Инструментально-моделирующий комплекс для опережающего обучения МПП ИУС Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

жутки времени, что позволит также сделать выводы о результативности проведенных корректирующих и предупреждающих действий. Кроме того, измерение обобщенной характеристики качества, анализ результатов анкетирования студентов, да и сами анкеты можно рассматривать как документы, демонстрирующие проверяющим органам (при аттестации и аккредитации вуза), что в организации проводятся мероприятия, направленные на повышение качества образовательных услуг и на улучшение системы менеджмента качества. Опыт анкетирования студентов на кафедре АХСМК КГТУ показал, что внедрение данного процесса в деятельность вуза может служить эффективным инструментом совершенствования как СМК, так и учебного процесса, что призвано содействовать повышению качества выпускников.

Литература

1. Щукин О. С. Самооценка организации. Кросс-диагностика. Семь инструментов качества // Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс]. - URL: http://window.edu.ru/window_ catalog/files/r27555/sep05044.pdf.

2. Игнатьева Е. Ю. Самооценка в обучающейся организации // Университетское управление: практика и анализ, 2006. № 6 (46). С. 32-39.

3. Конти Т. Самооценка в организациях / Пер. с англ. И. Н. Рыбакова при участии Г. Е. Герасимовой. - М.: Стандарты и качество, 2000. - 328 с.

4. Мовчан Н. И., Мингазова Д. Н., Романова Р. Г., Сопин В. Ф. Анкетирование студентов как один из эффективных инструментов самооценки вуза // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, 2009. № 2. С. 17-23.

5. Федюкин В. К., Дурнев В. Д., Лебедев. В. Г. Методы оценки и управления качеством промышленной продукции. - М.: Филинъ; Рилант, 2000. - 328 с.

6. Методические рекомендации для вузов и ссузов по организации и проведению самооценки эффективности функционирования систем управления в области менеджмента качества на основе модели совершенствования деятельности. - СПб.: СПбГЭУ ЛЭТИ, 2006. - 84 с.

УДК 004.588,

ВАК 05.13.11,

РИНЦ 20.01.04

ИНСТРУМЕНТАЛЬНО-МОДЕЛИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕГО ОБУЧЕНИЯ МПП ИУС

В. К. Григорьев, к. т. н., доцент Тел.: (495) 434-91-32, e-mail: grigoriev@mirea.ru Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики http://www.mirea.ru

The article discusses the effectiveness of implementation and use of new and modified information-management systems. The mass professional user as one of the subjects of efficiency increasing is provided. The authors show the equivalence of different ICS representations adequate for the user and on this basis the method of developing training programs is offered. The author's tool set for creating training programs for advanced users is described.

В статье рассматривается вопрос эффективности внедрения и использования новых и модифицированных информационно-управляющих систем. Выделяется массовый профессиональный пользователь как один из субъектов повышения эффективности. Показывается эквивалентность различных представлений ИУС, адекватных для пользователя, и предлагается основанный на этом метод разработки обучающих программ. Описывается авторский инструментальный комплекс создания обучающих программ для опережающего обучения пользователей.

Ключевые слова: информационно-управляющие системы, электронные обучающие ресурсы, массовые профессиональные пользователи.

Keywords: Information management systems, electronic learning resources, massive professional users..

Введение

В настоящее время обучение с использованием электронных обучающих ресурсов (ЭОР) применяется чрезвычайно широко. В соответствии с работой [1] инструментальные средства

разработки ЭОР можно условно разделить на ориентированные на создание универсальных или специальных обучающих программ. Универсальные средства разработки чаще всего используются для создания электронных учебников, методических пособий для широкого класса предметов и областей деятельности. Специальные средства разработки ориентированы на конкретные узкие предметные области, достаточно часто эти средства предназначены для создания специальных обучающих программ в рамках одного учебного предмета. Действительно, методы и средства обучения чаще всего коррелированны с предметной областью и типом обучаемых и, таким образом, специальные обучающие программы предоставляют возможности более детального и глубокого обучения.

Рассмотрим такую широкую предметную область, как обучение пользователей работе с информационно-управляющими системами (ИУС). Действительно, общество XXI века, которое трактуется во многих работах как информационное общество, повсюду плотно обустроено ИУС, причем их количество и частота использования имеют ярко выраженную тенденцию к росту. В этом контексте эффективность использования ИУС приобретает все большее значение для общества. При этом эффективность использования ИУС непрофессиональными пользователями определяется их информационной (компьютерной) грамотностью и влияет только на качество удовлетворения их личных потребностей. В то же время эффективность использования ИУС профессиональными пользователями существенно влияет на качество работы конкретной организации, предприятия и тем самым на эффективность обслуживания целой группы потребителей, особенно это существенно при обслуживании больших групп потребителей [2]. Это обуславливает необходимость обязательного обучения профессиональных пользователей работе в ИУС. В работе [3] проводится классификация профессиональных пользователей в зависимости от их взаимодействия с ИУС и выделяется класс массовых профессиональных пользователей (МПП). Эти пользователи характеризуются следующими отличительными признаками:

• ИУС является основным инструментом МПП для выполнения своей работы;

• работа с ИУС занимает существенную часть их рабочего времени;

• МПП выполняет «небольшое» число «очень часто» повторяющихся операций в ИУС;

• МПП должен выполнять операции быстро: ошибка стоит дорого;

• этот тип пользователей ИУС должен быть массовым в системе.

Примерами такого класса пользователей могут быть операционисты банков, кассиры авиа-и железнодорожных касс, страховые агенты и вообще служащие front office. Таким образом, определена предметная область обучения - выполнение профессиональных обязанностей с помощью ИУС - и широкий класс обучаемых - МПП.

Формальное описание работы МПП можно представить в виде следующего алгоритма:

1. В текущей ситуации выделить задачи, решение которых является его функциональной обязанностью.

2. Сформулировать эти задачи в терминах предметной области.

3. Построить цепочку действий, решающих эти задачи (описать эту цепочку в терминах предметной области, может быть неявно).

4. Выделить из этой последовательности действия, проводящиеся с помощью ИУС.

5. Сформулировать эти действия в терминах ИУС в виде последовательности задач.

6. Построить цепочку действий в виде операций ИУС, решающих эти задачи (описать эту цепочку, может быть неявно) и выполнить эти операции.

7. Далее МПП выполняет обратную задачу по интерпретации полученных в ИУС результатов в изменение ситуации в предметной области.

Из алгоритма видно, что в работе МПП шаги 1-3 относятся только к предметной области, шаги 5-6 относятся только к ИУС, а шаг 4 относится и к предметной области, и к ИУС. Сделав предположение, что МПП является специалистом в предметной области и выполнять шаги 1-3 алгоритма он уже умеет, получим что, очевидно, полем обучения являются шаги 5-6 и не всегда шаг 4. Из вышеизложенного видно, что при обучении МПП должен получить в основном

умения и навыки работы в ИУС. В соответствии с теорией деятельного познания Выгодского, наиболее эффективным методом обучения навыкам является деятельное обучение, т. е. обучение пользователя конкретной работе в ИУС. Наиболее целесообразным методом обучения МПП является case-метод.. Это обусловлено тем, что алгоритм работы МПП записан формально в виде сценария, базирующегося на разрешении стандартных (описанных в инструкциях) ситуаций. На выбор средств обучения существенное влияние оказывает не только предметная область и тип обучаемых, но и экономические и технические условия, в которых необходимо проводить обучение. Анализируя типы пользователей ИУС, можно сделать вывод о возможности обучения МПП только самым экономичным способом: без переездов, с низким коэффициентом преподаватель/обучаемый и активным использованием изучаемой ИУС.

Рассмотрим задачу обучения МПП в условиях подготовки к внедрению новых или модифицированных ИУС. Эти условия для разработчиков чаще всего характеризуются следующей ситуацией:

• производится отладка всего комплекса ИУС;

• катастрофически не хватает времени для завершения работ по комплексу в срок;

• катастрофически не хватает квалифицированного персонала для тестирования и исправления ошибок;

• чаще всего уже имеется отлаженный базовый функционал и клиентский интерфейс;

• имеется небольшое число людей со знанием и умением работы в ограниченном функционале.

В то же время у заказчика возникает необходимость опережающего обучения большого числа пользователей, когда ИУС еще находится в стадии отладки. Это обусловлено существенным влиянием МПП на эффективность использования ИУС в силу их массовости и специфики работы. Решение этой задачи может быть построено на базе эквивалентной имитационной модели ИУС и компьютерных обучающих программ, использующих ситуационный метод.

1. Имитационная модель ИУС, адекватная задачам МПП

Во всех обучающих системах мы имеем объект (объекты) изучения и средства обучения или, как их иногда называют, агенты обучения. При использовании ситуационного (case) метода обучения имеются также элементы, описывающие ситуации, и инструменты, позволяющие разрешить ситуацию. В нашем случае ИУС является и объектом изучения, и элементом описания ситуации, и инструментом разрешения ситуации. Таким образом, ИУС является основным элементом обучающей системы. Однако в условиях опережающего обучения МПП полноценной реальной ИУС еще не существует, следовательно, в той или иной мере надо прибегать к использованию модели эквивалентной ИУС с точки зрения МПП. Фактически ИУС можно рассматривать как модель бизнес-процессов в конкретной области [4]. Действительно такой класс ИУС, как ERP-системы, можно рассматривать как модель Fa множества бизнес-процессов A некоторой деятельности D, например производства. Обозначим через B множество бизнес-процессов, определяемых служебными инструкциями МПП. Очевидно, что B - подмножество А. Обозначим через Fb модель множества бизнес-процессов B. Для пользователя ИУС функциональная модель реализуется посредством пользовательских интерфейсов. Аналогично определению эквивалентности двух множеств можно дать определение эквивалентности двух моделей.

Модель Fj эквивалентна модели Fj, если:

• из адекватности модели Fj бизнес-процессу A следует адекватность модели Fj бизнес-процессу А;

• из адекватности модели Fj бизнес-процессу А следует адекватность модели Fj бизнес-процессу А.

Здесь необходимо уточнить и интерпретировать понятие адекватности ИУС бизнес-процессам некоторой деятельности. Мы рассматриваем только те бизнес-процессы, которые реализуются с помощью ИУС. ИУС адекватна бизнес-процессам данной деятельности, если эти процессы с помощью ИУС выполняются правильно, а именно формально удовлетворяют требованиям технического задания. Сужая понятие адекватности ИУС до адекватности ИУС для пользователя, из множества бизнес-процессов выделим только те, в которых участвует МПП. Бизнес-процессы, в которых участвует МПП, однозначно описываются ситуациями и правилами разрешения ситуаций. Это основывается на представлении работы МПП в виде алгоритма. Ситуации, разрешение которых входит в функциональные обязанности МПП, описываются и разрешаются с помощью ИУС, и это реализуется через интерфейс ИУС. Боле того, для всякой ситуации, возникающей перед МПП, существует единственная оптимальная последовательность операций ИУС, разрешающая эту ситуацию. Критерием оптимальности является минимизация времени правильного разрешения ситуации. Таким образом, можно утверждать, что

если разрешение ситуации, которая входит в бизнес-процессы деятельности МПП, проводится ими в двух различных ИУС через одинаковые последовательности интерфейсов одинаковыми действиями, то эти ИУС для МПП при выполнении бизнес-процесса разрешения данной ситуации эквивалентны. Далее для обозначения модели ИУС, эквивалентной полной ИУС при разрешении определенной ситуации или последовательности ситуаций, используем термин «Образ ИУС».

В нашем случае «Образ ИУС» является и объектом изучения, и элементом описания ситуации, и инструментом разрешения ситуации. Иными словами, «Образ ИУС» является основным элементом обучающей программы (ОП). Это элемент с полным пропорциональным отображением экрана пользовательского интерфейса ИУС, причем это не скриншот, а форма с активными участками. Наличие активных участков в «Образе ИУС» поддерживает процесс деятельного познания. «Образ ИУС» может быть реализован различными способами. Главное, что одинаковые среди разрешенных в ОП действий должны приводить к одинаковому отображению как в реальной ИУС, так и в основном элементе ОП ИУС. В работе [5] предложен обоб-

1).

Модель изучаемой области определяется элементом 1 - «Образ ИУС», а также необязательным вспомогательным элементом 6 - «Образы документов, инструментов и т. п.». Действия обучаемого определяются набором ситуаций и заданий на их разрешение, а также возможностью самостоятельного управления процессом обучения. Задание на разрешение ситуации (элемент 2) формулируется в терминах предметной области в виде текстового и/или звукового описания ситуации. Для представления ситуации используется дополнительно элемент 5 - «Мультимедийное описание ситуации», а самостоятельное управление процессом обучения поддерживает элемент 4 - «Навигация по ситуациям и заданиям». Модель тьютора реализуется через учебных агентов, которые представлены в виде элемента 3 - «Указания по выполнению текущего шага задачи в терминах ИУС», элемента 7 -«Указания на ошибочные действия» (в текстовом и/или мультимедийном представлении), а также элемента 8, последовательно указывающего на активные участки образа экрана для правильного разрешения ситуации. Последовательность представления окон и содержание элементов интерфейса ОП определяются сценарием. Разработка сценария является наиболее и интеллектуальной, и трудоемкой частью создания ОП и в общем случае слабо автоматизируется и занимает много времени. Однако в случае разработки сценария для МПП наличие алгоритмически представимых должностных инструкций существенно упрощает и сокращает время разработки, а использование формализованного обобщенного интерфейса ОП дает возможность автоматизации процесса создания ОП для МПП ИУС. Основным и наиболее сложным является элемент номер 1 обобщенного интерфейса ОП - «Образ ИУС».

Исследование методик переноса объектов интерфейса ИУС в ОП показало, что технология создания обучающих компонентов должна придерживаться следующих принципов: ОП должна быть проста, а процесс ее создания должен быть как можно более автоматизированным и требовать минимального участия программистов. На основании данных требований был спроектирован и создан двухмашинный инструментальный комплекс (ИК) «Построитель тьюторов» [5], в основе которого лежит как объектная модель управляющих элементов ИУС, так и фреймовая модель, основанная на снимках экранов. При этом процесс создания модели ИУС, основанной на снимках экранов, автоматизирован и не требует от создателей ОП навыков программирования. Модель двухмашинного формирования ОП ИУС описывает аспекты синхронизации взаимодействия компонент комплекса. На основе данной модели можно построить формальную схему взаимодействия субъектов данного процесса. Данная схема предполагает постоянное взаимодействие двух АРМ: АРМ МПП ИУС, на котором работает оператор ИУС, и АРМ оператора ИК, на котором работает создатель ОП (рис. 2) При этом ментальные операции переключения задач у обоих операторов обеспечиваются набором средств автоматизации. Это позволяет исключить ошибки заполнения сценария, вызванные переключением внимания операторов различных АРМ, автоматизировать составление диалоговой модели ИУС,

щенный интерфейс ОП для МПП (рис.

Рис. 1. Обобщенный интерфейс ОП ИУС

при котором происходит запоминание последовательности окон и действий сценария ОП ИУС.

Основным циклом двухмашинного построения формальной записи сценария является итерация заполнения сценарного шага, при которой вначале осуществляется выполнение действия оператором ИУС на основе заранее составленного сценария, после которого оператор ИУС ожидает заполнения параметров ОП оператором АРМ сценариста. Это позволяет автоматически строить тройку {Окно, активный элемент управления, указание на правильное действие}, и на ее основе алгоритмически заполнять 1-й, 8-й и 3-й элементы обобщенного интерфейса ОП ИУС на одном элементарном шаге сценария. После подстановки параметров шага диалога ОП на основе заранее составленного сценария оператор АРМ сценариста передает управление АРМ оператору ИУС, который выполняет следующий шаг сценария. Таким образом, на базе выполнения реальной задачи ИУС осуществляется составление ОП ИУС.

2. Инструментальный комплекс «Построитель тьюторов»

Инструментальный комплекс «Построитель тьюторов», предназначенный для создания ОП ИУС (рис. 3) состоит из следующих модулей:

- обучающего компонента системы, который обеспечивает непосредственное обучение согласно сценарию обучения;

- редактора сценариев обучающей системы, который предназначен для ввода сценариев, на основе которых производится обучение;

- средств перехвата управления на машине с исходной системой и автоматического заполнения сценария, которые функционируют совместно с редактором сценариев.

Рис. 2. Схема взаимодействия субъектов двухпроцессного формирования ОП ИУС

Базовая ИУС с запущенным средством автом атического заполнения сценария

Информация о действиях

пользователя, Взаимодействие семафора

АРМ сценариста

Сценарий, модель ИУС,

обучающая программа статис-

Клиентская

.......I I I 1_|_Цт|

Сервер обучения

пИОсМ И........

Обработка клиентских запросов

АРМ преподавателя

Модуль анализа статистики

Сценарий, модель ИУС, атистика

Сценарий, модель ИУС, статистика

_ С11С и а р_ий,_ модель ИУС_ (для локальной версии)

БД сценария, статистики и модели ИУС

Рис. 3. Инструментальный комплекс «Построитель тьюторов»

Обучающий компонент взаимодействует с пользователем (обучаемым) и отображается перед ним конечным интерфейсом ОП. ОП фактически является исполнительным механизмом, для которого требуется подготовка сценария - алгоритма, согласно которому будет производиться обучение. В рамках сценария задаются значения как отображаемых в интерфейсе обучающего компонента элементов, так и скрытых от пользователя параметров. Клиент «серверная

организация ОП» обеспечивает как доставку сценария до клиентской части, так и сбор статистики по действиям обучаемого. Система предусматривает различные способы анализа статистических данных, с помощью которых можно посмотреть и уровень обучаемого и наиболее трудные для обучения места сценария в виде таблиц, графиков и отчетов. Для пользователя цикл обучения организуется следующим образом. Обучаемый регистрируется в системе, и для него выбирается задание, согласно которому будет производиться обучение. После этого появляется окно, в котором организуется диалог, где в соответствии с заданием обучаемый должен выполнить определенные действия (например, нажатие кнопки мыши на определенном оконном элементе) и в случае ошибки будет выведено сообщение о помощи. Тем самым в случае возникновения у обучаемого затруднений программа помогает в разрешении ситуации и способствует лучшему запоминанию пути разрешения ситуации на видеомоторном уровне.

Отдельным важным компонентом комплекса является редактор сценариев (рис. 4), инструментальное средство построения компьютерного представления сценария. Основным предназначением данного средства является облегчение и ускорение процесса формирования сценариев. Для этого предусмотрено множество функциональных и эргономических средств, которые увеличивают скорость разработки сценария, снижают частоту возникновения ошибок и обеспечивают удобство использования редактора. Эргономичность редактора сценариев обеспечивается следующими механизмами.

Интерфейс редактора сценариев обучающей системы приближен к интерфейсу самой обучающей системы и повторяет его в ключевых элементах. На экране редактора сценариев отображаются такие поля, как текст задания, текст помощи и окно базовой системы, на которых можно непосредственно задать их значения. В полях ввода задания и текста добавлена возможность хранения и добавления часто повторяющихся текстов из списков подстановок. Тексты в списке подстановок сгруппированы по действиям пользователя для удобства использования и сокращения количества ошибок. Переход по заданиям осуществляется при помощи списка «Шаги сценария», быстрый переход по которому имитирует смену состояний базовой системы в момент обучения и помогает быстро перейти на нужный шаг.

Средство двухмашинного автоматического заполнения является дополнительным компонентом, который связан с редактором сценариев посредством сетевого протокола TCP/IP. Данный компонент размещается на клиентском компьютере, где установлена базовая ИУС, для которой создается ОП. Он осуществляет перехват управления [MSDN, hooks] и экранов [MSDN, Capturing Screen] на клиентской машине, при этом передавая графическую информацию с прикрепленной к ней информацией о действии пользователя редактору сценариев.

Рис. 4. Редактор сценариев

Предложим методику использования инструментального комплекса «Построитель тьюторов» для обеспечения возможности опережающего обучения МПП ИУС. После завершения тестирования функционала для МПП локальной версии ИУС к ней подключается инструментальный комплекс «Построитель тьюторов». Таким образом, появляются два синхронизованных АРМ: АРМ МПП ИУС, на котором выполняется работа МПП по подготовленному сценарию, и АРМ разработчика ОП (редактора сценариев). До начала реализации ОП на основе спроектированного сценария на компьютере с установленным редактором сценариев запускается программа-перехватчик, которая ловит действия пользователя АРМ МПП ИУС и фиксирует изменения экранов ИУС, пересылая их разработчику ОП в редактор сценариев, в котором на основе этих значений строится ОП в виде скриптов. Подобная методика экспериментально показала уменьшение количества ошибок заполнения сценария и значительное увеличение производительности составления ОП по сравнению с другими методиками создания ОП.

Это обеспечивает оптимизацию такого критического параметра, как срок внедрения ИУС, за счет минимизации времени отвлечения разработчиков ИУС и занятия самой еще отлаживаемой ИУС. Более того, отдельное ОП в виде формального программного представления сценария в сочетании с исполнительным механизмом дает возможность обучения МПП независимо от реальной ИУС.

Заключение

С помощью инструментального комплекса «Построитель тьюторов» в МИРЭА был создан целый ряд обучающих программ для информационно-управляющих систем поддержки управления учебным процессом, для подсистемы «ГАС Выборы», для системы ситуационного управления каскадом водохранилищ и т. д.

Экспериментальные исследования процессов создания ОП для МПП показали, что использование инструментального комплекса «Построитель тьюторов» обеспечило уменьшение ошибок в ОП в 2-3 раза и увеличение скорости создания ОП в 5-7 раз, а уменьшение времени отвлечения аппаратно-программного комплекса ИУС и персонала разработчиков ИУС в несколько десятков раз.

Использование инструментального комплекса «Построитель тьюторов» позволило провести обучение персонала на реальной для данных пользователей ИУС до завершения ее комплексной отладки и практически с минимальным отвлечением разработчиков.

Литература

1. Соловов А. В. Технологические средства электронного обучения // Электронный сборник статей-победителей Всероссийского конкурсного отбора обзорно-аналитических статей по приоритетному направлению «Информационно-телекоммуникационные системы». - М.: Информика, 2008. - 47 с.

2. Липаев В. В. Проблемы образования в программной инженерии // Открытое образование, 2010. № 3 (80). С. 91-100.

3. Григорьев В. К. Подсистема обучения, обязательная компонента информационно-управляющей системы // Образовательные технологии и общество, 2003. Т. 6. № 3. С. 139-153.

4. Криницкий Н. А., Миронов Г. А., Фролов Г. Д. Автоматизированные информационные системы. -М.: Наука, 1982. - 384 с.

5. Григорьев В. К. Обобщенный интерфейс системы для обучения массовых профессиональных пользователей // Открытое образование, 2010. № 1. С. 11-18.

6. Григорьев В. К., Аксенов О. А. Инструментальный двухмашинный комплекс для создания обучающих компонент информационно-управляющих систем «Построитель тьюторов»: Программа для ЭВМ. Свидетельство о гос. регистрации № 200301100 от 26.12.2003.

*

*

*