Научная статья на тему 'Реализация конструктора сценария обучающих курсов'

Реализация конструктора сценария обучающих курсов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
149
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ / ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ / ГРАФИЧЕСКИЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Афанасьев Александр Николаевич, Войт Николай Николаевич

Разработаны модель сценария обучения бизнес-процессам и проектированию изделий, а также интеллектуальный графический конструктор, реализующий модель сценария с целью синтеза компьютерных учебных курсов для проведения обучения без отрыва от производства в сокращённые сроки

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Афанасьев Александр Николаевич, Войт Николай Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Реализация конструктора сценария обучающих курсов»

УДК 004.896

А. Н. АФАНАСЬЕВ, Н. Н. ВОЙТ

РЕАЛИЗАЦИЯ КОНСТРУКТОРА СЦЕНАРИЯ ОБУЧАЮЩИХ КУРСОВ

Разработаны модель сценария обучения бизнес-процессам и проектированию изделий, а также интеллектуальный графический конструктор, реализующий модель сценария с целью синтеза компьютерных учебных курсов для проведения обучения без отрыва от производства в сокращённые сроки.

Ключевые слова: интеллектуальные системы обу фейсы.

Введение

Усложнение и появление новых технических объектов, сокращение сроков их проектирования, повышение качества проектных решений, появление новых САПР и множество развивающихся САПР требуют постоянного повышения квалификации инженеров предприятий.

Компьютерные системы обучения обеспечивают подготовку (переподготовку) инженерных кадров без отрыва от производства. В основе математического обеспечения таких систем положены компьютерные модели и методы, представляющие уровень готовности инженера к решению проектных задач, процесс обучения, предметную область проектной деятельности и информационные потоки данных процесса обучения. Указанные модели соответствуют международному стандарту IEEE Р1484.1 технологий обучения [1].

Наиболее перспективным направлением развития компьютерных систем обучения является их интеллектуализация, обеспечивающая повышение эффективности обучения (обучение в сокращённые сроки, повышение качества содержания обучения, учёт индивидуальных проектных характеристик обучаемого инженера, гибкость обучения).

В статье представлен результат по разработке теоретико-множественной модели сценария компьютерной системы обучения «Конструктор Сценариев Обучающих Курсов» КСОК [2], а также описана реализация КСОК.

Теоретико-множественное описание

модели сценария

Модель сценария представляет собой ориентированный граф. Множество вершин графа кроме «обучающих» (к ним прикреплены

© Афанасьев А. Н., Войт Н. Н., 2011

шя, проектная деятельность, графические интер-

теоретико-практический материал и проектные задания), содержит контрольные вершины, в которых выполняется процедура диагностики, определяющая уровни знаний, умений, навыков и компетентности инженера, а также траекторию, по которой нужно двигаться далее обучаемому [3, 4].

Модель сценария имеет вид S cenar iy =

= {G{yertex, edge), Reflaction, Alternativ}, где Giyertex, edge) - ориентированный граф сценария;

vertex = {vi, /— 1,К } - множество атрибутивных вершин, K¡ G vertex;

edge= {e¿, i= 19E} - множество дуг,

Reflection = {Rfí, R/2, Rf% RJ4} -

множество гетерогенных отображений вершин в объекты проектирования (R/] - этапы, задачи,

процедуры, паттерны, RJ2 - тестовые вопросы,

Rf3 - практические проектные задачи, RJ% -

контрольные точки содержащие требуемые

(целевые) значения лингвистических критериальных параметров (проектных характеристик) .обучаемого инженера);

Alternativ= {vj, если v/инциндентиа vj и

V/"Ф Kj, vi<vj } - выбор обучаемым инженером траектории обучения из у/ неконтрольной вершины.

Каждому обучаемому инженеру свойственна конкретная роль в производственном цикле, которая закреплена документально должностными обязанностями на предприятии. С помощью сценария учитывается механизм ролей обучаемого.

Реализация системы КСОК

Функциональные возможности

КСОК обеспечивает следующие функциональные возможности.

1. Графическое построение статического сценария курса обучения и его редактирование.

2. Автоматизацию построения связей учебных элементов.

3. Использование гетерогенного (разнородного) учебного материала.

4. Использование средств САПР в учебных целях для моделирования, экспериментирования с объектами.

5. Разработку веб-ориентированного курса обучения.

6. Разработку веб-ориентированной проектной документации.

7. Демонстрацию построенного учебного курса.

8. Сохранение курса в формате SCORM-2004-стандарта.

Разработка системы КСОК соответствует критериям качества требований разработанной системы, определённых стандартом IEEE Std 830-1998.

Вспомогательными функциями являются:

1. Масштабирование изображения сценария с целью получения полного вида.

2. Цветовая настройка пользовательского графического интерфейса.

3. Автоматическое позиционирование и связывание вершин.

4. Автоматическое копирование содержания учебных элементов (файлов) в папку проекта сценария.

На рис. 1 представлена диаграмма вида деятельности КСОК. Пользователь запускает программу и создаёт новый сценарий либо открывает существующий, редактирует сценарий, сохраняет его и генерирует в автоматическом режиме HTML-файлы. Визуальная интерпретация сценария поддерживает интерактивный режим работы, навигационные функции перемещения по сценарию и служит для проверки сценария.

Пропуски некоторых операций построения сценария предусмотрены с помощью развилок, изображённых на рис. 1 ромбами.

Построение сценария имеет диаграмму видов деятельности, изображённую на рис. 2. Примитивами сценария являются вершины и дуги, нагруженные весами. Вершина имеет учебный материал, которым является файл.

Классы КСОК представлены на рис. 3, из которого видно, что документ состоит из одного сценария, агрегация вершин и дуг образует примитив.

Диаграмма вариантов использования КСОК представлена на рис. 4. Диаграмма деятельности (рис. 5) отражает поток управления между объектами.

Диаграмма управления КСОК

Основу диаграммы управления системы составляют три блока: разработчик курса.

система, обучаемый (рис. 6). Блок система является составным блоком и включает следующие блоки: интерфейс обработки событий и ошибок, логику программы, ввод/вывод данных, базу знаний, конечный продукт системы.

Блок интерфейс выполняет функции Windows-интерфейса. Блок обработка событий и ошибок выполняет функции слушателя (listener) событий и ловушек (catcher) ошибок программы. Блок логика программы включает внутреннюю структуру данных, процедуры и объекты программы. Составные части блока логика программы определяют цель и назначение программы. Блок база знаний включает учебный материал и тесты. Блок ввод/вывод управляет потоками данных и включает следующие операции: сохранить документ в файл, загрузить файл, сгенерировать сценарий. Конечный продукт системы включает набор html-файлов, которые работают как единое целое и составляют учебный курс.

Описание формата хранения данных

Разработан собственный формат хранения данных [5]. Шаблон формата файла следующий: vertexies | name | point | nameFile | path | id | х | у outEdgeCount,

где vertexies - признак начала информации о вершинах (учебных элементах);

name - название учебного элемента; point - полученный балл; nameFile - название прикреплённого файла; path - путь к прикреплённому файлу; id - номер учебного элемента; outEdgeCount - число исходящих вершин. После записи информации о вершинах записывается информация о дугах (траекториях): edges | idFrom | idTo | cost,

где edges - признак начала информации о дугах;

idFrom - номер вершины, откуда исходит дуга;

idTo - номер вершины, куда входит дуга; cost - вес (цена) дуги. Приведём фрагмент файла: vertexies \ общие принципы

моделирования деталей

| 0.0 | общие принципы моделирования дет алей, html |

D:\jproject\graphConstructor\sample\proba5 | 2 | 257 [ 134 | 0 | как создаются объёмные элементы \ 0.0 | как создаются объёмные элементы, html | D:\ jproject\ graphConstructor\ sample\ proba5 | 3 | 255 | 194 | 0 | эскиз и операции\ 0.0 | эскиз и операции.Ыт1 \ D:\ jproject\ graphConstructor\ sample\ proba5\ 4 | 255 | 255 | 0 |... | edges \ 0 \ 1 \ 0.0 \ 1 \ 2 \ 0.0 \ 1 \ 3 \ 0.01 7 I 41 0.01....

Открытие программы

N

/Создание нового'' I сценария

Редактирование сценария

/Генерация Веб V сценария

I

Сохранение Л V Веб-сценария )

Работа над сценарием завершена

Открытие сценария у

Сохранение

сценария )

Демонстрация Л сценария )

/ V

Выход из программы

а

[^Добавить учебный элемент^«-

Этзп разработки топологии сценария курса

^Разместить учебный элемент^

г

Добавить дугу

^вязать учебный элемент _файлом_у

|€оздать документ учебного^

элемента

с

Редактировать документ учебного элемента

)

Этап наполнения сценария курса

I

I ^Установить балл' ^

I

ДУ/и

>

б

Рис. 1. Диаграмма вида деятельности КСОК

Рис. 2. Диаграмма вида деятельности сценария КСОК

Документ -Имя

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

+Создатъ() +Изменить()

1

-Содер>нмт

Сценарий Состоит из Примитив

-Тип

+Создать() +Изменитъ() +Удалить() +Демонстрация() +Создать() +Удалитъ() . А А

Вершина(Учебный элемент)

-Название -Название файла -Местоположение -Число сходящих дуг -Число входящих дуг -Стартовая -Активная

+Создать() +Удалить() +Дать название() +Переместить() +Дать файл() +Просмотреть() +Сделать активной() +Сделать стартоеой() ♦Связать с ()

Дуга(Связь)

-Балл

-Исходит от -Входит в

+Создать() +Удалить() ♦Установить балл ()

Рис. 3. Свойства и методы основных классов КСОК

со

о

5

Я <<

н

4

ю

Обучаемый инженер

Разработчик сценария

■►^Эткрыть программу^

1

(„_ Сценарий уже существует

Загрузить сценарий-

^Учесть пожелания обучаемого инженера^

Сценария нет

к

Редактировать сценарий^

•с

Тестировать сценарий

Имеются ошибки в сценарии

9*

Сделать пожелания к усовершенствованию сценария

9

^Проходить обучение по сценарию^

■»^Новый сценарий^

^Разработать сценария)

Ошибок нет в сценарии

(Записать сценарий)

т

^Генерировать Мт1-сценарий^

I

Закрыть программу

ь

Передать сценарий обучаемому инженеру

Не давать сценарий обучаемому

инженеру

СП

Рис. 5. Диаграмма деятельности КСОК

Разработка учебного

материала для ^ сценария .

Представление сценария графической моделью

Редактирование Веб-сценария учебного курса

Разработка Веб-сценария учебного ч: курса .

Де монстра ция разработанного сценария

Редактирование сценария

Разработка сценария

Удаление сценария

Редактирование учебного материала,разработанного по стандарту 5ССЖМ-2004

Сохранение

Сохранение по стандарт 5ССЖМ-2004

Редактирование учебного материала для сценария

I

Рис. 4. Диаграмма вариантов использования КСОК

_1_

Конечный продукт

А :

Обучаемый

Рис. 6. Диаграмма управления КСОК

4

Рис. 7. Сценарий изучения 3-Э твёрдотелого моделирования САПР КОМПАС в КСОК

В Графический конструктор разработки гипертекстовых электронных учебно'методических комплексов

Файл Операции Слрошса

<;Сия1е!

13 Сценарии

СЗуправление видами Ф* СЗупоазлеиие состояв СЗ просмотр и измене о- СЗ Понятие ьлда мер« £3 создание заготоьки СЗ настройка >орте*з <г СЗ структура чертежа СЗ компоновка черте* ЕЭ Создание рабьего СЗ редагшровайие оп СЗ удаленно объо*тое о- £3 редактирование эп СЗ Основы редагтмрое СЗ построение осмоен о- [¡3 простановка рззмэ о- сЗ простансекз технол СЗ простановка Значе) СЗ заполнение основн СЗ ввод тохн^еекк* тр ^ СЗ Оформление черте ^ СЗ Общие принципы и *-СЗ*ак создаются обьс о- СЗ н операции *-СЗ эскиз СЗ операции

Основ* ЗО-нод/лироими*

лег!

Памяти» •им *ярте*я

ОВцмг принципы ■омлиро11»рА^еТ1Л?й

упрЗ*ЛЯМЯЯ СОСТати»« 1ИАВ1

СОЭДЯНЯ« рабомгочя-рт**«

кас сожмется объяции* глваекп*

оча эСигк^ кяу

просмотр я вэяямемяя пярдшцро» 1>да

семя *п*ряця*

р^лс^гю оидоцм* Мт.

СОЭД*НЯ| ЭЯГОЛ»ГМ «рт«1

^ЛТЛг/^ИэуУд .Сг>е

илггрои«! ЯЯрТКЯЯ

г.#рацяя

ггеияг чгрггя»

.кг*

С1ругтуря чертгжя

еовпоиокд ирг ежа. лосялими* пряидои

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

остроянпг вСК01Н1Л ПРИМИ

останома р#Х€рВ1

Ос и о! у Р1 вдггяряннпд недели

остдновг 1 тгеколотчгС1ЮС а6а?ня«*няД

Сценарии могут быть сохранены в SCORM-формате. Каждый XML-файл сценария имеет заголовок: <?xml version=,f 1.Oflencoding=nutf-8"?>. Название элементов учебного курса в utf-8 кодировке.

Далее следует элемент manifest, который представляет собой инструкции по объявлению метаданных, организаций, ресурсов и пространств имен. Это корневой элемент в пакете учебного курса SCORM.

В пакете можно выделить две основные части: объявление элементов учебного курса и их организация, объявление ресурсов (используемых файлов). Секция по организации учебного курса начинается с элемента <organizations> и может включать в себя несколько организаций учебных курсов. Для нашей задачи необходима только одна. В качестве объектов организации выступают элементы <item>, которые могут иерархически вкладываться друг в друга.

Секция объявления ресурсов начинается с элемента <resources>. Содержит перечисление всех используемых ресурсов, соответствующих им файлов и типов.

Связи учебных элементов и соответствующих им ресурсов осуществляются по идентификаторам. Атрибут элемента <item> iden- tifierref соответствует и де нти ф и катору identifier элемента <resource>.

Пользовательский интерфейс КСОК представлен на рис. 7.

Заключение

Разработано теоретико-множественное описание новой модели сценария процесса обучения, реализован программный продукт КСОК [6].

На сайте http://gc.ulstu.ru имеется описание компьютерной системы обучения КСОК. Система написана на языке Java.

Проект находится на четвёртом этапе завершения НИОКР 1-го года в рамках государственного контракта № 7462р/10267 от 30.01.2010 г.

Разработанные программные средства внедрены в практику работы ОАО «Ульяновский механический завод» и учебный процесс Ульяновского государственного технического университета.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1.

http://ltsc.ieee.org/wgl/files/lEEE_l 484 01 _Э09 Ь TSA.pdf

2. РОСПАТЕНТ: СВИДЕТЕЛЬСТВО об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610929. «Графическая студия разработки электронных учебников».- Москва, 2006.

3. Афанасьев, А. Н. Разработка алгоритмического, методического и информационного обеспечения АОС для САПР КОМПАС-ЗЭ / А. Н. Афанасьев, Н. Н. Войт // Вестник УлГТУг- 2005. -№3. - С. 50-57.

4. Афанасьев, А. Н. Интеллектуальная обучающая система концептуальному проектированию автоматизированных систем / А. Н. Афанасьев, Н. Н. Войт // Изв. Самарского научного центра Российской академии наук. - 2010. - Т. 12, №4 (2). - С. 465-468.

5. Войт, Н. Н. Концептуальная модель ОгарЬСоп^гисШг / Н. Н. Войт // Труды международной конференции «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке и технике».- Ульяновск : УлГТУ. - 2006. -Т.2.-С. 16-17.

6. Войт, Н. Н. Интеллектуальное прогнозирование траектории обучения проектировщика с помощью временных рядов индивидуальных проектных характеристик / Н. Н. Войт // Сборник научных трудов семинара с международным участием по результатам НИР, поддержанной ФЦП, проект №02.740.11.5021 «Интеллектуальный анализ временных рядов». - Ульяновск : УлГТУ, 2010.-С. 29-40.

Афанасьев Александр Николаевич, кандидат технических паук, профессор кафедры «Вычислительная техника» УлУТУ. Войт Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Вычислительная техника» УлГТУ.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.