Обобщенный интерфейс системы для обучения массовых профессиональных пользователей

результаты измерений. Авторы не опровергают того факта, что любое тестирование, в том числе и на основе имитационной модели, не позволяет полноценно заменить экспертную экзаменационную комиссию, в которой субъективные мнения и педагогический опыт отдельных преподавателей дают возможность в интегральном выражении получить наиболее полную и объективную оценку учебных достижений студентов. Однако создание таких комиссий ограничено экономическими соображениями и реализуется в редких случаях, когда создаются различного рода контролирующие комиссии для констатации невозможности освоения студентом учебной дисциплины, в спорных случаях и т.п. Большинство вузов вынуждены строить свою практическую деятельность в условиях современных рыночных отношений и в связи с необходимостью снижения затрат на обучение все в большей мере переходить к тестовым формам контроля. Предлагаемое в рамках модели математическое обоснование принимаемых экзаменатором решений в значительной мере поможет смягчить недостатки компьютеризированного тестирования как инструмента педагогических измерений, но не устранит их полностью.

Литература

1. Airasian P. W. Classroom assessment, 3rd ed. - New York: McGraw-Hill, 1997. - 416 р.

2. Алексеев А.Н., Волков Н. И., Кочевский А. Н. Элементы нечеткой логики при программном контроле знаний // Открытое образование. - 2003. - № 4. - С. 23-25.

3. Алексеев А.Н., Волков Н.И., Майорова Т.А. К вопросу о повышении достоверности оценки при тестовом контроле знаний // Открытое образование. - 2004. - № 3. - С. 27-32.

4. Алексеев А.Н. К вопросу о количественном оценивании результатов тестового контроля знаний // Открытое образование. - 2006. - № 4. - С. 45-51.

5. Алексеев А.Н. Дистанционное обучение инженерным специальностям. - Сумы: «Университетская книга», 2005. - 333 с.

6. TenBrink T. D. An educator's guide to classroom assessment. - Boston: Houghton Mifflin, 2003. - 55 p.

7. Сакаева С.Р. Тестирование как метод повышения эффективности и объективности контроля знаний в общеобразовательной школе (на примере школьного курса физики) школи: Дис... канд. пед. наук: 13.00.01. -Ижевск, 1997. - 121 с.

8. Дружинин В. Н. Экспериментальная психология. - СПб: Питер, 2000. - 320 с.

9. Платонов А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы.. - М.: РАМН, 2000. - 52 с.

УДК 004.4*27

ОБОБЩЕННЫЙ ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ МАССОВЫХ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ

Григорьев В.К., к.т.н., доц. каф. МОВС Тел.: (495) 434-91-32; E-mail: grigoriev@mirea.ru Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) http://www.mirea.ru

The article deals with the interface learning system oriented to the mainstream business users on the basis of situational learning method. The correspondence of the UI elements and models of learning is designed. The results of Experimental research of the generic interface of the learning system and examples of learning systems of this type are provided.

В статье рассматривается интерфейс обучающей системы, ориентированной на массовых профессиональных пользователей, на основе ситуационного метода обучения. Строится соответствие элементов интерфейса и модели обучения. Приводятся результаты экспериментального исследования обобщенного интерфейса обучающей системы и примеры реализации обучающих систем этого типа.

Ключевые слова: информационно-управляющая система, массовые профессиональные пользователи, обучающие системы, интерфейс обучающей системы.

Keywords: Information Control System, mainstream business users, learning system, interface learning system.

Введение

Правительство РФ обнародовало антикризисный пакет мер. Среди них - массовое переобучение специалистов. Наивно полагать, что массовое переобучение специалистов в условиях экономического кризиса - ноу-хау России. Так, первое послевоенное десятилетие в ФРГ прямые субсидии государства были направлены не только на развитие транспортной инфраструктуры и внедрение научных достижений, но и на социальную помощь при переобучении персонала [1]. Переобучение кадров в информационном обществе, в котором все области профессиональной деятельности насыщены использованием информационно-управляющих систем (ИУС), почти всегда предполагает обучение профессиональному использованию той или иной, а то и нескольких ИУС. Человек (пользователь) включается в контур информационно-управляющей электронной системы в точке, где необходимо сделать выбор или принять решение на основе внешней по отношению к системе информации. Пользователь находится на границе двух (как минимум) семантико-синтаксических систем - предметной области и информационно-управляющей системы. Фактически областью изучения является процесс решения пользователем задач предметной деятельности с помощью ИУС.

В своем выступлении на Международной научно-практической конференции «Электронное обучение и инновационное развитие: мировой опыт и российская практика» В.П. Тихомиров отметил, что «Взрослые люди хотят обучаться автономно (индивидуально) и в собственном ритме» [2]. Эта парадигма может быть реализована либо персональным учителем, что чрезвычайно дорого, либо эффективно с помощью обучающих программ (ОП).

Базируясь на ITS модели обучения [3], трансформируя ее и выбрав в качестве объекта изучения ИУС, выделим основные взаимодействующие элементы базовой модели обучающей программы (ОП) для ИУС (рис.1):

Модель обучаемого,

студента, пользователя ИУС

Модель изучаемой области, изучаемого объекта

Модель преподавателя, тьютора

Рис. 1. Связь базовых компонент модели ОП ИУС с обобщенным интерфейсом ОП ИУС

1. Модель изучаемого объекта, ИУС;

2. Модель обучаемого, пользователя ИУС;

3. Модель преподавателя, тьютора.

Дадим формальное алгоритмическое описание модели пользователя.

1. В текущей ситуации выделить задачи, решение которых является его функциональной обязанностью.

2. Сформулировать задачи в терминах предметной области.

3. Построить цепочку действий, приводящих к разрешению ситуации, и описать эту цепочку в терминах предметной области.

4. Выделить из этой последовательности действия, проводящиеся через ИУС.

5. Сформулировать эти действия в виде последовательности задач ИУС и в терминах ИУС.

6. Построить цепочку решений задачи (описать эту цепочку в терминах пользователя ИУС, может быть неявно).

7. Выполнить с помощью пользователя ИУС обратную задачу по интерпретации полученных с помощью ИУС результатов, ведущих к изменению ситуации в предметной области.

Видно, что в работе пользователя шаги 1-3 - только к предметной области, шаги 5-6 -только к ИУС, а шаг 4 - и к предметной области, и к ИУС. Будем рассматривать процесс обучения пользователя в предположении, что предметную область (шаги 1-3) пользователь знает, и ему необходимо освоить новую ИУС, с помощью которой решаются задачи предметной области. Таким образом, имеем, что полем обучения являются шаги 4-6 и не всегда шаг 3. Среди пользователей выделим класс массовых профессиональных пользователей. Заметим, что основную часть переобучаемых составляют люди массовых профессий, которые в большей или меньшей степени используют в своей профессиональной деятельности ИУС и таким образом относятся к классу массовых профессиональных пользователей [4].

Наиболее целесообразным методом обучения МПП является ситуационное обучение (case method) в компьютерном варианте. Модель тьютора базируется на моделировании ситуационного, индивидуального обучения. Пользователю предлагается выполнить, используя ИУС, ряд задач известной предметной области под наблюдением тьютора. В процессе выполнения в необходимых, по мнению тьютора, местах даются подсказки и/или демонстрируются фрагменты или полные решения. Тьютор имеет полную текущую информацию обо всем процессе решения, включая трассу действий, их правильность, время, затраченное на все выполнение и на каждое действие. Тьютор определяет последовательность предоставления ситуаций (задач) в зависимости от информации о процессе выполнения задач (ситуаций). Ситуация является ключевым элементом методологии индивидуального ситуационного обучения под руководством тьютора.

Элементы, реализующие модель ОП ИУС, и их связи представляются пользователю через интерфейс. Построение формального обобщенного интерфейса для данного класса ОП позволяет автоматизировать процесс создания ОП, что, безусловно, повышает эффективность обучения и переобучения массовых профессиональных пользователей ИУС.

1. Обобщенный интерфейс ОП ИУС

Во всех обучающих системах мы имеем объект (объекты) изучения и средства обучения, или, как их иногда называют, агенты обучения. При использовании ситуационного (case) метода обучения имеются также элементы, описывающие ситуации, и инструменты, позволяющие разрешить ситуацию.

В нашем случае модель (образ) экрана ИУС является и объектом изучения, и элементом описания ситуации, и инструментом разрешения ситуации. Таким образом, модель окна изучаемой ИУС является основным элементом обучающей системы. Уточним понятие основного элемента ОП ИУС. «Образ ИУС» - центральный элемент интерфейса ОП ИУС. Это элемент с точной моделью, полным пропорциональным отображением экрана пользовательского интерфейса ИУС, причем это не скриншот, а форма с активными участками. Наличие активных участков в образе окна ИУС поддерживает процесс деятельного познания. Этот элемент может быть реализован различными способами. Однако одинаковые действия (среди разрешенных в ОП действий) должны приводить к одинаковому отображению как в окне реальной ИУС, так и в окне ОП ИУС.

Предложим обобщенный интерфейс ОП для МПП, базируясь на модели ОП (рис.1).

1.1. Элементы обобщенного интерфейса ОП для МПП

На основе современных воззрений на визуальное представление интерфейса [5] предложен обобщенный интерфейс ОП ИУС (рис. 2).

Рассмотрим элементы интерфейса ОП, с помощью которых реализуются модели изучаемой области, обучаемого, тьютора.

Модель изучаемой области определяется основным элементом 1 - образом экрана изучаемой ИУС и вспомогательным элементом 6 - образом документов, инструментов и т.п.

Действия обучаемого определяются набором ситуаций и заданий на их разрешение, а также возможностью самостоятельного управления процессом обучения. Задание на разрешение ситуации (элемент 2) формулируется в терминах предметной области в виде текстового и/или звукового описания ситуации. Для предоставления ситуации используется допол-Рис. 2. Обобщенный интерфейс ОП ИУС нительно элемент 5 - мультимедийное описание ситуации, а самостоятельное управление процессом обучения поддерживает элемент 4 - навигация по ситуациям и заданиям.

Модель тьютора реализуется через учебные агенты, которые представлены в виде: элемента 3 - указания по выполнению текущего шага задачи в терминах ИУС, элемента 7 - указания на ошибочные действия, в текстовой и/или мультимедийной форме элемента 8, последовательно указывающего на активные участки образа экрана для правильного разрешения ситуации.

1.2. Взаимное расположение элементов обобщенного интерфейса ОП

Рассмотрим расположение элементов в интерфейсе ОП. В работе «Общая теория перспективы» [6] об особенностях восприятия зрительных образов говорится, что основной визуальный объект должен располагаться в центре картины, экрана. Следовательно, элемент 1 должен располагаться в центре экрана и быть представленным полностью.

В соответствии с традиционным расположением элементов в интерфейсе элемент 4 (навигация по ситуациям и заданиям) может располагаться внизу или вверху экрана в виде строки пиктограмм и т. п.

Элемент 3 - подсказка по выполнению шага по разрешению ситуации, управляется на основе алгоритма тьютора и традиционно располагается в правом верхнем углу.

Элементы 5, 6 являются дополнительными мультимедийными элементами, уточняющими модель изучаемой области и ситуацию, и должны быть расположены справа от основного элемента.

Элемент 7 указывает на неправильное выполнение элементарного шага по разрешению ситуации и появляется в момент неправильного выполнения шага и представлен в виде налагаемого передвигаемого окна.

Элемент 8 последовательно указывает на активные участки образа экрана для правильного разрешения ситуации.

О месте расположения элемента 2 были выдвинуты две гипотезы - а и б.

Эти гипотезы исследовались при элементе 1, занимающем более 60% экрана (рис.3), и при элементе 1, занимающем менее 30% экрана (рис. 4).

На следующих рисунках белым цветом(П) обозначен элемент 1, а темно-серым (П) -элемент 2.

а б а б

Рис. 3. Элемент «Образ ИУС» занимает Рис. 4. Элемент «Образ ИУС» имеет неболь-практически весь экран шие размеры

Для выбора наиболее предпочтительной гипотезы автор предлагает экспериментально проверить обе гипотезы. Суть эксперимента заключается в предоставлении испытуемым заданий с расположением элементов в соответствии с первой или второй гипотезой. Критерием яв-

лялось время выполнения заданий без ошибок. Учет ошибок состоял в том, что тратилось время на их исправление. И таким образом получалось единственное значение, которое необходимо сравнивать.

1.3. Методика проведения эксперимента

Выбираются две группы испытуемых. Каждая группа делится на две равнозначные в отношении эксперимента подгруппы на основе выполнения набора нейтральных заданий (рис.5).

I Затем каждой первой подгруппе предлагается набор заданий

I с расположением элементов в соответствии с первой гипотезой

--(рис. 3 а и рис. 4а), каждой второй подгруппе - набор заданий с

расположением элементов в соответствии со второй гипотезой (рис. 3б и рис. 4б). Затем проводится обработка результатов тести-'-' рования и их анализ.

Рис. 5. Интерфейс 1.4. Анализ результатов экспериментального исследования

нейтрального задания Для проведения исследования был разработан клиент-

серверный программный инструмент, который поддерживал вышеприведенную методику. Использование этого инструмента позволило в короткое время провести объемное экспериментальное исследование.

Из приведенных в приложении таблиц видно, что в случае, когда образ ИУС занимает почти весь экран, более успешные результаты показаны по первой гипотезе. А в случае, когда образ ИУС занимает небольшую часть экрана, лучше результаты показаны в соответствии со второй гипотезой.

Таким образом, для разных по площади относительно экрана образов ИУС получены противоположные результаты.

Данные результаты можно трактовать следующим образом: в первом случае экран рассматривается как страница учебника с последовательным изложением материала, в данном случае текста задания и образа ИУС.

Основываясь на национальных особенностях книгопечатания и в соответствии с европейскими традициями, текст читается слева направо сверху вниз. И с этой точки зрения начальное внимание при прочтении текста обращается в левый верхний угол страницы. Именно там необходимо расположить второй элемент, а именно «Поле задания».

Во втором случае первый элемент трактуется как небольшой рисунок внутри текста, а второй элемент («Поле задания») - как подпись к рисунку-окну. И в соответствии с традицией книгоиздания в России «Поле задания» должно располагаться под элементом образа ИУС как подпись к рисунку.

Так как элемент 1 является основным элементом, то под него, обычно, отводится максимально большое место. В соответствии с этим в обобщенном интерфейсе было выбрано расположение второго элемента над первым.

Заключение

Предложенный обобщенный интерфейс ОП ИУС позволяет делать возможным автоматизацию процесса программирования сценария обучающих программ и таким образом обеспечивает быстрое и безошибочное создание обучающих программ параллельно с разработкой ИУС.

Еще раз хотелось отметить, что элемент 1 «Образ ИУС» не является просто скриншотом экрана реальной ИУС, а состоит из композиции визуального образа ИУС и активных прозрачных полей, накладываемых на визуальный образ ИУС, дающих возможность деятельного обучения путем имитации работы реальной ИУС.

На основе предложенного ОП вручную и с помощью специальных инструментальных средств был созданный целый ряд обучающих программ (фрагменты из части ОП представлены в этой статье, рис.6, 7), которые активно используются в обучении студентов при изучении реальных систем.

)ыпустииь карту клиента № IÜÜOO0ÜI

l-irH'liilf" L'cr#r/Л MimiHjnKTi üjr

Импост h. К

Тлыняи» га«.«

Ида

¡Jjüj^ чятоип ;

пцнн mWkipa FIN С PIN m потоми г"' Оман ПЫ кдыбнтй

11ДЧ0 у д 0 »J.79_|

П«ю(и Ьри IV-Н* H4ZI5IB_J

J

м 12 а/ы г.Ыюиы Е мн 1Я4г

J

E I -> I I

U «__H

П0п5ил S npWKiM EH^IFHHÎ

СЕЛ

Я

|8ьПуС*- »SCtJ iHMHtwiMIMHrl 3

4

Рис. 6. Элементы 1, 2, 3,4,5,6,7 обобщенного интерфейса

Выпустите ведомость цмсиншшны длн группы BB-Î2-0] з» 6-й ссиктр

Выварит» п пореддо с HiMsprpynrv

ûw^wy_

Чиегекепн« fj Г]

СТуПИМ Оуд^т №44 В ВННМКТЬ

8

Возврат вммо

Авдунин Е Р,

* Атаке««« И .С.

* бвжкоНА

>i До4ф$ванев HÜHL ^ Ларин А И, Л»Ь»д#и се.

* fAwäKöB СЛ. См*«Ф ВА.

i Тр««**«>АА

* Хорунжий АС ' Цыгднов В В.

Шумилин И 0.

ны=ж Ki

m

Рис. 7. Элементы 1, 2, 3, 4, 8 обобщенного интерфейса

Литература

1. Каллиома Л. Бизнес налаживает связи с образовательными центрами //Российская Бизнес-газета. - 2009. -20 января. (http://www.rg.ru/2009/01/20/pereobuchenie.html).

2. Наумова В.В., Голубенко И.С. Международная научно практическая конференция «Электронное обучение и инновационное развитие: мировой опыт и российская практика» //Открытое образование. -2008. - № 4(69).

3. Wenger E. Artificial intelligence and tutoring systems //Morgan Kaufmann Press. - San Francisco.

1987.

4. Григорьев В.К. Модель обучения массовых профессиональных пользователей информационно-управляющих систем //Открытое образование. - 2009. - № 1.

5. Manovich L. The Language of New Media //MIT Press. Cambrige, 2001.

6. Раушенбах Б.В. Общая теория перспективы. - М.: Наука, 1986.

Приложение 1

Экспериментальное исследование

В эксперименте использовались две учебные группы МИРЭА, одна из 26 человек, вторая из 56 человек.

В результате эксперимента были получены следующие данные: таблицы 1, 2, 3, 4.

Таблица 1

Время выполнения первой подгруппой первой группы заданий по гипотезе а

№ 1 2 3 4 5 6 7

Время 278 472 635 426 311 630 946

№ 8 9 10 11 12 13 14

Время 572 233 443 264 381 335

Таблица 2

Время выполнения второй подгруппой первой группы заданий по гипотезе б

№ 1 2 3 4 5 6 7

Время 449 723 587 730 1011 819 552

№ 8 9 10 11 12 13 14

Время 447 641 303 370 404 1094

Времена выполнения заданий студентами первой и второй подгруппы, которые работают с образом ИУС, занимающим практически весь экран, представлены соответственно в табл. 1 и 2.

Времена выполнения заданий студентами первой и второй подгруппы, которые работают с образом ИУС, занимающим относительно небольшую часть экрана, представлены соответственно в табл. 3 и 4.

Таблица 3

Время выполнения первой подгруппой второй группы заданий по гипотезе а

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Время 253 698 965 311 505 1003 587 477 779 421

№ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Время 436 453 751 621 432 646 524 872 805 343

№ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Время 686 533 566 398 349 547 848 640

Таблица 4

Время выполнения второй подгруппой второй группы заданий по гипотезе б

№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Время 640 404 327 470 916 530 244 599 431 333

№ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Время 487 439 537 405 655 747 302 384 282 901

№ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Время 324 471 547 625 312 321 322 451

Обработка этих данных программой SPSS дала следующие результаты (табл. 5 и 6) для первой и второй групп соответственно.

Таблица 5

Статистика по подгруппам первой группы

Номер Количество Среднее Std. Std. Error Mean

подгруппы студентов время Deviation

1 13 455,9692 199,4313 55,3122

2 13 625,2538 244,0845 67,6969

Таблица 6

Статистика по подгруппам второй группы

Номер Количество Среднее Std. Std. Error Mean

подгруппы студентов время Deviation

1 28 587,4643 198,6858 37,5481

2 28 474,2857 173,7488 32,8354

УДК: 044.588, 37.031 ГРНТИ: 20.01.04, 50.41.00

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЛИНГВИСТИЧЕСКИХ ИГР В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

. С. В. Гусс, асп. каф. Вычислительных систем Тел: 8-913-631-78-43; E-mail: InfoGuss@gmail.com Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского http://www.univer.omsk. su/departs/compsci/index.html

The author analyses the using of linguistic computer games in education. The definition of linguistic games phenomenon, advice for using them in learning process and case study demonstrating how to develop and to use them in the education process are given.

В работе рассматривается применение компьютерных лингвистических игр в сфере обучения. Дается определение лингвистических игр, советы по использованию в учебном процессе. Рассматривается учебный пример разработки программной системы учебного назначения на основе игр лингвистической направленности, в основе примера лежит реально разработанный проект для одного вуза г. Омска.

Ключевые слова: программное обеспечение для обучения, обучение в форме игр, лингвистические игры, серьезные игры, многократное применение программных компонентов.

Keywords: software for education, game-based learning, serious games, game development, software reuse.

Введение

С появлением персональных компьютеров в школах стало возможным проводить дискуссии по такому вопросу, как электронное обучение. В эффективности такого обучения нет сомнения, многолетний опыт зарубежных коллег это доказал. Одна из интереснейших ветвей электронного обучения - обучающие компьютерные игры, их еще называют «серьезные игры» ^^^^^^ [1]. Наиболее приемлемый вид компьютерных игр для обучения -

jJ^H^^^Ab. логические игры лингвистической направленности.

Кому нужны компьютерные лингвистические игры? Зачем они нужны? Что полезного дадут такие игры? И, наконец, как ими поль-^^  зоваться, чтобы получить именно полезный эффект? Ответы на все эти вопросы содержатся в данной статье, в которой я коротко расскажу о компьютерных лингвистических играх и их преимуществе перед обычными играми с листком бумаги и карандашом. В конце будут представлены учебный пример создания приложения, основанного на рассматриваемых играх, которое может оказаться полезным в учебном процессе, и результаты эксперимента, проведенного на группах студентов разных форм обучения.

Очень часто задается вопрос, зачем играть в компьютерные игры, если можно прочитать учебник или материал, который дал преподаватель. Ответ таков: во-первых, игра не заменяет учебник или преподавательский материал, а дополняет его. Если обучаемого устраивает учеб-