Библиографическое описание:

Давыдова Н. Д. Совершенствование систем дистанционного обучения на основе применения методики оценки информационных характеристик обучающегося // Молодой ученый. — 2014. — №20. — С. 574-579.

В данной работе рассматриваются системы, реализующие адаптивную модель обучения. Автор предлагает оценивать информационные характеристики обучающегося с целью повысить степень адаптации процесса обучения в системах дистанционного обучения.

Ключевые слова: система дистанционного обучения, адаптивная модель обучения, информационные характеристики человека, способ оценки информационных характеристик человека.

 

На сегодняшний день развитие информационных технологий и законодательной базы позволяет широко применять дистанционные образовательные технологии при реализации учебных программ различной направленности. К настоящему времени разработано значительное количество программных продуктов реализующих данную технологию и, в свою очередь, позволяющих создавать системы дистанционного обучения (СДО). Данное направление имеет значительную востребованность на рынке образовательных услуг и применяется не только как самостоятельная форма организации учебного процесса, но и как дополнение к классическим образовательным технологиям в вопросах организации самостоятельной работы обучающихся. В связи с чем, дальнейшее совершенствование СДО и повышения эффективности их применения является актуальной задачей и имеет важное практическое значение для развития современной системы образования.

Если рассматривать СДО с точки зрения реализации образовательного процесса, то можно выделить две модели обучения — линейную и адаптивную. Первая характеризуется строгой последовательностью прохождения материала. Особенностью второй модели является то, что последовательность прохождение учебного материала, корректируется в зависимости от анализа деятельности обучаемого. Последнее направление представляется наиболее перспективным с точки зрения повышения эффективности процесса обучения, как позволяющее учесть особенности обучающегося.

Адаптивная модель обучения может быть реализована только на основе построения некоторого алгоритма обучения. Интеллектуальные системы обучения позволяют воплощать такие алгоритмы. В работе [1] дано следующее определение этому понятию: «Интеллектуальные системы — это системы, предназначенные для решения задач, в которых, как правило, логическая (смысловая) обработка преобладает над вычислительной».

Разновидностью интеллектуальной системы является экспертная обучающая система, которая позволяет достигать какой-либо педагогической цели, основываясь на знаниях эксперта (преподавателя) в определенной предметной области, управления учением и проводя диагностику обучения. Структурная схема такой системы представлена на рисунке 1 [1].

Рис. 1. Схема экспертной системы

 

Основными компонентами, которые входят в состав экспертной обучающей системы (рисунок 1), являются база знаний и программный интерфейс доступа и обработки знаний. Реализованная по представленной схеме интеллектуальная система обладает следующими возможностями: консультирование, помощь по средствам советов, проведение анализа и выработка решения задачи на уровне специалиста в некоторой узкой предметной области.

Другим подходом к реализации интеллектуальных систем является построение СДО на основе технологии адаптивной гипермедиа, применяемой при создании сетевого контента.

Адаптивная гипермедиа — это относительно новая область исследований. О первом использовании адаптивного гипермедиа в обучающих системах сообщалось в 1996 г. [2].

В системах адаптивной гипермедиа могут быть применены различные виды моделей пользователя, которые используются для подстраивания содержимого и ссылок страниц гипермедиа под его индивидуальные характеристики.

Выделим две главные технологии в адаптивной гипермедиа [3]:

-        адаптивная поддержка в навигации;

-        адаптивное представление.

Первая технология позволяет осуществлять поддержку посредством создания невидимых или видимых ссылок ориентации, а так же навигации обучающегося в гиперпространстве.

Вторая технология работает на основе некоторой модели пользователя. Целью технологии адаптивного представления является приспособление содержимого страниц гипермедиа к знаниям пользователя и другой информации хранящейся в модели пользователя. В системе с адаптивным представлением страницы не статичны, а адаптивно генерируемы или собираемы по частям для каждого пользователя.

Адаптивные гипермедиа системы опираются на модель пользователя, что отличает их от просто гипермедиа-систем. Данная модель является основой построения адаптации. Процесс построения и поддержания актуальной модели пользователя в адаптивной системе состоит в сборе данных из различных источников. В качестве неявного источника выступает наблюдение за действиями пользователя, а в качестве явного — опросы и введение пользователем данных. Модель пользователя и адаптация являются двумя сторонами одного процесса. Существует зависимость количества и качества информации, которая представлена в модели пользователя, от типа адаптационного эффекта, который стремится реализовать система [4]. Принцип функционирования адаптивной обучающей системы схематически изображены на рисунке 2 [5].

Рис. 2. Схем функционирования адаптивной обучающей системы

 

Адаптационные возможности системы зависят от применяемых в ней моделей предметной области и модели пользователя. На этапе принятия решений об адаптации избираются конкретные методы адаптации на основе результатов этапа моделирования пользователя с целью улучшить избранные аспекты взаимодействия ученика и системы [6].

Совершенно очевидно, что наиболее перспективными являются СДО, реализующие адаптивную модель с применением интеллектуальных технологий. При этом, как в экспертных обучающих системах, так и в системах, реализующих технологию адаптивного гипермедиа, необходимо комбинирование в единое целое знаний как минимум трех типов: об изучаемой предметной области, о педагогических приемах и стратегиях обучения, о психологических особенностях личности, характеристиках мыслительной, познавательной деятельности. Одним из возможных направлений совершенствования СДО, в части учета характеристик мыслительной и познавательной деятельности, является применение способов оценки информационных характеристик обучаемых.

Денисов А. А. и Колесников Д. Н. в теории информационных цепей определили в обобщенном виде информационные характеристики человеческого фактора: информационная память, информационная ригидность и информационное сопротивление [7].

Данная теория нашла свое применение в области взаимодействия абонента и провайдера сети в условиях рынка информационных услуг. Процесс передачи и переработки информации в работах В. С. Жабреева, М. Н. Устюгова, В. В. Прокопенко [8,9], рассматривался в виде информационной цепи на постоянном информационном токе.

В простейшем случае процесс передачи информации от СДО к обучающемуся может быть представлен в виде информационной цепи, которая представлена на рисунке 3 [7].

Рис. 3. Информационная цепь передачи информации между системой дистанционного обучения и обучающимся

 

Данная схема включает источник информации, в качестве которого рассматривается СДО, и приемник информации — обучающийся. Выданная источником информация поступает к обучающемуся, который является информационной нагрузкой источника, а затем возвращается в форме информации обратной связи.

Одной из составляющих СДО является модуль контроля освоения материала, реализующий обратную связь обучающегося с системой. Данная связь позволяет помимо оценки степени освоения изучаемого материала получить ряд характеристик, уточняющих модель пользователя в адаптивной СДО. Классическим примером реализации обратной связи является использование тестовых заданий, размещаемых в отдельных модулях дистанционного курса.

При этом совершенно очевидно, что степень успешности освоения изучаемого материала и как следствие успешного прохождения тестирования в значительной степени определяются личностными психофизиологическими (в частности, информационными) характеристиками обучающегося, которые обуславливают его способности к усвоению нового материала. Таким образом, для повышения качества уточнения модели пользователя по итогам тестирования необходима методика, позволяющая учитывать данные факторы.

Процесс тестирования в СДО может быть представлен в виде схемы замещения информационной цепи при взаимодействии приемника информации (опрашиваемых) с источником информации (тестом) (рисунок 4 [10]).

Рис. 4. Схема замещения информационной ригидной цепи с последовательной памятью при взаимодействии приемника информации (опрашиваемых) с источником информации (тестом)

 

Перед проверкой уровня знаний обучаемый уже обладает определенным уровнем знаний и квалификации hст — ИДЛ1 (информационно-движущей логикой). Личностные информационные характеристики обучаемого влияют на время, которое он тратит при формировании ответа, и смысл передаваемой информации обучающему (например, преподавателю). Согласно теории информационных цепей время реакции на полученную информацию описывается информационным сопротивлением. Таким сопротивлением τвнст обладает обучающийся, то есть это время проявления личностных характеристик обучаемого.

Источник информации, модуль контроля знаний системы дистанционного обучения, тоже обладает ИДЛ2 — hи — это напряжение источника без учета внутреннего сопротивления. ИДЛ2, которое характеризует возможности модуля отобразить тестовое задание. От того как быстрота происходит передача управляющего воздействия в системе дистанционного обучения зависит эффективность источника информации (модуля контроля).

Обучающийся также обладает информационной памятью (nст — кратковременная и долговременная память). Во время прочтения тестового вопроса происходит заполнение кратковременной памяти обучаемого, но в процессе обдумывания и формирования ответа на поставленный вопрос он может забывать часть полученной информации, что влияет на время ответа на вопрос. Кроме того процесс осмысления и формулирования ответа не может происходить, опираясь только на кратковременную память, обучаемый обращается к своей долговременной памяти, что так же влияет на информационное сопротивление (время реакции обучающегося на полученную информацию).

Еще одной информационной характеристикой обучаемого является ригидность Lст. Ригидность Lст в данном случае — активное противодействие, оказываемое психикой человека при осмыслении и формировании ответа.

В настоящее время разработано несколько способов для оценки информационных характеристик обучающегося, многие из которых построены на измерении времени ответов на некоторые контрольные вопросы. Однако, зачастую данные способы не учитывают погрешности измерения времени чтения и осмысления ответов, используют исходные данные для расчёта характеристик для одного момента времени из различных интервалов времени. С целью повышения точности оценки информационных характеристик обучающегося необходимо учитывать погрешности измерения скорости чтения, времени чтения и осмысления вопросов, использование адекватной математической модели чтения и осмысления вопросов, применение уравнений нелинейной фильтрации.

Указанная задача решается в способе оценки информационных характеристик обучающегося [11], преимущественно при оценке знаний или профессиональной пригодности. Согласно данному способу после прочтения тестового вопроса по результатам измерения определяется время формирования и осмысления ответа Т, которое исчисляют с момента прочтения вопроса до момента получения сигнала обратной связи от обучаемого или тестируемого человека, содержащего сформированные ответы. Далее по результатам измерений определяются характеристики информационных процессов в замкнутой системе с помощью метода информационных характеристик человеческого фактора. По полученным характеристикам информационного процесса находятся следующие информационные параметры обучаемого или тестируемого человека: информационное сопротивление τвнст; информационную ригидность Lст;информационную память nст. При проведении эксперимента создаётся модель информационной системы с обучающимся, включающей источник, формирующий тест и обучающегося, которая формируется в виде уравнений в пространстве состояний, затем информационные характеристики определяются с помощью уравнений марковской теории оптимального нелинейного дискретного оценивания.

Рассмотренный способ позволяет оценить информационные характеристики обучающегося и рационально организовать образовательный процесс в СДО, а также установить уровень подготовки до и после прохождения разделов дисциплины или модуля. В частности, если информационное сопротивление относительно большое, то необходимо развивать технику чтения, если информационная ригидность относительно большая, то следует расширять объём понятий в рассматриваемой области знаний, если информационная память относительно мала, то следует развивать память, как основу интеллекта. Определение информационных характеристик позволит сформировать рекомендации для обучающегося по прохождению материала, а так же поможет в построении и поддержании актуальной модели пользователя в адаптивных гипермедиа системах.

Способ оценки информационных характеристик обучающегося реализуется при помощи анализа времени ответов на тестовые вопросы и достаточно легко алгоритмизируется, что позволяет реализовать ее в виде компьютерной программы тестирования. В связи с чем, появляется возможность разработки программного продукта в виде модуля СДО. В дальнейшем необходим анализ возможных областей применения данного модуля на различных этапах дистанционного обучения с целью повышения эффективности образовательного процесса и совершенствования существующих СДО.

Основываясь на выше изложенном, можно сделать ряд выводов:

1          современные СДО имеют технические возможности адаптировать учебный процесс под особенности обучающегося, однако, степень адаптации в значительной степени зависит от реализуемой в системе модели обучающегося и полноты ее описания;

2          возможным направлением повышения качества модели пользователя в СДО является учет информационных характеристик обучающегося, что позволит корректировать учебный процесс исходя из психофизиологических особенностей конкретного пользователя СДО;

3          методика оценки информационных характеристик обучающегося должна быть формализована в виде программного модуля, являющегося частью СДО, что позволит в значительной степени автоматизировать адаптационную составляющую данных программных продуктов.

 

Литература:

 

1          Янушко, Д. Ю. Интеллектуальные и экспертные системы дистанционного обучения в системе повышения квалификации [Электронный ресурс]: Институт правоведения. — 2010. — № 2. — C. 604–609. — URL: http://masters.donntu.edu.ua/2014/fknt/bulyuk/library/article5.htm. — [Дата обращения: 28.10.2014].

2          De Bra, P. M. E.: Teaching Hypertext and Hypermedia through the Web. Journal of Universal Computer Science 2, 12 (1996) 797–804 [Электронный ресурс]. — URL: http://www.iicm.edu/jucs_2_12/teaching_hypertext_and_hypermedia. — [Дата обращения: 28.06.2012].

3          Brusilovsky, P., Adaptive and Intelligent Technologies for Web-based Education. In C. Rollinger and C. Peylo (eds.), Special Issue on Intelligent Systems and Teleteaching, Konstliche Intelligenz, 4, 19–25.

4          Desmond Elliott. An Architecture for Life-long User Modelling / Desmond Elliott, Frank Hopfgartner, Teerapong Leelanupab, Yashar Moshfeghi, Joemon M. Jose.// LLUM'09: Proceedings of the Lifelong User Modelling Workshop. — 2009. — рр. 9–16.

5          Гагарін, О. О. Дослідження і аналіз методів та моделей інтелектуальних систем безперервного навчання / О. О. Гагарін, С. В. Титенко // Наукові вісті НТУУ «КПІ". — 2007. — № 6(56). — С. 37–48.

6          Смирнов, В. А. Разработка архитектуры адаптивной системы дистанционного обучения [Электронный ресурс]: портал магистров ДонНТУ. — URL: http://www.masters.donntu.edu.ua/2011/fknt/smirnov/diss/index.htm. — [Дата обращения: 10.09.2013].

7          Денисов, А. А. Теория больших систем [Текст] / А. А. Денисов, Д. Н. Колесников. — Л: Энергоиздат, 1982. — 288 с.

8          Методики оценки информационных способностей персонала службы технической поддержки провайдера сети: Отчет о НИР / Южно-Уральский профессиональный институт; руков. Жабреев В. С.; испол.: Прокопенко В. В. — Челябинск, 2005. — 30 с.

9          Прокопенко, В. В. Рационализация менеджмента провайдера сети в условиях рынка информационных услуг [Текст]: дис. … канд.тех. наук: 05.13.10 / Прокопенко Василий Витальевич. — Челябинск, 2005. — 129 с.

10      Пат. 2360595 МПК А61B 5/00. // Способ определения информационных параметров обучаемого или тестируемого человека; Авторы: В. С. Жабреев, Т. Н. Половова. — Опубл. 10.07.2009. Бюл. № 19. Зарегистрировано 10 июля 2009 г.

11      Пат. 2468749 МПК А61B 5/16. // Способ оценки информационных характеристик обучающегося; Авторы: В. С. Жабреев, Н. Д. Давыдова, В. Л. Федяев. — Опубл.10.12.2012. Бюл. № 34. Зарегистрировано 10 декабря 2012 г.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle