Методическое пособие Иваново 2003 Выходные данные

Вид материала

Методическое пособие

Содержание 10.2.2. Модель программы ДО Модель предметной области 10.2.3. Модель клиента программы ДО 10.2.4. Модель процедур измерения результатов обучения 10.2.5. Модель прав доступа Модель прав 10.4.1. АРМ слушателя

Подобный материал:

• Выходные данные статьи, 126kb.
• Учебное пособие Иваново 2003 удк, 4072.99kb.
• Учебно-методическое пособие томск 2003 Корректор: Воронина, 785.4kb.
• Учебно-методическое пособие и задания для студентов дневного и заочного отделений специальности, 875.22kb.
• Учебно методическое пособие, 771.33kb.
• Н. Г. Чернышевского методическое пособие Саратов 2003 Методическое пособие, 3068.71kb.
• Методическое пособие Москва 2003 Цветкова И. В. Как составить и успешно реализовать, 2646.26kb.
• Учебно-методическое пособие по изучению дисциплины и выполнению письменной работы для, 316.68kb.
• Методическое пособие по курсу «Информатика» для студентов, обучающихся по всем направлениям, 1648.11kb.
• Учебно-методическое пособие Москва 2003 Учебно-методическое пособие разработано коллективом, 523.99kb.

Глава 10. Управление качеством услуг дистанционного обучения


10.1. Проблемы дистанционного обучения

 

В условиях необеспеченного спроса поиск новых форм реализации образовательных услуг, гармонично дополняющих традиционные, становится актуальной научной и практической задачами. Одной из таких новых форм является дистанционное обучение (ДО), представляющее собой перспективное направление использования компьютерных технологий в образовании, при котором вся или большая часть учебных процедур осуществляются с использованием современных информационных или телекоммуникационных технологий при территориальной разобщенности преподавателя и студента. Его характерные черты: комплексность образовательных услуг, возможность их персонализации, использование специализированной информационно-образовательной среды и современных телекоммуникационных технологий – позволяют преодолеть наметившиеся признаки кризиса высшего профессионального образования. Это предопределило высокий и постоянно растущий спрос на услуги ДО, который в российском сегменте рынка стремятся удовлетворить следующие продукты:

• ОРОКС [15]: разработка Московского института электронной техники (МИЭТ) и Московского областного центра новых информационных технологий (МОЦНИТ);
  
• Доцент [16]: корпоративная образовательная система; продукт компании «Кирилл и Мефодий» и фирмы UNIAR;
  
• Прометей [17,18]: продукт НОУ «Институт виртуальных технологий в образовании»;
  
• Learning Space [19]: продукт компании IBM/Lotus, интегрированная система ДО на базе сервера Lotus Notes Domino;
  
• WebCT (Web Course Tools – Инструментарий создания курсов Web) [20], продукт одноименной компании, Массачусетс, США; используется в качестве технологической базы Интернет-обучения рядом организаций, в частности Московским институтом экономики, статистики и информатики (МЭСИ);
  
• CourseInfo компании Blackboard, США [21].
  

Эти продукты являются оболочками, предоставляющими функции автоматизированной поддержки процессов разработки, реализации и администрирования услуг ДО. С их помощью удалось решить ряд упоминавшихся выше проблем, в частности проблему открытости и гибкости образования, так как инфраструктуры Интернета, на которых они базируются, позволяют реализовывать образовательные услуги вне зависимости от места проживания обучаемого, сроков обучения, наличия документов, подтверждающих формальное образование, и прочих ограничений. Инструментальные средства упомянутых пакетов обеспечивают доступность всех своих функций для непрограммирующего пользователя, включая поддержку актуальной проблемы конверсии унаследованных учебно-контролирующих материалов, подготовленных в электронных форматах. Однако соотношение между спросом и предложением услуг ДО на российском рынке все еще далеко от равновесия, и дело здесь не только в высокой для бюджетных организаций стоимости перечисленных продуктов (тысячи долларов), но и в наличии проблем управления качеством, принципиально неразрешимых в рамках реализуемых этими продуктами подходов к проектированию и реализации услуг ДО. Решение проблем управления качеством возможно при наличии диагностируемых целей, измеримых результатов и управляемых информационных ресурсов ДО. В то же время перечисленные продукты не предоставляют возможностей для формализации цели обучения в терминах, идентифицирующих ее достижение, знаний, умений и навыков, используемые ими метрики измерения результатов учебной деятельности не позволяют использовать эти результаты в качестве сигналов обратной связи, а информационные ресурсы программы ДО (HTML-документы) не отражают в явном виде структуру предметных знаний и поэтому не обеспечивают возможностей гибкой компоновки.

Эти аргументы и послужили основанием для разработки в ИГЭУ инструментальной системы (ИС) ГИПЕРТЕСТ, в основе которой лежит концепция интегрированного представления структурированных знаний о целях, содержании, структуре, способах измерения и результатах учебной деятельности (интегрированная информационная модель).

Реализованная в настоящее время версия ИС ГИПЕРТЕСТ предоставляет непрограммирующему пользователю возможности параллельного проектирования и персонифицированного синтеза программ ДО из повторно используемых компонентов, динамической адаптивной компоновки учебного материала в соответствии с целями, возможностями и характеристиками конкретного клиента, гибкого измерения результатов учебной деятельности, оперативного индивидуального контроля учебного процесса, поддержки принятия решений и оформления необходимых оперативных и итоговых документов.

 

10.2. Модель управления качеством дистанционного обучения

 

Решение задач автоматизации управления качеством услуг ДО требует формализованного представления объекта и системы управления, а также определенных на них целей и результатов обучения. Причем специфика системы ДО с точки зрения управления заключается в том, что объект управления (студент) является одновременно и субъектом управления, имеющим собственные цели, которые не обязательно совпадают с целями разработчика или куратора программы. Таким образом, система ДО представляет собой кибернетическую систему [22]. Это обобщение управляемых систем предполагает, что с системой ассоциирован не один, а несколько субъектов, каждый из которых имеет собственные цели управления. Поэтому успешное решение задач управления для систем такого класса требует наличия формального описания (модели):

• целей, определяющих эталонное состояние объекта управления в форме, которая обеспечивает возможность диагностики его фактического состояния;
  
• системы управления, специфицирующей информационные ресурсы программы ДО и возможные способы их использования для достижения поставленных целей;
  
• объекта управления, имеющего измеримые параметры состояния и обладающего субъектными качествами, то есть способностью формальной оценки целей системы и способов их достижения;
  
• измерительных процедур, обеспечивающих диагностику фактического состояния объекта управления в терминах, допускающих его сопоставление с эталоном.
  

В этом разделе рассматривается интегрированная информационная модель услуг дистанционного образования, составляющая основу методов и алгоритмов управления, реализованных в ИС ГИПЕРТЕСТ.

 

10.2.1. Модель целей управления

ИС ГИПЕРТЕСТ использует так называемую профильную модель цели. Профильная модель представляет собой вектор эталонных результатов обучения, проекциями которого являются значения, характеризующие минимально допустимую, ожидаемую и максимально возможную оценки степени усвоения конкретных знаний, умений или навыков. Максимально возможные оценки соответствуют крайним точкам осей. Такой способ задания целей является диагностичным в том смысле, что сопоставление фактического результата эталону позволяет выявить дефекты качества по конкретным проекциям профиля и выбрать соответствующее ситуации управление. Необходимый для обеспечения совместимости с традиционными способами оценивания переход от профильной оценки результата к оценке по пятибалльной шкале выполняется автоматически при помощи функции агрегирования, представляющей собой кусочно-линейную свертку:

(10.1)

где w_i — вес проекции профиля p_i; — проект проекции ожидаемой, минимально-возможной и максимальной границ профиля, соответственно; A — балл (по пятибалльной шкале), сопоставленный минимально возможной границе; B — балл (по пятибалльной шкале), сопоставленный ожидаемой границе, причем . Веса проекций профиля могут выбираться, например, на основании индекса цитирования (рис. 10.1).



Рис. 10.1. Персональный профиль студента по программе подготовки


10.2.2. Модель программы ДО

 

Основными характеристиками учебного материала программы ДО являются его предметное содержание, структура компоновки и форма визуального представления. В отличие от уже упоминавшихся систем ДО, которые, как правило, ограничиваются только формализацией структуры учебного материала в виде иерархии модулей, интегрированная информационная модель ГИПЕРТЕСТ охватывает все три аспекта формализации. Это позволяет в рамках данной технологии решать следующие актуальные задачи:

• параллельная разработка комплексов программ и повторное использование их элементов;
  
• формальный контроль методической целостности программ, которая выражается в отсутствии ссылок на не определенные ранее понятия и переопределения понятий;
  
• автоматическое построение локальных и межпредметных ссылок, обеспечивающих структурную и семантическую навигацию в пределах всего комплекса программ ДО;
  
• автоматизированный синтез программ ДО в соответствии с персональными целями подготовки и начальным состоянием знаний;
  
• управление качеством услуг ДО посредством персональной настройки содержания материала учебника.
  

Модель предметной области программы ДО представлена в ИС ГИПЕРТЕСТ в виде семантической сети. Семантическая сеть – это метод представления знаний посредством сети узлов, соответствующих концепциям или объектам, связанных дугами, которые описывают отношения между узлами [23]. Модель предметной области ИС ГИПЕРТЕСТ поддерживает четыре типа отношений: наследование («тип —подтип»), агрегирование («часть — целое»), экземплярность («тип — экземпляр»), атрибуция («объект — атрибут»). В качестве примера семантической сети рассмотрим фрагмент модели предметной области «Логическое программирование», представленный на рис. 10.2. Здесь элемент знаний «Логическая программа» представлен в виде агрегата, объединяющего различные формы фраз Хорна (факт, правило, запрос). В свою очередь, правило и запрос также представлены агрегативными структурами. Атрибутом логической программы является семантика, которая имеет подтипы «декларативная», «процедурная», «вычислительная». Составной частью последней является стратегия доказательства. Наконец, понятие Пролог-программа унаследовано от понятия «Логическая программа».

Наличие согласованного словаря предметной области создает информационную основу для параллельной разработки комплексов программ ДО путем стандартизации повторно используемой терминологии, а явное разделение содержания и формы представления учебного материала программ ДО обеспечивает широкие возможности управления его визуализацией.

 



Рис. 10.2. Модель предметной области

 

Основное назначение модели структуры программы в ИС ГИПЕРТЕСТ – реализация принципов системного подхода к планированию информационных ресурсов, определяющих ее содержание. Общеметодологическими принципами системного подхода являются:

• последовательность и подчиненность «внешнего» (во взаимодействии с окружающей средой) и «внутреннего» (во взаимодействии подсистем) этапов проектирования системы;
  
• согласование информационных и ресурсных интерфейсов проектируемых подсистем;
  
• отсутствие конфликтов между целями отдельных подсистем и целями всей системы.
  

Принципиально новый подход к планированию в производственной сфере сформировался в самостоятельное направление, получившее название логистики - науки о планировании, управлении и контроле движения материальных, информационных и финансовых ресурсов в различных системах [25]. Основная задача логистики — разработка научно обоснованного предложения товаров и услуг на базе интегрированного (системного) контроля и управления. Реализация логистического подхода к планированию программ ДО требует учета специфики ресурсов дистанционного обучения, в качестве которых выступают предметные знания. Именно предметные знания составляют основную магистраль логистической цепи. Наличие модели структурирования, определяющей варианты разбиения множества элементов знаний на подмножества, которые соответствуют отдельным технологическим модулям (комплексам программ, программам, разделам, темам, страницам) с учетом логистической обусловленности знаний, позволяет решать следующие важные задачи управления:

• повышение качества администрирования систем ДО за счет:
  
  • оптимизации структуры учебного процесса путем исключения дублирования материала и максимального использования имеющихся знаний (background);
    
  • гибкого проектирования программ обучения, а также проектирования учебных курсов послевузовского обучения «на заказ»;
    
• улучшение мотивации преподавателей к разработке и реализации программ ДО за счет четкого осознания места курса в технологической цепочке «поставщиков» и «потребителей»;
  
• улучшение мотивации студентов к обучению за счет осознания целевого назначения получаемых знаний.
  

Необходимость учета этих основополагающих требований, а также динамическая природа учебного процесса с присущим ему недетерминированным параллелизмом операций обусловила выбор аппарата структурированных сетей Петри в качестве базового формализма моделирования логистики знаний.

Согласно [26], сеть Петри (СП) — это двудольный ориентированный граф , где P = (p₁,…,p_n) – конечное непустое упорядоченное множество позиций; T – конечное непустое множество переходов; – функции инцидентности; – начальная разметка. Переход t_j называется активным в момент дискретного времени k, если . Любой (но только один!) из активных переходов может сработать, в результате чего текущая разметка сети изменяется:. В традиционной графической нотации позиции СП изображаются окружностями, маркеры внутри них – точками, переходы — отрезками, а дуги — линиями со стрелкой.

Предлагаемая семантика моделирования структуры учебного процесса с применением аппарата СП заключается в интерпретации позиций сети P как контейнеров элементов знаний (реквизитов), а переходов T – как модулей учебного материала. По отношению к модулям реквизиты выступают в роли предусловий (элементов знаний, наличие которых необходимо для освоения материала модуля) и постусловий (элементов знаний, появляющихся вследствие изучения модуля). Разметка СП при проектировании программы ДО интерпретируется как состояние абстрактного процесса обучения, а на этапе реализации услуг ДО – как текущее состояние профиля знаний обучаемого. В качестве примера рассмотрим фрагмент структуры программы «Логическое программирование» (рис. 10.3). Здесь переходу сопоставлен модуль, предусловиями которого являются знание понятий «Унификация», «Рекурсия термов», «Линейный список», а постусловием – понятие «Предикаты на списках». Наличие маркеров (черные кружочки во входных позициях) означает выполнение соответствующих предусловий. Условие активности перехода интерпретируется как доступность материала модуля для изучения, а его невыполнение позволяет формальными средствами идентифицировать модуль (или модули), которые необходимо предварительно изучить.



Рис. 10.3. Фрагмент структуры программы «Логическое программирование»

 

Сетевое моделирование структуры программы ДО имеет ряд особенностей, вытекающих из специфики знаний как ресурса:

• ацикличность графа СП, запрещающая ссылки на неопределенные понятия;
  
• достижимость любого перехода из начальной разметки, соответствующая методической связности учебного процесса;
  
• безопасность сети и отсутствие кратных ребер (предусловия и результат обучения формулируются в терминах наличия или отсутствия некоторых элементов знаний);
  
• наличие тупиковой разметки, соответствующей цели обучения;
  
• единичная полустепень захода позиций (любое понятие должно определяться однократно).
  

Иерархическую упорядоченность переходов, соответствующую традиционному делению материала учебных программ на разделы, темы, параграфы и т.д., обеспечивает использование формализма структурированных СП (ССП). ССП включают два типа переходов – простые (терминальные) и структурированные (нетерминальные). Простые переходы сетевой модели содержательно соответствуют неделимым порциям учебного материала, а структурированные – более крупным фрагментам. По существу структурированные переходы представляют собой контейнеры «локальных» ССП, отражающих методику передачи знаний внутри учебного модуля. Например, рассмотренный ранее модуль программы «Логическое программирование» можно рассматривать как контейнер, содержащий модули с идентичными предусловиями и постусловиями «Предикат принадлежности элемента списку», «Предикат слияния списков» и т.п. Формально иерархия нетерминальных переходов определена семейством вложенных разбиений на множестве T простых переходов ССП. В каждый момент дискретного времени в «классической» ССП возможно три типа событий: срабатывание простого перехода; включение структурированного перехода, сопровождающееся изъятием маркеров из его входных позиций и разрешающее запуск «контейнерной» ССП; выключение структурированного перехода по достижении контейнерной сетью тупикового состояния, сопровождающееся перемещением маркеров в его выходные позиции и восстановлением разметки контейнерной ССП. ССП, интерпретированная для проектирования структуры программ ДО, поддерживает все три типа событий. Отличия заключаются в следующем:

• первоначальная разметка контейнерной сети не восстанавливается при выключении структурированного перехода;
  
• любой из переходов на технологическом маршруте обучения может сработать лишь однажды;
  
• изъятые из входных позиций при включении терминального (структурированного) перехода маркеры возвращаются в них в момент его срабатывания (выключения).
  

Последнее объясняется тем, что в отличие от материальных ресурсов, динамика трансформации которых соответствует законам сохранения и адекватно моделируется перемещением маркеров из входных позиций в выходные, знания обладают неограниченной реплицируемостью — их количество и качество не убывает при использовании. В соответствии с системным принципом согласования целей (интерфейсов) подсистем смежных уровней иерархии цели, декларированные на уровне реализации подсистемы (контейнерной ССП), детализируют системные цели, декларированные на уровне интерфейса контейнера. Таким образом, область видимости понятий в контейнерной ССП определяется интерфейсом структурированного перехода. Это соглашение можно считать аналогом механизма формальных/фактических параметров в процедурных языках программирования, упорядочивающего использование данных подпрограммами. Структуризация предметных знаний позволяет рассматривать любой элемент интерфейса на уровне реализации контейнерной ССП как кластер семантически родственных понятий, составляющих окрестность интерфейсного понятия в семантической сети. Пример декомпозиции интерфейса одного из модулей дисциплины «Логическое программирование», иллюстрирующий описанный подход, приведен на рис. 10.4.

Модели содержания и структуры программы ДО определяют систему управления процессами ДО на концептуальном уровне, который образует скелетную основу для визуализации учебного материала. В основе модели визуализации учебного материала в ИС ГИПЕРТЕСТ лежат следующие соглашения.

• Каждый контейнерный модуль структуры программы отображается в страницу Интернет-учебника.
  
• Визуальное представление модуля образовано визуальными представлениями элементов его выходного интерфейса (понятий, сопоставленных постусловиям, и их инциденторов), называемых далее концептами.
  
• Визуальное представление понятий содержит определяющий их теоретический материал, в то время как визуальное представление инциденторов формирует контекст этих определений, обеспечивая связное отображение материала модуля.
  
• Визуальное представление концептов образовано множеством визуальных объектов следующих типов: текст; код HTML; рисунок GIF; апплет Java; компонент Flash, ссылка на зарегистрированный внешний сервис (например, MatLab), а также внутренняя ссылка на материал другого модуля, автоматически добавляемая системой при необходимости.
  

Помимо возможностей динамической компоновки страниц из визуальных элементов, модель визуализации ИС ГИПЕРТЕСТ позволяет разработчику создавать дидактическую разметку учебного материала путем определения дидактических классов визуальных объектов (определений, правил, примеров, дополнительного материала и т.д.) и стилей их оформления. Эта возможность реализована с применением технологии каскадных страниц стилей (CSS). Язык каскадных таблиц стилей (CSS), поддерживаемый браузерами Internet Explorer, Mozilla и Netscape (версии 6.0), предназначен для форматирования HTML- и XML-документов. Основная идея CSS состоит в том, чтобы отделить определение содержания документа от определения его формы. С этой целью часто встречающиеся в тексте элементы форматирования (стили) выносятся в отдельную таблицу, которая включается либо в заголовок документа, либо размещается в отдельном файле, на который в документе устанавливается ссылка. Средства CSS позволяют определять классы, использование имен которых в самом документе аналогично применению соответствующего форматирования для данного элемента. Например,

.rule {font-weight: bold}

объявляет класс rule (правило), который потом можно использовать:


(Текст правила будет выделен жирным шрифтом
).

Инструментальные средства разработчика программ ИС ГИПЕРТЕСТ позволяют ему сопоставить визуальным элементам модели учебника названия классов и определить для этих классов параметры форматирования, не прибегая для этого к программированию, а сценарии сервера приложений ГИПЕРТЕСТа обеспечивают унифицированное форматирование всех страниц программы в соответствии заданной разработчиком разметкой.



Рис. 10.4. Пример декомпозиции интерфейса

 

10.2.3. Модель клиента программы ДО


Модель клиента в ИС ГИПЕРТЕСТ включает идентификационную информацию, формальное определение свойств, которые характеризуют его как объект управления в системе ДО, а также субъективных оценок качества услуг ДО.

Идентификационная информация о клиенте включает в себя некоторые персональные данные (фамилию, имя, отчество, дату рождения и др.), а также назначаемое администратором ИС ГИПЕРТЕСТ при предоставлении прав доступа к конкретной программе ДО регистрационное имя (логин) и пароль.

С точки зрения управления клиент системы дистанционного обучения представлен оверлейной моделью результатов обучения [24]. Это модель фиксирующего типа, которая представляет собой вектор оценок уровня освоенности профильных знаний, умений и навыков по программе ДО (персональный профиль знаний, см. выше). Радарное представление персонального профиля показано на рис. 10.1. Персональный и эталонный профили формируются с учетом семантических связей соответствующих элементов знаний, что исключает избыточность профильной информации. Например, наличие знаний, характеризующих некоторый комплексный результат, обычно делает излишним добавление в профиль компонентов, описывающих составляющие этого комплекса, связанные с ним отношением «часть — целое».

Модель клиента как субъекта управления представлена в ИС ГИПЕРТЕСТ в форме анкет качества, иерархические шаблоны которых, определяемые разработчиками программ ДО, задают структуру факторов потенциальной неудовлетворенности клиента качеством услуг ДО (диаграмму Ишикава) и схему агрегирования экспертных оценок клиента. Построенная на базе этой модели методика управления качеством процесса ДО использует гипотезу о наличии корреляций между субъективными оценками учебно-контролирующего материала и результатами обучения. Методика представляет собой реализацию принципа непрерывного усовершенствования, реализованного в философии тотального управления качеством (TQM) в виде цикла «планируй — действуй — проверяй — исполняй» (Plan – Do – Check – Act, PDCA) [27], и включает в себя следующие этапы.

1. Планирование. На этом этапе определяются ключевые проблемы качества и способы их устранения. Это делается на основании сопоставления проекций персональных профилей с соответствующими проекциями одной из составляющих эталонного профиля программы обучения. В зависимости от особенностей решаемой задачи, в качестве эталона может быть выбрана любая из составляющих (верхняя или нижняя граница оценки). Проблемная ситуация (рис. 10.1) диагностируется в том случае, если значение проекции персонального профиля меньше соответствующего эталона. Для определения цены каждого из выявленных дефектов в существующей реализации методов управления качеством применяется следующая гипотеза: цена дефекта пропорциональна количеству использований соответствующего элемента знаний в качестве пререквизита модулей программы (в ГИПЕРТЕСТе этот коэффициент пропорциональности называется индексом цитирования). Иначе говоря, дефектные знания обходятся тем дороже (наносят тем больший ущерб), чем чаще мы их используем. С учетом этого цена дефекта по i –й проекции профиля вычисляется как сумма произведений величины дефекта на коэффициент пропорциональности (индекс цитирования, коэффициент значимости) соответствующего элемента знаний

(10.2)

где N_i – число выявленных дефектов типа i. Эта информация может быть представлена визуально в виде диаграммы Парето (рис. 10.5), столбцы которой соответствуют элементам вектора цен дефектов, упорядоченным по убыванию. Наибольший интерес в плане повышения качества, очевидно, вызывает дефект с максимальной ценой max , i=1..N_i, представленный первым столбцом диаграммы (на рис. 10.5), хотя инструментальные средства ГИПЕРТЕСТ предоставляют право любого дефекта для дальнейшего анализа. Следующий этап планирования – поиск причин дефектов.

2. Действие. На этом этапе применение плана сводится к сбору статистических данных по возможным причинам дефектов. В качестве источника информации о причинах дефектов модулей дистанционных программ в ИС ГИПЕРТЕСТ используются анкеты клиентов, составленные на основе подготовленного разработчиком программы иерархического перечня причин. Содержание ответов анкеты составляют порядковые оценки значимости и качества q_i элементов программы, определенные в координатах ее модульной структуры и снабженные необязательными комментариями. Например, анкетируемый может оценить значимость иллюстративного материала модуля как «3» по пятибалльной шкале (по умолчанию все характеристики равнозначны) и его качество в модуле 3.1 как «2», отметив в комментарии, что его не устраивает цвет, размер или несоответствие иллюстрации текстовому материалу.

3. Проверка. На этапе проверки разработчик программы при поддержке ИС ГИПЕРТЕСТ выполняет статистическую обработку анкетных данных, предварительно агрегированных по месту локализации причин дефектов (например, «качество модуля 3.1»). Реализованная в ИС ГИПЕРТЕСТ схема агрегирования представляет собой рекурсивную процедуру вычисления взвешенной оценки по схеме , где q_i — это терминальная оценка или результат агрегирования подчиненных уровней анкеты. Статистическая обработка сводится к установлению корреляционной зависимости между выявленным на этапе планирования главным дефектом и потенциальными причинами по данным выборки (Q_1j,y₁), (Q_2j,y₂), …,(Q_ij,y_i), …, (Q_Nj,y_N), i=1..N, j=1..M. Здесь N – количество слушателей программы, M – количество модулей структуры программы, Q_ij соответствует агрегированному высказыванию i-го анкетируемого по поводу качества j-го модуля, а y_i – проекции персонального профиля i-го анкетируемого, соответствующей главному дефекту. Выборочные коэффициенты корреляции r_Qy(j) рассчитываются по стандартной формуле

(10.3)

где S^j_Q, S_y – выборочные среднеквадратичные отклонения. Ранжирование потенциальных причин дефекта по убыванию r_Qy(j) (рис. 10.6) позволяет разработчику программы локализовать его главную причину и приступить к реализации программы качества. Представленный на рис. 10.6 результат корреляционного анализа выделяет модуль «Медиасреда» в качестве основного источника причин дефекта по составляющей профиля «Основные категории товара».



Рис. 10.5. Выявленные дефекты элементов знаний. Диаграмма Парето

 

4. Исполнение. На этом этапе разработчик реализует управляющие воздействия на программу обучения в виде изменений ее модульной структуры, последовательности изложения материала программы внутри модулей, структуры тестов и их распределения по модулям, используемых формулировок и иллюстраций. Информационным обеспечением этой неформальной операции служат результаты анкетирования, а операционную поддержку реинжиниринга программы дистанционного обучения выполняют инструментальные средства ИС ГИПЕРТЕСТ.

 



Рис. 10.6. Корреляционный анализ источников дефекта

 

10.2.4. Модель процедур измерения результатов обучения


Процедура измерения результатов обучения (тест входного или выходного контроля, сопоставленный учебному модулю) представлена в ИС ГИПЕРТЕСТ на концептуальном уровне сетевым мультиграфом (Q, A), где Q – множество вопросов, сопоставленных вершинам сети, A – множество групп ответов, сопоставленных дугам графа. Сетевая модель обеспечивает возможность гибкой маршрутизации процесса контроля в зависимости от получаемых от клиента ответов.

Каждый вопрос теста предназначен для взвешенного оценивания одного или нескольких элементов знаний, участвующих в формировании профиля программы. Каждой группе ответов на вопрос (дуге графа) разработчик также сопоставляет некоторый нормированный вес — меру «правильности», причем группе неправильных ответов назначается нулевой вес. В результате идентификации ответа пользователя на вопрос теста с одной из заданных групп ответов генерируется частичная оценка элементов знаний, определяемая как произведение веса вопроса на вес выбранной пользователем группы ответов. Стандартная процедура идентификации выполняет проверку множества ответов пользователя на точное равенство с одной из возможных групп ответов. Если равенство не обнаружено, ответ считается неправильным. Эта процедура, реализующая принцип «все или ничего», может быть перекрыта разработчиком путем использования специализированных обработчиков ответов, в роли которых в настоящее время выступают Flash-объекты и внешние сервисы (например, MatLab). Обработчики принимают на вход ответы пользователя, анализируют их и генерируют оценку «правильности» ответов — нормированное число. Данное число умножается на вес вопроса, в результате чего генерируется вышеупомянутая частичная оценка. Возможность перекрытия стандартной схемы идентификации ответа позволяет, в частности, производить интеллектуальную обработку ответов в случаях, когда механическое перечисление и группировка вариантов ответов затруднены или невозможны.

9. На визуальном уровне вопросы и ответы тестов отображаются на тот же набор элементов, который используется для визуализации учебного материала.

 

10.2.5. Модель прав доступа

 

Компьютерная поддержка жизненного цикла программы ДО включает в себя поддержку жизненного цикла компонентов ее информационной модели: их создание, использование и уничтожение. Коллективный характер деятельности по обеспечению жизненного цикла вызывает необходимость персонализации доступа, реализованную во всех распространяемых системах ДО в форме концепций прав доступа. Эти концепции основываются на общепринятой трактовке права доступа как разрешения на выполнение определенной операции над определенным объектом и роли как абстрактной совокупности прав, обеспечивающих возможность выполнения определенных функциональных обязанностей. При этом к объектам, на которые выделяются права доступа в системах ДО, обычно относят файлы учебно-контролирующего материала, таблицы учетной информации и отчетные документы, набор прав на которые включает операции создания, просмотра, редактирования и удаления. Типичная для систем ДО номенклатура ролей включает слушателя, который обладает правами просмотра учебного материала курсов, редактирования ответов, просмотра персональной учетной информации; разработчика, обладающего правами создания и редактирования учебно-контролирующего материала; куратора, наделенного правом просмотра результатов учебной деятельности его группы; и администратора, обладающего всеми правами на все объекты и наделенного правом создания и назначения остальных ролей.

Традиционное определение прав доступа в терминах операций с файлами вполне адекватно задачам ограничения доступа на этапе реализации услуг ДО, где каждая программа представляет собой определенную совокупность реальных или виртуальных (генерируемых по запросу) файлов. Однако на этапе проектирования программ ДО, учитывая их комплексный характер и вытекающую из этого необходимость совместного использования единого тезауруса, который обеспечивает концептуальную целостность программ, определение прав в терминах файлов становится неадекватным. Эффективная кооперация разработчиков комплексных проектов ДО, подразумевающая, прежде всего, наличие когерентной терминологической базы в условиях, когда сфера компетенции каждого разработчика ограничена одной-двумя образовательными программами, была бы невозможна без определения прав доступа в терминах компонентов ИИМ: элементов знаний, модулей, визуальных элементов, тестов, вопросов и ответов.

Модель прав ИС ГИПЕРТЕСТ определяет общепринятый набор ролей (слушателя, куратора, разработчика, администратора) с определенными для них правами доступа, которые обеспечивают возможность выполнения соответствующих функций. Ее отличительной особенностью является концепция обратимого иерархического делегирования — базовая концепция прав на этапе проектирования услуг ДО. Права разработчиков , специфицированные в терминах операций создания Cr, просмотра Br, редактирования Ed и уничтожения Des объектов O концептуального уровня (элементов знаний, модулей, тестов, вопросов и ответов) и их визуального представления, согласно этой концепции, распределяются между участниками иерархически организованной группы: D = (V^D,E^D). Здесь V^D – множество проектировщиков образовательной услуги, — отображение, определяющее схему делегирования прав. Вершиной этой иерархии d₀ является администратор, изначально единственный разработчик, обладающий всеми правами на все элементы онтологической модели, а также правом создания подчиненных соисполнителей d_i+1=E^D(d_i) и полного или частичного делегирования / возврата своих прав. Подчиненный разработчик приобретает права на подмножество элементов модели в результате акта передачи прав либо использования этих прав для создания новых элементов модели. Например, если некий разработчик обладал правом редактирования элемента знаний и реализовал это право, создав подчиненный элемент, то он приобрел всю совокупность прав на созданный элемент. С точки зрения возможности совместного использования права могут быть разделяемыми и исключительными. Делегирование разделяемых прав (к ним относится право просмотра) не приводит к их утрате прежним владельцем; для исключительных прав (к ним относятся права редактирования и уничтожения) эта аксиома несправедлива (Исключение составляет администратор, сохраняющий все права на все объекты проектирования, независимо от делегирования). Наличие разделяемых прав обеспечивает концептуальную целостность проекта при коллективной разработке, в то время как исключительное право персонифицирует ответственность проектировщика за конструктивные и деструктивные действия. С точки зрения способа регистрации права подразделяются на явные и неявные. Назначение явных прав регистрируется в базе данных проекта, в то время как неявные права выводятся из явных при помощи предопределенных аксиом вида: , где OL(o_i,o_k) – определенное в ИИМ структурное отношение между объектами o_i и o_k. Использование функциональной обусловленности операций над объектами связями этих объектов в онтологической модели при определении неявных прав позволяет уменьшить сложность процедур делегирования и объем метаописания. Например, явное назначение прав редактирования на модуль t_j влечет неявно определенные права на объекты его интерфейса, определяемые инциденторами I⁺(p_i,t_j), I^-(t_j,p_i).

 

10.3. Архитектура ИС ГИПЕРТЕСТ

 

Инструментальная среда ГИПЕРТЕСТ представляет собой распределенное трехслойное приложение в архитектуре «тонкий клиент – сервер приложений / толстый клиент – сервер базы данных» (рис. 10.7).



Рис. 10.7. Архитектура ГИПЕРТЕСТ

 

Учебно-контролирующий материал гиперучебника отображается при помощи программы просмотра (браузера) Интернет. ГИПЕРТЕСТ не предполагает обязательного наличия на компьютере обучаемого иных программных компонентов. Поэтому аппаратные требования к его рабочему месту достаточно скромны. В терминогогии клиентсерверных архитектур такого клиента принято называть «тонким». В формате тонкого клиента реализовано также рабочее место куратора программы ДО, осуществляющего формирование учебных групп по программе подготовки и мониторинг процесса обучения.

Взаимодействие тонких клиентов с системой ДО осуществляется с использованием протоколов Интернет, что позволяет им находиться на любом удалении от центра дистанционного обучения. Логика их функционирования обеспечивается сервером приложений, на котором размещены сценарии:

• регистрации слушателей программы ДО;
  
• идентификации клиента;
  
• динамической компоновки учебно-контролирующего материала;
  
• интерпретации процедур контроля;
  
• мониторинга процесса обучения;
  
• управления навигацией.
  

Функции информационного обеспечения сценариев сервера приложений выполняет сервер базы данных. Реляционная база данных ГИПЕРТЕСТ хранит информацию о структуре, содержании и форме визуального представления учебно-контролирующего материала, о клиентах системы (слушателях, кураторах, разработчиках и администраторах программ) и об их правах доступа к материалам программ. База данных также хранит информацию о текущем состоянии процесса и результатов обучения по каждому из слушателей.

Функции разработки программ дистанционного обучения, а также функции управления (администрирования) этих процессов выполняют приложения «АРМ разработчика» и «АРМ администратора», соответственно. Так как аппаратные и системные требования этих приложений существенно выше требований удаленных клиентов, они классифицируются как «толстые» клиенты. «Толстые» клиенты непосредственно взаимодействуют с СУБД в процессе выполнения своих функций:

• проектирования программы ДО;
  
• назначения прав разработчикам программы ДО;
  
• назначение «тонким» клиентам прав доступа к спискам обучаемых, учебному материалу и персональным результатам его освоения;
  
• мониторинг процесса обучения.
  

 

10.4. Программные компоненты ГИПЕРТЕСТ

 

10.4.1. АРМ слушателя

 

АРМ слушателя представлен серией страниц просмотра в браузере Интернета, последовательность посещения которых определяет сам слушатель в рамках назначенных ему прав доступа и решаемых им учебных задач. Эту последовательность открывает главная страница (рис. 10.8) которая содержит общую информацию о системе и правилах ее эффективного использования. Доступ к этой информации обеспечивает меню, содержащее следующие пункты:

1. О нашем сайте – стартовая страница, рассмотренная выше.
   
2. О системе – краткая информация о системе ГИПЕРТЕСТ.
   
3. Обучение (вход в систему) – страница, позволяющая начать обучение в системе (подробнее см. пункт «Обучение»).
   
4. Просмотр – просмотр программ обучения (подробнее это описано в пункте «Просмотр»).
   
5. Новости – новости сайта (хронология усовершенствований ИС ГИПЕРТЕСТ, уведомляющая ее клиентов о новых возможностях системы).
   
6. Обратная связь – связь с разработчиками (подробнее описано в пункте «Обратная связь»).
   

Рис. 10.8. Стартовая страница

 

При активизации ссылки «Обучение (вход в систему)» в нижнем меню пользователь попадает на регистрационную страницу (рис. 10.8 и 10.9). Имя и пароль пользователя, присвоенные ему куратором программы при регистрации в системе ГИПЕРТЕСТ, определяют перечень доступных данному слушателю программ. Назначенные ему права доступа обеспечивают возможности работы с теоретическим материалом программ, а также выполнение контрольных заданий. Результаты выполнения этих заданий, так же как и текущая позиция слушателя в материале программы, фиксируются в базе данных система ГИПЕРТЕСТ и используются в целях мониторинга учебного процесса и управления навигацией. Незарегистрированный посетитель страницы также имеет возможность ознакомления со всеми размещенными на сервере ГИПЕРТЕСТа программами, однако его возможности ограничены только правом просмотра (гостевой статус). Для получения этого статуса посетителю страницы достаточно воспользоваться кнопкой «Вход».


этого статуса посетителю страницы достаточно воспользоваться кнопкой «Вход».



Рис. 10.9. Регистрационная страница

 

Если предыдущая сессия зарегистрированного слушателя не была завершена, он имеет возможность продолжить ее, и в этом случае система навигации автоматически выведет его на тот раздел учебного материала, в котором он остановился в предыдущем сеансе работы. Сказанное не относится к той ситуации, когда слушатель покинул систему, не завершив выполнение контрольного задания. В такой ситуации ему будет предложено полностью выполнить новый тест, относящийся к тому же разделу учебного материала, что и незавершенный. Слушатель может принудительно завершить предыдущую сессию, перейти на страницу выбора программы обучения из списка, определенного его правами доступа (рис. 10.10). В результате активизации ссылки, соответствующей выбранной программе, он попадает на ее главную страницу (см. рис. 10.11).



Рис. 10.10. Выбор программы

 

Главная страница состоит из двух панелей (фреймов). Левый фрейм обеспечивает возможность навигации по материалу программы при помощи размещенных на нем навигационных ссылок, которые могут быть организованы по структурному признаку (иерархия ссылок на разделы программы ДО) или в соответствии с понятийной (семантической) структурой предметной области материала программы. Навигационные функции доступны слушателю посредством меню. Кнопки этого меню поддерживают функции:

• Управления уровнем представления иерархической структуры учебного материала (темы, лекции, разделы и подразделы):
  
  • «Свернуть все» (представление иерархии ограничивается корневым модулем);
    
  • «Развернуть все» (детализированное представление структуры программы).
    
• Управления способами навигации (которая может быть основана либо на структурной организации материала, либо на его предметно-понятийной базе):
  
  • «Учебник» (режим навигации по структуре модулей программы, удобный для первоначального ознакомления с материалом). В этом режиме левый фрейм содержит иерархию ссылок на модули программы. Активизация любой из этих ссылок вызовет переход к соответствующему модулю, содержание которого будет отображено в правом фрейме главного окна;
    
  • «Глоссарий» (режим навигации, удобный при использовании теоретического материала программы в режиме справочника). В этом режиме левый фрейм содержит список ссылок на понятия предметной области, определяемые в данной программе. Активизация любой из этих ссылок вызовет переход на страницу учебника, которая содержит соответствующее определение; содержание страницы будет отображено в правом фрейме главного окна.
    
• Анализа персональных результатов обучения. Активизация кнопки «профиль» позволяет слушателю ознакомиться с текущими значениями его профильной оценки, сформированной по результатам выполнения контрольных заданий, а также с автоматически сформированными системой рекомендациями. Эти рекомендации в виде ссылок на разделы учебника, которые следует повторить, показаны в правом фрейме главного окна (рис. 10.11).
  
• Изменения контекста обучения:
  
  • «Выход» (завершает работу с системой и выдает сообщение об этом);
    
  • «Главная страница» (переход на главную страницу);
    
  • «Выбор программы» (переход на страницу со списком программ обучения).
    

Рис. 10.11. Главная страница программы обучения в ГИПЕРТЕСТ

 

Содержимое правого (содержательного) фрейма основной страницы отражает содержание ссылки, активизированной из навигационного фрейма. Это содержание может принимать форму учебного материала текущего модуля программы, теста контроля знаний, отчета о состоянии персонального профиля результатов подготовки по программе (рис. 10.11). Кроме того, содержательный фрейм содержит ссылки для линейной навигации на предыдущую/последующую страницу, что позволяет воспроизвести линейную структуру традиционного «бумажного» учебника, а также ссылку, активизирующую «анкету качества» в любой точке траектории обучения. Анкета качества формализует «голос потребителя», оценивающий качество учебно-контролирующего материала (рис. 10.12). Наличие этой анкеты и инструментов статистической обработки результатов анкетирования, замыкающих контур управления качеством, является одной из отличительных особенностей среды ГИПЕРТЕСТ.



Рис. 10.12. Анкета качества

 

Тип содержания правого фрейма может ограничивать навигационные возможности обучаемого. В том случае, если фрейм содержит тест контроля знаний, возможности навигации ограничены перемещением к предыдущему или последующему вопросу теста. Инструментальные средства системы ГИПЕРТЕСТ позволяют создавать так называемые тесты сетевой структуры, или адаптивные тесты, где очередной вопрос определяется ответом на предыдущий, что обеспечивает оперативную адаптацию к уровню знаний слушателя. Такая модель тестов отсутствует в большинстве поставляемых СДО, за исключением «Прометей». Номенклатура типов вопросов, реализованная в ИС ГИПЕРТЕСТ, соответствует требованиям фактического стандарта, определенного консорциумом IMS Global Learning (рис. 10.13).



Рис. 10.13 Типизация форм контрольных вопросов в ИС ГИПЕРТЕСТ

 

Наиболее распространена закрытая форма, предполагающая альтернативный или множественный выбор предопределенного варианта ответа; открытая форма предполагает свободный (ограниченный) формат ответа, требующий уникального алгоритма его обработки; тесты на установление соответствия определяют ответ в виде биекции на двух множествах элементов, представляющих вопрос; тесты на установление последовательности (ранжирование предъявленных объектов по значению какого-либо критерия) определяют ответ в виде отношения порядка, определенного на множестве элементов вопроса. На визуальном уровне контрольные задания могут быть представлены не только в виде текста или графики, как это имеет место в большинстве известных систем, но и в виде интерактивной анимации, выполненной по технологии Macromedia Flash. Это позволяет слушателю, взаимодействуя с активными зонами анимации, выполнять задания, контролирующие, например, навыки пуска/останова энергетической установки, а также другие навыки, предусмотренные квалификацией инженера. В дополнение к стандартному набору форм контроля ГИПЕРТЕСТ поддерживает так называемые «внешние» тесты (реализованный в WebCT аналог - assignments). Это разновидность контрольных заданий, которые не могут быть успешно формализованы в рамках приведенной выше номенклатуры форм вопросов. Чаще всего это типичные для инженерной подготовки задания, предусматривающие выполнение некоторой последовательности действий и предназначенные для контроля соответствующих навыков. Рассылка внешних тестов осуществляется службой электронной почты, встроенной в ГИПЕРТЕСТ, и предполагает наличие установленных на компьютере слушателя программных средств, с помощью которых это задание следует выполнить. Такие инженерные пакеты, как Автокад, предусматривают средства для хронометража и журналирования действий обучаемого, а также средства воспроизведения этих действий на преподавательском компьютере путем интерпретации журнала операций, который слушатель отсылает куратору электронной почтой. Некоторые тесты, созданные в среде ГИПЕРТЕСТ, предусматривают ограничение по времени, которое слушатель, проинформированный об этом заранее, должен учитывать.