Т.А.Гаврилова, С.В.Удальцов, А.М.Яшин
Санкт-Петербургский государственный технический университет
Тел.: (812) 247-16-00, e-mail: svu@fn.csa.ru, gavr@fn.csa.ru
История разработки различных обучающих систем насчитывает почти столько же лет, сколько общая история всей Computer Science. В период 1960-1990 г. был накоплен уникальный опыт [1] создания систем, обучающих и помогающих обучению различным, в первую очередь техническим, дисциплинам. Создано множество методик и рекомендаций, касающихся как технического, так и педагогического аспектов автоматизированного обучения.
Исследователями было замечено [2, 3], что качество обучения значительно улучшается по всем основным параметрам (качество и скорость запоминания изученного материала, способность к практическому применению), если в процессе обучении применяется принимаются во внимание личностные характеристики обучаемого. Однако, очевидным является тот факт, что построение и продуктивное использование достаточно сложной модели личности обучаемого является весьма сложной задачей. До настоящего времени не создано универсальных методов решения этой проблемы.
Бурное развитие коммуникационных технологий, в особенности глобальной сети Internet, сделало актуальным вопрос о дистанционном обучении (ДО).
Получили широкое распространение автоматизированные системы ДО (АСДО), основанные на реализации технологий Hypermedia в Internet, называемой World Wide Web. Основными их достоинствами являются: легкость разработки, большое количество вспомогательного ПО, стандартность используемых протоколов и интерфейсов, и, как следствие, - доступность широкому кругу пользователей. Однако, такие СДО первого поколения, основанные на статических гипертекстовых массивах, никак не учитывают личность обучаемого, что неизбежно понижает эффективность обучения.
Эффективность АСДО намного повышается, если система предусматривает механизм тестирования качества усвоения материала обучаемым. Такие системы с обратной связью (и средства их разработки) появились в Internet практически одновременно с пассивными системами. Они представляют собой второе поколение АСДО. Однако, подсистема тестирования, сама по себе никак не может повлиять на процесс обучения. Это означает, что всем обучаемым предоставляется один и тот же учебный материал в одной и той же форме.
Адаптивные АСДО, способные накапливать, обрабатывать и учитывать в процессе обучения информацию об обучаемом, относятся к третьему поколению АСДО. В таких системах учебный курс разрабатывается с учетом модели обучаемого (включающей как априорные данные, так и результаты выполнения промежуточных тестов) и позволяет в процессе обучения представлять материал в той последовательности, которая лучшим образом соответствует личности обучения.
В Санкт-Петербургском государственном техническом университете совместно с Институтом высокопроизводительных вычислений и баз данных ведется разработка АСДО третьего поколения IDLE (Integrated Distance Learning Environment) [4, 5]. Помимо рабочего места студента - интеллектуального агента, в состав системы входят рабочие места редактора курса, администратора системы и преподавателя-контролера. В проекте используются новейшие технологии реализации распределенных информационных систем: клиент-сервер, интеллектуальные агенты, Java.
В состав адаптивной АСДО входит интеллектуальная подсистема вывода, которая в некоторые моменты времени решает задачу выбора между несколькими возможными вариантами дальнейшего обучения. Таким образом, сам учебный курс представляет собой направленный граф общего вида, узлами которого являются документы HTML, хранящиеся на сервере ДО, а ребра - возможные пути между узлами. "Путь" каждого обучаемого по учебном курсу (т.е. по графу) выбирается на основе набора правил, заложенного в систему при создании учебного курса. С каждым ребром [A->B] ассоциировано некоторое правило, определяющее, при каких условиях находящемуся в узле A обучаемому будет на следующем шаге обучения предоставлена информация из узла B. Параметром правила является экземпляр модели обучаемого, включающий результаты пройденных контрольных тестов.
Система поддерживает динамическое подключение модели обучаемого (за счет смены схемы БД и динамической загрузки классов Java), в целях тестирования реализована простейшая тестовая модель.
На рабочем месте обучаемого ("электронная парта") находится интеллектуальный программный агент, загружаемым браузером WWW при входе в систему. На протяжении всего времени работы в системе этот агент протоколирует и анализирует действия обучаемого, выбирая оптимальный (с точки зрения правил, заложенных в БД учебного курса) маршрут.
С заменой традиционного иерархического подхода к организации учебных материалов новым, основанным на графах, связаны существенные изменения в основных понятиях. Например, содержание учебного курса, рассматриваемое как упорядоченная последовательность глав и параграфов, более не является незыблемым.
Большая часть системы находится на этапе тестирования. Проект поддержан грантом РФФИ 98-01-00081.
Литература