CC BY
21
Scientific journal PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видасться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
П'куляк М. В. Моделювання сценарИ'в адаптивного навчання в систем'1 дистанц/'йноУ oceimu // Фiзико-математична освта : науковий журнал. - 2016. - Випуск 3(9). - С. 77-81.
Pikuliak M. V. Simulation scenarios adaptive learning in distance education // Physical and Mathematical Education : scientific journal. - 2016. - Issue 3(9). - Р. 77-81.
УДК 004.855.5
М.В. Пшуляк
Прикарпатський нац1ональний ун1верситет ¡меш Василя Стефаника, УкраУна
МОДЕЛЮВАННЯ СЦЕНАРПВ АДАПТИВНОГО НАВЧАННЯ В СИСТЕМ1 ДИСТАНЦ1ЙНОТ ОСВ1ТИ
Постановка проблеми. Сучасш тенденци розвитку осв^и вимагають iндивiдуалiзацií навчального процесу, чого можливо досягти за рахунок використання нових адаптивних та штелектуальних навчальних середовищ. Так програмш засоби дозволяють реалiзувати диференцiйований тдхщ до студентiв i3 рiзним рiвнем готовностi до навчання, рiзною швидмстю та якiстю сприйняття шформаци, рiзними психологiчними особливостями та фiзiологiчними станами на момент кожного етапу навчання.
Аналiз св^ового досвiду розробки вщомих систем дистанцшноУ освiти, типу BlackBoard, Lotus, WebTutor, Moodle, ILIAS дозволив встановити, що iснуючi системи характеризуются широким спектром методiв та моделей формалiзованих комп'ютеризованих iнформацiйних технологiй передачi знань. В той же час для б1льшост1 сучасних дистанцйних систем притаманним е недостатн1йрвень адаптиеност1 подачi навчального контенту та врахування ¡ндивдуальниххарактеристик кожного студента.
Метою статт е дослщження використання сценарного методу для виршення предметно! навчальноУ задачi, а саме побудови адаптивного навчального модуля в автоматизованш системi дистанцшноУ освiти.
Даний метод дае можливiсть оцiнити найбiльш ймовiрний спосiб пошуку розв'язку та можливi наслiдки прийнятих рiшень. Беручи до уваги рiзноманiтнi взаемозв'язки мiж фактами (параметрами, елементами), що дослщжуються, вш дозволяе з певним коефiцiентом доа^рносл визначити перспективу отримання розв'язку, сформувати картину можливих станiв та встановити можливi тенденци розвитку подiй.
Аналiз дослiджень i nублiкацiй. Побудова комп'ютерних програм сценарного типу забезпечуеться системами програмування, в яких сумщеш двi технологи - використання типових компонент (елементiв управлiння, класiв) та створення власних на основi унiверсальних мов програмування [1].
Як науковий напрямок, метод сценарив сформувався в амдесятих роках минулого столбя, i мав на мел теоретично та методично оцшити альтернативы варiанти розвитку дослщжуваних подiй в майбутньому.
Вiд початку застосування сценарного методу та набуття ним популярност в найрiзноманiтнiших сферах сформувались рiзнi школи сценаристiв. Так, у США цю технiку розробляли в RAND Corporation, у Франци - в DATAR (Delegation interministerielle a TAmenagement du Territoire et a 1'Attractivite Regionale (фр.) - Представництво з територiального планування та репональних питань). У 1960-х рр.. корпорацп «General Electric» та «Royal Dutch Shell» устшно застосували сценарний пщхщ в корпоративному плануваннi, а в 1970-х рр.. даний метод отримав визнання у сферi вивчення майбутнього сусшльства, економти та навколишнього середовища [2].
Для сценарних шкiл Швецп та Голланди (Ph. van Notten, T.J.B.M. Postma) характернi якiснi пщходи при проведеннi сценарних дослiджень, у яких велика роль выводилась робот з експертами, проведенню
77
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
мозкових штур|^в та шших метод!в оргашзаци дослiджень. Для французькоТ школи «La prospective» властивим е поеднання якiсних та кiлькiсних пiдходiв.
На сьогоднiшнiй день вiдомо цший ряд успiшних застосувань сценарного методу в рiзних наукових областях вщ економти, математики, статистики до проблем штучного штелекту. Серед найвiдомiших аналп"ичних методiв побудови сценарив можна видтити: метод посилань, метод побудови системи дiаграм, метод критичних полiв, метод «заголовмв газет», метод «лопки можливого розвитку подш», метод перехресного впливу подш, «метод Баеса» [3].
Виклад основного матерюлу. Найважливiшим етапом створення адаптивного курсу е формування шдивщуального навчального матерiалу вiдповiдно до поточноТ поведiнки студента. Використання сценарного методу для побудови адаптивного навчального модуля дозволяе системi дистанцшноТ освiти прийняти ршення про можливий напрямок навчальноТ траектори на основi аналiзу множини параметрiв, якi i визначають доцтьшсть продовження навчання по одному з навчальних режимiв. В якостi сценарив у розробленiй системi виступають сценарш приклади.
Кожен сценарний приклад, використовуючи поточний стан дiалогу студента iз навчальною системою, формуе вихiдний результат (номер навчального режиму). В структурi сценарного прикладу це визначаеться моделлю сценар^ (рис. 1.) [4].
Рис. 1. Структура сценарного прикладу
Кожен приклад представлено предикатним правилом, яке являе собою окреме програмне ршення, подане математичними структурами, що вщображають вщношення мiж навчальними одиницями шформаци, якi називають квантами.
Такi сценарш приклади належать до експертних систем iз прямим лопчним виведенням i побудованi на твердженнях, що складаються iз правил IF-THEN, фактiв (значень студентських параметрiв р) та штерпретатора, який визначае правило, що мае бути активоване в залежност вщ фактiв в поточний вщлт часу.
Тобто, кожний сценарний приклад мае наступну структуру:
ЯКЩО р i р i ... P., ТО r,
де р- студентськ параметри, R - номер вiдповiдного сценарiю.
Завдання побудови сценарiю подальшого продовження навчання полягае, з одного боку в тому, щоб з'ясувати перспективи найближчоТ або бшьш вщдаленоТ майбутньоТ поведшки студента, а з iншого -сприяти оптимiзацiТ програмованого навчання, використовуючи при цьому квантове розбиття навчального контенту. Така множина сценарив, вщображаючи всю структуру навчальноТ областi, дозволяе визначити, яким чином буде змшена навчальна траекторiя в результатi оцшки ситуаци, що виникла.
Вся сукупшсть сценарних прикладiв представляе базу даних, що складаеться з рiзного роду ршень, кожне з яких м^ить множину посилань, що описують деяку навчальну ситуащю та множину дш, якi необхiдно виконати у випадку, якщо посилання будуть вiрнi.
В загальному, шд час сценарного дослщження вибудовуеться гiпотетична картина послiдовного розвитку в час навчальноТ поведiнки студента, яка в сукупност складае еволюцш засвоення навчального матерiалу.
Таким чином, запропонований метод у формалiзованому виглядi представляеться сукупнiстю кiлькох математичних чи лопчних операцiй, спрямованих на одержання реального результату шд час навчання студента.
Зпдно загальноТ структури побудови сценарного прикладу, шд час перевiрки виконання чи невиконання умови, вщбуваеться перенаправлення навчальноТ траектори на певний режим продовження навчання (рис. 2).
Рис. 2. Представлення сценарного методу в модел'! навчальноУ системи
Кшьмсть можливих альтернатив сценарного розвитку, тобто подальших напряммв навчальноТ траектори, визначаеться особливiстю параметрiв, що дослiджуються в системк У випадках, коли параметри, що позитивно впливають на рiвень засвоення контенту, набувають максимально можливих значень, а л параметри, значення яких негативно характеризують навчальний рiвень студента мають мiнiмально можливi значення - навчальна траекторiя студента з точки зору рiвня засвоення матерiалу, набувае «идеального» напрямку розвитку. Це свого роду верхня межа можливого устшного розвитку навчального процесу. МЫмальну межу визначають навпаки: мiнiмiзують позитивы параметри i максимiзують негативнi. Студентськ параметри, що знаходяться мiж максимальними i мiнiмальними значеннями визначають iншi можливi альтернативи продовження навчання iз залученням вiдповiдних навчальних квантiв.
Широкий спектр рiзних варiантiв сценарного продовження навчання дозволяе розробити гнучку систему дш системи на можливi значення дослщжуваних студентських параметрiв. Це дае змогу виршити основну задачу сценарш - максимально зменшити ступiнь невизначеност в системi.
Запропонований метод сценарного моделювання покладений в основу роботи адаптивного модуля навчальноТ' системи. Його головна функщя полягае у генеруванш сценарного прикладу на основi поточнот шформаци про рiвень знань студента, яка поступае вщ студентського модуля та представлена у виглядi вектора Р(Р1,Р2,...,PJ) (рис. 3).
Початковий р1вень знань
Рис. 3. Структурна схема управлiння навчальним процесом
Сформований адаптивним модулем сценарш направляе навчальну траекторш на повторне чи поглиблене вивчення деякоТ частини навчального контенту. Це можуть бути, наприклад, елементи теори, методичш рекомендацп для виконання лабораторного практикуму чи вправ, перелт завдань для повторного вивчення та iншi види знань. Згенерований фрагмент сценарного прикладу представляеться студенту на екран у виглядi вщповщного iнформацiйного потоку. Таким чином для кожного студента формуеться та видаеться шдивщуальне навчально-обгрунтоване завдання, яке в заключнш частит завершуеться серiею контрольних тестових запитань. Вщповщ^ отриманi системою, змiнюють поточш значення вектора стану Р окремого студента i у виглядi шформацшного потоку знову передаються в адаптивний модуль.
Ефектившсть адаптивного модуля полягае в тому, що вш реалiзований на основi матрицi переходiв. Це дае можлив^ь через вiдповiднi шдекси пов'язати структуру iнформацiйних одиниць (кванлв шформаци) теоретичного матерiалу та вихщних параметрiв (студентських) та забезпечуе управлшня
навчальною траекторiею. Так обчислювальн процедури дозволяють кожен сценарiй наповнити шдивщуальним теоретичним матерiалом.
Таким чином, в адаптивний модуль поступае необхщна вхiдна iнформацiя, яка вiдображае поточний рiвень (стан) навчального ефекту, а на його виходi формуеться результат, що представляе собою наступний фрагмент сценарш навчального процесу, який повщомляеться студенту. Базове ядро навчального контенту визначаеться конкретним змiстом курсу (теми), що вивчаеться.
В загальному функцюнування адаптивного модуля складаеться iз наступних кромв:
- звернення до бази даних та визначення шформацшних одиниць, що пов'язують отриманий (знайдений) квант;
- структурування знайденого кванта до бшьш низького рiвня з метою активаци необхщного навчального контенту;
- органiзацiя пошуку додаткових навчальних квантiв, що дають змогу бшьшою мiрою спростити представлення основного кванта;
- формування необхщного навчального контенту та представлення його на екран. Особливiстю тако! структури е те, що адаптивний модуль постшно вносить корективи в формування
контенту навчально! шформаци в залежност вiд поточних результатiв перевiрки отриманих знань. В результат цього на вхщ адаптивно! програми поступае нова порщя навчально! шформаци.
Такий тдхщ дае можливiсть сформувати для студента з набору розрiзнених факторiв та вщомостей пов'язану структуровану модель навчального фрагменту предметно! обласл.
Розроблена система на основi запропонованого методу характеризуеться наступними функцюнальними особливостями:
- окремi сторiнки представленi штугтивно-зрозумтим iнтерфейсом, що досягаеться за рахунок використання графти, кольорiв, аудiо- та вiдеозаписiв;
- передбачеш багаторазовi (в тому числГ i багаторiвневi) розгалуження навчально! програми;
- у студента е можливiсть застосовувати рiзного роду допомiжнi засоби при виникненн проблем в навчанш (системи пiдказок, посилань на допомiжнi навчальнi матерiали, виходи на iншi iнформацiйнi матерiали i т.д.);
- в процес навчання на екраш з'являються рiзного роду мотивацiйнi та шформацшш зворотнi повiдомлення;
- завдяки наявност в системi множини стратегш навчання (сценарних прикладiв) забезпечена постшна прив'язка часу i темпу навчання до рiвня результатiв успiшностi кожного студента;
- у будь-який момент функцюнування системи можна перервати навчальний процес iз збереженням досягнутих на даний момент результалв (протокол навчання) та вщповщно можлив^ь продовжити з мкця, на якому зупинено навчання (або за бажанням повернутись до початку вивчення курсу).
Висновок
Цшшсть сценарного методу для побудови адаптивного навчального модуля полягае в тому, що вш створюе основу для:
• складання за допомогою моделювання рiзних варiантiв програмного навчання (альтернативних педагопчних прогнозiв);
• аналiзу засвоення навчального контенту студентом за альтернативними прогнозами;
• експериментально! перевiрки результатв засвоення знань студентом;
• перевiрки альтернативно! стратеги навчально! поведiнки студента;
• ймовiрноí оцiнки впливу iнших факторiв, зокрема використання пщказок та звернень за допомогою;
• формування шструменту контролю при плануванш стратеги засвоення нових знань студентом. Запропонований метод побудови адаптивно! навчально! системи дозволяе змоделювати ушкальш сценарГ! навчання для кожного студента, в залежносп вщ поточних результатв тестово! перевiрки. Це дае можлив^ь автоматизованiй системi сформувати шдивщуальний набiр навчальних квантiв, мiнiмiзувавши при цьому витрачений час та кшьшсть навчального контенту i тим самим покращити шформацшну технологiю органiзацií та проведення адаптивного навчання.
Список використаних джерел
1. Самойлов В. Д. Модельне конструювання комп'ютерних застосувань / В. Д. Самойлов. - К. : «Наукова думка», 2007. - 179 с.
2. Van Notten P. Scenario development: a typology of approaches / P. Van Notten // Think Scenario. Rethink Education. - OECD, 2006. - P. 69-84.
3. Еванс Дж. Р. Маркетинг / Дж. Р. Еванс, Б. Берман. - М., 1990. - 176 с.
4. Федорук П. I. Використання сценарного методу для прийняття ршень в адаптивнш систем! / П. I. Федорук, М. В. Птуляк // Матерiали 14 м!жнародно! науково-техшчно! конференц!! «Системний аналiз i шформацшш технолог!! - SAIT 2012». - К.: ННК "1ПСА" НТУУ "КП1", 2012. - С. 248-249.
Анота^я. Пiкуляк М.В. Моделювання сценарив адаптивного навчання в cucmeMi дистанц'шноУ ocBimu.
В cmammi запропоновано метод сценарй'в для побудови '¡ндив'дуально'У навчальноУ траектори в автоматизованй cucmeMi дистанцшно'У освти. Побудовано адаптивний модуль, перевагами якого е формування '¡нди&дуального теоретичного матер'алу в'дпо&дно до навчальних потреб окремого студента.
Розроблено модель сценарного прикладу, використання якого дозволяе описати навчальн ситуаци та можлив напрямки продовження навчального процесу.
Реал'зовано адаптивний модуль у вuглядi матриц переход>в, що забезпечило ствставлення iндексв та muпiв квант>в Í3 в'1дпов'1дним сценарним прикладом.
Представлено загальну схему управлiння навчальним процесом, яка дае можли&сть i3 набору розрiзнeнuх факmорiв та вдомостей сформувати пов'язану структуровану модель навчального курсу та дозволяе реал'зувати диферен^йований тдх'д до студент>в iз р'зним р>внем готовност'1 до навчання.
Ключовi слова: навчальна система, метод сценарив, адаптивний модуль, сценарний приклад, квант iнформацu.
Аннотация. Пикуляк Н.В. Моделирование сценариев адаптивного обучения в системе дистанционного образования.
В статье предложен метод сценариев для построения индивидуальной учебной траектории в автоматизированной системе дистанционного образования. Построен адаптивный модуль, преимуществами которого является формирование индивидуального теоретического материала в соответствии с учебными потребностями отдельного студента.
Разработана модель сценарного примера, использование которого позволяет описать учебные ситуации и возможные направления продолжения учебного процесса.
Реализован адаптивный модуль в виде матрицы переходов, что обеспечило сопоставление индексов и типов квантов с соответствующим сценарным примером.
Представлена общая схема управления учебным процессом, которая дает возможность из набора разрозненных факторов и сведений сформировать связанную структурированную модель учебного курса и позволяет реализовать дифференцированный подход к учащимся с разным уровнем готовности к обучению.
Ключевые слова: учебная система, метод сценариев, адаптивный модуль, сценарный пример, квант информации.
Abstract. Pikuliak M. V. Simulation scenarios adaptive learning in distance education.
In the article the method of scenarios to build individual learning trajectories in the automated system of distance education. Built adaptive module advantages are forming individual theoretical material according to the learning needs of individual students.
The model scenario example, the use of which allows to describe learning situations and possible areas of continued learning process.
Implemented adaptive module in a matrix of transitions, which provided matching indexes and types of photons corresponding scenario example.
Presented overall scheme of learning management that enables disparate set of factors and related information to form a structured curriculum model and allows to implement a differentiated approach to students with different levels of readiness to learn.
Key words: educational system, the method of scenarios, adaptive module, scenario example, quantum of information.
