Данная статья посвящена разработке программного обучающего тренажера для обучения логико-структурному анализу. Основное внимание уделяется исследованию возможных сценариев обучения, которое позволит определить требования к функциональности и структуре тренажера. Существующие программные средства не предоставляют функций обучения и приобретения практических навыков в ходе выполнения логико-структурного анализа и не содержат инструментария для выполнения всех этапов логико-структурного анализа, поэтому задача реализации такого средства представляется актуальной и необходимой. В статье описываются разработанные для тренажера сценарии обучения для различных уровней пользователей и их целей. Приводятся предложенные для использования в тренажере методики обучения: метод кейсов, метод обучения на примерах и метод скриптов, а также их преимущества.
Предлагается формировать базу данных кейсов, применяемых для обучения в тренажере, в том числе и методом «краудфандинга». В статье описывается структура тренажера, включающая в себя четыре базовых модуля: описаны их интерфейсы, а также представлена диаграмма взаимодействия между интерфейсами модулей.
Разрабатываемый тренажер может быть использован не только для обучения пользователей логико-структурному анализу (ЛСА), но и для выполнения комплексного ЛСА проекта для формирования его проблематики с дальнейшим планированием.
Ключевые слова: логико-структурный анализ, логико-структурный подход, системный анализ, обучающий тренажер, сценарий обучения, кейсы.
Логико-структурный анализ как инструмент системного анализа
Как известно, в современный период методология и инструментарий системного анализа (возможно, под различными названиями) находят в той или иной степени эффективное применение в различных сферах от информационных технологий до конфликтологии. При этом разнообразие определений понятия «Системный анализ» не снижается, а, пожалуй, даже увеличивается, что, очевидно, обуславливается сложностью проблематики этого направления и, в свою очередь, обуславливает сложность освоения его методологии и инструментария.
Примем для дальнейшего обсуждения в качестве рабочего определение, данное в [1]. Системный анализ — это методология исследования, трудно наблюдаемых и трудно понимаемых свойств и отношений в объектах с помощью представления этих объектов в качестве целенаправленных систем и изучения свойств этих систем и взаимоотношений между целями и средствами их реализации. Логичным продолжением этого представления является утверждение о том, что метод системного анализа есть метод структурирования и упорядочения проблем, осуществляемый, в частности, на основе получения дополнительной информации о проблеме, вернее, о проблематике, в том числе в виде некоторых экспертных или субъективных оценок. И именно такой подход позволяет перевести проблему в разряд структурированных, к решению которых уже можно в той или иной степени успешно приложить аппарат математического моделирования и теории принятия решений.
Логико-структурный анализ или Логико-структурный поход (Logical Framework Approach), который в настоящее время рассматривается как один из инструментов системного анализа, начиная с 70-х гг. прошлого века активно применялся в США для выполнения международных проектов, затем активно внедрялся во многих странах в управлении самыми разнообразными проектами. Идеи логико-структурного анализа (ЛСА) заложены в том числе в объектно-ориентированное планирование проекта и в настоящее время широко используется в современном мире и при проектировании информационных систем и программного обеспечения. ЛСА представляет собой удобный инструмент, предоставляющий возможность широкого анализа проекта, что позволяет взглянуть на стоящую перед вами проблему с разных сторон, и, тем самым, подойти к планированию деятельности, связанной с проектом, системно [2].
Исследование возможных сценариев обучения втренажере для обучения логико-структурному анализу
Современные обучающие тренажеры, позволяющие не только предоставлять необходимые справочные и учебные материалы, а также вычислительные средства, по изучаемой отрасли знания, но и позволяющие формировать базу конкретных ситуаций, подлежащих изучению и разрешению, так называемых кейсов, а также реализующие разнообразные сценарии обучения, могут быть очень эффективными при обучении решению задач системного анализа. А изучение методики ЛСА на базе такого рода тренажеров позволяет обучающимся на конкретных примерах понять логику системного анализа и, его сосредоточенность на изучении проблематики и системного решения исходных проблем.
В открытых источниках на данный момент описаны программные средства для логико-структурного анализа, такие как Open Plan, Logframer, Microsoft Project и другие, которые осуществляют отдельные этапы ЛСА и логико-структурного планирования (ЛСП), но данные продукты не позволяют провести логико-структурный анализ комплексно.
Процесс применения ЛСП достаточно сложен, поэтому требует основательного обучения базовым понятиям и логике подхода [3], а обучающий тренажер позволит упростить процесс обучения и получения навыков за счет удобного пользовательского интерфейса и сценариев обучения.
Эффективность компьютерного обучающего тренажера во многом зависит от реализованных в нем сценариев и соответствующих методик обучения. Рассмотрим возможные варианты таких сценариев.
Обучающий тренажер — это учебно-тренировочный комплекс программ, ориентированный на обучение и отработку определенных практических навыков и умений. И, если на начальном этапе развития обучающие тренажеры представляли собой программы инструктивного типа с жестким характером обучения, то современные интерактивные тренажеры стали более ориентированы на индивидуализацию обучения, т. е. предусматривают различные сценарии взаимодействия обучаемого с тренажером [4]. Чаще всего сценарием обучения называют выстроенную последовательность шагов, направленную на достижение поставленной пользователем цели.
Цель разрабатываемого тренажера — получить навыки применения логико-структурного анализа на практике и закрепить полученные навыки. При этом реализованные в тренажере функции должны позволять хотя бы предварительно (эскизно) рассматривать проблематику реального проекта.
Для разрабатываемого на кафедре вычислительной техники НГТУ тренажера Logframe было предложено несколько сценариев.
- Анализ проблем иформулирование целей
Данный сценарий включает в себя все этапы фазы анализа ЛСА: Анализ заинтересованных сторон, Анализ проблем и Анализ целей. Результатом выполнения данного сценария будет формулировка конкретных и общих целей проекта.
- Логико-структурная матрица
Данный сценарий включает в себя следующие этапы фазы планирования ЛСП: Определение логики участия, Формулировка основных предположений и факторов риска, Определение показателей прогресса реализации и степени достижения целей проекта и Составление плана действий. Результатом выполнения данного сценария будет Логико-структурная матрица(схема), которая содержит всю основную информацию о проекте и может рассматриваться как представление итоговой концепции проекта.
- Анализ ипланирование
В данном сценарии совмещаются первый и второй сценарии, что позволяет провести целевое планирование проекта.
- Расширенный сценарий
В данном сценарии в дополнении к основным этапам фаз анализа и планирования добавляются этапы Планирования мероприятий и Составления бюджета. Данные этапы позволят более детально спланировать реализацию проекта.
Задачи, решаемые при помощи ЛСА, относятся к классу качественных (плохо структурированных) задач, решение которых связано с определенными трудностями, из-за невозможности математического описания и разработки точного однозначного алгоритма решения. Поэтому для обучения решению таких сложных задач было принято решение применение комплекса обучающих методик.
В разрабатываемом тренажере в качестве методик обучения были предложены следующие решения:
Метод кейсов –это методика обучения, использующая описание различных в той или иной степени реальной проблемной ситуации, которую необходимо проанализировать с целью выработать адекватное решение по устранению исходной проблемы [5,6]. Обучение с использованием кейсов является одной из форм эффективных технологий обучения. Предложенная в кейсе проблема не имеет однозначных решений, пользователи тренажера должны самостоятельно исследовать ситуацию и предложить возможные решения.
Метод «Обучение на примерах» — Learning From Examples (LFE)– метод обучения, в котором обучаемому предлагается ознакомиться с примером решения задачи, проанализировать его и сделать выводы. В отличие от имитационного метода, в LFE обучаемому нет необходимости копировать «поведение» решения из примера. В зависимости от способности воспринимать новую информацию и темпа обучения, пользователь может ознакомиться с необходимым ему для понимания количеством примеров и принять решение о выполнении проекта.
Метод скриптов — инструмент, предоставляющий обучаемому последовательность вопросов/предложений, сопровождающих решение задачи. Данный метод, как правило, используется преимущественно в сфере продаж, но его применение в электронном обучении может служить эффективным средством. Первое выполнение задачи без руководства может повергнуть обучаемого в состояние «информационного вакуума», поставить его в затруднительное положение и снизить уровень его мотивации продолжать обучение. Использование данного метода предоставляет пользователю поддержку в виде сопровождения на всех этапах решения задачи.
Использование всех этих методов в совокупности обеспечит обучаемому достаточные условия для решения плохо структурированных задач.
Пополнение базы данных кейсов является одним из наиболее важных условий функционирования системы, использующий метод кейсов [7]. Поэтому системы, использующие кейс-метод испытывают необходимость в модернизации и пополнении «банка» кейсов. Традиционно, данную функцию выполняют преподаватели или администраторы системы, самостоятельно подбирая кейсы, структурируя их и заполняя базу данных. В разрабатываемом тренажере был предложен метод краудфандинга, при котором пополнение базы данных кейсов происходит преимущественно на основе проектов, выполненных обучаемыми. Т. е. проект, выполненный обучаемым в тренажере в режиме «Оригинальный проект» (то есть без использования предложенного тренажером кейса), оценивается преподавателем или администратором и при соответствующей оценке добавляется в базу данных кейсов.
Архитектура тренажера
В ходе выполнения исследования, проведенного в работе, был рассмотрен ряд обучающих тренажеров со сценарным обучением, в том числе выполненные на кафедре вычислительной техники в НГТУ, такие как «Тренажёр по генетическим алгоритмам оптимизации, предназначенный для обучения решению задачи коммивояжёра» [8], «Принятие решений в условиях статистической неопределенности» [9], с целью выявления структуры, используемой в обучающих тренажерах. Рассмотренные тренажеры были разработаны и применяются для обучения студентов.
Исходя из рассмотренных вариантов, с учетом методик, упомянутых выше, была предложена структура, построенная на основе следующих модулей:
Справочно-Обучающий Модуль
Модуль, содержащий учебно-методические материалы и руководство пользования тренажером. Он предназначен для ознакомления обучаемых с теорией логико-структурного анализа и с инструкциями по работе в тренажере. Данный раздел в интерфейсе отображается в виде многоуровневого структурированного списка, объединенного в группы по смысловому содержанию. При выборе пункта из списка в рабочей области обучающего тренажера отображается соответствующая теоретическая информация.
Модуль «Тренажер»
Данный модуль является основным, и предназначен для выполнения ЛСА в соответствии с выбранным сценарием. В верхней части рабочей области отображается инструмент, осуществляющий навигацию по этапам ЛСА. В основной части рабочей области отображается интерфейс для выполнения текущего этапа: таблица в случае анализа заинтересованных сторон, всех этапов фазы планирования, результатом которых является логико-структурная схема, а так же на этапе планирования бюджета; иерархическая структура типа «дерево» на этапах анализа проблем и анализа целей; и диаграмма Ганта на этапе составления графика мероприятий. На боковой панели интерфейса располагается инструмент навигации, позволяющий осуществить доступ к модулям «Справочник» и «Примеры». Прототип интерфейса данного модуля представлен на рисунке 1.
Модуль «Журнал»
Это модуль, предназначенный для хранения результатов выполнения проектов пользователем. Перейдя в данный раздел, пользователь может ознакомиться со списком выполненных им проектов. В списке отображается название проекта и дата его выполнения. При клике на проект осуществляется переход в модуль «Примеры». Выполнение проекта частично и возобновление работы над ним в разрабатываемом тренажере не предусмотрено.
Модуль «Примеры»
Данный модуль дает возможность ознакомиться с примерами выполненных другими пользователями проектов. В зависимости от того, из какого модуля обучающий будет обращаться к данному модулю, его отображение будет разным. При доступе с главной страницы пользователь получает доступ к списку всех выполненных с помощью данного тренажера проектов, и при выборе проекта из списка ему представится возможность ознакомиться с содержанием проекта полностью. При обращении к данному модулю из модуля «Тренажер», обучаемому будут представлены примеры выполнения другими пользователями того этапа, при выполнении которого он обратился к данному модулю, выбранные с учетом категории проблемы, которую решает пользователь. В случае, если пользователь работает над проектом без заранее заданной проблемы, ему будут предложены для ознакомления все проекты, без привязки к категории.
Все модули должны быть взаимосвязаны и предоставлять интуитивно понятные работы с тренажером является возможность одновременно работать с модулями «Тренажёр» и «Справочник», а так же «Тренажер» и «Примеры». Схема переходов между интерфейсами в тренажере представлена на рисунке 2.
Рис. 1. Прототип интрфейса модуля «Тренажер»
Рис. 2. Диаграмма навигации между интерфейсами
В настоящий момент тренажер находится на стадии тестирования и проходит проверку на специально подготовленных тест-кейсах.
Литература:
- Черняк Ю. И. Системный анализ в экономике.-М., «Экономика»,1975.-191с.
- Туккель И. Л. Управление инновационными проектами: учебник /, А. В. Сурина, Н. Б. Культин / Под ред. И. Л. Туккеля. — СПб.: БХВ-Петербург, 2011. — 416 с.: ил. — (Учебная литература для вузов)
- Готин С. В. Логико-структурный подход и его применение для анализа и планирования деятельности/С. В. Готин,, В. П. Калоша.- Москва:ООО «Вариант»,2007.-118с.
- Трухин А. В. Анализ существующих в РФ тренажерно-обучающих систем /А. В. Трухин // Открытое и дистанционное образование. Ассоциация образовательных и научных учреждений «Сибирский открытый университет» (Томск).-2008.-№ 1.-с.32–39
- Хачатрян М. Э. Проведение исследования методом изучения кейса в организациях // Молодой ученый. — 2018. — № 49. — С. 400–403.
- Андрюсов Б. Е. Кейс-метод как инструмент формирования компетентностей / Б. Е. Андрюсов // Директор школы.-2010.-№ 4.-с.61–69.
- Деревин Ю. Д. Функциональная модель создания кейсов в информационно-аналитической системе //Современные информационные технологии и ИТ-образование-2011.-№ 7.-с.321–327
- Кузьмин К. К. Разработка учебного тренажера по генетическим алгоритмам оптимизации / К. К. Кузьмин, О. В. Казанская // Международный научно-исследовательский журнал. 2014.№ 3(22).С. 31–32.
- Качурин А. Е. Обучающий тренажёр «Принятие решений в условиях статистической неопределенности» // НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ //Сборник научных трудов в 9 ч. / Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2016. — Часть 1. — 137 с.
