Обучающий тренажер «Логико-структурный анализ» | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 3 августа, печатный экземпляр отправим 7 августа.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №23 (261) июнь 2019 г.

Дата публикации: 09.06.2019

Статья просмотрена: 5 раз

Библиографическое описание:

Романцова Д. В., Казанская О. В. Обучающий тренажер «Логико-структурный анализ» // Молодой ученый. — 2019. — №23. — С. 23-27. — URL https://moluch.ru/archive/261/60388/ (дата обращения: 20.07.2019).



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.

  1. 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.

  1. 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.

  1. Анализ ипланирование

В данном сценарии совмещаются первый и второй сценарии, что позволяет провести целевое планирование проекта.

  1. 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.

тренажер.PNG

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:

  1. Черняк Ю. И. Системный анализ в экономике.-М., «Экономика»,1975.-191с.
  2. 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)
  3. 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.
  4. 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
  5. Хачатрян М. Э. Проведение исследования методом изучения кейса в организациях // Молодой ученый. — 2018. — № 49. — С. 400–403.
  6. Андрюсов Б. Е. Кейс-метод как инструмент формирования компетентностей / Б. Е. Андрюсов // Директор школы.-2010.-№ 4.-с.61–69.
  7. Деревин Ю. Д. Функциональная модель создания кейсов в информационно-аналитической системе //Современные информационные технологии и ИТ-образование-2011.-№ 7.-с.321–327
  8. 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.
  9. 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.


Задать вопрос