работы программы представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Алгоритм работы программы Perl.

Примеры включения материалов цифровых коллекций в учебную деятельность


17/Окт/2019

Практические навыки и дистанционное обучение

Моисеенко С. И., Майстренко А. В.

Донской Государственный Технический Университет

Современные информационные технологии сделали получение образования доступным вне стен учебных заведений или, по крайней мере, создали предпосылки для этого. В Интернет можно найти курсы лекций и другие учебные материалы по разным областям знаний. Также нет недостатка в системах тестирования, позволяющих в той или иной мере оценить уровень полученных знаний. Однако ни одна система тестирования, на наш взгляд, не сможет оценить степень умения или, если хотите, мастерства. А ведь это то, что требуется от специалиста практически в любой области. Разве можно заранее сказать, что человек, сдавший тест по языку программирования, умеет писать "хорошие" программы. Основной недостаток дистанционного обучения, как нам представляется, заключается в отсутствии аналогов того, чем в классическом обучении являются практические или лабораторные занятия, на которых и приобретаются навыки практической работы. При отсутствии общего подхода к построению обучающих систем такого рода, авторами сделана попытка восполнить этот пробел дистанционного обучения в частной области, а именно, в области изучения языка SQL.

Популярность реляционной модели привела к тому, что к настоящему времени реляционные СУБД доминируют на рынке программного обеспечения обработки данных. Более того, многие нереляционные системы оснащаются реляционным пользовательским интерфейсом. В то же время стандартным интерфейсом взаимодействия с реляционными базами данных является язык SQL, которому, по большому счету, нет альтернативы. Это обусловлено как наличием стандарта (недавно появилась последняя версия этого стандарта, известная как SQL3), так и дальнейшим развитием этого языка в направлении поддержки распределенной обработки и объектно-ориентированных баз данных.

Эти соображения явились мотивацией для создания интерактивной обучающей системы языку SQL, где основной упор был сделан на активном изучении посредством выполнения упражнений.

Первая реализация этого информационного ресурса (http://sql. ipps. ru) посвящена оператору выборки данных SELECT, являющемуся наиболее сложным и часто используемым оператором языка SQL. В дальнейшем планируется добавить другие операторы манипуляции данными, а также операторы описания схемы данных.

Рис. 1. Интерфейс системы дистанционного обучения языку SQL (http://sql. ipps. ru/exercises. php).

Схема взаимодействия пользователя с системой сводится к следующему. Для каждого упражнения приводится описание базы данных и на естественном языке (русском или английском, по выбору пользователя) формулируется задание на выборку. Пользователь должен написать оператор SELECT, реализующий выборку требуемых данных. Проверка запроса пользователя осуществляется, если нажать кнопку "Выполнить" (рис.1). Если запрос синтаксически правилен, но сформулирован неверно логически, будут возвращены данные запроса пользователя и данные правильного запроса. Одни только правильные данные можно получить, если нажать кнопку "Показать правильный результат". Кроме того, если установить флажок "Без проверки", можно писать любые запросы на получение данных из учебной базы данных; при этом проверка запроса пользователя не выполняется.

Задания имеют разный уровень сложности, что, по мнению авторов, делает сайт полезным не только новичкам, но и опытным разработчикам приложений баз данных и администраторам СУБД. На сегодняшний день на сайте представлено порядка 70 упражнений, большая часть которых заимствована из книги известного специалиста в области баз данных Дж. Ульмана [Джеффри Д. Ульман, Дженнифер Уидом., 2000].

В качестве примера рассмотрим одно из простых заданий (стоимость вопроса 1 балл) для базы данных "Компьютерная фирма", схема которой показана на рис. 2.

Рис. 2. Схема данных учебной БД "Компьютерная фирма".

Задание звучит так: "Найдите всех производителей принтеров; вывести: Maker". Правильным решением может быть такой запрос:

SELECT DISTINCT Maker FROM Products WHERE type=’printer’

Пусть результатом выполнения данного запроса является следующая одностолбцовая таблица:

Maker

HP

Epson

Canon

Заметим, что такие же строки будут возвращены, если мы сформулируем запрос иначе:

SELECT DISTINCT Maker FROM Product WHERE Maker In (‘HP’,’Epson’,’Canon’),

Что, естественно, является неправильным выполнением задания.

Оба запроса возвращают одинаковые данные, однако, если мы добавим в таблицу Products запись с еще одним производителем принтеров, то, очевидно, что первый запрос будет по-прежнему давать правильный результат, а последний — нет. Такие синтаксически верные, но логически не отвечающие условию упражнения запросы, оцениваются системой как неправильные.

Для отслеживания таких ошибок в системе "Упражнения по SQL" используется контрольная БД, имеющая такую же логическую схему, как и доступная пользователю БД, но содержащая другой набор данных. Система признает запрос правильным, если результаты проверки на двух базах данных совпадут с данными, возвращаемыми "эталонным" запросом. Следует отметить, что мы не можем здесь сравнивать саму синтаксическую конструкцию запроса, поскольку запрос на получение одних и тех же данных на языке SQL можно сформулировать разными способами, что свидетельствует о гибкости данного языка и облегчает работу пользователя.

Система реализована в трехуровневой архитектуре клиент-сервер. На промежуточном уровне роль сервера приложения выполняет Web-сервер (в нашем случае IIS), который посредством интерпретатора PHP взаимодействует с сервером баз данных (MS SQL Server). Клиентом, естественно, является браузер.

Рассмотрим несколько подробнее серверную часть системы. Мы используем три базы данных: Exercises, Alt_Exercises и Main (Рис. 3).

Рис. 3. Базы данных обучающей системы.

При этом каждая из баз данных Exercises и Alt_Exercises содержит все учебные БД, на которых выполняются упражнения (пример одной из таких баз представлен на рис. 2). Как было отмечено ранее, Alt_Exercises содержит контрольные данные и имеет такую же структуру, как и Exercises.

В БД Main (Рис.4) хранится служебная закрытая от пользователя информация. Таблица Users содержит сведения о пользователях. Правильные ответы записываются в таблицу Results. Благодаря этому можно выяснить рейтинг каждого из зарегистрировавшихся пользователей. Ответы гостей системой не сохраняются.


17/Окт/2019

Взгляд из окна школьного кабинета на психологические, педагогические, организационные и другие проблемы телекоммуникационных проектов

Звягина Людмила Александровна, к. т.н., учитель информатики

Кабинет 17 в нашей школе 820 г. Москвы — это кабинет информатики, именно из его окна мы взглянем на различные проблемы, возникавшие и возникающие в ходе участия наших учеников и педагогов в различных телекоммуникационных проектах.

Прежде чем подходить к окну, обратимся к литературе по заявленной тематике.

1.1. Что понимается под термином "телекоммуникационный проект".

Под учебным телекоммуникационным проектом понимается совместная учебно-познавательная, творческая или игровая деятельность учащихся-партнеров, организованная на основе компьютерной телекоммуникации, имеющая общую цель, согласованные методы, способы деятельности, направленная на достижение общего результата деятельности.

1.2. Основная проблема российской школы, на решение которой нацелены телекоммуникационные проекты.

Результаты сравнительного анализа математической и естественнонаучной подготовки учащихся 50 стран мира, по данным Третьего международного исследования (Third International Mathematics and Science Study — TIMSS), в 1995 году показали, что результаты российских школьников можно отнести к промежуточной группе средних результатов. При этом по заключению комиссии, наши школьники хуже владеют экологическими и методологическими знаниями; более высокие знания они показывают в области владения фактологическим материалом (где требовалось воспроизведение усвоенных знаний, умение воспроизводить их и применять в знакомой ситуации). Нетрадиционная постановка вопросов для наших учащихся заметно снижала результаты их ответов. Что же касается умения интегрировать эти знания и применять их для получения новых знаний и объяснения явлений, происходящих в окружающем мире, то здесь результаты наших школьников были предельно низкими.

В книге "Школа для XXI века. Приоритеты реформирования образования" американский педагог Филипп С. Шлехти, ссылаясь на опрос многих бизнесменов, работодателей, школьных функционеров, подчеркивает, что на вопрос "Что вы хотите от школы?" получал, как правило, один и тот же ответ: "Нам нужны люди, которые умеют учиться самостоятельно". Это и понятно, если ученик знает, как учиться, как достигать цели, как работать с книгой, как получать знания от учителя, как искать и находить необходимую информацию, то ему легче будет повысить квалификацию, переквалифицироваться, получать любые необходимые дополнительные знания, что и нужно в жизни.

Телекоммуникационные проекты, реализуемые в настоящее время в разных странах с разной степенью успешности, обеспечивает возможность:

— вовлечения в активный познавательный процесс каждого учащегося, применения им не только полученных знаний на практике, но и четкого осознания где, каким образом и для каких целей эти знания могут быть применены;

— работать совместно, в сотрудничестве при решении разнообразных проблем, проявляя определенные коммуникативные умения; возможность широкого общения со сверстниками из других школ своего региона, других регионов страны и даже других стран мира;

— свободного доступа к необходимой информации не только в информационных центрах своей школы, но и в научных, культурных, информационных центрах всего мира с целью формирования собственного независимого, аргументированного мнения по той или иной проблеме, возможность ее всестороннего исследования.

1.3. Проблема внедрения в школу новой парадигмы образования.

Еще недавно решить проблему внедрения в школьный учебный процесс телекоммуникационных проектов не представлялось возможным в силу отсутствия реальных условий для их выполнения при традиционном подходе к образованию, традиционных средствах обучения, в большей степени ориентированных на классно-урочную систему занятий.

В настоящее время ясно, что главное, стратегическое направление развития системы образования находится в решении проблемы личностно-ориентированного образования, такого образования, в котором личность ученика была бы в центре внимания педагога, в котором деятельность учения — познавательная деятельность, а не преподавание, — была бы ведущей в тандеме учитель — ученик, чтобы традиционная парадигма образования — учитель — компьютер — ученик была со всей решительностью заменена на новую парадигму — ученик — компьютер — учитель. Именно так построена система образования в лидирующих странах мира. Она отражает гуманистическое направление в философии, психологии и педагогике.

При традиционной модели обучения невозможно в полной мере использовать новые информационные технологии, которые прeдполагают создание новой модели обучения — личностно-ориентированной. Внедрение же НИТ в традиционную модель обучения не приводит к ее изменению ни в ценностном, ни в технологическом, ни в результативном аспектах, поскольку компьютер при этом реализует не свои специфические функции (возможность управляемого в интерфейсном режиме моделирования и конструирования, информационную функцию), а функции педагога (контроль, репетитор).

В условиях личностно-ориентированного обучения учитель приобретает иную роль и функцию в учебном процессе, нисколько не менее значимую, чем при традиционной системе обучения, но иную. При новой парадигме образования учитель выступает больше в роли организатора самостоятельной активной познавательной деятельности учащихся, компетентным консультантом и помощником. Его профессиональные умения должны быть направлены не просто на контроль знаний и умений школьников, а на диагностику их деятельности, чтобы вовремя помочь квалифицированными действиями устранить намечающиеся трудности в познании и применении знаний. Эта роль значительна сложнее, нежели при традиционном обучении, и требует от учителя более высокого уровня мастерства.

Личностно-ориентированное обучение предусматривает, по сути, дифференциальный подход к обучению с учетом уровня интеллектуального развития школьника, с учетом уровня его подготовки по данному предмету, его способностей и задатков.

1.4. Проблема тематики и содержания телекоммуникационных проектов.

Тематика и содержание телекоммуникационных проектов должны быть такими, чтобы их выполнение совершенно естественно требовало привлечения свойств компьютерной телекоммуникации. Другими словами, далеко не любые проекты, как бы интересны и практически значимы они ни казались, могут соответствовать характеру телекоммуникационных проектов. Как определить, какие проекты могут быть наиболее эффективно выполнены с привлечением телекоммуникаций?

Телекоммуникационные проекты оправданы педагогически в тех случаях, когда в ходе их выполнения:

· предусматриваются множественные, систематические, разовые или длительные наблюдения за тем или иным природным, физическим, социальным и пр. явлением, требующие сбора данных в разных регионах для решения поставленной проблемы;

· предусматривается сравнительное изучение, исследование того или иного явления, факта, события, происшедших или имеющих место в различных местностях для выявления определенной тенденции или принятия решения, разработки предложений;

· предусматривается сравнительное изучение эффективности использования одного и того же или разных (альтернативных) способов решения одной проблемы, одной задачи для выявления наиболее эффективного, приемлемого для любых ситуаций, решения, т. е. для получения данных об объективной эффективности предлагаемого способа решения проблемы;

· предлагается совместное творческое создание, какая-то разработка, чисто практическая (выведение нового сорта растения в разных климатических зонах) или творческая работа (создание журнала, газеты, пьесы, книги, музыкального произведения, предложений по совершенствованию учебного курса, спортивных, культурных совместных мероприятий, народных праздников и т. д. и т. п.);

· предполагается провести увлекательные приключенческие совместные игры, состязания.

Телекоммуникационные проекты любого вида могут быть эффективны только в контексте общей концепции обучения и воспитания. Они предполагают отход от авторитарных методов обучения, с одной стороны, но с другой, предусматривают хорошо продуманное и концептуально обоснованное сочетание с многообразием методов, форм и средств обучения. Это всего лишь компонент системы образования, а не сама система.

1.5. Проблемы, решаемые в ходе телекоммуникационных турниров.

Цель проведения компьютерной телекоммуникационной викторины (турнира) по какому — либо предмету — повысить уровень преподавания. Действительно:


17/Окт/2019

Как говорить так, чтобы дети слушали Вас

Т. Гордон

Родители должны знать эффективные пути обращения с поведением детей, которое интерферируется с нуждами родителей. У всех родителей, естественно, есть свои потребности, они должны жить своей жизнью, иметь право испытывать радость и удовлетворение от самого существования.

Часто родители создают более благоприятное положение в семье для детей, эти дети требуют удовлетворения своих нужд, но при этом невнимательны к нуждам родителей.

Что могут сделать родители, если они не принимают поведение ребенка? Как можно заставить ребенка считаться с нуждами родителей? В этой статье основное внимание уделено тому, как родители должны разговаривать с детьми, чтобы они выслушивали их чувства и считались с их нуждами.

Совершенно различные коммуникативные навыки требуются, когда ребенок создает для родителя проблему, и когда проблема возникает у самого ребенка.

В первом случае проблема — у родителей, в последнем — у ребенка. В этой главе рассказывается о навыках, требующихся родителям для эффективного решения проблем, возникающих у родителей.

Когда проблема у родителя

Важно понять концепт принадлежности проблемы конкретному человеку (родителю или ребенку).

Родители лучше понимают разницу в том, кому принадлежит проблема, когда они начинают ощущать свои внутренние чувства неприятия, досады, раздражения, фрустрации, обиды. Они могут испытывать напряжение, дискомфорт, наблюдая, что делает ребенок. Например, когда ребенок перебивает ваш разговор; пользуется без спроса вашими вещами; разбрасывает свои вещи; что-то портит и т. п. Все эти поведения нарушают законные требования родителей — актуально, либо потенциально. Поведение ребенка реально и прямо влияет на родителя: он не хочет, чтобы его ваза была разбита, разговор прерван и т. п.

Встретив такое поведение, родитель нуждается в помощи для себя, а не для ребенка. Нижеследующая таблица помогает понять различие между ролью родителя в случае, когда проблема — у него, и когда проблема у ребенка.

Проблема у ребенка

Проблема у родителя

Ребенок инициирует коммуникацию.

Родитель инициирует коммуникацию.

Родитель — слушатель.

Родитель посылает сообщения.

Родитель — адвокат, советчик.

Родитель оказывает влияние.

Родитель хочет помочь ребенку.

Родитель хочет помочь себе.

Родитель — "звучащая доска".

Родитель хочет выговориться.

Родителя облегчает для ребенка поиск самостоятельного решения.

Родителя должен найти свое собственное решение.

Родитель принимает решение ребенка.

Родитель должен быть сам удовлетворен своим решением.

Родитель исходно заинтересован в нуждах ребенка.

Родитель исходно заинтересован в своих нуждах.

Родитель более пассивен.

Родитель более агрессивен.

Когда проблема — у родителя, у него есть несколько альтернатив:

1) Он может постараться прямо повлиять не ребенка (изменить что-то в нем) — это конфронтация с ребенком.

2) Изменить окружающую обстановку (Например, если ребенок берет и разбрасывает ваш инструмент, купить ему собственный набор).

3) Измениться самому.

В этой главе рассматривается только 1-ая альтернатива: как родители должны конфронтировать с детьми, чтобы изменить их поведение, которое неприемлемо для родителей. В других главах рассматриваются другие альтернативы.

Неэффективные пути конфронтации с детьми

99% родителей используют неэффективные методы коммуникации с детьми, когда поведение детей интерферирует с нуждами родителей. В тренинге инструктор читают группе описание типичных семейных ситуаций (3 ситуации для детей различного возраста), где ребенок мешает, нарушает планы родителей.

Пример: Вы очень устали после работы и хотите сесть и отдохнуть. Вам хочется почитать газету. Ваш 5-летний сын хочет, чтобы вы поиграли с ним. Он тащит вас за руку, лезет на колени, мнет газету. Меньше всего сейчас вам хочется играть с ним.


17/Окт/2019

Интернет — морали нет?!

Шапиро К. В., директор школы № 20 Невского района г. Санкт-Петербурга

Наступило время, а сегодня мы уже можем с уверенностью говорить, что оно наступило, когда Интернет стал неотъемлемой составляющей нашей урбанистической цивилизации. Уже поздно восклицать "Недолжно!" и "Нет Интернету!". Те, кто стоял грудью против проникновения Интернета в жизнь современного постсоветского человека, пали, раздавленные неотвратимостью его присутствия. Но можем ли мы сегодня констатировать, что Интернет вызывает однозначную реакцию у различных социальных слоев и групп? Отнюдь. Каждый, чья личная жизнь или профессиональная деятельность каким-либо краем погружена в пучину Интернета, знает сколь противоречивы оценки этого явления современной нам действительности. Приведем наиболее распространенные из них:

Интернет — это не более чем техническая среда, инструмент для самовыражения.

Интернет — это нечто революционно новое, что пришло на смену традиционным способам тиражирования и распространения знаний.

Интернет — это "фоновый шум" интеллектуальной деятельности человечества.

Интернет — это средоточие прогрессивных идей, свободных от цензуры информационных потоков. Некая Мекка свободы слова и интеллекта.

Интернет — это средство бесконтрольной пропаганды, засиженное любителями порнографии, недоброкачественной рекламы и легкой наживы.

Интернет — это огромная библиотека.

Интернет — это информационная помойка.

Интернет — это новый крупномасштабный и легкодоступный источник знаний и средство самообразования.

Интернет — это средство зомбирования детей и подростков превращающее их из цветущих "заек" в виртуальных "монстриков" с безумными глазами.

Можно было еще долго перечислять, но вышеперечисленные высказывания достаточно полно представляют палитру мнений современного российского общества об Интеренете. И все бы это можно было пропустить мимо ушей, если бы Интернет не начал проникать в образовательную сферу. Общество взрослых в очередной раз принялось решать, что хорошо, а что плохо для современных чад. Причем, чаще всего вопрос дискутируется примерно в следующей формулировке: "Интернет в школе — это хорошо или нет?". Примерно в этой формулировке вопрос обсуждается и на уровне обычной школы, и на уровне ученых споров в высоких педагогических инстанциях. Соответственно, в постановке вопроса, спорщики делятся на сторонников и противников внедрения Интернета в образовательный процесс.

Давайте попытаемся разобраться в том, кто же, все-таки, стоит по разные стороны баррикад и быть может, выявив мотивы спорщиков, мы сможем получить ответ на вопрос так волнующий обе стороны.

Сторонники внедрения Интернета в образовательный процесс. Эту группу борющихся, безусловно, составляют новаторы. В споре они аргументируют свою позицию доводами №№ 1,2,4,6,8, подкрепляя их тезисом о том, что врастание Интернета в современную цивилизацию неотвратимо. Какие люди составляют эту группу?

Во-первых, технические и технологические специалисты, те, кто имеют дело непосредственно с "железяками" и внедрением софта. Эти люди руководствуются, в своих умозаключениях, неотвратимостью научно-технического прогресса, заявляя, что раз весь мир движется в направлении развития телекоммуникационных технологий, то и России этого не избежать. А если и сумеет избежать, то ей же хуже. Следовательно, хотим мы того или нет, а современная цивилизация требует присутствия Интернета и умения работать с ним. На практике это означает, что рано или поздно те дети, которые желают быть успешными, научатся этому с нашей помощью или без нее. А посему лучше стать у руля процесса обучения, чем пожинать плоды самообучения.

Во-вторых, преподаватели информатики и информационных технологий занятые своим постоянным самообразованием. В развитых странах, говорят они, доля людей занятых в сфере телекоммуникаций и обработки информации неуклонно растет. В мире наступает, по сути, очередной передел сфер влияния — передел информационный. Это означает, что будущее за теми странами, информационные технологии в которых будут наиболее развиты. Следовательно, задача современного образования максимально подготовить подрастающее поколение к жизни в информационном обществе.

В-третьих, учителя прочих предметов впервые и не на продолжительное время погруженные в хаотический мир Интернета. Пораженные прежде всего безграничностью Интернета, они думают, что где-то "там" хранится вся необходимая информация. В их понимании Интернет — это некий чудесный глобальный методический кабинет, в котором "если конечно научится и постараться" можно найти любой интересующий материал высокого качества. Позже, когда такой учитель набродится, восторженность несколько утихает, но очень часто непоколебимая вера в "печатное слово", а именно так чаще всего воспринимается Интернет, остается.

В-четвертых, педагоги-подвижники. Это люди, которые нашли сегодня Интернету то или иное применение в образовании (дистанционное обучение, совместная проектная деятельность и т. п.) и экстраполируют этот результат в далекое будущее. Дальнейшее развитие Интернета, приведет к появлению новых форм и методов в образовании, говорят они, расширит образовательное пространство учащегося, научит его систематизировать и структурировать информацию.

В-пятых, "хронические новаторы" — люди, которым безразлично, что представляет собой новшество, главное — "создать волну". Это те же люди, которые тридцать лет назад говорили, что телевидение заменит театр, книги и все остальное. Теперь они утверждают, что скоро-скоро Интернет поглотит все и, следовательно, давайте быстренько осваивать и внедрять самое-самое передовое и как всегда единственно правильное. Я не случайно в начале статьи говорил о постсоветском человеке. Привычка кампанейщины еще очень жива в наших людях. Таким все равно, что пропагандировать — главное идти в ногу с самой прогрессивной и передовой частью общественности.

Теперь поговорим о противниках внедрения Интернета в школьное образование и их доводах. Основную их массу составляют люди, для которых понятие информационных технологий не включает в себя технологии компьютерные. Они далеки от мира сетей и не осознают в полной мере ни степени воздействия телекоммуникационных технологий на современный мир, ни уровня их развития, ни целесообразности их использования. Вот яркий пример. Обсуждая необходимость приобретения подростку компьютера, одна образованная дама, педагог, сказала: "Компьютер сыну мы решили купить, а вот Интернет и модем — нет". Я спросил ее, почему она не хочет приобрести сыну модем. Она ответила, что штука это бесполезная и нужная только для баловства и игр. Я принялся убеждать ее, в необходимости доступа в Интернет, о пользе его для развития мальчика. Выслушав мои доводы, она принужденно согласилась: "Ну, хорошо, Интернет пусть будет, а модем ему точно ни к чему!". Я думаю, комментарии к последней фразе моей собеседницы не нужны.

К ним примыкают те, кто привыкли в целом настороженно относиться к любым нововведениям, справедливо полагая, что любое новшество должно быть детально изучено. Эти люди спрашивают, что конкретно может принести Интернет образованию кроме ярких оберточных финтифлюшек? Покажите нам, говорят они, реальные достижения, которые позволили бы внести реальные усовершенствования в образовательный процесс.

Еще один слой людей это борцы "за здоровье". Они кричат об Интернет-зависимости, о том, что дети как наркоманы попадают в зависимость от Интернета и с головой погружаются в виртуальный мир. Послушать их так через пару лет Интернет заберет всех наших детей.

Борьба за здоровье детей тесно переплетается, также, с борьбой за нравственность. "Борцы" озабочены бесконтрольностью размещения публикаций в Интернете, безграничностью его географии, и отсутствием возможности аутентификации размещенных в нем материалов.

Как видно из вышеизложенного, противники внедрения Интернета в современный образовательный процесс — это прежде всего сторонники авторитарной концепции образования, в рамках которой образовательное пространство не создается всеми участниками процесса, а формируется "авторитетми" для "неофитов". Но, к сожалению, для "авторитетов", с развитием телекоммуникационных технологий информационные пространства, в том числе и образовательное, все меньше и меньше напоминают "пространство телезрителя". Уже недостаточно просто растиражировать некое знание. Прежде безоговорочная вера в "печатное слово" несвойственна подрастающему поколению. Каждое знание примеряется ими на себя, встраивается в личный опыт. Это как нельзя более соответствует, провозглашенной на современном этапе развития образования, модели равноправного партнерства. Для того чтобы знание, преподносимое вами в ходе образовательного процесса, было усвоено, необходимо убедить остальных участников в вашем праве на лидерство.

Интернет конечно еще не стал, да и вряд ли когда станет, исключительно образовательной средой. Но уже сегодня на его просторах более успешная в освоении новых технологий молодежь, формирует универсальное коммуникационное пространство. В этой связи следует заметить, что противники внедрения Интернета в образовательный процесс могут сыграть с нашим обществом очень злую шутку. Следование их позиции приводит к тому, что традиционные носители знания оказываются вне этого пространства. Соответственно есть вполне объективная опасность, что часть этих знаний просто не будет воспринята новыми поколениями из-за несоответствия каналов коммутации.

Сегодня уже поздно думать куда направится поезд под названием Интернет и примерять на себя роль машиниста. Поезд уже тронулся и набирает ход, вопрос в том успеем ли мы вскочить на подножку.

В этом свете позиция сторонников внедрения Интернета в образовательный процесс более продуктивна, ибо она позволит осуществить перенос традиционных знаний в новое коммуникативное пространство. Не надо призывать школьников "вылезти из Интернета и взять в руки книгу" или "послушать умного дядю". Пусть лучше "умный дядя" погрузится в пучины Интернета и убедит партнеров по коммуникационному пространству в том, что его знание и опыт необходимы.

Наконец пришла пора, когда закрыть какую-либо сферу человеческого знания от любопытных глаз стало практически невозможно. Добиться этого можно только ценой отказа от участия в гонке информационных технологий, что в свою очередь приведет общество к неминуемому краху. Следовательно, нормы морали и этики вновь подвергаются суровым испытаниям. Порносайты такая же действительность Интернета как и форумы молодых ученых. По сути своей, в традиционном представлении, Интернет аморален. Интернет представляет собой совокупность личных взглядов всех его участников. Он не выражает взглядов на вопросы пола, семьи и брака какой-либо одной группы лиц или общественной конгрегации. Это происходит в силу того, что публикация информации в Интернете никак не регламентируется. И нам, хотим мы того или нет, придется отказаться от запретительного принципа формирования морали и этики подрастающего поколения. Придется лезть в Интернет и объяснять юным гражданам почему именно хорош институт брака и чем отличается эротика от порнографии. Иначе мы рискуем остаться наедине со своей моралью и этикой. А мир, мир информационных технологий, шагнет дальше, переступив через нас с нашими книгами и классно-урочной системой, как эволюция в свое время переступила через динозавров.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта Http://vio. fio. ru/


17/Окт/2019

Web-тестирование в дистанционном обучении

Питер Брусиловский и Филипп Миллер, Технологический Университет Д. Карнеги

Настоящая статья содержит обзор технологий Web-тестирования. Статья предлагает методику оценки, которая может использоваться специалистами в Web-основанном обучении для понимания и сравнения особенностей тех или иных систем Web-тестирования.

Введение

Контрольное тестирование и устный опрос являются одними из наиболее широко используемых и хорошо разработанных средств проверки знаний в высшем образовании. Классический тест представляет собой последовательность достаточно простых вопросов. На каждый вопрос имеется простой ответ, который может быть формально проверен и оценен как правильный, неправильный или частично правильный (например, неполный). Вопросы обычно классифицируются по типам соответственно типу ожидаемого ответа. Классические типы вопросов делятся на вопросы типа [да/нет], вопросы типа [много вариантов/один ответ] (МВ/ОО), вопросы типа [много вариантов/много ответов] (МВ/МО) и вопросы открытого типа с текстовым или числовым ответом. Более продвинутые типы вопросов включают вопросы на соответствие, вопросы на правильную последовательность, вопросы на указывание (ответ — одна или несколько областей на рисунке), а также графические вопросы (ответ — простой граф). Кроме этого, каждая предметная область может иметь некоторые специфические типы вопросов.

Тестирующие и опрашивающие компоненты были первыми интерактивными компонентами, примененными в Web-основанном обучении (WBE – web-based education), и в настоящее время они являются наиболее разработанными. Существующие WBE системы отличаются по многим аспектам, касающимся выполнения контрольных тестов и опросов. При выборе современной технологии для разработки и выдачи Web-основанных контрольных опросов в Технологическом Университете Д. Карнеги была создана комплексная методика сравнения доступных систем. Данная статья содержит исчерпывающий обзор характеристик, важных при оценке современных технологий Web-тестирования. Наша методика может использоваться специалистами в Web-основанном обучении для понимания и сравнения особенностей тех или иных систем Web-тестирования.

Жизненный цикл и анатомия вопросов

Чтобы сравнить существующие альтернативы, мы проанализировали жизненный цикл вопроса в Web-основанном обучении (см. Таблицу 1). Мы разделили жизненный цикл вопроса в три стадии: подготовка (до активной жизни), выдача (активная жизнь), и оценка (после активной жизни). Каждая из этих стадий далее разделена на меньшие стадии. Для каждой из этих стадий мы исследовали набор возможных технологий поддержки.

Жизнь вопроса начинается с его создания. WBE-система на стадии создания должна помочь автору, предоставляя технологию и инструментарий для создания вопроса. Все создаваемые вопросы (их содержание и метаданные) хранятся в системе. Активная жизнь сохраненного вопроса начинается, когда он выбран для представления как часть тестирования или опроса. Этот выбор мог быть сделан как статически, преподавателем во время разработки курса, так и динамически, системой во время выполнения (случайно или согласно некоторой модели обучения).

Затем, система выдает вопрос: она выводит вопрос на экран, предоставляет обучаемому интерфейс для ответа и принимает ответ для оценки. На стадии оценки система должна произвести следующие действия: оценить ответ как правильный, неправильный или частично правильный, выдать обучаемому информацию обратной связи о правильности ответа, проставить бал и сделать запись о действиях обучаемого.

Существующие WBE-средства и системы значительно различаются по типу и степени поддержки, которую они обеспечивают на каждой из упомянутых выше стадий. Простые системы обычно обеспечивают частичную поддержку некоторых стадий. Продвинутые системы обеспечивают всестороннюю поддержку всех перечисленных стадий. Мощность системы и степень обеспечиваемой поддержки серьезно зависят от уровня технологий, используемых на основных стадиях (подготовка, выдача и оценка). Ниже мы анализируем альтернативы, исследуемые в настоящее время:

До

Во время

После

Подготовка:

Создание

Хранение

Выбор

Выдача:

Представление

Взаимодействие

Получение ответа

Оценка:

Оценка

Проставление балов и запись

Выдача обратной связи

Таблица 1. Стадии жизненного цикла тестового вопроса.

Стадия Подготовки

Вопросы создаются авторами: педагогами и разработчиками. Современный вопрос имеет следующие компоненты: сам вопрос (основа), набор возможных ответов, указатель на правильные ответы, тип интерфейса представления, информация обратной связи, выдаваемая обучаемому вне зависимости от его ответа и специфическая обратная связь для каждого варианта ответа. Кроме того, автор может использовать метаданные, такие как темы разделов, ключевые слова, часть курса, соответствующая тесту, вес или сложность вопроса, допустимое время, число попыток и т. д. Эти метаданные могут использоваться для выбора выдаваемого вопроса, а также для проставления балов.

Варианты поддержки на стадии создания обычно зависят от технологии, используемой для хранения отдельного вопроса в системе. В настоящее время, нам известно два различных способа хранения вопроса: в формате представления и во внутреннем формате. В контексте Web-основанного обучения, хранение вопроса в формате представления означает его хранение как части HTML-кода (обычно в виде HTML-формы). Такие вопросы могут также называться статическими вопросами. Они являются «черными ящиками» для WBE-системы. Система может представлять статические вопросы только «как есть» (в том виде, в котором они были созданы). Создание вопросов этого типа часто не поддерживается WBE-системой, так как это может быть сделано в любом HTML-редакторе.

Хранение вопроса во внутреннем формате обычно означает его хранение в записи базы данных, где различные части вопроса (основа, ответы, и обратная связь) сохранены в различных полях этой записи. Вопрос, как его видит обучаемый, генерируется из внутреннего формата на стадии выдачи. Внутренний формат дает возможность более гибкого манипулирования вопросом: тот же самый вопрос может быть представлен в различных формах (например, открытый тип или множественный выбор) или с помощью различных интерфейсов (например, набором иконок или списком выбора). Порядок альтернатив в вопросах множественного выбора может меняться [Carbone & Schendzielorz 1997]. Это обеспечивает более высокий уровень индивидуализации. Это полезно с педагогической точки зрения и снижает возможность обмана. Существует два основных подхода к созданию вопросов во внутреннем формате: графический пользовательский интерфейс (GUI) и специальный язык разметки вопросов [Brown 1997; Campos Pimentel, dos Santos Junior & Mattos Fortes 1998; Hubler & Assad 1995]. Каждый из этих подходов имеет свои достоинства и недостатки. В настоящее время, подход, основанный на использовании GUI, намного более популярен. Он используется всеми продвинутыми коммерческими WBE-системами, такими как [Blackboard 1998; Question Mark 1998; WBT Systems 1999; WebCT 1999]. Однако, некоторые WBE-системы используют GUI, но не хранят вопросы во внутреннем формате. Вместо этого, такие системы сразу генерируют HTML-вопросы и сохраняют их в статической форме.

Наилучшим выходом для хранилища вопросов является статический тест или опрос, то есть статическая последовательность вопросов. Опрос обычно представляется в форме HTML и создается с помощью авторских средств HTML-уровня. Статические тесты и опросы обычно жестко привязаны к некоторому определенному месту курса. При использовании этой, самой простой, технологии возникает одна проблема; все обучаемые получают одни и те же вопросы в одном и том же месте курса. Другая проблема состоит в том, что каждый вопрос, жестко встроенный в тест не может повторно использоваться. Лучшим вариантом для хранилища вопросов является поддерживаемый вручную фонд вопросов. Фонд может разрабатываться и поддерживаться группой преподавателей. Каждый вопрос в фонде – обычно статический, однако опросы – более гибки. Несложные средства управления фондом позволят преподавателям многократно использовать вопросы; все опросы могут быть собраны и добавлены к содержанию курса, когда это необходимо. Такой подход принято называть гибкостью времени создания. На следующий год тот же самый курс, следующая версия курса, или даже различные разделы в пределах того же самого курса могут включать в себя различные опросы без необходимости разрабатывать эти контрольные опросы с нуля.

Еще лучшим вариантом будет формирование на основе поддерживаемого вручную фонда вопросов базы данных вопросов. База данных добавляет то, что принято называть гибкостью времени выдачи. В отличие от поддерживаемого вручную списка, база данных формально структурирована и доступна системе выдачи вопросов. При наличии базы данных вопросов не только преподаватель может формировать опрос, когда это необходимо, но и сама система может генерировать опрос из набора вопросов. Естественно, вопросы могут быть выбраны случайно и помещены в опрос в случайном порядке [Asymetrix 1998; Brown 1997; Byrnes, Debreceny & Gilmour 1995; Carbone & Schendzielorz 1997; Ni, Zhang & Cooley 1997; Radhakrishnan & Bailey 1997; WBT Systems 1999; WebCT 1999]. В результате, всем обучаемым могут быть предложены индивидуальные опросы (то, чего преподаватель не может обеспечить вручную), что значительно снижает возможность обмана. Обратите внимание, что ведение базы данных вопросов не требует использования коммерческой СУБД. Продвинутые университетские системы, такие как QuestWriter [Bogley et al. 1996] или Carnegie Mellon Online [Rehak 1997] и многие коммерческие системы, такие как TopClass [WBT Systems 1999] или LearningSpace [Lotus 1999] используют готовые базы данных типа ORACLE или Lotus Notes для хранения фондов вопросов во внутреннем формате. Впрочем, имеются также системы, которые успешно имитируют базы данных с файловой системой UNIX, используя специально структурированную систему каталогов и файлов [Byrnes, Debreceny & Gilmour 1995; Gorp & Boysen 1996; Merat и Chung 1997].

Проблема всех систем с автоматической генерацией опросов заключается в том, как обеспечить надлежащий набор вопросов, составляющих опрос. Самый простой способ достижения этого состоит в организации специализированных баз данных вопросов для каждого урока. Этот подход, примененный, например, в WebAssessor [ComputerPREP 1998], уменьшает возможность повторного использования одного и того же вопроса на различных уроках. Многие продвинутые системы подобно TopClass [WBT Systems 1999] могут поддерживать многочисленные фонды вопросов и использовать несколько фондов для генерации каждого опроса. Имея такой уровень поддержки, преподаватель может организовать отдельный фонд для каждой темы или каждой степени сложности вопросов и определять желаемое количество вопросов в сгенерированном опросе, принадлежащих тому или иному фонду.

В настоящее время база данных, хранящая вопросы во внутреннем формате, является активно разрабатываемой технологией хранения. Исследовательские коллективы пытаются развивать ее в трех основных направлениях. Одно направление связано с параметризованными вопросами, используемыми, например, в CAPA [Kashy et al. 1997], EEAP282 [Merat & Chung 1997] или Mallard [Brown 1997; Graham, Swafford & Brown 1997]. Это позволяет создавать неограниченное число тестов из одного того же набора вопросов и фактически исключает возможность обмана [Kashy et al. 1997]. Второе направление исследований связано с развитием метаданных вопроса. Если система знает немного больше относительно вопроса (например, тип, тема, ключевые слова, часть курса, вес или сложность), тогда система может генерировать настроенные и индивидуализированные контрольные опросы по запросу системы или автора. Это означает, что авторы могли бы определить различные параметры опроса, в соответствии с потребностями конкретного обучаемого в конкретной точке курса: общее количество вопросов, относительная доля вопросов определенного типа или по определенной теме, трудность, и т. д., система генерирует настроенный опрос по требованию (который все еще случаен в пределах требований) [Byrnes, Debreceny & Gilmour 1995; Merat & Chung 1997; Rehak 1997; Rios, Pйrez de la Cruz & Conejo 1998]. Такой подход, несомненно, является более мощным, чем простые случайные контрольные опросы. Системы, широко использующие метаданные, действительно больше «знают» о вопросах и их функциональных возможностях. Третье направление исследований – адаптивная выдача вопросов. Такая функциональность основана на оверлейной модели обучаемого, в которой отдельно представлены знания обучаемым различных понятий и разделов курса. Интеллектуальные системы, такие как ELM-ART [Weber & Specht 1997], Medtec [Eliot, Neiman & Lamar 1997], [Lee и Wang 1997], SIETTE [Rios, Pérez de la Cruz & Conejo 1998], Self-Learning Guide [Desmarais 1998] могут генерировать вопросы и тесты, адаптированные к уровню знаний обучаемого, а также снижают число вопросов, требуемых для оценки знаний обучаемых.

Стадия выдачи


17/Окт/2019

Серия МОНАП: модели, методы, подходы

В работе описывается авторское средство проектирования интеллектуальных обучающих систем серии МОНАП. Процесс обучения рассматривается как управляемый и контролируемый процесс решения учебных задач. Подробно рассматривается математическая модель управления процессом обучения, реализованная в авторских средствах. Для идентификации знаний обучаемого используется Байесовский подход. Адекватное управление процессом обучения основано на стабилизации трудности учебных задач. В результате анализа ответа обучаемого МОНАП осуществляет на очередной шаг обучения задачу с оптимальным значением трудности для конкретного обучаемого.

В этой статье описывается история развития серии МОНАП: математической модели управления процессом обучения и авторских средств, основанных на этой модели. Описывается также ИОС GRAD, разработанная с помощью авторских средств, основанных на МОНАП.

Для некоторых предметных областей средства предоставляют полную автоматизацию разработки ИОС.

Рассматриваемые авторские средства включают подсистему моделирования, обеспечивающую педагогу возможность комфортного проведения дидактических экспериментов, направленных на выбор оптимальных значений параметров модели управления обучением.

Введение

Развитие и совершенствование архитектуры интеллектуальных обучающих систем (ИОС) находится в центре внимания многих исследователей [Conati C. & VanLehn K., 1996; Kinshuk & Patel, 1997; Gertner A. et al., 1998; Yang & Akahory, 1999]. Одним из основных направлений проводимых работ является решение проблемы адаптивного управления процессом обучения. В случаях, когда в алгоритмах управления используются дидактические принципы обучения, инвариантные к предметной области (ПО) обучения, разрабатываются инструментальные средства проектирования ИОС. Педагог, использующий такие средства в конкретной ПО должен обеспечить параметрическую настройку этих принципов к ПО и конкретным обучаемым для обеспечения адекватности управления обучением в проектируемой ИОС.

Необходимая формализация основана на алгоритмическом подходе к процессу обучения. Этот подход направлен на решение следующих основных проблем:

Разработка решающих алгоритмов конкретных учебных задач и изучение обучаемыми применение этих алгоритмов;

Разработка алгоритмов адаптивного управления обучением, которые реализованы в ИОС.

Алгоритмы решения учебных задач, разработанные педагогом на основе анализа изучаемой предметной области и описанные посредством совокупности правил (операций): ЕСЛИ (условие), ТО (действие).

Инструментальные средства МОНАП предоставляют автоматизацию проектирования ИОС, реализуя алгоритмы адаптивного управления процессом обучения в выбранной ПО [Galeev I. et al., 1998; Galeev I., 1999]. Вместе с основной функцией МОНАП предоставляет автоматизацию проектирования подсистемы объяснений. Подсистема объяснений формирует ответ на вопрос обучаемого «ПОЧЕМУ?» в форме того правила в котором имела место ошибка, пока обучаемый решал учебную задачу. Здесь используется база данных, содержащая совокупность, сформулированных педагогом.

Для различных категорий обучаемых в одной и той же ПО целесообразно использовать различные среды, отличающиеся друг от друга дидактическими характеристиками в рамках единой модели обучения. В этом случае необходимо поддерживать механизм наследования свойств, обеспечивающий совместное использование данных различными ИОС. Требования реализованы в технологии формирования семейства ИОС как сети, которая по существу минимизирует трудность формирования новых ИОС, принадлежащих семейству.

В этой статье также описан подход к проектированию ИОС, который предлагает альтернативу разработке предметно-зависимых подсистем ИОС для некоторых ПО. Такой подход существенно уменьшает трудность проектирования новой ИОС.

Основные понятия

В результате анализа ряда теорий обучения выделен следующий ряд принципов организации обучения, инвариантных к ПО обучения.

Процесс обучения рассматривается как управляемый и контролируемый процесс решения учебных задач. Определение свойств учебных задач и выдача подкреплений должны осуществляться на основе идентификации знаний обучаемого на каждом шаге обучения. В процессе обучения должен соблюдаться принцип перехода от усвоения простого учебного материала к сложному. Переход к усвоению нового учебного материала осуществляется в случае успешного усвоения предыдущего материала. В процессе обучения должна осуществляться стабилизация субъективной степени трудности учебных заданий для каждого обучаемого.

Формализация выделенных принципов осуществляется следующим образом.

Экспертом-педагогом разрабатывается алгоритмическое предписание, описывающее пути решения учебных задач в заданной ПО обучения. Множество типов операций, выполняемых обучаемым при решении указанных задач и соответствующих алгоритмическому предписанию, обозначается через . Свойства конкретной задачи определяются вектором операций, используемых для ее решения: , где — число операций , применение которых необходимо для решения задачи . Все задачи ПО обучения могут быть разделены на Классов, каждый из которых характеризуется соответствующим уникальным подмножеством типов операций , используемых при выполнении задач, принадлежащих — му классу. В свою очередь задачи, принадлежащие -му классу, могут быть разнотипными, то есть отличаться друг от друга тем, что их свойства описываются различными векторами И .

В качестве основного компонента модели обучаемого используется вектор , где — вероятность правильного применения операции На -м шаге обучения определяется как: . Мера трудности задания Вводится как средняя доля ошибок, ожидаемых при выполнении задания:

, (1)

Где — математическое ожидание числа ошибок при выполнении задания (трудоемкость задания), то есть , где — вероятность неправильного применения операции На -м шаге обучения.

В соответствии с принципом стабилизации субъективной степени трудности учебных заданий необходимо стремиться к тому, чтобы на каждом шаге обучения выполнялось неравенство: , где — оптимальная мера трудности; — размер интервала.

С учетом введенных определений формулируется цель обучения:

(2)

Где — требуемое значение вероятности правильного применения операции; — требуемая сложность задачи в -м классе задач; — время обучения.

Если достигнут требуемый уровень обученности, то обучения успешно заканчивается. Предусматривается возможность аварийного окончания обучения в случае, когда процесс обучения не является эффективным, что оптимизирует затраты на его проведение. На каждом шаге обучения модель обеспечивает идентификацию знаний обучаемого и вынесение решения о продолжении обучения или его завершения (успешном или аварийном).

В настоящее время нами разрабатывается расширение модели. Это даст возможность адаптивно формировать теоретический материал для обучаемого.

Идентификация знаний обучаемого

Идентификация знаний обучаемого (определение значений ) осуществляется следующим образом. Для каждой операции Вводится Гипотез , соответствующих Состояниям обученности. Каждому -му состоянию обученности соответствует условная вероятность правильного применения операции в каждом из Её применений, равная .

Гипотезы образуют полную группу несовместных событий, то есть имеет место: , где — вероятность гипотезы для операции .

На каждом шаге обучения наблюдается событие , состоящее в правильном применении -ой операции раз из заданных.

Эта информация служит для пересчета распределения вероятностей гипотез с помощью формулы Байеса.

Каждый -й шаг обучения характеризуется априорным и апостериорным распределениями вероятностей гипотез о состояниях обученности и , связанных между собой следующей зависимостью:

(3)

Где — определяется по теореме Бернулли, то есть:

(4)

Где — число сочетаний из по .