CC BY
49
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ОБУЧЕНИЯ
Л.А. Кузнецов, А.В. Капнин, А.Д. Тищенко, А.С. Фарафонов
Липецкий государственный технический университет, г. Липецк, Россия
Автоматизированная система поддержки образовательной программы обучения (АСПОП) понимается как система, содержащая минимальный набор знаний, гарантирующих полноценную подготовку по образовательной программе, и учебно-методи-ческую документацию,
рекомендующую наиболее рациональные методы восприятия знаний, а также поддерживающая технологии представления и структуризации знаний в системе, предоставления знаний студентам для изучения, контроля процесса изучения и оценки уровня усвоения знаний по отдельным дисциплинам образовательной программы и по программе в целом.
Паспорт образовательной программы является первичным документом,
регламентирующим подготовку выпускников по этой программе. Он в сжатой форме определяет спектр знаний, которыми выпускник должен владеть и уметь применять на практике в профессиональной деятельности. Более подробно набор дисциплин и объемы подготовки по ним регламентируются учебным планом каждой конкретной образовательной программы. Детализация знаний и уровня владения ими в результате изучения отдельных дисциплин, входящих в федеральный компонент,
определяется требованиями к обязательному минимуму содержания подготовки по каждой конкретной дисциплине соответствующей образовательной программы.
В развернутом виде объем и глубина подготовки по отдельным дисциплинам определяется учебно-методическими
комплексами, в которых детализируется
содержание дисциплины, уровень
требований к владению материалом и разрабатываются основные методические
аспекты технологии преподнесения и контроля знаний. Однако, несмотря на эффективную централизованную
регламентацию программ подготовки
бакалавров по соответствующим
направлениям и специализированной подготовки магистров, остается множество
проблем, связанных
с обеспечением целостности и упорядоченности знаний, предоставляемых в соответствии учебно-методическими
комплексами отдельных дисциплин. Кроме того, имеется существенный региональный компонент программы, который должен естественным образом вписываться в общую структуру образовательной программы. В связи с этим проблема компоновки знаний, содержащихся в отдельных дисциплинах, в единый комплекс не является тривиальной.
Другой аспект целесообразности разработки автоматизированных систем АСПОП состоит в необходимости обеспечения инвариантности оказания образовательных услуг от способа обучения. Благодаря развитию телекоммуникационных технологий становится возможным перевести на новый уровень заочное и дистанционное обучение. Бумажно-почтовая поддержка образовательного процесса может быть заменена Web-технологиями, что позволит отказаться от пересылки по почте тысяч страниц на каждого обучаемого.
Полный комплекс сведений для подготовки по специальности может быть реализован в АСПОП. В докладе изложены общие принципы создания и основные черты АСПОП, разрабатываемой в Липецком государственном техническом университете на кафедре автоматизированных систем управления. Будут даны характеристики основных функций, реализуемых в системе, показаны структура системы и базы данных, организация интерфейса пользователей.
Функции системы
Основные функции АСПОП охватывают обеспечение подготовки учебно-методического материала, представления и хранения его в системной форме, поддержку функций контроля изучения учебного материала студентами и обеспечение жизнедеятельности системы.
В укрупненном виде функции системы показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Основные функции АСПОП
Более подробно содержание основных функций состоит в следующем:
1. Подготовка и поддержка учебного материала включает реализацию для каждой дисциплины учебного плана следующих важных функций: разработку и введение в систему УМК дисциплины, содержащего ее рабочую программу, перечня лабораторных и практических занятий, всех контрольных мероприятий, вопросов для проверки и самопроверки, временного регламента изучения дисциплины и рейтинговой оценки отдельных разделов и контрольных мероприятий по дисциплине; подготовку и введение в систему конспекта лекций по дисциплине; разработку и введение в систему методических указаний по выполнению лабораторного практикума, практических занятий и иных предусмотренных программой дисциплины, видов учебных заданий; пассивный и активный контроль изучения и усвоения дисциплины; анализ тенденций усвоения дисциплины.
2. Поддержка процесса изучения
обеспечивает реализацию двух основных
функций: представление материала
студентам и поддержку функций самопроверки.
3. Контроль знаний реализует
следующие функции: автоматическое
формирование контрольных заданий (составление тестов или экзаменационных билетов); обеспечение организации
проведения контрольных мероприятий;
поддержку процедуры проверки ответов студентов, выставления и архивирования оценки; оценка тенденций изменения состояния с усвоением материала в пространстве дисциплин и времени.
4. Обеспечение жизнедеятельности системы реализует процедуры контроля состояния системы и готовности ее функций, включая: автоматический контроль
идентичности представления учебного материала в иерархической системе учебной документации от паспорта специальности до УМК отдельных дисциплин; автоматический контроль соблюдения формата
содержательного учебного материала.
Особенности реализации, структура базы данных
Особенности реализации достаточно полно отражаются в структуре базы данных системы, краткая характеристика которой дается в данном пункте. Содержательная часть учебного материала, как отмечалось, включает: рабочие программы дисциплин, конспекты лекций, задания к лабораторным работам и к практическим занятиям, индивидуальные домашние задания (ИДЗ), курсовые работы и проекты.
Лекционный курс представляет в АСПОП основную часть учебного материала. Система предоставляет возможности удобного поиска и ориентирования по конспектам лекций. Все остальные виды учебно-методиче-ских материалов являются для системы вспомогательными. АСПОП связывает их с дисциплинами и позволяет получить при необходимости.
Использование коммерческого продукта Microsoft Word в силу его высокой стоимости оказалось невозможным, и было принято решение использовать открытый формат MHTML (*.mht) и импортировать лекционные материалы в формате MHTML в
базу данных (БД). Программа Microsoft Word включает встроенную возможность для экспорта файлов в формат MHTML. Это позволяет использовать единственный экземпляр Microsoft Word для разового конвертирования подготовленных
конспектов лекций.
Использование базы данных по сравнению с файловой структурой позволило: упростить реализацию учета пользователей системы и разграничение прав доступа; реализовать с помощью Web-технологий удаленный доступ к информационным ресурсам; обеспечить к данным многопользовательский режим доступа; использовать возможности СУБД для разработки удобного механизма
ориентирования и поиска материалов.
Для иллюстрации структуры
представления информации в системе на рисунке 2 показана полная концептуальная схема БД на основе сегментов. Под
сегментом понимается набор логически связанных сущностей и отношений (связей) между ними. Каждый сегмент в отдельности
выполняет некоторую содержательную
функцию. Функции сегментов состоят в следующем: ориентирования - обеспечивает навигацию (ориентирование)
в лекционных материалах; лекционного материала - обеспечивает хранение
лекционного материала; тестирования -обеспечивает сохранение ответов студентов; отслеживания событий - формирует журнал событий системы; пользователей -обеспечивает хранение информации о пользователях.
Рис. 2. Полная концептуальная схема БД на основе сегментов
Для иллюстрации на рисунке 3 представлен в развернутом виде сегмент лекционного материала.
Список уровней заголовков отражает соответствующая сущность. Таблица «Заголовок» содержит список всех заголовков лекционных материалов и включает атрибут «Порядковый номер», необходимый для перехода к следующему или предыдущему заголовку, и атрибут «Часы», отражающий время, затрачиваемое преподавателем на обучение студентов
материалу, помещенному под данным заголовком. Связь «Заголовок 2 уровня» позволяет быстро найти соответствующий данному заголовку заголовок второго уровня, что необходимо при навигации по лекционному материалу. Для работы с другими видами материала предусмотрена сущность «Тип учебного материала».
Файл формата MHTML содержит html часть (текстовую) и часть, описывающую OLE объекты (рисунки, таблицы, формулы и др.). Текстовая часть материала,
расположенного под конкретным
заголовком, находится в таблице «Текстовый элемент»
в поле «Значение»), а объектная часть
в таблице «Объект» (в поле «Значение»). Тип атрибута «Значения» для обеих сущностей выбран ТХТ из-за большого
размера содержимого.
Рис. 3. Концептуальная схема сегмента лекционного материала
Структура представления содержательного материала в системе
Функции системы предназначены для совершения разнообразных манипуляций со знаниями: введения знаний в систему и придание им структуры, обеспечивающей возможность рациональной организации процесса изучения; контроль полноты, непрерывности и отсутствия дублирования знаний образовательной программы в системе дисциплин учебного плана; предоставление знаний и мониторинг изучения их изучения каждым студентом; контроль уровня усвоения знаний. Поэтому знания являются основной содержательной составляющей системы. Структура представления знаний определяет, с одной стороны, трудоемкость их подготовки и представления в систему преподавателями, а с другой - эффективность их восприятия обучаемыми.
Представляется важным при разработке подобных систем в стенах вузов учитывать «единство и борьбу этих
противоположностей». Современные
информационные технологии располагают практически неограниченными
изобразительными средствами, но трудозатраты на их реализацию резко нарастают с увеличением сложности
представления. Поэтому необходим
разумный компромисс, и там, где можно обойтись простыми и проверенными многолетней практикой методами
представления информации для достаточно взрослых людей, которыми являются студенты, не всегда необходимо привлекать чрезмерно сложные технологии для создания внешних эффектов. Основным принципом при разработке АСПОП было максимальное сохранение традиционной структуры представления учебного материала, чтобы минимизировать трудоемкость подготовки.
Базовыми документами системы (рис. 4) являются учебные планы по реализуемым кафедрой образовательным программам, сопровождаемые документацией,
регламентирующей основные требования к подготовке. Учебные планы изменяются, поэтому актуальными в системе могут быть несколько планов с привязкой к ним соответствующих групп студентов. Учебный план в системе развертывается в совокупность учебно-мето-дических комплексов (УМК) дисциплин, в которых отражены объемы и
содержание всех форм обеспечения учебного процесса: лекций, практических и
лабораторных занятий, индивидуальных
заданий и курсовых проектов.
Основная содержательная нагрузка
приходится на конспект лекций, в котором
( "Л
Учебные планы
специальностей
V-________ _________)
содержится большая часть знаний, подлежащих изучению. Соответственно на подготовку электронного варианта конспекта лекций приходятся основные трудозатраты преподавателей.
Учебный план
Учебно-методический комплекс(УМК) дисциплины
Рабочая программа
Лекции
Лабораторные работы
Практические занятия
( Индивидуальные х
домашние задания (ИДЗ), Курсовые работы,
V Курсовые проекты /
V
Рис. 4. Структура представления содержательного материала в системе
К формату представления конспекта лекций было сформулировано единственное требование по идентичности системы рубрикации вне зависимости от содержательных особенностей дисциплины. Была принята для лекционного материала структура с заголовками пяти уровней. Кроме обеспечения рельефности
представления материала и концентрации внимания студентов при его изучении, заголовки двух низших уровней несут важную функциональную нагрузку.
Заголовки первого уровня соответствуют наименованию и месту дисциплины в
учебном плане образовательной программы. По ним и номеру образовательной программы в АСПОП идентифицируется учебная дисциплина. Заголовки второго уровня соответствуют наименованию разделов (глав), на которые разбивается дисциплина. Заголовки третьего уровня соответствуют отдельным лекциям. Предполагается, что лекции рассчитаны на полтора часа. Поэтому содержание лекции разделяется на три части, объем каждой из которых излагается на лекции в течение примерно получаса. Эти части имеют заголовки четвертого уровня и представляют
выносимый на экзамен вопрос, так что на основании заголовков четвертого уровня формируются экзаменационные билеты. Эти, примерно получасовые, части лекции делятся пополам, на минимальные фрагменты, соответствующие примерно четверти часа лекционного времени. Они имеют заголовки пятого уровня и представляют собой вопросы, из которых формируются тестовые задания.
