Опыт эксплуатации системы до на кафедре ИПМ КГТУ и переформатизация дисциплин в метрический компетентностный формат

Educational Technology & Society 11(1) 2008

ISSN 1436-4522

Опыт эксплуатации системы ДО на кафедре ИПМ КГТУ и переформатизация дисциплин в метрический компетентностный формат

В. А. Богомолов, С. Д. Старыгина кафедра информатики и прикладной математики Казанский государственный технологический университет, Казань svetacd kazan@mail.ru

АННОТАЦИЯ

В работе приводятся технические характеристики и опытные данные эксплуатации системы MOODLE в образовательном пространстве на кафедре ИПМ.

В связи с переходом образовательной системы на компетентностный формат требуется переформатировать весь учебный материал на этот формат. Приводиться алгоритм этой переформатизации.

Ключевые слова

система дистанционного образования, MOODLE, компетентностный формат, метрический формат

Введение

Классическая работа со студентами имеет ряд проблем:

• студентов необходимо обеспечивать различным материалом (лекции, пособия и т.д.). Предоставлять это все в печатном виде не эффективно, т.к. учебный материал (в области программной инженерии) быстро меняется;

• отсутствие автоматизированной проверки выполненных заданий;

• отсутствие автоматизированной проверки знаний;

• отсутствие системы самоконтроля своих знаний студентом (студент не может сам себя проконтролировать без участия преподавателя);

• уделяется мало времени для индивидуальной работы преподавателя со студентом, а именно индивидуальное обучение наиболее эффективно.

Эти проблемы можно частично решить, используя дистанционную систему обучением.

Развитие сети Интернет позволяет развернуть такую систему в сети, при этом все пользователи имеют полный доступ к системе из любой точки мира.

В 2005 году было принято решение развернуть такую систему для кафедры ИПМ КГТУ (информатика и прикладная математика Казанского государственного технологического университета). Был проведен обзор всех систем, которые удалось найти в Интернете, и все эти системы были опробованы на сервере.

Остановились на системе MOODLE (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment - официальный сайт: www.moodle.org) по следующим причинам:

• система бесплатная (лицензия: GNU General Public License (GPL));

• широко распространенна;

• поддерживает русский язык;

• использует распространенные технологии PHP, MySQL, PostgreSQL

• имеет необходимый набор модулей

Система была развернута на сайте кафедры http://moodle.ipm.kstu.ru

С 2005 по 2008 годы накопился опыт использования системы.

К 2008 году статистика сайта показывает следующее:

• Количество посещений - примерно 100000 в месяц.

• Зарегистрированных пользователей - 580.

• Создано курсов — 62.

• Ресурсов — 578.

• Тестов — 76.

• Форумов — 67.

Установка и настройка

Для сайта использовался маломощный сервер, со следующими характеристиками:

• Процессор - Celeron 600 МГ ц

• ОЗУ - 256 Мбайт

• HDD - 60 Гбайт

На сервере была установлена операционная система Linux-2.6 из дистрибутива Fedora компании RedHat.

Такой выбор был сделан по следующим причинам:

• Linux был выбран т.к. он бесплатен; держит высокие нагрузки; не требователен к аппаратуре;

• дистрибутив Fedora наиболее распространен в Интернете, а значит и более «отточен»;

• MOODLE включен в дистрибутив Fedora

Были установлены и настроены необходимые компоненты:

• MySQL - многопользовательский сервер баз данных.

• Apache - HTTP сервер

• Sendmail - SMTP сервер для рассылки почты пользователям MOODLE

• PHP - интерпретатор для языка PHP, т.к. MOODLE написан на PHP

• IPTABLES - межсетевой экран для защиты портов от атак из Интернета

• mod_security - модуль для защиты MOODLE от атак из Интернета

После этого была установлена и настроена система MOODLE.

Политика была выбрана таким образом, чтобы пользователи могли удаленно регистрироваться сами (это наиболее удобно, особенно это удобно для заочников).

Были назначены администраторы, которые имели полные права в системе, и при эксплуатации они уже расширяли права пользователям до “создателя курса” или “преподавателя”.

Для удобства работы с пользователями на первой странице сайта была размещена подсистема новости, а также форумы “Обсуждение работы сайта” и “Полезные ресурсы”. В форумах размещается полезная информация администраторами, в так же пользователи могут обмениваться информацией между собой.

Общая статистика по всем курсам

В МООБЬБ есть встроенная обработка статистики, причем в графическом виде, что очень удобно для обработки.

Рассмотрим «Самые активные курсы» за 2007 год (рис.1).

Под полем «Деятельность» подразумевается любой вид деятельности: просмотр и редактирования курсов преподавателями, просмотр и работа с курсом студентами.

Посещаемость курсов зависит от количества материала и методики преподавания, нужно учесть, что в некоторые курсы вход осуществляется только по паролю, выданному преподавателем.

Недостаток этой статистики в том, что она отображает только пользователей, которые вошли в систему под своим именем.

Рис.1. Самые активные курсы за 2007 год

Следующий раздел «Самые активные курсы (удельная оценка)» за 2007 год (рис.2).

Рассчитывается по отношению «Деятельность/количество пользователей записанных на курс».

Некоторые преподаватели используют систему только для раздачи материала, для этого не требуется записываться на курс, поэтому получается, что на 1-го пользователя 628 действий, это один преподаватель работает над своим курсом.

Из-за этого такая статистика мало, о чем говорит, но по мере развития можно будет наблюдать удельную активность пользователей курсов.

Рис. 2. Самые активные курсы (удельная оценка) за 2007 год

Следующий раздел «Наибольшая активность участников» за 2007 год (рис.3).

Рассчитывается по отношению «активные пользователи/все пользователи», под «все пользователи» подразумевается не только записанные на курс пользователи, но и все остальные. Поэтому в таблице видно, что пользователь - 1, активные — 1, а коэффициент — 0,58 или 0,17.

Под «активные пользователи» попадают только те, которые что-то пишут (например, сообщения в форум).

Для более полноценного использования этой статистики, нужно иметь возможность менять параметры, например, кого считать активным.

мми*п 2 1 о эв

ЛрЯ>ВУ 1 I 033

МатСтат 4 2 029

игнь-мг « I 026

ИТаД 1 1 029

ТаЛр 1 I 029

им 1 1 017

ЯНВММШ « « л «ч

Рис. 3. Наибольшая активность участников за 2007 год

Следующий раздел «Наибольшая активность участников

(просмотры/изменения)» за 2007 год (рис.4).

Рассчитывается по отношению «просмотры/изменения».

На первых местах оказались курсы, которые пока находятся в процессе разработки, т.е. над ними пока работает только преподаватель.

Активность может быть разной, студент может только читать лекции, а может писать в форумы, проходить тесты, работать с рабочей тетрадью.

Просто просмотр можно назвать «пассивной активности», а изменения «активной активностью».

То этот коэффициент показывает отношение «активной активности» к «пассивной активности».

Наибольшая активность участников (просмотры/изменения) • la*t year • |20 Просмотр

Курс Просмотры Иамоиаииа Ко>фф»ци«ит участи»

ИСаУЛ 1»? 17J 0 S3

ЕС 409 647 0*2

И 17В 387 0 78

РЭ04 22 12 0*

МатСтат М4 874 097

ОС 4444 3641 091

Тв 18* гво 048

•мф4 838 928 044

Рис. 4. Наибольшая активность участников (просмотры/изменения) за 2GG7 год

Статистики по модулям в системе нет, поэтому ее пришлось собрать вручную.

Какие модули были наиболее востребованы, и как их использовали:

• Ресурс (создано 578 ресурсов) - один из наиболее востребованных модулей. Это и понятно, т.к. позволяет поместить любой материал, и фактически в любом формате (HTML, doc, pdf и т.д.). Создатели курсов используют это модуль для размещения текста: лекций; заданий; пояснений и дополнительного материала.

• Тест (создано 76 тестов) - второй по востребованности модуль, а по частоте использования и загрузки сервера может даже и первый. И это тоже понятно, т.к. позволяет автоматизировать контроль знаний студентов преподавателем, и позволяет осуществлять самоконтроль знаний самому студенту.

• Форум (создано 67 форумов) - на форумах можно задать вопрос и получить ответ, а также можно рассылать информацию студентам подписанных на курс. Форум является дистанционным механизмом для дискуссий. Причем, в MOODLE за активность на форуме можно получать дополнительные баллы, что поощряет активных студентов.

• Задание (создано 43 заданий) - модуль “задание” позволяет не только поместить текст задания, но и проконтролировать выполнение задания. Студент, видя текст задания, выполняет его, например, пишет программу на языке Pascal, и исходный текст выкладывает в модуле “задание”. Преподаватель проверяет результат выполнения задания и выставляет баллы, оценивая результат. Многие используют для этого модуль “ресурс” просто размещая там текст задания, а проверяют его на очных занятиях, при непосредственном общении. Это связано с тем, что так проще и для студента и преподавателя, т.к. сразу обучиться пользоваться всеми модулями тяжело. Будем надеяться, что со временем этот модуль будет чаще использоваться.

• Рабочая тетрадь (создано 7 тетрадей) - этот модуль похож на модуль “Задание”, но если в “Задание” студент должен выложить результат в виде файла, то в “Рабочей тетради” он должен работать непосредственно на сайте, в «живую» редактируя или изменяя результат. В разных ситуациях нужен разный подход, поэтому востребованы оба модуля. Пока незначительное использование связано очевидно, со сложностью использования.

• Лекции (создано 2 лекции) - модуль для проведения лекций on-line (дистанционно), т.е. не просто выкладывание текста лекций. В модуле можно задавать вопросы, давать ответы и выставлять оценки. Пока незначительное использование связано также со сложностью использования, а так же с тем, что MOODLE на кафедре используется не для дистанционного образования, а для очного и заочного.

Остальные модули так и не были задействованы преподавателями, хотя у них такая возможность и была.

Кратко рассмотрим эти модули и попытаемся определить причины, по которым их не используют:

• Анкета - название говорит само за себя. Сбор информации о студентах. Иногда это надо, но конечно не на каждом курсе.

• База данных - модуль позволяет создать базу данных, задав необходимые поля, для наполнения студентами. Например, студентам дается задание, собрать какой то материал, и пометить его в базу, тем самым автоматизировать работу с информацией, естественно активность может быть поощрена баллами. Этот модуль является специфический, трудозатратный и сложный в использовании. И в будущем будет востребован не всегда.

• Глоссарий - позволяет создать словарь терминов. Глоссарий также трудозатратный и сложен в использовании. Но глоссарии нужны. Возможно, в будущем будут созданы, централизовано глоссарии, и их можно будет просто добавлять.

• Опрос - позволяет проводить опросы среди студентов. Иногда вполне востребовано. Похоже, пока у преподавателей “руки” до этого не дошли.

• Семинар - позволяет вести семинарское занятие дистанционно. Не используется, т. к. студенты на кафедре очники и заочники, и занятия проводят в “живую”. Хотя с заочниками иногда можно и проводить.

• Чат - по сути, тоже форум, но удобнее работать, если общение проходит в online, т. е. ответы нужно давать сразу, а не тогда, когда есть время (как в форуме).

• WIKI - модуль позволяет работать студентам, над одним документом. Поощряет групповую работу. Использовать его можно, но это редко практикуется в учебном процессе, т.к. оценки принято выставлять индивидуальные, а не групповые, и поэтому задания даются тоже индивидуальные.

Создание курсов

Все курсы были разделены по категориям, категории были созданы по годам обучения.

Создатели курсов сами определяли, какие модули использовать, а какие нет, выбранной политикой им были доступны все модули, входящие в стандартный дистрибутив МООБЬБ.

За несколько лет было создано 62 курса, и накоплен опыт их использования.

Как только создан курс, необходимо выполнить некоторые настройки, например, указать время проведения курса.

При создании курса автоматически создаются блоки на каждую неделю, в которые можно добавлять лекции, задания, тесты и т.д.

После этого создается вспомогательные элементы в целом для курса, например:

• описание курса

• пояснения к методам контроля, зачеты и экзамены

• список литературы

• ГОСТ по этому курсу

• ссылки на ресурсы в Интернете

• новостной форум

• форум для вопросов

Теперь можно начинать наполнять еженедельные блоки, в блок могут помещаться любые модули или ресурсы из приведенных выше.

Это делается по необходимости и зависит от задач и целей курса.

Переформатизация дисциплин в метрический компетентностный формат

Для того чтобы подготовить востребованного инженера в определенном направлении необходимо вести подготовку в специально спроектированном проблемнодеятельностном пространстве в метрическом компетентностном формате [1], основанном на деятельностно - компетентностном подходе.

Известно, что любые проблемы из любой области деятельности, человек решает через проектно-конструктивную деятельность. Результаты системного анализа позволяют утверждать [2], что вся профессиональная деятельность инженера это проектно-конструктивная деятельность (рис.5).

Проектно-конструктивная деятельность включает:

1. Деятельность по формализации Поддерживается

проблемы в когнитивной сфере | формализационными

(результат: ментальная модель способностями инженера,

проблемы) определенного уровня развития

2. Деятельность по

конструированию решения проблемы

П одде ржи вается конструктивными (В) способностями инженера, определенного уровня развития

3. Деятельность по

реализации (исполнению) решения проблемы (результат: материальный, энергетический, информационный

П одде ржи вается исполнительскими (С) способностями инженера, определенного уровня развития

продукт)

Рис. 5. Технологический маршрут инженерной деятельности

Вывод 1. АВС - способности как проектно-конструктивные способности являются естественными (природными) и поэтому общими способностями человека.

Вывод 2. АВС - способности являются развивающимися от общих к специальным (профессиональным) способностям, выполняющим роль личностных технологий, поддерживающих профессиональную деятельность.

Вывод 3. АВС - способности нельзя рассматривать оторвано от требуемых для их реализации знаний.

Вывод 4. Компетенция (как способность решать проблемы) в любой области деятельности инвариантно поддерживается триадой способностей типов <А, В, С> определенного уровня развития, т. е. АВС-способностями и интериоризованными знаниями как вспомогательными средствами, определенной полноты (показатель POL) и целостности (показатель CHL).

Подготовка инженера в метрическом компетентностном формате предполагает:

1. Технологизацию внешней проектно-конструктивной учебной деятельности (успешность подготовки в большей степени зависит от технологии подготовки, в меньшей - от личности преподавателя).

2. Технологизацию внутренней проектно-конструктивной деятельности (развить естественные проектно-конструктивные способности, в качестве личностных проектноконструктивных технологий поддержки успешной инженерной деятельности в определенном направлении).

3. Мониторинг качество подготовки инженера должно вестись в метрическом компетентностном формате.

Что необходимо сделать на уровне кафедры для реализации подготовки инженеров в проблемно - деятельностном пространстве в метрическом компетентностном формате распишем по шагам.

ПЕРВЫЙ ШАГ. В рамках дисциплины (направления компетенции) переформатировать весь учебный материал в метрический компетентностный формат, согласно принципиальной схеме (рис. 6).

Рис 6. Принципиальная схема переформатирования традиционного учебного материала

В результате получим базу учебных проблем (рис. 7) и базу знаний.

При формировании этих баз заложен принцип доминирующей роли в обучении базы проблем над базой знаний.

С

Образовательное пространство КГТУ

Направление г подготовки

Направление

подготовки

Направление

подготовки

Рис. 7. Структура базы учебных проблем

При формировании базы знаний заложен принцип согласованности и подчиненности ее структуры и содержания базе проблем, т.е. структура и содержания базы знаний как информационной системы должно быть таковым, чтобы наилучшим образом осуществить поддержку процессов решения учебных проблем.

ВТОРОЙ ШАГ. Составить УМК (дисциплин) двухуровневой образовательной системы для обучения в метрическом компетентностном формате.

1. Комплект УМКД - бакалавров, т.е. УМКДБ(д1), УМКДБ(д2), ..., УМКДБ(дп), в метрическом компетентностном формате (на кафедре ИПМ разработана по дисциплинам: ЕН «Информатика», ОПД «Информационные технологии».

2. Комплект УМКД - магистров, т.е. УМКДМ(д1), УМКДМ(д2), ..., УМКДМ(дп), в метрическом компетентностном формате.

Рассмотрим пример проектирования учебно-методического комплекса дисциплины (УМК(Д) в рамках проекта стандарта третьего поколения) по направлению информатика (ИНФОРМ) - УМК(ИНФОРМ).

Цель: формирование и развитие компетенции «информатика», (в рамках направления подготовки инженера), т. е. развитие проектно-конструктивных способностей (АВС-способностей) и интериоризация знаний в этом направлении.

Пояснение: УМК(ИНФОРМ) это внешняя (статическая) форма существования компетенции (в виде организованного учебного материала по информатике), которая через деятельность (учебную деятельностью) должна быть интериоризована и трансформирована во внутреннюю (динамическую) форму организации - компетенцию (как подсистему психики), позволяющую овладеть и развить АВС-способности на данном материале.

Таким образом, УМК(Д) это организованный учебный материал, т.е. внешняя форма существования компетенции (статическая форма - «заготовка» для формирования внутренней компетенции). На ее основе организуется внутренняя (динамическая форма), которую называют компетенцией.

Если посмотреть крупным планом, то УМК(ИНФОРМ) образуется из трех составляющих:

1. Теоретический учебный материал (база знаний, состоящая из модулей).

2. Практический материал (база учебных проблем, состоящая из блоков, причем каждый блок содержит проблемы:

- типа А (проблемы формализации);

- типа В (проблемы конструирования);

- типа С (проблемы реализации).

3. Материалы для диагностики состояния развития компетенции обучающегося (актуального состояния академической компетентности).

На лепестковых диаграммах (рис. 8, рис. 9) показаны необходимые временные ресурсы для развития компетенции будущего инженера и требуемое актуальное состояние развития компетенции будущего инженера на фоне «чемпиона».______________

В

А

С

В

В

РОЦ%) V — СНЦ%)4 Рис. 8. Необходимые временные ресурсы для развития компетенции будущего инженера

РОЫ

РОЦ%)

С

СНЫ

СНЦ%)

Рис. 9. Актуальное состояние развития компетенции будущего инженера на фоне компетенции «чемпиона»

Состав, структура, содержание, сложность (трудоемкость) модулей и блоков ориентированы по направлению подготовки инженера, показана на рис. 10.

УМК

ТеоретичЕский т Практический

Д|Д'д|1НЛ^ Бада макни База прочем ^ МДГЕрИаЛ

Информация, инфо^тш^ ННфорМаЦНО КЛЕИ е т е ш>л> ГНК Ннфодотацкя; шферипоп, инфсрпцниишс Те\НС'ТЖ'ГНН

$ К

1" Мюшшлкнк тр^уеташ материал 1 Псибтвш тип А П^ойиш пета В пета С

Д

1-3 к

1 ТСЕЮТеСКНе ^ Щ(П: 1 р (типа щнк ннформацноннЕ1 к 1ГР«ЦНС Ф и (4 К Ташиип» <1 ЩШ а {шпвицнкпфрщкишт ЩКЩИС (Е

МнинматжнЕШ тре^увташ материал Ь И и Щкёшш пета А П^ойвш пета В П^оЁтата пета С

Д опо тшнт спенеш ш ерш и и

т 1 Сне т ет.ш « е Щ| сир) амин» о ((ешеюше * № И Сжтвшс^ицшпке обешеюше

Шпшплшн тхеСуеташ материал 1 ьЗ ПсиСтвш гига. А Щ'сСгаш пета В П[||(двш лета С

Д ОПО ТШНТ СПЕНЕШ Ш «р»1П 1

•гГ Пр га сладко е пр огр аммно е о^шноше к к Лртшдрюс 1ф(111шп«1с оНешешиш

а ТЛиинматжиЕШ треСуеташ материал и и ПспЁшш пета. А П[(й1ш пета В Щ'С'Е'ШШ пета С

Д о л о тшнт ёленеш ш ериал 13 фаЁ/х»)

№

№ ОСНФЫ иЖХ рНТТ,ТЮ :ЩНК К т ехно тж'гкн пр огр аглмнр а шн я Йв № К 0 снсии зшршншщин теиппнгпифщашпфсипа

МнинматжнЕШ трйу (меш мэт ериал и  1 пета. А П^ойвш пета В П^оЁгапы пета С

Д 0Л0 ТШНТ

И

ю ТЛщеГЖ решашя ф™>ЩН0Н:11*-НЕН Н ЕЕГСНС ТШ Т еп НЕ IК 1 ЩГ£ Е Й ю М^щж^оиаш ^шщшинап НЕШН(1ЖТе]КИ11Х 11Д11

£ МганшлкЕш тре^ешнматерал 1 ч- И Псибтвш пета. А П^ойиш пета В пета С

Д о л о тшнт спенеш мат ср»1л фаЁ/см) фаЁ/хы)

1-- 1 Елшкт^и» сети 1— К №мш»тф111с (ш

МнинматжнЕШ тр1 вташ материал & 13 к 1 Щкёшш пета А П^ойвш пета В П^оЁтата пета С

Д опо тшнт елЕнин мат ериал

оо О СНОХИ И метщы 1ЩНП1 ННфОрМЩНН ее Оокшкшкцшащкш кнферлацнн

Ч Миинмаллош трекувчЕш материал и Псибшш пета. А П^ОЁОЮТЫ пета В П[| (|(ЛВ|111 пета С

Д ОПО ТШНТ ЁПЕНЕШ мат ериал г Ч. фа£/1а

Рис. 10. Состав, структура, содержание, сложность (трудоемкость) модулей и блоков ориентированы по направлению подготовки инженера

ТРЕТИЙ ШАГ. Все УМКДБ(д) и УМКДМ(д) внедрить в МООБЬБ (технология предполагает построение автоматизированной системы обучения (создание виртуального кабинета преподавателя (рис. 11)), а также предъявляет требования к компетентности преподавателя в использовании автоматизированных средств обучения).

МООБЬБ - это оболочка (заготовленная структура дидактической системы без содержания), предназначенная для поддержки образовательного процесса дистанционно.

Виртуальный кабинет преподаватель - технолог, менеджер

Презентации Power Point, Flash Курс лекций Курс практика Курс лабораторных работ Системы диагностики состояния компетенции

и

^ ^ Учебная деятельность ^ ^

Рис. 11. Структура виртуального кабинета преподавателя

ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ. Ввести учебный процесс с использованием МООБЬБ, по следующей принципиальной схеме (рис. 12).

MOODLE

УЧЕБНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Очная Очно-заочная Заочная Дистанционная

Рис. 12. Принципиальная схема использования системы MOODLE в учебной

деятельности

Заключение

В целом, система МООБЬБ как оболочка ведет себя надежно, не было ни одного крупного сбоя. Основные проблемы были при переходе на новые версии, это связано с тем, что система бурно развивается, и в каждой версии много изменений.

Возможности системы от версии к версии растут, и перекрывают все больше потребностей.

Литература

l.

Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д. Двухуровневая образовательная система: благо или вред? // Высшее образование в России. - 2008. - № 2. - С. 83 - 92.

Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Старыгина С.Д. Системный анализ деятельности инженера. - Казань, Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. - 88 с.