Система дистанционного обучения с элементами психологического тестирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Деменкова Т.А.1 , Кожевников Г.С.2 , Игнатьев Ф.А.3

1 Московский государственный университет информационных технологий, электроники и

автоматики (МИРЭА), г. Москва, к.т.н., доцент кафедры «Вычислительная техника»,

demenkova@mirea . ru

2 Московский государственный университет информационных технологий, электроники и автоматики (МИРЭА), г. Москва, аспирант кафедры «Вычислительная техника», [email protected]

3 Московский государственный университет информационных технологий, электроники и

автоматики (МИРЭА), г. Москва, магистрант кафедры «Вычислительная техника»,

awp [email protected]

СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ С ЭЛЕМЕНТАМИ ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Система дистанционного обучения, методы проектирования цифровых устройств, психологическое тестирование.

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются методы и средства обучения студентов по направлению информатики и вычислительной техники на основе специально разработанных дистанционных средств, включающих в себя возможности проведения исследований в области психологии образования. Представлена конкретная система дистанционного обучения методам проектирования цифровых устройств FS-MASTERS, которая используется для подготовки магистров по магистерской программе «Элементы и устройства вычислительной техники и информационных систем» на базе Центра проектирования интегральных схем, устройств наноэлектроники и микросистем МИРЭА.

Проектирование цифровых устройств на современной элементной базе становится все более популярным и проникает во многие сферы промышленного производства. Подготовка специалистов в этой области требует изучения целого ряда дисциплин, относящихся непосредственно к процессу проектирования. Сюда относится изучение языков описания аппаратуры VHDL, Verilog и других, имеющих отношение к производителям микросхем разного уровня. Вопросы контроля и диагностики приходится выделять в отдельное направление ввиду очень широкого круга задач, решение которых всегда является большой проблемой для разработчика. Приобретение навыков работы с современными системами автоматизированного проектирования требует длительной подготовки и специфических знаний, которые собираются из разных дисциплин.

В работе рассматривается проблема создания программных средств поддержки подготовки магистров по данному направлению, которые позволили бы решить задачу повышения эффективности обучения в части самостоятельной подготовки. Также представлены результаты исследований по созданию инновационного проекта в области психологического тестирования для задач образования.

В результате перехода на трехступенчатую систему образования (бакалавриат — магистратура — аспирантура) в системе образования появилась потребность вводить инновации в сложившиеся структуры, так как целевая аудитория теперь сильно отличается от той, которая была ранее. Проблема связана также и с тем, что, например, многие магистранты получили подготовку в разных учебных заведениях и невозможно проводить обучение без специальной адаптации программ в соответствии с уровнем этой подготовки. Данный проект направлен на подготовку магистров по направлению информатики и вычислительной техники со специализацией по проектированию цифровых устройств в САПР.

В качестве инструментов были использованы специально разработанные адаптивная система электронного обучения (АСДО) FS-MASTERS и дополнительные программные модули [1,2]. АСДО FS-MASTERS представляет собой сайт под управлением CMS Joomla! с использованием

различных плагинов, модулей и шаблонов. Минимальные системные требования сервера для версии Joomla! 3.x: PHP 5.3.10+ (Magic Quotes GPC off), MySQL 5.1+ (с поддержкой InnoDB), Apache 2.x+ (с модулями mod_mysql, mod_xml, и modzlib).

Рис.1. Главная страница сайта FS-MASTERS

Сайт FS-MASTERS соответствует международному стандарту ISO 9241-11, последним исследованиям в области юзабилити и рекомендациям признанных специалистов, таких как Стив Круг, Якоб Нильсен [3,4]. При разработке пользовательских интерфейсов словом юзабилити обозначают общую концепцию их удобства при использовании программного обеспечения, логичность и простоту в расположении элементов управления. Можно выделить следующие позитивные моменты сайта: интуитивно понятный интерфейс, удобная навигация, целостность интерфейса (он одинаковый для всех разделов в системе), разбиение текста на абзацы и, при необходимости, на страницы для лучшего его восприятия пользователем (рис.1).

Использование системы не вызывает вопросов. Выполнена минимизация времени загрузки страниц за счет кэширования, оптимизации базы данных, минимизации размера и оптимизации изображений. Отсутствуют всплывающие окна (за исключением входа или выхода пользователя из системы). На сайте выбраны оптимальные цвета элементов и текста, оптимальный размер текста. Элементы связанные логически связаны визуально. Элементы связаны одним стилем. Элементы, являющиеся частью друг друга, являются вкладками. В системе хорошие, четко прорисованные вкладки. Выбранная вкладка выделяется, вместе с ней выделяется страница. Это можно видеть на рис.2.

Курс верификации > Модуль!

Учебные курсы и материалы

Рис.2. Горизонтальная панель навигации сайта

Отличительной особенностью концепции FS-MASTERS является использование специальных приложений для настройки системы под конкретного пользователя и применение различных инструментов.

На рис.3 изображена блочно-модульная схема АСДО и соответствующих инструментов. Основные функции системы:

Изменение отображения различных материалов;

Предоставление учебных материалов пользователю в зависимости от его знаний в предметной области;

Предоставление учебных материалов пользователю в зависимости от курса обучения;

Удобное использование на мобильных устройствах.

Адаптивный учебный модуль предоставляет учебный материал в зависимости от знаний, навыков и подготовки (рис.4).

Модуль «Подсказка» при наведении курсором мыши на неизвестное студенту определение, термин или словосочетание, показывает пользователю краткое описания. Доступные для подсказки слова выделены прерывистым подчеркиванием. Таким образом, студент может восполнить свои пробелы в знаниях, не отрываясь от основной темы материала.

АСДО FS-MASTF HS

111 ii'Tpv 41 CI I Г ¡ф11 H

жсперпмсн гельнов

IК hi \H Kill I'll»

11 IK' I рл MCH I 1ф1|И для исследований

Адаптивный учебный модель

Moty'.lh настройки ItlirUl'fHju.'Ul-l.l

Модуль подсказчика

Модуль звука

17ciao.i оги честное теситрование

«Наблюдатель»

«Курсор»

* Распознана«гс.к.»

Рис.3. Блочно-модульная схема АСДО и инструментов

Новости

Объявлении

АСДО FS-MASTERS

Форма поиска

Форма входа

Новости

Новость 1

Новость 2

Новость N

г-

Карта сайта

Учебные курсы и материалы

Курс верификации

Модуль 1

Модуль 2

Модуль N

, 1 т

Учебный материал

Материал 1

Материал 2

Материал N

Тестирование

План

Тест 1

Тест 2

Новость N

Рейтинг

Контакты

Рис.4. Структура адаптивного учебного модуля

Модуль «Звук» воспроизводит текст с экрана. Благодаря этому работает не только зрительная, но и слуховая память. С использованием данного модуля исчезает необходимость подготавливать материал в аудио формате.

Самый распространенный инструмент в психологии — это тест. Инструменты системы содержат психологические тесты для оценки обучения с точки зрения психологии.

Инструмент «Наблюдатель» проводит анализ на основании данных с вебкамеры по положению головы и глаз и делает заключение, занимается ли студент учебой, либо отвлекается на какие-то посторонние вещи.

Инструмент «Курсор» — специализированная программа, осуществляющая скрытое от глаз пользователя психологическое тестирование и сбор информации. Программа отслеживает действия пользователя и хранит историю, опираясь на которую можно анализировать ситуацию с точки зрения психологии. На рис.5 представлена структурная схема алгоритма программы слежения за курсором, которая выполнена в виде стандартного модуля для применения в разработке специальных приложений по психологическому тестированию.

Программа разработана на языке Delphi в среде Borland Delphi 7 стандартными встроенными методами. Минимальные системные требования: процессор Intel Pentium 500 МГц и выше, оперативная память 256 Мб, место на жестком диске 2 Мб для программы, операционная система семейства Windows.

Считывание положения курсора мыши и времени происходит синхронно, при изменении местоположения мыши данные записываются в файл Cursor.pos в каталоге с программой.

Благодаря синхронному считыванию размер файла результата зависит не от времени работы программы, а от частоты изменения местоположения курсора на экране.

Инструмент «Распознаватель» выполняет анализ текста, который пишет пользователь в комментариях, чате, формах ответа для дальнейшего исследования с точки зрения психологии.

Концепция индивидуальной траектории обучения АСДО FS-MASTERS заключается в том, что пользователь производит настройку СДО под себя с помощью определенных способов:

• смена цветовой гаммы сайта пользователем;

• изменение расположения элементов интерфейса;

• изменение отображения различных материалов;

• предоставление учебных материалов пользователю в зависимости от его знаний в

предметной области;

• предоставление учебных материалов пользователю в зависимости от курса обучения;

• удобное использование на мобильных устройствах.

Система обучения FS-MASTERS корректно отображается во всех браузерах и на всех устройствах. Это достигнуто свободно масштабируемой (динамической) компоновкой страниц, которая обеспечивает корректное отображение сайта при разных разрешениях экрана. Используется адаптивный дизайн по следующим причинам:

1. Удобство разработки. При адаптивной верстке вся структура сайта автоматически подстраивается под различную ширину экрана. Для того, чтобы получить рабочий продукт не нужно писать все с нуля, а достаточно лишь подправить CSS и HTML. С учетом наличия фреймворков, подобных Bootstrap, подобная разработка не является очень сложной при стандартной реализации. К тому же, поддержка такого продукта будет относительно простой задачей.

2. Один URL. Избавляет от ненужных редиректов и надобности запоминать адрес мобильной версии (пусть даже это просто, например, приставка m.). Также наличие единого адреса позитивно скажется на продвижении сайта, поскольку поисковикам будет удобнее работать.

Актуальный курс текущего семестра

Список всех курсов и

Проверка знаний по каждому модулю

Результаты тестов и контрольных

N*

Запуск проекта

Система электронного обучения начала работу в режиме бета тестирования.

Рис.6. Отображение сайта FS-MASTERS на экране смартфона Для реализации адаптивного дизайна используются CSS3 Media Queries. В зависимости от размера экрана, пользователь будет видеть разную картинку, либо не будет видеть каких-либо элементов вообще. Результатом такого подхода является не только то, что сайт отображается

корректно на экранах различных размеров, но и то, что на смартфоне сайт выглядит как приложение (рис.6).

Инновация проекта заключается в создании программных приложений для траектории обучения от первого лица, которые позволяют одновременно с процессом обучения выполнять психологические исследования в режиме онлайн. Возможности системы позволяют постоянно изменять стратегию обучения и создавать индивидуальные сайты с использованием стандартных модулей-приложений для повышения качества получаемых знаний. Использование FS-MASTERS позволяет получить на выходе одинаково подготовленных магистров в соответствии с учебными планами, независимо от начальных условий обучения. Практическое использование и внедрение системы возможно в университетах на уровне магистерской подготовки для обучения студентов, не имеющих возможности регулярно посещать очные занятия и требующих индивидуального подхода в обучении.

Литература

1. Деменкова Т.А., Кожевников Г.С. Программа поддержки дистанционного обучения методам проектирования цифровых устройств. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №201461867. Дата регистрации 27.08.2014.

2. Деменкова Т.А. Проектирование систем дистанционного обучения с элементами аппаратной поддержки. Учебное пособие. — М.: МИРЭА, 2009.

3. Стив Круг. Как сделать сайт удобным. Юзабилити по методу Стива Круга. Rocket Surgery Made Easy: The Do-It-Yourself Guide to Finding and Fixing Usability Problems. — СПб.: Питер, 2010.

4. Речинский А. В., Сергеев С. Ф. Разработка пользовательских интерфейсов. Юзабилити-тестирование интерфейсов информационных систем. Учебное пособие. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012.