4.1.Стуктура эос «Каркас»

Общая структура компьютерной технологии обучения и тестирования в

системе «Каркас» основывается на детализации и активизации знаний.

Первый этап. Создается сценарий обучающего учебного материала. В

этом сценарии закладывается, какие тексты, картинки, таблицы, формулы будут

применяться в обучении и определяется их степень сложности для адаптации к

обучаемому.

Второй этап. Состоит в структуризации ПО с целью создания списков

вопросов в виде текста и картинок для обучаемого. Информация заносится с

помощью инструментов системы (редактор для вопросов и ответов) в базу

данных.

Третий этап. Формируется база знаний ПО. Вначале выделяются объекты

ПО и их атрибуты, затем устанавливаются отношения между объектами, таким

образом формируются кластеры знаний. При этом привлекается информация,

содержащаяся в БД: с одной стороны, установленная ранее классификация

используется для выделения объектов и их атрибутов; с другой стороны,

элементы БД используются в качестве атрибутов объектов БЗ. Инструментальные

средства, поддерживающие этот процесс, (редактор правил и фреймов) позволяют

создавать и обновлять БЗ учебного процесса.

Четвертый этап. На этом этапе происходит объединение различных

кластеров знаний для создания единой стратегии обучения и контроля

(используется «доска объявлений»). Формируется иерархия правил и фреймов для

работы машины вывода.

По мере разработки системы «КАРКАС» в нее были включены

следующие модули:

– модуль дополнительной справочной информации для ответов на вопросы обучаемого;

– модуль управления обучением (правила, позволяющие определить последовательность изучения учебного материала);

– модуль анализа ответов пользователя;

– модуль анализа ошибок пользователя и сохранения «протокола обучения».

4.2.Уровни обучения.

Рассмотрим подробнее организацию компьютерной

технологии обучения в системе «КАРКАС». В ПО выделяется шесть уровней

обучения, которые расположены по мере повышения сложности предлагаемого

учебного материала. Каждый уровень имеет свой коэффициент значимости,

обозначим его через y. Если есть необходимость, то уровень может быть разбит на

несколько кластеров, которые преследуют определенные цели обучения. Для

контроля знаний обучаемых предложены четыре типа оценок.

Первый уровень обучения. На первом уровне обучения применяется

модуль иллюстративно-объяснительного типа для знакомства обучаемого с ПО,

работа которого заключается в следующем. Система выдает на экран дисплея последовательность вопросов, ответы на которые содержат верную информацию.

А также имеется возможность с помощью картинок, которые ссылаются друга на

друга, предоставить вводный материал от общих сведений до уточняющих

конкретных положений ПО, то есть материал представляется в виде

иллюстративного гипертекста.

При нажатии клавиши F1 (подсказка) выдается дополнительно

разъясняющий текст, объясняются используемые термины.

Коэффициент значимости уровня равен 0 ( y =0 ).

Второй уровень обучения (контроль с выборочным обучением). Система

в соответствии с правилами, составленными экспертом, задает вопрос и

предлагает несколько ответов на него, один из которых правильный. При

ошибочном ответе система предлагает еще одну возможность выбрать ответ на

заданный ранее вопрос. Далее система предлагает выбрать следующий вопрос.

Если вопрос можно проиллюстрировать с помощью картинки, то она

автоматически появляется на экране монитора, и обучаемый с помощью курсора

может на картинке отметить предполагаемый ответ. Если картинка содержит

гиперссылку на другую картинку для уточнения ответа обучаемого, то она также

появляется, и производится дальнейший выбор ответа. Глубину гиперссылок

прогнозирует эксперт.

Замечание. Если используется режим контроля, то система при выборе

неверного ответа не возвращается к предыдущему вопросу, а задается сразу

следующий вопрос.

Коэффициент значимости уровня равен 0.4 ( y = 0.4 ).

Этот уровень обучения имеет очевидные недостатки. Обучение здесь

строго запрограммировано, обучаемый выбирает ответ из ограниченного набора

ответов на вопрос, точно сформулированного системой.

Третий уровень обучения (с частично контролируемым ответом). На этом

уровне обучения обучаемому предъявляется несколько элементов, из части

которых может быть составлен правильный ответ. Традиционный вариант

обучения состоит в том, что обучаемый должен выбрать из списка ответов

несколько правильных. Другой вариант состоит в том, чтобы из различных

фрагментов картинки, появляющейся на экране, составить всю картинку.

Для того чтобы контролировать степень знания ПО, вводятся следующие

четыре типа оценок:

– положительная оценка;

– отрицательная оценка;

– общая оценка;

– экспертная оценка.

Пусть N+ – число верных ответов в кластере, N- – число неверных ответов

в кластере, U+ – число верных ответов, выбранных обучаемым при просмотре всех

вопросов кластера, и U- – число неверных ответов, выбранных обучаемым при

просмотре всех вопросов кластера. Тогда положительная оценка определяется

следующим образом:

U+

α = —— х M,

N+

здесь M – максимальная оценка в соответствующей шкале оценок, например, десять.

Соответственно определяется отрицательная оценка:

U-

β = ——— х M,

N-

Общая оценка по кластеру определяется как разница между

положительной и отрицательной оценкой:

δ = α – β.

Экспертная

Экспертная оценка вычисляется следующим образом: вычисляется про-

цент отношения числа верных ответов ко всем верным ответам

U+

ε = ——— х 100%,

N+

и по следующей шкале определяется оценка

Таблица экспертных оценок

Процент	Оценка
0 – 59	Меньше пяти
60-65	Пять
66-72	Шесть
73-79	Семь
80-87	Восемь
88-93	Девять
94-100	Десять

Замечание. Шкала оценок подбирается экспертом и зависит от уровня

обучения и от кластера в этом уровне. Приведенная шкала применяется для

оценки знаний студентов по кластеру кровообращение.

Коэффициент значимости уровня равен 0.5 ( = 0.5 ).

Общая оценка говорит о степени уверенности обучаемого в знаниях.

Например, обучаемый может выбрать все подряд ответы, но это не означает, что

он получит десять баллов. Поскольку отрицательная оценка также будет

составлять десять баллов. А вот разница между ними равна 0, что соответствует

полному незнанию данного предмета.

Поэтому, чем выше разница между положительной и отрицательной

оценками, тем знания обучаемого более достоверны. Обучаемый получает десять

баллов в следующем случае:

1. Положительная оценка равна 10 баллам.

2. Отрицательная оценка равна 0 баллам.

3. Общая оценка равна 10 баллам.

4. Экспертная оценка равна ДЕСЯТИ.

Четвертый уровень обучения. Этот уровень предназначен для решения

задач классификации. В вопросах, задаваемых обучаемому, формулируется две

альтернативы (задачи А и Б), и ему предлагается список ответов, из которых нужно выбрать правильные ответы, относящиеся к первой альтернативе и ко

второй. Но могут быть случаи, когда верные ответы относятся к двум

альтернативам одновременно.

Все оценки вычисляются отдельно для первой альтернативы (задачи А) и

для второй альтернативы (задачи Б).

Коэффициент значимости уровня равен 0.7 ( y = 0.7 ).

Пятый уровень обучения (со свободно конструированным ответом). В

этом случае после задания вопроса системой ответ обучаемого (путем ввода его с

экрана или указанием соответствующего места на картинке) система проверяет

путем сравнения ответа с эталоном правильных и типично неправильных ответов,

количество которых может быть произвольным. Рассмотрим два случая. Первый

случай реализуется со словарем правильных ответов. Например, если первая

попытка набора информации ответа оказалась неудачной, то обучаемому

предлагается часть ответов из словаря, но показываются только две первые

буквы. Остальные буквы обучаемый должен сам довести с экрана. Наконец, если

эта попытка также неудачна, то студенту предлагается полностью список ответов.

Каждая попытка снижает на один балл оценку. После третьей попытки

происходит переход к следующему вопросу.

Рассмотрим другую реализацию этого уровня. Например, когда

экспертом для вопроса сформированы два словаря: правильных и ошибочных

ответов. При вводе ответа или его выборе на картинке система сравнивает его с

ответами, хранящимися в двух словарях. В зависимости от того, с элементом

какого словаря происходит совпадение ответа обучаемого, следует

соответствующий ответ системы. Конечно, обучаемый может ввести ответ, не

совпадающий ни с одним из элементов этих словарей, допустив, например,

грамматическую ошибку или желая проверить интеллект системы. В этом случае

система выдает сообщение, что этот показатель ей неизвестен и просит повторить

ответ. После третьей неуспешной попытки система переходит к следующему

вопросу, а ответы обучаемого на предыдущий вопрос не участвуют в

формировании оценки.

Коэффициент значимости уровня равен 0.8 ( y = 0.8 ).

Шестой уровень обучения (решения ситуационных задач). Здесь

обучаемому предлагается ситуация, например, описание действия лекарства,

анамнез больного, расчет лабораторных анализов и список возможных реакций на

эту ситуацию. Он имеет возможность составить набор ответов и отдать системе

на обработку. Эксперт моделирует правильную реакцию на ситуацию. Система

сравнивает предложенный набор ответов, и если реакция положительная, то

обучаемому задается серия вопросов для уточнения правильности выбранных

обучаемым ответов.

После того как машина вывода просмотрела все ситуационные задачи,

рассчитываются все четыре оценки.

Коэффициент значимости уровня равен 0.85 ( y = 0.85 ).

Замечание. Некоторые уровни могут быть разбиты на несколько

кластеров знаний. Тогда оценки вычисляются по следующему алгоритму.

Пусть некоторый уровень разбит на k кластеров {S1, S2 ,.., Sk}, αi –

положительная, αi – отрицательная, βi – общая оценки i-го кластера Si и αi –

коэффициент значимости i-го кластера Si, αi [0,1], который выставляется

экспертом. Тогда оценки для уровня будут вычисляться по формулам:

Оценки, получаемые обучаемым, после того как пройдены все шесть

уровней, вычисляются следующим образом:

Экспертная оценка вычисляется по таблица экспертных оценок

Система выдает результат контроля знаний обучаемого в следующей форме:

Фамилия И.О. – Иванов И.И.

Ваш результат:

– пройдено 6 уровней обучения;

– положительная оценка равна 9 баллам;

– отрицательная оценка равна 2 баллам;

– общая оценка равна 7 баллам;

– экспертная оценка равна 8 баллам.