«Информационные Ресурсы России» №4, 2005

Повышение ценности образования в обществе и развитие вычислительной техники и информационных технологий определили широкое распространение автоматизированных обучающих систем. Они позволяют соединить преимущества индивидуального обучения с достоинствами представления информации с помощью компьютерных систем, таких как: наглядность, использование графических возможностей мультимедиа, динамичность и т.п. Автоматизированные обучающие системы (АОС) – это функционально связанный набор подсистем учебно-методического, информационного, математического и инженерно-технического обеспечения на базе средств вычислительной техники, предназначенный для оптимизации процесса обучения в различных его формах и работающий в диалоговом режиме коллективного пользования.
С точки зрения процесса обучения, АОС состоит из двух основных частей (рис. 1):
- подсистемы собственно обучения, предназначенной для предоставления методических материалов в соответствии с выбранным системой сценарием обучения;
- подсистемы проверки знаний, предназначенной для тестирования знаний, полученных обучаемым на этапе обучения.
Модули, представленные на рис. 1, являются основными и присутствуют в любой АОС. Однако в зависимости от специфики задачи АОС может включать и другие модули.


Рис. 1. Составные части автоматизированной обучающей системы

Рассмотрим функции основных модулей, составляющих подсистемы АОС.
Интерфейс пользователя присутствует в обеих подсистемах и в некоторых случаях может выполняться в виде единого модуля. Задачей данного модуля является выдача и сбор информации от пользователей, передача полученных данных в другие модули.
Каждая подсистема включает базу сценариев, определяющую следующие параметры сеанса обучения или тестирования:
- продолжительность;
- этапы, из которых будет состоять сеанс, и их последовательность;
- условия окончания.
В базе методических материалов подсистемы обучения хранятся методические пособия, игровые обучающие программы, электронные презентации по дисциплинам, для обучения которым предназначена данная АОС.
В случае большого количества методических материалов в базе необходимо их упорядочить. Для решения этой задачи используется система поиска в базе методических материалов.
Основу подсистемы проверки знаний составляет база вопросов, заполняемая преподавателем. В процессе тестирования вопросы выдаются обучаемому в порядке, определяемом сценарием проверки знаний. В базе вопросов могут храниться задания двух типов:
1) вопросы с конкретными неизменяемыми формулировкой и условиями;
2) вопросы, у которых постоянна лишь формулировка, а условия задания выбираются из некоторого диапазона, задаваемого преподавателем.
Примерами вопросов второго типа могут служить математические задачи, в которых исходные данные выбираются случайным образом.
Недостатки, свойственные вопросам первого типа, такие как их частая повторяемость, устраняются за счёт их большего числа, хранимого в базе вопросов.
Ответы на вопросы, данные обучаемым, поступают в модуль обработки результатов проверки знаний. В зависимости от сложности вопросов, на которые был получен правильный ответ, и их числа, модуль подсчитывает количество баллов, определяющий результат проверки знаний обучаемого.
Результаты и время тестирования сохраняются в протоколе проверки знаний соответствующим модулем.
С точки зрения программной реализации АОС, выделяют пользовательскую и администраторскую подсистемы. Как правило, первая подсистема осуществляет взаимодействие с пользователем и включает модули интерфейса пользователя и обработки результатов проверки знаний, а все остальные модули составляют администраторскую подсистему, предназначенную для обработки данных пользовательской подсистемы. Однако распределение функций между подсистемами может иметь и другую структуру.
Среди АОС выделяют:
- локальные: все модули системы размещены на одной персональной ЭВМ (ПЭВМ) как единый программный комплекс (рис. 2);

Рис. 2. Структура локальной автоматизированной обучающей системы

- сетевые: модули АОС размещены на кли-ентской ПЭВМ и серверной компьютерной сис-темой; обмен информации между некоторыми модулями осуществляется с помощью телеком-муникационных сетей (рис. 3).
Сетевые АОС имеют ряд преимуществ по сравнению с локальными, в их числе: широкий круг пользователей и надежная защита данных.

Рис. 3. Структура сетевой автоматизированной обучающей системы

Сетевые АОС также называются системами дистанционного обучения (СДО) [1].

Системы дистанционного обучения и их классификация

Дистанционное обучение представляет собой комплекс образовательных услуг, предоставляемых широкому кругу пользователей в стране и за рубежом с помощью специализированной информационной образовательной среды, базирующейся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (спутниковое телевидение, радио, телекоммуникационные сети и т.п.), составляющей СДО.
По типу используемых телекоммуникационных сетей СДО можно подразделить:
- локальные: основаны на использовании локальных вычислительных сетей (ЛВС), поэтому такие СДО используются в рамках одного помещения или здания;
- глобальные: базируются на глобальных информационных сетях (например, интернет), для которых не существует временных и пространственных ограничений.
По типу распределения функций между клиентской и серверной подсистемами СДО подразделяют:
- серверно-ориентированные: большинство функций выполняются в серверной подсистеме; при использовании Web-технологий клиентская подсистема не разрабатывается отдельно, так как функции данной подсистемы по сбору и выдаче информации обучаемому, т.е. пользователю СДО выполняет программа-обозреватель (например, Microsoft Internet Explorer, Opera и др.); обычно интерфейс пользователя выполняется с использованием языка HTML;
- смешанные: в некоторых случаях (при низкой скорости передаче, дороговизне передачи по каналу в отдалённых районах) часть функций системы перераспределяется на клиентскую подсистему; при таком способе распределения функций разработка клиентской подсистемы усложняется.
Основой для построения СДО являются информационные ресурсы – серверные компьютерные системы с размещенными на них информационными материалами и программным обеспечением для их обработки.

Функции информационных ресурсов в системах дистанционного обучения

Главная задача информационных ресурсов в рамках системы дистанционного обучения состоит в приеме информационных потоков от клиентских ПЭВМ (пользователей), их обработка и генерация ответных информационных потоков.
На информационном ресурсе такой системы размещаются:
- серверная операционная система;
- программное обеспечение системы дистанционного обучения;
- базы данных с тестовыми заданиями, списком пользователей и их правами доступа;
- протоколы взаимодействия клиентских ПЭВМ с информационным ресурсом (время начала и окончания сеанса, его содержание);
- библиотека методических материалов.
На информационный ресурс поступают запросы с клиентских ПЭВМ пользователей. Запросы обрабатываются программным обеспечением системы дистанционного обучения, и ответы направляются клиентским ПЭВМ. Чтобы получить ответ информационного ресурса, пользователи должны пройти авторизацию, т.е. ввести пароль, который будет определять их права доступа. В зависимости от полученных прав доступа (преподавателя или обучаемого) ответы информационного ресурса могут содержать:
а) для преподавателей и обучаемых: элементы интерфейса пользователя; результаты поиска в библиотеке методических материалов; методические материалы;
б) для обучаемых: тестовые задания; результаты проверки знаний;
в) для преподавателей: вопросы и ответы тестовых заданий; данные о методических материалах в соответствующей библиотеке (автор, название, ключевые слова, содержание, аннотация); протокол проверки знаний.
Протокол проверки знаний отличается от результатов тем, что в протоколе указаны результаты проверки знаний всех обучаемых (или некоторой их группы, определяемой правами доступа), а не одного обучаемого как в результатах проверки знаний.

Практическая реализация системы дистанционного обучения

В настоящее время на основе вышеизложенных принципов на кафедре вычислительной и прикладной математики (ВПМ) Рязанской государственной радиотехнической академии в рамках работ по оптимизации процесса обучения и упорядочиванию методических материалов проводится разработка СДО.
Методика обучения состоит в следующем. После процесса авторизации пользователь может сделать выбор: пройти обучение или сразу перейти к проверке своих знаний. В случае выбора обучения предлагается список доступных курсов или разделов. К каждому разделу прилагается список методических материалов из электронной базы. После самостоятельного обучения пользователь может перейти непосредственно к проверке знаний.
Проверка знаний осуществляется с помощью тестирования. Процесс тестирования предполагает поочередное формирование ответов обучаемым на вопросы выбранного раздела, задаваемые в случайном порядке, за определенный период времени. В ходе тестирования осуществляется проверка на прерывание тестирования, в этом случае процесс проверки знаний завершается, и факт прерывания заносится в протокол. После получения ответов на все вопросы обрабатываются счетчики правильных и неправильных ответов. Сформированные результаты проверки знаний предоставляются пользователю и записываются в протокол проверки знаний для дальнейшего использования.
Если результаты проверки знаний не удовлетворяют требованиям, определенным преподавателем, то происходит возврат на этап обучения. Пользователь может не ограничиться изучением одного раздела или курса, а выбрать повторное обучение уже по другому разделу.
СДО, разрабатываемая на кафедре ВПМ, реализуется на языке PHP. Основными достоинствами этого языка являются простота синтаксических конструкций; гибкость и скорость выполнения; кросс-платформенность, т.е. независимость от операционной системы, под управлением которой работает информационный ресурс. Интерпретатор языка PHP функционирует в составе серверного программного обеспечения Apache с использованием системы управления базами данных MySQL.
В дальнейшем предполагается использовать разрабатываемую СДО как основу для построения лингвистического информационно-справочного ресурса [2].



Литература:
1. Агапонов С.В. Средства дистанционного обучения. Методика, технология, инструментарий. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 336 с.
2. Пруцков А.В. Информационно-справочный ресурс по словообразованию естественных языков // Информационные ресурсы России. – № 6. – 2004. – С. 22-24.