CC BY
58
Организация процесса обучения с помощью интеллектуальной обучающей системы МОНАП
Аляутдинова Гузель Рафековна Студентка группы 4408 института компьютерных технологий и защиты информации Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет имени А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ), ул. К. Маркса, 10, г. Казань, 420111, 8(906)1100333 [email protected]
Игнарина Екатерина Сергеевна Студентка группы 4408 института компью терных технологий и защиты информации Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет имени А.Н. Туполе ва (КНИТУ-КАИ), ул. К. Маркса, 10, г. Казань,420111,8(950)3266445 [email protected]
Пайгина Лилия Рафаэльевна Студентка группы 4408 института компьютерных технологий и защиты информации Казанский Национальный Исследовательский Технический Университет имени А.Н. Туполе ва (КНИТУ-КАИ), ул. К. Маркса, 10, г. Казань, 420111, 8(996)9520831 [email protected]
Аннотация
В работе рассматриваются возможности проведения контрольно-оценочных мероприятий с использованием интеллектуальной обучающей системы, которая позволяет формировать задания оптимальной трудности для конкретного обучаемого. Представлено описание возможностей программного комплекса и приведен пример разработанной среды обучения. В качестве предметной области для проектирования и проведения адаптивного обучения был выбран язык разметки HTML. This paper discusses the possibility of conducting monitoring and evaluation activities using intelligent tutoring systems. MONAP, which allows you to create job specific difficulties for a particular student. The article presents the description of the software package, and shows an example of a designed learning environment. As a subject area for design was chosen as the markup language HTML.
Ключевые слова
интеллектуальная обучающая система, байесовский подход, адаптивное управление процессом обучения, оценка навыков/умений intelligent tutoring system, Bayesian approach, adaptive control of the learning process, assessment of skills/abilities
Введение
В настоящее время создание интеллектуальных обучающих систем (ИОС) является актуальной проблемой в связи с наличием большого количества обучаемых пользователей в различных сферах деятельности с неопределенным уровнем знаний, которые должны изучить определенный набор материалов и адаптивно сформировать навыки работы с новыми знаниями. Данный подход предоставляет возможность обучаемому в любой момент включаться в процесс обучения и изучать материал в удобном для него темпе, а также контролировать процесс обучения.
В качестве предметной области для проектирования системы обучения в данной работе был выбран язык разметки HTML.
HTML (Hyper Text Markup Language) — язык разметки гипертекстовых документов, который позволяет определить, какие элементы и каким образом должны располагаться на веб-странице. HTML-документ состоит из двух частей: данных, составляющих содержимое документа, и тегов, которые используются для разметки документа и его оформления. С помощью тегов можно задавать заголовки документа, изменять цвет, размер шрифта, вставлять графические изображения, таблицы и модифицировать их.
HTML - это один из основных и наиболее старых языков разметки. Однако он не только не потерял своей актуальности, но и смог расшириться. HTML - это основа, которую необходимо знать всем начинающим веб-программистам, так как даже самые сложные сайты пишутся на языках программирования, которые являются производными от языка HTML. В связи с этим изучение языка разметки HTML является актуальным в настоящее время.
Обучающая система
Основная задача обучающей системы - эффективная передача знаний обучающимся в зависимости от уровня их подготовки и способности усваивать полученную информацию.
Обучающая среда включает в себя:
• Теоретический материал изучаемой предметной области;
• Электронный тест, реализованный в программной среде TestMaker;
• Интеллектуальную обучающую систему, разработанную при помощи инструментального средства МОНАП.
В качестве теоретического материала представлен учебник по основам языка HTML. Данный учебник включает в себя информацию по базовым тегам, работе со списками, созданию изображений и таблиц. Таким образом, полностью раскрывает содержание основ курса языка разметки HTML.
Электронный тест позволяет повысить эффективность контроля знаний обучающихся, сократить время, затрачиваемое на проведение тестирования и анализ результатов тестирования. TestMaker позволяет создавать набор проверочных заданий для обучения и дальнейшего контроля знаний обучаемых, редактировать ранее созданные тесты, а также сохранять результаты тестирования.
На рисунке 1 представлен интерфейс программного комплекса TestMaker[1,2].
Рис. 1. Интерфейс программного комплекса TestMaker
Последняя составляющая обучающей системы - интеллектуальная обучающая система, разработанная при помощи инструментального средства МОНАП[3-8].
Представление возможностей системы МОНАП
МОНАП (модель обучения навыкам алгоритмической природы) -инструментальные средства для проектирования интеллектуальных обучающих систем (ИОС). МОНАП обеспечивает автоматизацию проектирования ИОС, реализуя алгоритмы адаптивного управления процессом обучения в определенной предметной области.
Программный комплекс состоит из двух модулей: Среда преподавателя и Среда обучаемого.
Модуль «Среда преподавателя» представляет собой приложение для построения ИОС. Графический интерфейс этого модуля состоит из 4-ех панелей:
1. Навигационная панель, включающая в себя 6 разделов:
• Среда обучения
• Правила.
• Свойства задач.
• Учебные задачи.
• Моделирование.
2. Панель инструментов, содержащая в себе инструменты, необходимые для работы в выбранном пользовательском разделе.
3. Контент-панель (панель содержимого), отображающая всю необходимую информацию по конкретному разделу
4. Панель статусов, содержащая всю информацию о среде обучения
ИОС содержит набор правил, необходимых для решения учебных задач. Обучаемый решает учебные задачи, опираясь на существующие правила. Каждому уровню трудности задачи соответствует ^ое количество правил. На рисунке 2 и 3 представлена подсистема правил ИОС.
Рис. 3. Подсистема правил ИОС
Также в ИОС есть раздел «Свойства учебных задач», содержащий классы и подклассы. Каждому классу соответствует конкретное число правил. Подкласс каждого класса нужен для разделения задач по уровню сложности. Каждый следующий подкласс данного класса содержит задачи, уровень сложности которых выше, чем у предыдущих подклассов. На рисунке 4 представлена подсистема «Свойства учебных задач» ИОС.
fA МОНАГТ: система проектирования - 0 X
vx?0ö
Свойства учебных задач
Среда обучения
Класс Подкласс Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y3 YS Y1B
Правила 1 г 3 3 2 2 В В 0 0 В В
1 3 3 4 4 4 В в 0 0 В В
1 4 4 4 4 5 0 в в в В В
Свойства задач 1 5 5 4 5 5 0 в в в В В
1 6 5 5 5 5 в в в в В В
2 1 0 0 0 0 1 1 1 в В В
Учебные задачи 2 3 В 0 0 В 2 3 2 В В В
2 4 0 0 0 В 3 4 3 в В В
2 5 в 0 0 в 4 4 4 В В в
Обучаемые 2 6 в 0 0 в 5 8 5 В в в
5 1 0 0 0 в В 0 В 1 1 1
3 2 в 0 0 в В в В 2 2 2
Моделирование 3 3 в 0 0 в » в В 3 2 2
3 4 в 0 0 в в в В 3 3 3
3 5 в 0 0 в в в В 4 4 4
3 6 [I 0 0 в в в В 5 5 5
Текущая среда обучении*: HTML
Рис. 4. Подсистема «Свойства учебных задач» ИОС
Следующий раздел «Банк задач», в котором представлены все учебные задачи. На рисунках 5 и 6 можно увидеть, что задачи подразделяются на классы и подклассы, которые как раз и определяют уровень сложности. ИОС выбирает задачу, соответствующую знаниям и навыкам обучаемого.
Рис.6. Банк задач
Прежде чем обучаемый приступит к тестированию, преподаватель должен зарегистрировать данного обучаемого в среде преподавателя. Для регистрации обучаемого преподаватель должен заполнить поля, представленные на рисунке 7.
Рис.7. Форма регистрации обучаемого
После того, как обучаемый будет зарегистрирован, он сможет приступить к выполнению заданий. На рисунке 8 представлен интерфейс среды обучаемого. Пользователю необходимо решить представленные ему задачи.
Решите задачу
О Mon»p>tm * Ж~ Л
-» С û © f*»JI/CJUt»nl <Г С ^ :
Программы решения интеллектуальных задач
Программы хи решения интеллектуальных задач могут быть рацелены на ккшш групп определяемых типом taon, решаемых >тими программами Пераую группу составляют игровые программы они в свою очередь делятся на две подгруппы человеческие игры и компьютерные
Какой тэг абзаца нужно применить« [g] >
Запишите недастающие атрибуты тэга font, чтобы получить запись с картинки
<1< >nt I color I'"Green1 [face *"Ала1 Black" |sEMt^ "4"> Программы решения интеллектуальных задач </font>
Программы для решения интеллектуальных задач могут быть разделены на несколько групп, определяемых типом задач, решаемых этими программами Первую группу составляют игровые программы, они в свою очередь делятся на две подгруппы человеческие игры и компьютерные игрь^
Рис.8. Интерфейс среды обучаемого
При прохождении тестирования система может принять решение об аварийном завершении обучения, если пользователь неверно решает задачи.
После того, как пользователь закончит тестирование, можно посмотреть информацию по его уровню обучаемости:
• Вероятности распределения гипотез;
• Вероятности гипотез о состоянии обученности;
• Распределения вероятностей правильного применения операции;
• Вероятности правильного выполнения операции. Информация по уровню обученности представлена на рисунке 9.
Рис. 9. Информация об уровне обученности
Также в среде обучения есть возможность посмотреть историю обучения, представленную в виде графика вероятности правильного выполнения операции от информации о шагах обучаемого. Данный график представлен на рисунке 10.
Рис.10. История обучения
ИОС, спроектированная с помощью МОНАП, обеспечивает полную автоматизацию интеллектуальных функций, таких как:
• идентификацию навыков обучаемого;
• принятие решения о продолжении обучения, достижении цели обучения, аварийное завершение;
• определение свойств учебной задачи, соответствующей знаниям обучаемого на следующий шаг обучения.
ИОС осуществляет отбор заданий с оптимальным значением трудности для конкретного обучаемого, после чего отправляет эту информацию в подсистему формирования заданий, где уже происходит отбор заданий из базы знаний на следующий шаг обучения с уровнем трудности, соответствующим навыкам и умениям конкретного обучаемого.
Заключение
В процессе изучения и анализа среды МОНАП был разработан проект интеллектуальной обучающей системы. В качестве предметной области для проектирования был выбран язык разметки HTML. Подводя итоги анализа, можно сделать вывод, что обучающая система МОНАП способствует эффективному получению знаний, а также адаптивному формированию навыков работы с полученными знаниями.
Литература:
1. Галеев И.Х., Колосов О.В., Филяев А.И.. Сравнительный анализ систем компьютерного контроля знаний // Материалы Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в многоуровневой системе образования» - 2005.- Казань: ЗАО "Новое знание" - С. 101-105.
2. Аляутдинова Г.Р., Игнарина Е.С., Пайгина Л. Р.. Обзор возможностей программных комплексов TestMaker и RichTest // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2017. - V.20. - №2. - C.377-384. - ISSN 1436-4522. URL: http://ifets.ieee.org/russian/periodical/iournal.html
3. Galeev Ildar, Tararina Larissa, Kolosov Oleg, Kolosov Vlad Structure and implementation of partially integrated adaptive learning environment // in Allison Rossett (ed): Proceedings of E-Learn 2003, Phoenix, Arizona USA, November 7-11, 2003, p. 2151-2154.
4. Galeev I. Automation of the ETS Design // Educational Technology - 1999. - V. XXXIX. -. №5. - P. 11-15.
5. Галеев И.Х. Модель управления процессом обучения в ИОС // Международный электронный журнал "Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)" - 2010. - V.13. - №3. - C.285-292. - ISSN 1436-4522. URL: http ://ifets.ieee.org/russian/periodical/j ournal. html
6. Галеев И.Х. Модель обучения в МОНАП-ПЛЮС // Искусственный интеллект - 96. КИИ-96. Сборник научных трудов пятой национальной конференции с международным участием. T.I. - Казань, 1996. - С. 17-25.
7. Галеев И.Х. Развитие адаптивных технологий обучения // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: проблемы высшего образования. Воронежский государственный университет. - 2004. - №2. - С. 76-83.
8. Galeev Ildar, Sosnovsky Sergey, Chepegin Vadim MONAP-II: the analysis of quality of the learning process model // in Valery Petrushin, Piet Kommers, Kinshuk and IldarGaleev (ed): Proceedings of IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (lCALT'2002), Kazan, Tatarstan, Russia, September 9-12, 2002, pp. 116-120.
