Структура адаптивного е-обучения на основе распределенной повторно используемой учебной деятельности (стр. 2 из 4)

Рис. 2. Главные компоненты распределенной архитектуры ДереваЗнаний

Благодаря архитектуре ДереваЗнаний, преподаватель при создании курса использует один портал и несколько серверов деятельности. Студент работает через портал, обслуживающий конкретный курс, но обращается к нескольким действиям обучения, которые напрямую управляются различными серверами. Адаптация обеспечивается сервером моделей студента, который собирает данные о работе с порталов и серверов деятельности и предоставляет им интегрированную информацию о студенте. В частности, сервер моделей студента может находиться на компьютере самого студента и поддерживать только одного пользователя. Также он может быть расположен на компьютере университета и поддерживать целый класс.

Архитектура ДереваЗнаний открыта и эластична. Она позволяет наличие множества порталов, серверов деятельности и серверов моделей студента. Её открытость дает возможность даже небольшим исследовательским группам и компаниям принимать участие в развитии рынка Е-обучения. Сервер деятельности, который обеспечивает некоторые специфические учебные дейтсвия, может быть сразу же использован во многих курсах, поддерживаемых различными порталами. Инновационный портал с хорошим интерфейсом может успешно состязаться с другими, так как у него есть доступ к тому же набору ресурсов, что и остальные. Более мощный сервер моделей студента может успешно заменить старые серверы.

Открытость архитектуры основана на нескольких точно определенных протоколах коммуникаций между компонентами. Во-первых, архитектуре нужен протокол для прозрачного входа в систему и аутентификации. Каждое адаптивное действие должно знать идентификатор пользователя для определения необходимой модели, однако пользователь подключается только один раз за сеанс. Во-вторых, ей необходим стандартный протокол для запроса портала к серверу деятельности и для отправления ответа серверами. В-третьих, нужен протокол для сервера деятельности, чтобы отсылать информацию о прогрессе студента на сервер моделей и протокол для запроса информации о студенте. Наконец, архитектура нуждается в протоколе открытия/обмена ресурсов. Портал может обеспечить доступ к огромному множеству деятельности обучения, расположенных на нескольких серверах. Однако, для получения выгоды от этой возможности порталу необходимо знать о многих серверах и типах деятельности, которые они могут предоставить.

Настоящая версия ДереваЗнаний предлагает очень простую реализацию первых трех протоколов. Каждое действие вызывается напрямую выделенным URL. Аутентификация реализуется, проходя идентификаторы студента и сессии, являющиеся частью URL. Мы используем довольно простой основанный на http язык связей между компонентами, похожий на разработанный нами в предыдущей исследовательской работе о распределенном интеллектуальном обучении (Brusilovsky, Ritter & Sсhwаrz, 1997). Хотя эти протоколы предлагают решение, которое позволяет работать и использовать архитектуру, они абсолютно "искусственные". Необходимы дополнительные исследования для разработки полноценных приемлемых протоколов.

Вопрос раскрытия ресурсов в данной версии ДереваЗнаний не рассматривается. В настоящее время мы просто "говорим" порталу обо всех существующих серверах деятельности. В открытом контексте ни один из порталов не может знать обо всех серверах и нет централизованной организации, которая бы собирала эту информацию. Для этого необходим механиз "пропаганды ресурсов" для обмена информацией (метаданными) об известных серверах и действиях между порталами.

ДеревоЗнаний: Портал

Архитектура ДереваЗнаний позволяет использовать несколько порталов, которые поддерживают различные образовательные парадигмы и подходы. На данный момент мы реализовали один портал, также названный ДеревоЗнаний, направленный на поддержку основанного на лекциях процесса обучения, который фокусируется на динамическом и адаптивном выборе деятельности обучения.

Главные пользователи портала – авторы курсов (преподаватели) и обучаемые. Авторы курса отвечают за формирование курса как структурированного хранилища образовательной деятельности. Модель ДереваЗнаний позволяет автору разработать курс в виде дерева модулей (последовательность также поддерживается, т.к. это одноуровневое дерево). Хотя для всех авторов модуль подразумевает лекцию, существует свобода в определении больших модулей, которые содержат несколько лекций, также как и меньших по размеру модулей. Курс может быть также структурирован независимо от последовательности лекций – как интерактивный электронный учебник. В любом случае роль автора состоит в том, чтобы структурировать набор модулей и выбрать начальный учебный материал для каждого модуля. Мы различаем начальный материал, который охватывает минимальный набор действий, необходимых для среднего студента при изучении модуля, и дополнительный материал, который увеличивает опыт обучения и предлагает соответствующие действия студентам с различными стилями обучения и уровнем знаний.

Для отбора материала в каждую секцию автор определяет для неё цель. Определение может быть произведено как с помощью естественного языка, так и формального, который отображает цель, используя метаданные, ассоциированные с необходимыми действиями обучения. Во время процесса разработки курса цель обучения используется системой для отбора подмножеств подходящих деятельности обучения из многих известных системе репозиториев. Выбор может быть сделан с помощью формальных запросов к репозиториям метаданных или используя нечеткий текстовой подбор для репозиториев без метаданных. Из этого отобранного подмножества деятельности автор может просто вручную выбрать наиболее подходящие начальные и дополнительные обучающие действия. Для дополнения набора действиями, найденными в репозитоориях, некоторые действия может создать автор.

Описанный процесс похож на процесс, поддерживаемый улучшенными средствами повторного использования курсов. Новая особенность модели ДереваЗнаний то, что определенная автором цель запоминается и хранится с модулем. Когда в процессе обучения конкретный студент начинает работу с модулем, портал обучения использует эту цель и модель студента для того, чтобы адаптивно выбрать наиболее подходящий на текущий момент дополнительный материал конкретному студенту. Адаптивный текущий выбор дает возможность системе подстроиться к непостоянным и расширяющимся репозиториям и к индивидуальным различиям студентов (рис. 3).

Легко предвидеть, что в будущем, когда репозитории обучения будут достаточно полными, отбор будет возвращать довольно большое количество подходящих деятельности обучения. В этом контексте адаптивные гепермедиа технологии обеспечат дальнейшую адаптацию к индивидуальному студенту. Адаптивная поддержка навигации (такая, как адаптивная аннотация, сортировка и прямое руководство) будет использована для помощи студенту при выборе наиболее подходящих на данный момент понятий в индивидуализированном пространстве обучения. Здесь система будет адаптироваться к уровню знаний студента и индивидуальным стилям обучения. Адаптивная презентация будет использована для адаптивного отображения выбранных понятий. Здесь система будет адаптироваться к уровню знаний и цели обучения. В дополнение, система также позволяет обучаемому искать подходящий учебный материал, используя её собственные критерии, и постоянно добавлять его к модулю. Это производит динамическое и индивидуализированное пространство обучения для каждого модуля курса, где индивидуализация обеспечивается и системой, и студентом (рис. 3).

Рис. 3. Портал ДереваЗнаний соединяет преимущества систем повторного использования курсов и адаптивных сетевых обучающих систем. Он решает проблему статически построенных курсов и обеспечивает персонализированную поддержку, которая увеличивает до максимума образовательные возможности каждого студента.

Представленная выше схема представляет наиболее общий случай использования системы. Система поддерживает любой набор выделенных функций. Например, автор может определить частичную цель обучения и не выбирать начальный учебный материал. В этом случае система также сможет учитывать частичную цель для отбора и организации необходимого учебного материала для каждой секции. Таким образом, с небольшими усилиями со стороны автора система сможет обеспечить впечатляющий уровень адаптивной поддержки.

Настоящее состояние работы

В дополнение к общей архитектуре, набору протоколов и порталу ДереваЗнаний список компонентов, разработанных к данному моменту, включает 4 сервера действий с изменяемыми протоколами и простой сервер моделирования пользователя. Три из этих серверов деятельности были разработаны для области обучения программированию. Каждый сервер поддерживает авторскую систему по особому виду деятельности и взаимодействие студента с выбранным действием этого вида. Система WebEx (BrusilovskyP., 2001) обслуживает интерактивные примеры аннотированной программы, QuizPАСK (PаthаkS., BrusilovskyP., 2002) обеспечивает параметризированные вопросы и WАDEIn (BrusivlovskyP., SuH.-D., 2002) поддерживает демонстрации и задачи, связанные с решением выражения. Четвертый сервер KnowledgeSeа (BrusilovskyP., RizzoR., 2002) является доменно-незавсимым и в настоящий момент используется для обеспечения интерактивного доступа к открытому учебному материалу. Все сервера деятельности – это отдельные Web-сервера, работающие на разных платформах и совершенно независимые от портала. WebEx разработан при помощи MiсrosoftАSP технологии и обслуживается информационным сервером Internet (InternetInformаtionServer, IIS), работающим на компьютере (ПК) под управлением ОС Windows. QuizPАСK разработан как набор скриптов С++ СGI и обслуживается сервером Аpасhe, работающим на платформе SUNSolаris. WАDEIn реализован как конфигурируемый Jаvа апплет, вставленный в страницу, генерируемую сервлетом Jаvа на сервере Tomсаt. KnowledgeSeа основан на функциональных возможностях JаvаSсript и может быть доставлен любым Web-сервером. Каждый сервер может работать независимо от архитектуры ДереваЗнаний, но и необходимо, чтобы студент начал работу в этом режиме. Только один из серверов деятельности (WАDEIn) обеспечивает адаптивные возможности. Он использует информацию о студентах для адаптации к их знаниям. Другие сервера принимают во внимание информацию о студентах только для отслеживания деятельности студента. Все эти сервера реализуют наш простой протокол прозрачного входа в систему, протокол доставки ресурсов и протокол моделирования студента. Они могут работать с любым порталом и сервером моделирования пользователя.