CC BY
25
Дидактическая инженерия: практика реализации
Гарифьянов Нургаяз Фархатович студент 1 курса магистратуры, Институт вычислительной математики и информационных технологий, Информационные системы и технологии Казанский Федеральный Университет [email protected]
Нуриев Наиль Кашапович профессор, д.п.н., заведующий кафедрой информатики и прикладной математики, Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К.Маркса, 68, г. Казань, 420015, (843)2314119 nurievnk@mail. ru
Аннотация
Разработана дидактическая система «Редактор автоматизированных курсов» (РЕДАКТОР), которая формирует техногенную образовательную среду (ТОС) для обучения студента с целью быстрого развития его проектно-конструктивных (АВС) способностей на фоне освоения им знаний в рамках компетенции.
Система прошла апробацию и позволяет вести эффективную подготовку (самоподготовку) студентов по инженерным направлениям в метрическом компетентностном формате.
A didactic system "Editor automated exchange" (ED), which forms a man-made educational environment for students training to the rapid development of its design and design (ABC) capabilities on the background of the development of knowledge within their competence.
The system has been tested and allows for efficient training (self-study) students in engineering fields in the metric format competency.
Ключевые слова
компетентность, техногенная образовательная среда, программное обеспечение, АВС-способности, качество владения компетенцией, метрики компетентности
competence, a technological educational environment, software, ABC-ability, quality of ownership competence, competency metrics
Введение
Для достижения быстрого развития проектно - конструктивных (ABC) способностей студента, на базе усвоенных им знаний, дидактическая система должна обеспечить доступное обучение на высоком уровне трудности. Формально, это требование к дидактической системе подготовки инженера в техногенной образовательной среде (ТОС) может быть детализована и представлена как граф из комплекса частных требований к проектируемой системе (рис. 1).
Разумеется, дидактическая система электронного обучения в ТОС должна обеспечить доступность одновременно и по сложности, и по темпераменту, по web -сети. Очевидно, что на практике спроектировать такую систему, удовлетворяющую всем требованиям по доступности, удается только при «эволюционном» развитии системы. Это означает, что требуется ее согласованное развитие к системам с
искусственным интеллектом (smart - системам) по прототипам «от простого к сложному», по крайней мере, по трем компонентам: содержанию, технологиям (обучения, диагностики), программному обеспечению. Теоретические основы и практика использования системы изложены в работах [1 - 5].
Рис.1. Граф требований к дидактической системе электронного обучения
Проектирование системы «Редактор автоматизированных курсов»
Разработанный РЕДАКТОР в виде web - приложения включает функционал, необходимый для выполнения поставленных целей и задач, т.е. позволяет реализовать эффективную массовую подготовку инженеров согласно стандарту в ТОС в метрическом компетентностном формате.
В разработанной системе имеется 3 типа пользователей:
• Студент
• Преподаватель
• Администратор
Администратор системы создается автоматически в момент развёртывания системы. При регистрации нового пользователя, его аккаунту автоматически присваивается тип "студент". Администратор имеет возможность изменения типа пользователя системы, то есть присвоение пользователю статуса "преподавателя" с передачей должных ему полномочий.
Главная страница содержит краткое описание возможностей системы и форму регистрации нового пользователя (рис. 2).
Рис. 2. Главная страница
Преподаватель имеет возможность создать неограниченное количество курсов в метрическом компетентностном формате. При создании нового курса указывается количество уровней обучения и режим прохождения курса студентом, при указании автоматического режима, для доступа к следующему разделу не требуется ожидать проверки блока задач.
Рис. 3. Управление курсами
Для управления курсом существует специальная страница, на которой
имеется возможность добавления темы курса. При создании каждой темы автоматически создаётся необходимое количество разделов для этой темы, под каждый уровень сложности (рис. 3-5)._
НАэмниекурс«-
ЬУгпотмрчч 'тчрим>
Количество уровне*
1 * Див—ота на рвяшт
а
Рис.4. Форма создания курса
Рис.5. Управление курсом
На странице управление разделом отображаются добавленные теоретические материалы, тесты, блоки задач. Также на данной странице преподаватель имеет возможность изменить настройки раздела (рис. 6).
Для добавления и редактирования материалов раздела, преподавателю предоставляется визуальный редактор текста, который позволяет ему видеть, как материал будет выглядеть на странице после публикации (рис. 7). Используемый визуальный редактор имеет следующие возможности:
• Копирование текста с сохранением его стилей из документов и web-
страниц
• Вставка изображений
• Форматирование текста
Киимхпа юлршц п|м пщцщиим швгт
Кимсяа пелмгас шримп
Рис.6. Управление разделом
3 В *'» а 7
• « II т • • V ! i « и ft Г мЯ^П^К
32 Пост»юо1Я зада*« даюфвтнсгз лрогэаммировтия Рассмотрим осоОвмюсти постанов«* радли^ных тегов »адам дисарвтхсю программирование ма ноьасротмыя пр»мир<и
Зим а и гц I -гу-гга* Грузовом гошейпер ризален на m отсепоо вмвстивюстьш * I I л| предполагаете» (юхлыоввп. его ала г провизии п видов грузе« GrC' 1 •) "оторъ«9 обладают свойством ивоегммосп» Обозики* объем аамимавмый огинимей р/о груза а ,-м отсома конт-eitoapa, зОо.»ма^ны С, довод штормй до мот Autw получвм or парааазим вемнииы /го груза, в рамка« сдегАотмх обозначений ммаот О u г и постаалама залома |;ф|фммрив**ь план тигру мм •!»•• !«мии(н» та«, шобм .у««-*! лолу*«***»«*, or пнрие<еми был Ot* м*а;эимагъ»«мм Обозначая X, - «шличество едимии / го груза, планируемое к перевози? получим математичеиую формулировку
гшдоп Z-rvutZC, "Р* огрвиич**«**« «я вместимость ©томов i - tiwJL условии и»
отрицательности х, ifl и условии неделимости грузов вираиасидосп треЬсвакивм иелсчиспеимости пщеимемние у • Ы {/ - •£>• N - инсвисни мм'уреоьмм« нм.мп ЕДИМ-Твммнои ишичи* ГНШу-мммнмк ih,!-*-" <г
иласотчесяой зада« и линейного программирования состоит в долоте» тегыюм требовании иепомислеи лвраимнжм« Сны «иторемь ,v«mhnm зад»«« укшчивим« есовркатвльным смысл
Рис.7. Добавление теоретического материала
В форме редактирования тестов для каждого вопроса указывается его временная сложность, количество вопросов, сам текст вопроса и его ответы (рис. 8). Количество вопросов в каждом тесте зависит от настройки раздела. При редактировании текста вопроса и его ответов также используются возможности визуального редактора.
Аура« икстаошятгчщшщт »«* ■ щ»-1и ч»ч; —фа—— но—»ч о Тест 1РОО
Кд«ффШШЧ1Г
Вопрос I.
Увеещ* Фк>еи*й№пу*пееи11с*« Кшш |кю<ие» Сп1нх№
Г <пт*
у^Ц-Г.
.V »с'; Вофос ?
У*иаты пДшюаииТврЫИш Офииив
Я
Ко ОТ И.• Щ» «ГрП«* СП}*НЭСТЪ ПраМ)Ъяа1 «1И •
(Л «о)
Прим НМД <м—т
(-ж; 0|
Рис.8. Форма управления тестом
При создании блока задач, указывается его название и временная сложность (рис. 9). Количество задач в блоке также зависит от настроек раздела. Количество блоков задач на раздел - неограниченно.
Рис.9. Управление блоком задач
При предоставлении преподавателем студенту доступа к курсу, он имеет возможность проходить его в двух режимах, подготовки и самоподготовки. В режиме самоподготовки студент имеет возможность видеть и отвечать на некоторые вопросы из тестов. Также для него создается блок задач, без возможности отправки на проверку преподавателю (рис.10).
Рис.10. Список разделов курса
Каждый раздел предоставляется студенту как набор теоретических материалов, и, созданный автоматически, вариант тестов и задач. Для успешного прохождения раздела необходимо, чтобы общая оценка за раздел была не меньше
чем 0.6, иначе ему необходимо проходить раздел заново. Количество попыток прохождения зависит от указанных преподавателем настроек данного раздела. Если же количество попыток исчерпано, то студент получает оценку, полученную при последнем прохождении раздела (рис. 11).
>||ПР И1ИМ1 ШИЧГ Т|Н11 ЦЦШИШИЧ
Пэ«*тв 1
В«и кпмим 1
Т Щ1ГРРЛ» ИГ Щ1Г
Рис.11. Страница прохождения раздела
При прохождении теста студент получает определенное количество вопросов из базы вопросов данного типа теста текущего раздела (рис. 12). Количество вопросов определяется настройками раздела. Каждый вопрос может иметь 1 или более правильных ответов. Количество времени на прохождение теста зависит от временной сложности каждого вопроса и коэффициента умножения указанного преподавателем в настройках данного теста. При истечении времени, автоматически отправляются ответы студента на тест в том состоянии, в котором они находились на данный момент.
1 Каком или какие методы гарантируют пол учении оптимального плана переволок транспортной задачи?
4 Матрица тлрифои транспортном задачи должна быть:
з Выберите верны* из нижеприведенных утверждении
1 НМД*«! »м»1« ршо првтицриим «СШ ЯЦЯМИСЯО ППГИ*ДИШ
3 'НКВДПТИМИ^ИТИЖЧММОЙ ИМ1*1*"*
4 чшм П»ИЧ"|11»*» цистит »«и*« «»ими* мрам пуниищ миг 1як1Ц»М1СТн|ч||с1Р1М1рММ1ВМ|
Рис.12. Прохождение теста
Набор задач, предоставленный студенту, содержит по одной задаче из каждого блока (рис. 13). Для описания решения студент может использовать, как визуальный редактор текста, так и загрузку файла, содержащего решение.
Рис.13. Решение задач
После отправки решения студентом, преподаватель, создавший данный курс, может просмотреть список отправленных ему решений. В данном списке на первых места отображаются непроверенные решения. В списке отображается раздел, которому принадлежит данное решение, и студент отправивший решение (рис. 14).
Рис.14. Список отправленных решений
При просмотре решения преподаватель видит текст задачи, и ответ студента (рис. 15). Если был загружен файл с решением, то появится соответствующая кнопка
для скачивания данного файла. Каждое решение может быть оценено значением от 0 до 1. После оценивания решения, автоматически рассчитывается оценка студента за данный раздел, зависящая от его результатов тестов и оценкой за решение задач.
**и « — uw*|У(1ч«» llCifft—«t I ц»ф>«11шН
1*дки Г
Ия -»rter* rw«»»to«H rinr ту*чмг гтщду«11Иа|г*гра| грмтгамгл* <угwry? преиещ 1Х>. КК> WO» 3*0 чаи» доги« rwra*rcrtw*Mi Ьжиинч fttu laiuiMpa« 20 С 3SQi!S0 low Putiiivitik пин ex! Mi« wrri им чл »йиши^икИйг—«»w • iwctnpi чя мирдм и
•«mflacMKtb иимгом '«»цк»с имеет ВИЛ
(13 8 10 9 Ч С-, 12 В -1 5 I 14 7 10 14.
PtumM erjaintt
Рис.15. Оценивание решения задач
После прохождения всех разделов курса, рассчитывается оценка за данный курс, зависящая от оценки каждого раздела. Также результат отображается в графическом виде в виде многоугольника. Значениями вершин являются сложности разделов, а значения полученные студентом зависит от оценки решения блоков задач. Также на странице результатов выводится все оценки разделов, тестов и задач. Данная страница доступна как студенту, так и преподавателю (рис. 16).
Рис.16. Вывод результатов
Заключение
В целом, РЕДАКТОР (www.redkurs.ru) предполагается использовать коллективом преподавателей по следующей схеме:
1. Организуется коллектив преподавателей. Любой преподаватель из коллектива может создать учебный курс для освоения студентами, какой - то компетенции. Учебный курс должен быть авторским с прототипом, изданным на бумажном носителе как методическое пособие.
2. Каждый новый учебный курс проходит процедуру рецензирования и разворачивается в библиотеке РЕДАКТОР.
3. РЕДАКТОР планируется развернуть в облаке и использовать по технологии «тонкий клиент».
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (проект № 15-07-05761).
Литература
1. Нуриев Н.К., Журбенко Л.Н., Шакиров Р.Ф., Хайруллина Э.Р., Старыгина С.Д., Абуталипов А.Р. Методология проектирования дидактических систем нового поколения. Казань, Центр инновационных технологий, 2009. 456 с.
2. Печеный Е.А., Нуриев Н.К., Старыгина С.Д. Экономико-математические модели в управлении: учеб. пособие. Казань: Центр инновационных технологий, 2016. 224 с.
3. Нуриев Н.К., Старыгина С.Д., Ахметшин Д.А. Алгоритм оценки качества владения компетенцией на основе показателя глубины усвоенных знаний // Альма-Матер (Вестник высшей школы). 2015. № 11. С. 64-67.
4. Старыгина С.Д., Нуриев Н.К. Дидактическая инженерия как метрико-ориентированная методология инженерного образования Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Education Technology & Society)" (http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html). V.17. N 3. С. 569-582 c. ISSN 1436-4522.
5. Старыгина С.Д., Нуриев Н.К. Дидактическая инженерия: проектирование ЭОР для подготовки инженеров в метрическом компетентностном формате // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Education Technology & Society)"
(http://ifets.ieee.org/russian/periodical/journal.html). - 2016. V.19. N 1. С. 567-577. ISSN 1436-4522.
