CC BY
39
УДК 004.4”2+ 004.588
ЗАЙДУЛЛИНА Светлана Галимулловна, преподаватель кафедры программирования и вычислительной математики Башкирского государственного педагогического университета имени М. Акмуллы. Автор 18 научных публикаций
МИГРАНОВ Наиль Галиханович, профессор, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой теоретической физики Башкирского государственного педагогического университета имени М. Акмуллы. Автор 110 научных публикаций
КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ГЕНЕРАЦИИ ОБУЧАЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВАРИАТИВНОГО ПОДХОДА В ФОРМИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ
В статье рассматриваются вопросы создания программно-инструментальных средств для разработки адаптивных обучающих приложений на основе познавательных способностей обучаемого. Предложена открытая управляемая структура формирования электронных интерактивных курсов на базе интернет-технологий.
Инструментальные средства разработки программного обеспечения, индивидуальные познавательные способности, электронные адаптивные обучающие системы
Растущий объем информации и освоение новых знаний в кратчайшие сроки - реалии современного общества. Компьютерные обучающие программы, электронные учебники позволяют качественно управлять познавательной деятельностью, увеличивать объем знаний обучаемого в кратчайшие сроки за счет применения индивидуального подхода. В настоящее время разрабатываются обучающие компьютерные системы на основе технологий искусственного интеллекта, которые имитируют человеческую экспертную оценку и принятие решений и позволяют демонстрировать логику, присущую квалифицированному преподавателю, а также учитывают индивидуальные психофизиологические особенности человека в процессе обучения.
Для разработки электронных обучающих курсов используются, как правило, специальные инструментальные программные средства. На
сегодняшний день существует достаточно много таких средств [2]. При всем разнообразии инструментария для создания электронных обучающих ресурсов отсутствуют инструментальные программные среды, направленные на создание электронного представления курса с учетом неоднородности познавательных способностей обучаемых. Индивидуальные познавательные способности существенно влияют на процесс приема и обработки информации, это один из ресурсов повышения эффективности обучения. Существует потребность в среде, конструирующей электронно-информационную поддержку курса, в рамках которой людям с разными познавательными стилями будут предложены различные линии обучения, соответствующие их стилевым особенностям.
Проанализировав существующие технологии проектирования инструментального программного обеспечения и опираясь на соб-
ственный опыт по созданию электронных учебных пособий [3-5], мы пришли к решению разработать собственную структуру компонентов для реализации адаптивных обучающих систем, а также простую в использовании систему инструментальных средств для создания электронных обучающих курсов. Предлагаемый программный комплекс не ставит целью разработать электронный учебник, заменяющий преподавателя. Главная идея заключается в создании системы, позволяющей проектировать и реализовывать вариативный подход при формировании электронной информационной поддержки процесса обучения. Программный комплекс позволит создать единую базу знаний с возможностью настройки способа подачи материала для пользовате-
ля. Система сформирует отдельные лекционные модули курса, по-разному отображающие содержание. Содержание, объем и структура учебного материала (макроструктура учебного материала) - это заданные параметры комплексной модели обучения. Они являются общими для всех обучаемых. Но в процессе обучения эти параметры могут преобразовываться обучающей системой в динамические, соответствующие индивидуальным потребностям каждого обучаемого.
Модель системы инструментальных средств для отображения содержания курса. Для создания содержательной части программного средства учебного назначения были выделены, структурированы и реализованы в конструкторе курсов классы объектов (рис. 1).
Base
-level : int = 0 -time : object = 0 -bound : Visual Component +addSound() +deleteObj() +move()
«implementation class» Audio -volume -source -enabled
«type»SoundlnObjeci «type»Fon
-looping
«implementation class» Visual Component
-x : int = 0 -y : int = 0 -width -height
-sound : SoundlnObject
+resize()
«implementation class» Text
«type»Sub_Text
-font
-align
+upload()
«type»Text
-typeOfT ext -user komment
+contextlmage()
Рис. 1. Структура классов инструментальных средств
Все классы объектов (текстовый, анимации, рисунков, фонового звука, голосового сопровождения) являются потомками класса Base. Мно-говариативность подачи учебного материала обеспечивается свойствами компонентов, особо выделим следующие из них: связка (bound), уровень (level), время (time), масштаб рисунка (scale), тип текста (typeOfText).
Для осуществления взаимозаменяемости у каждого компонента существует свойство связка (bound), в котором указывается имя аналога компонента. Предусматривается возможность создания нескольких слоев представления материала; один и тот же материал может быть преподнесен по-разному: с помощью текстового компонента, рисунка, схемы. Свойство уровень {level) характеризует уровень сложности материала. Время (time) задает порядок появления элементов на экране. С помощью свойства масштаб рисунка (scale) можно масштабировать рисунок под контейнер, выводить его на передний план, а затем сворачивать до фактических размеров или минимизировать размер. Тип текста (typeOfText) принимает одно из трех возможных значений: static -вариант, когда текст небольшой и умещается на одну страницу; page - в этом случае, если текст не умещается целиком в текстовый компонент, перелистывание страниц происходит по нажатию пользователем на кнопку; automate -вариант, когда текст прокручивается автоматически, с определенной для каждого пользователя скоростью.
Классификация обучаемых на основе значимых при построении электронного обучения познавательных психических процессов. Индивидуальные различия в способах восприятия информации, приемах анализа, структурирования и оценивания образуют некоторые типичные формы интеллектуального поведения, относительно которых группы людей являются похожими и одновременно отличными от других [6].
В экспертно-обучающих системах под моделью обучаемого понимают набор характеристик (параметров) и совокупность правил, которые на основании значений этих характеристик
управляют процессом общения системы с обучаемым [7].
Когнитивную (познавательную) систему человека можно представить как систему, имеющую устройства ввода, хранения, вывода информации с учетом пропускной способности. Важно то, как человек получает информацию, как она преподносится и воспринимается им. К познавательным психическим процессам относятся процессы, связанные с восприятием и переработкой информации. В их число входят: ощущения, восприятие, память, внимание, мышление, воображение, речевая деятельность.
Для классификации обучаемых мы выделили 2 основных теста: на выявление ведущей репрезентативной системы и типа темперамента. Оценка значимых познавательных способностей по показателям этих тестов содержится в скрытом неявном виде. Значительные различия в поведении людей обусловлены свойствами их темпераментов. Темперамент - динамическая характеристика психических процессов и поведения человека, проявляющаяся в их скорости, изменчивости, интенсивности, возникновении, прекращения (по Теплову). В зависимости от темперамента изменяется способ осуществления познавательной деятельности, стиль когнитивной деятельности. Восприятие -целостное отражение предметов, явлений, ситуаций и событий в их чувственно-доступных временных и пространственных связях и отношениях. С восприятием связаны речевая деятельность, память (сохраняемые образы). Репрезентативные системы являются своего рода «фильтрами» нашего восприятия. Следовательно, тот фильтр, который обеспечит прохождение большей информации, в конечном итоге гарантирует полноту и характер донесенной, сохраняемой информации. Поэтому при построении модели обучаемого нужно опираться на ведущий канал восприятия.
Модель комплекса программ генерации многовариантных обучающих компонентов. Система инструментальных средств состоит из двух основных частей: 1) конструктора курсов, 2) среды обработки и формирования многовариативных курсов (рис. 2).
Рис. 2. Информационная модель комплекса программ генерации обучающих компонентов
Данные о пользователе (выбор модели обучаемого) влияют на цветовую гамму кадра, наличие музыки, звукового сопровождения, формирование содержания кадра (приоритет возникновения компонентов). С учетом данных о силе подвижности нервных процессов настраиваются свойства текстового компонента, частота смены видов деятельности.
Комплекс программ формирует две древовидные структуры, описывающие содержание и внешний вид электронного средства обучения. Будущее электронного проекта во многом определяется тем, насколько разработчик курса знаком с предметной областью, эргономическими требованиями, а также его дизайнерскими способностями.
Программное обеспечение. Программный комплекс содержит блок авторизации (как для разработчика курса - преподавателя, так и для обучаемого), структурное представление курса, конструктор содержания и среду, формирующую содержание и представление электронного учебного пособия с учетом индивидуальных особенностей обучаемого. С точки зрения преподавателя, работа с комплексом начинается с авторизации и формирования структуры
дисциплины, эти данные сохраняются в таблицах базы данных - teachers, tree, programme {рис. 3). Формируются кадры (слайды) представления материала раздела.
Происходит формирование методического материала, идет построение онтологии предметной области и способов (шаблонов) представления данных. Подготовленный слайд, кадр урока сохраняется в файле формата mxml. Конструктор создает базу курса.
В среде визуализации курса пользователь проходит авторизацию. При первоначальном запуске определяется темперамент, ведущая репрезентативная система обучаемого. Он выбирает урок. Система считывает mxml-файл, настраивая свойства отдельных компонентов кадра. Пользователь изучает материал и заполняет таблицу самоанализа усвоения знаний. Система анализирует результат прохождение программы курса и корректирует работу пользователя. Завершающий этап - контроль качества усвоения материала.
Комплекс программ генерации обучающих компонентов был создан с использованием среды Adobe Flex Builder 3, обеспечивающей высокую производительность, языка программи-
Рис. 3. Структура таблиц teachers, tree, programme, slides, contr slides базы данных
рования РНР5, СУБД MySQL. Adobe Flex 3, помимо скорости разработки, предоставляет полные мультимедийные возможности Flash Platform, включая потоковое видео и звук. Для работы программы необходимо наличие на серверной стороне веб-сервера Apache, а также сервера управления базами данных My SQL, на клиентской стороне - интернет-браузера.
Заключение. На основе проведенного анализа существующих инструментальных средств построения курсов обучения, технологий проектирования инструментального программного обеспечения, направленного на создание обучающих компонентов, построена открытая объектно-ориентированная библиотека классов инст-
рументальных средств, являющаяся основой для создания вариативного представления содержания учебных дисциплин. Предложена классификация обучаемых на основе познавательных способностей.
Создан тестовый вариант программы генерации обучающих компонентов, реализующий вариативный подход с учетом познавательных способностей.
Предварительные результаты показывают, что использование многовариантных электронных лекций, пособий позволяет усвоить базовые знания, заложенные в электронный курс, большему числу исследуемых, чем при применении стандартного моно курса.
Список литературы
1. Башмаков А.И, Башмаков ИА. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М., 2003.
2. СолововА.В. Электронное обучение: проблематика, дидактика, технология. Самара, 2006.
3. Зайдуллина С.Г. Построение интерактивного электронного учебника «Создание анимации во Flash MX 2004» II Современные проблемы преподавания математики и информатики: сб. науч. ст. по итогам III междунар. науч.-метод. конф. Волгоград, 2006.
4. Зайдуллина С.Г., Кабальное Ю. С. Personal Directed Approach to Education in Programming Electronic Environment. Multivariate Information the Model ofEducated II CSIT’2007: междунар. конф. Уфа, 2007.
5. Зайдуллина С.Г., Пинемасов Е.К. Создание модели адаптивного обучения на примере электронного обучения «Компьютерная графика. Обработка графических изображений. Adobe Photoshop II Сб. конкурс, работ Всерос. смотра-конкурса науч.-техн. творчества студентов вузов «Эврика 2007». Новочеркасск, 2007.
6. Холодная М.А. Когнитивные стили. О природе индивидуального ума. СПб., 2004.
7. URL: http://www.dupliksv.hut.ru/pauk/dict/index.html (дата обращения 12.05.2009).
Zaidullina Svetlana, Migranov Nayil
COMPLEX OF TRAINING COMPONENTS CONSTRUCTION CODES FOR PROVIDING VARIATIVE APPROACH TO THE ELECTRONIC INFORMATION
RESOURSES FORMATION
The paper deals with the issues of code-instrumental resources creation for constructing adaptive training applications on the basis of trainee’s cognitive abilities. The open guided structure of organizing electronic interactive courses based on internet technologies is suggested.
Контактная информация: Зайдуллина Светлана Галимулловна e-mail: [email protected] Мигранов Наиль Г алиханович e-mail: [email protected]
Рецензент - Рамазанов А.Ш., доктор технических наук, профессор кафедры геофизики Башкирского государственного университета
