CC BY
51
УДК 681.33
Л.Б. Яблочкин (Тула, ТулГУ)
ПРОГРАММНО-ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ СРЕДСТВО
ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНИКОВ И ОБУЧАЮЩИХ
СИСТЕМ
Электронный учебник представлен как обучающая программа с замкнутым управлением с адаптацией к уровню знаний. Предложен один из вариантов организации адаптивною тестирования в ЭУс целью повышения качества обучения. Рассмотрены основные режимы работы системы АСЭОК.
При проектировании электронного учебника (ЭУ) важное значение имеют модель изучаемого предмета (дисциплины) Мп и модель знаний специалиста Мзн. В модели предмета Мп отражается все темы дисциплины с учетом их взаимосвязей. В модели знаний Мзн - цель обучения -знания и умения, которыми должен обладать специалист данного профиля. Обе модели формируются на основе стандарта по направлению или специальности. На основании моделей Мп и Мзн формируется шаблон моде л
изучения предмета Мпр . В свою очередь, модель изучения предмета можно представить следующим образом:
МПР = Г^СОД, МОСВ }> где Мсод - модель содержания предмета; Мосв - модель освоения предмета.
В модели содержания предмета для каждой темы указываются уровни представления и усвоения учебного материла [1]. Модель освоения предмета содержит последовательность изложения тем, логические связи между темами и все возможные варианты траекторий освоения предмета.
Для повышения качества обучения модель изучения предмета Мпр
должна корректироваться на основе информации, содержащейся в модели обучаемого Моб, те. для данного студента необходимо сократить ил расширить материал отдельных тем, изменить порядок их следования.
Модель обучаемого Моб можно представить следующим образом:
мОБ = Г > мОБ2 Ь
где г - ранг обучаемого; Моб2 - множество элементов, характеризующих индивидуальную работу обучаемого в ходе обучения.
Ранг обучаемого г отражает его предшествующий опыт (уровень знаний, умений и навыков) и используется для адаптации материала ЭУ к пользователю в процессе обучения. На начальном этапе обучения студенту присваивается ранг «слабый». После изучения очередной темы и анализа
результатов тестирования ранг обучаемого уточняется. В процессе обучения с помощью ЭУ каждый пользователь может иметь один из следующих рангов: «слабый - г = 0», «средний - г = 1», «сильный - г = 2».
Множество элементов Моб2, характеризующих индивидуальную работу обучаемого в ходе обучения, содержит следующие элементы:
М ОБ2 = (тД т22, т32},
2 2 где т1 - число правильно выполненных задании; т2 - количество попы-
2
ток тестирования; тз - среднее время, затраченное на тестирование по теме.
Анаиз данных покаателей позволяет уточнять ранг обучаемого после изучения очередной темы. Данная составляющая используется для адаптации материала ЭУ к конкретному пользователю во время изучения дисциплины.
Процесс обучения с использованием ЭУ с системой адаптации к знаниям обучаемого представлен на рис. 1, где X - последовательность тестовых заданий х, составляющих тест; У - последовательность откликов обучаемого на тестовые задания х; Р - подсистема выдачи обучающего материала учебника (регулятор); Р1 - подсистема корректировки последовательности тестовых заданий (регулятор); и - управляющее воздействие (выбор очередной траектории обучения - адаптация к уровню знаний обучаемого); и - управляющее воздействие (корректировка последовательности тестовых заданий); Ж - вектор помех (мешающих факторов), действующих на обучаемого; о - состояние тестируемого (уровень знаний), соответствующего моменту тестирования; 5 - обучаема система (студен, группа, курс, ...); Н - система наблюдений (тестирование знаний); Т -система оценивания знаний 8 .
Рис. 1. Процесс обучения с использованием ЭУ
Из данной схемы видно, что от уровня знаний студента по изученной теме зависит даьнейша траектория обучения (регулятор Р, управляющее воздействие и) - пи очен слабых знаниях пройденна тема может быть предложена для изучения вновь, но в более подробном изложении. Повысив точность оценки уровня знаний, можно оптимизировать траекторию обучения и более эффективно перераспределить время, затачиваемое на изучение каждой из тем ЭУ (время зависит от уровня представления материаа).
Оценивание знаний в такой системе может быть представлено следующим образом:
о = Т(Х,У) + у.
Системы тестирования и оценивания знаний в ЭУ должны быть реаизованы таким образом, чтобы: М{у} ^ 0; о о.
Для повышения точности оценивания знаний после изучения каждой темы предлагается поводить адаптивное (индиврдyаьнo-
ориентированное) тестирование. При таком варианте тестирования тестирующий модуль подстраивается под обучаемого и выдает ему новое тестовое задание в зависимости от результатов решения предыдущего. В настоящее время существуют три способа формирования адаптивного теста.
Первый способ - пирамидаьный, когда без предварительной оценки каждому обучаемому выдается задание средней сложности и затем, в зависимости от ответа формируется следующее задание, шкаа трудности которого ниже или выше в два раа.
При втором способе вначае используется любой уровень сложности, затем постепенно подбирается подходящий уровень для данного обучаемого.
При третьем, стратификационном способе, задания берутся из банка заданий, где они раделены по уровням трудности. При правильном решении следующим предлагается более сложное задание, при неправильном - более постое.
Наиболее удобным для применения в ЭУ является третий способ. Тестовые задания, кроме уровня трудности, могут быть раделены и на задания, проверяющие знания, умения, навыки. За правильно выполненные задания из раных уровней может начисляться раное количество балов, что позволяет более точно определять ранг обучаемого и, как следствие, выбрать наиболее оптимаьную траекторию обучения, соответствующую его знаниям.
Адаптивна выдача обучающего материаа невозможна без его прав иль ной организации. Для реализации обучения с множеством траекторий необходимо правильно построить модель освоения учебного материала Мосв . Одним из вариантов представления такой модели является гра-
фовая моде л. Она отражает логические связи глав между собой и тем в главах, определяет последователности изучения учебного материала. Подробно процедура построения гипертекстовой (гипермедийной) части ЭУ приведена в [1].
Для создания электронных учебников с множеством траекторий обучения и адаптацией материаа к уровню знаний обучаемого преднана-чена «Автоматизированная система раработки электронных обучающих курсов» (АСЭОК) наряду с системой «Гипертест» [2], входящей в состав «Студии Гипермеда».
При создании любого ЭУ необходимо выполнить следующие этапы:
- построение модели изучения предмета;
- раработка агоритма управления процессом обучения на основе модели изучения предмета;
- подготовка теоретического материма и тестовых заданий.
Модель изучения предмета можно построить за четыре шага:
- составить список тем, подлежащих изучению;
- построить модель содержания учебного материла;
- построить модель освоения учебного материаа;
- произвести адаптацию материаа к обучаемым различной степени подготовленности.
Раработанная система АСЭОК позволяет упростить раработку моделей содержания и освоения учебного материаа. Перед работой с данной системой раработчик ЭУ должен подготовить содержание курса с рабивкой по главам и темам внутри каждой главы, а теоретический материл каждой из глав курса оформиь в виде отдельного НМТЬ-файла.
Процедра создания ЭУ с помощью системы АСЭОК начиается с формирования содержани курса (рис 2).
Рис. 2. Формирование содержания курса
На данном этапе необходимо ввести шзвания глав и тем будущего ЭУ. Это можно осуществить как в диалоговом режиме, так и из заранее подготовленного текстового файла.
На втором этапе раработки ЭУ необходимо составить матрицы логически связей для глав ЭУ (рис 3).
Рис. 3. Построение матрицы логических связей глав ЭУ
На третьем этапе аналогично составляем матрицы логиески связей тем для каждой из глав ЭУ. В результате работы системы после трех этапов будут сформированы управляющие файлы, реализующие всю заданную совокупность траекторий обучения.
Следующим этапом при создании ЭУ является формирование файлов, содержащих тестовые задани и необходимые сценарии тестирования после изучени отдельных тем или глав. Система преобразует файлы формата 1x1, содержащие тестовые задания по каждой главе (если надо, то и теме) и сценарии тестиовани в закодиованный файл формата НТМЬ.
На заключительном этапе создани ЭУ раработчик должен скопировать ранее подготовленные НТМЬ-файлы с теоретическим материалом, управляющие файлы, сформированные системой, и файлы с тестовыми заданиями в отдельный каталог и произвести проверку работоспособности полученного ЭУ в специальной оболочке «Гиперкнига», входящей в состав «Студии Гипермедиа».
Необходимо отметить независимое функциони°вание двух подсистем - подсистемы формирования матриц логически связей и подсистемы формиовани тестовых заданий и сценариев тестиовани, входящи в систему АСЭОК. Это позволяет осуществляь независимую корректировку обучающей и тестирующей подсистем ЭУ, что очень важно при
адаптации готового ЭУ к обучаемым других специальностей и актуализации учебного материала, содержащегося в ЭУ.
Для проведения итогового тестирования оболочка «Гиперкнига» позволяет подключить к готовому ЭУ дополнительный внешний модуль «Гипертест». Кроме адаптации тестовых заданий к уровню знаний обучаемого, он позволяет корректировать базы тестовых заданий при повторном тестировании (исключать тестовые задания, на которые студент ответил успешно на предыдущих попытках), что также значительно повышает качество оценки знаний [3, 4].
ЭУ, разработанные с помощью методики, реализованной в данной системе, позволяют сократить время, необходимое для успешного освоения курса за счет индивидуализации обучения.
Эксплуатация АСЭОК на ряде кафедр ТулГУ показала значительное снижение нагрузки на преподавателя при разработке ЭУ по новым курсам и внесене изменений в уже существующие.
Библиографический список
1. Яблочкин Л.Б. Методика раработки гипертекстовой чети электронного учебника / Л.Б.Яблочкин, М.А. Андриянова, Т.Н. Маркова // Изв. ТулГУ. Вычислительная техника. Автоматика. Управление. - 2001. -Вып.7. Информационные системы - С. 3-10.
2. Яблочкин Л.Б. «Гипертест» - новая технология для созданий систем тестирования знаний / Л.Б. Яблочкин, М.А. Андриянова,
А.В. Каргин // Информационные технологии. - 2001. - №3. - С. 25-27.
3. Реализация двухступенчатого тестирования на ограниченном множестве тестовых заданий / Л.Б. Яблочкин [и др.] // Изв. ТулГУ. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. -Т.1. - Вып.3. - Информационные системы. - 2003. - С. 9-14.
4. Яблочкин Л.Б. Использование тестирующей системы «Гипер тест» при многоступенчатом тестировании знаний / Л.Б. Яблочкин, М.А. Андриянова // Управление учебным процессом и современные технологии обучения: сборник статей. Вып. 6. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 9-11.
Получено 23.04.08
