УДК 004

ОБЗОР ПРОБЛЕМ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИИ ТРЕНАЖЕРНО-ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМ

Цыганкова Мария Леонидовна1, Абрамова Оксана Федоровна2
1Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского Государственного Технического Университета, студентка
2Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского Государственного Технического Университета, старший преподаватель кафедры информатики и технологии программирования

Аннотация
Статья посвящена обзору методов повышения эффективности работы тренажерно-обучающих систем (ТОС) в области дистанционного образования. Выделены наиболее важные критерии, определяющие качество ТОС с учетом специфики применения. Проведен сравнительный анализ ряда современных систем обучения и контроля знаний по выделенным критериям.

Ключевые слова: дистанционное образование, тренажерно-обучающие системы


OVERVIEW OF THE PROBLEMS AND POSSIBLE SOLUTIONS IN THE DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF TRAINING EDUCATION SYSTEMS

Cigankova Maria Leonidovna1, Abramova Oksana Fedorovna2
1Volzhsky polytechnical institute (branch) Volgograd state technical university, student
2Volzhsky polytechnical institute (branch) Volgograd state technical university, Senior Lecturer of the Computer Science and Software Engineering Department

Abstract
This article reviews methods that increase efficiency of Training Education Systems' (TES) work in distance education. The most important criterias which are defining the quality of TES within specific application have been highlighted. Comparative analysis of several contemporary educational systems and knowledge checking has been done within highlihted criterias.

Библиографическая ссылка на статью:
Цыганкова М.Л., Абрамова О.Ф. Обзор проблем и возможные пути их решения в процессе проектирования и реализации тренажерно-обучающих систем // Современная техника и технологии. 2014. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2014/06/3699 (дата обращения: 01.10.2017).

В настоящее время информационные технологии в системе образования используются достаточно широко. Способы их применения достаточно разнообразны. Одно из центральных мест занимают тренажерно-обучающие системы (ТОС), использование которых в вузе позволяет [1, c. 5]:

1) решить проблемы с одновременным обучением большого количества студентов;

2) решить проблемы с обучением территориально удаленных от ВУЗа студентов;

3) позволить студентам обучаться в удобное для них время;

4) индивидуализировать процесс обучения;

5) повысить конкурентоспособность образовательного процесса;

6) сократить затраты на приобретение и обновление учебного материала;

7) сделать предоставляемый к обучению материал максимально наглядным, а следовательно более понятным и запоминающимся, за счет возможности использования в таких системах медиа-контента: анимации, компьютерной графики, видео- и аудио- данных.

На данный момент существует большое количество различных автоматизированных систем в той или иной степени используемых в образовательном процессе ВУЗов. Наряду с положительными моментами, большая часть таких систем обладает рядом недостатков, если рассматривать их с точки зрения использования в преподавании конкретной технической дисциплины и/или для студентов, обучающихся дистанционно (например, студентов заочной формы обучения). Поэтому повышение эффективности работы тренажерно-обучающих систем, используемых в процессе обучения техническим дисциплинам студентов заочной формы обучения, является достаточно актуальной задачей.

Процесс определения методов повышения эффективности работы ТОС логичнее всего начать с формирования алгоритма поиска решения. В общем виде алгоритм повышения эффективности программного обеспечения (ПО), и ТОС в том числе, можно сформулировать следующим образом:

1)      определение цели создания системы и области ее применения;

2)      анализ функций, реализуемых системой, и определение набора приоритетных в рассматриваемом случае;

3)      анализ критериев повышения качества ПО;

4)      отбор наиболее важных критериев с учетом сформулированных требований к системе по функционалу;

5)      определение набора конкретных действий, которые позволят улучшить систему с учетом выявленных критериев.

Согласно международным стандартам, качество программного обеспечения – это совокупность характеристик ПО, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности [2].

Наиболее распространена многоуровневая модель качества, которая представлена в стандартах ISO 9126. Согласно этой модели на верхнем уровне выделяют 6 основных характеристик (рисунок 1).

Модель качества программного обеспечения (ISO 9126-1)

Рисунок 1 – Модель качества программного обеспечения (ISO 9126-1)

Функциональность – оценивает способность ПО соответствовать набору функций, реализующие потребности пользователей.

Надежность – способность системы выполнять обозначенные задачи в требуемых условиях в течение заданного промежутка времени.

Удобство использования – оценка степени удобности системы с точки зрения конечных пользователей.

Эффективность – способность ПО обеспечить необходимый уровень производительности в соответствии с обозначенными условиями.

Удобство сопровождения – простота тестирования и модификации ПО для исправления ошибок, дефектов, добавления новых требований, адаптации к имеющемуся окружению.

Портативность – способность программного обеспечения работать на различных аппаратных платформах или под управлением различных операционных систем.

Проанализировав специфику применения ТОС в современном образовательном процессе, можно сделать вывод, что для эффективной работы система должна обеспечивать реализацию следующих функций:

-       обеспечивать возможность применения адаптивных алгоритмов тестового контроля[3, c. 12];

-       позволять использование в тестах мультимедийных возможностей компьютеров;

-       уменьшать объем бумажной работы и ускорять подсчет результатов;

-       упрощать администрирование;

-       предоставлять комфортные условия работы для каждого обучаемого (с учетом его текущего уровня знаний, занятости, наличия выходя в Интернет и т.п.);

-       повышать секретность и оперативность передаваемой для осуществления контроля информации;

-       снижать затраты на организацию и проведение тестирования.

Для реализации вышеперечисленных функций ТОС должна отвечать общим характеристикам качества, представленным выше, которые можно дополнить рядом специфичных критериев.

Адаптивность – возможность системы учитывать индивидуальные особенности и психофизиологический портрет конкретной личности обучаемого и его потребности в обучении[4, c. 105]. В виду того, что обучающиеся имеют различный уровень нервной системы, который сказывается на времени, скорости, объеме усвоения материала, необходима адаптация контролирующего и обучающего модуля работы ТОС под особенности (психотип, уровень мышления, темп работы и т.п.) конкретного учащегося.

Интеллектуальность.  Представление учебного материала должно быть подано в наиболее понятной и усвояемой форме, порядок тем должен быть логически правильно построенным. В большинстве современных ТОС комментарии, разъяснения и подсказки даются после ввода обучаемым ответа. В случае же дистанционного обучения студентов заочной формы важно максимально индивидуализировать систему, повысив эффективность обучения в «домашних» условиях. Поэтому для усиления обучающей функции тестирования целесообразно использовать методику ввода многоуровневых подсказок до ввода ответа. Обращение к подсказкам до формулировки ответа активизирует мышление обучаемого в нужном направлении, меньше отвлекает на анализ других возможных вариантов[5,с. 12].

К характеристикам удобства использования необходимо добавить критерий наглядности, который предполагает максимальное использование современных мультимедийных технологий, как в режиме обучения, так и в режимах тестирований. Комбинированное использование средств компьютерной графики, анимации, видеоизображений, звука и прочих мультимедийных компонентов позволяет наиболее эффективно воздействовать на обучаемого, повышая интерес последнего к процессу получения знаний[6,c. 90], а также делая изучаемый материал максимально наглядным и, тем самым, более доступным для освоения.

Особенно необходимо использование мультимедийных средств в ТОС по техническим дисциплинам, таким как электроника и электротехника, компьютерная графика, функциональное программирование в САПР, где процесс обучения постоянно  требует наглядного представления. При этом качество графики должно быть узнаваемым, однозначным и четким.

Важным критерием эффективной ТОС можно также назвать качество интерфейса. Повысить эффективность с точки зрения данного критерия можно следующими способами:

-       разработка интерфейса системы таким образом, что каждый элемент управления будет информативным и интуитивно понятным пользователю с различными уровнями подготовки;

-       использование пояснений к элементам управления в виде всплывающих подсказок;

-        разработка бумажной версии руководства пользователя по работе с системой.

В настоящее время существует много автоматизированных систем обучения, как отечественных, так и зарубежных.

В качестве объектов для анализа были выбраны следующие системы обучения: КАДИС, Интуит, Moodle. Системы сравнивались и оценивались по определенным выше критериям эффективности, с учетом области применения (дистанционная заочная форма обучения) (таблица 1):

- наглядность интерфейса;

- адаптивность;

- интеллектуальность;

- надежность и отказоустойчивость.;

- функциональность.

Основные недостатки, которые можно выделить в рассматриваемых системах согласно выделенным критериям:

1)        отсутствие адаптивного управления обучением и контролем знаний (КАДИС, Интуит);

2)        сложный для восприятия интерфейс (КАДИС, Moodle);

3)        отсутствие модуля подсказок в режиме тестирования (КАДИС, Интуит, Moodle);

4)        необходимость иметь постоянный доступ в интернет (Интуит, Moodle);

5)        закрытая обучающая система для преподавателей (Интуит);

6)        невозможность добавлять тестовый материал из файла (КАДИС, Интуит, Moodle);

Таблица 1  – Сравнительный анализ современных образовательных систем

Критерий Кадис Интуит Moodle
1 Надежность      
1.1 Вероятность отказа  Высокая Средняя Высокая
1.2    Устойчивость к отказам Низкая Высокая Высокая
1.3 Восстанавливаемость Низкая Высокая Высокая
2 Удобство использования      
2.1 Простота обучения работе Средняя Средняя Низкая
2.2 Понятность Средняя Средняя Низкая
2.3 Использование мультимедийных объектов - + -
2.4 Наличие подсказок/системы помощи - + +
3 Интеллектуальность      
3.1 Возможность построения учебного материала в наиболее удобной форме материал + - -
3.2 Использование подсказок к вопросам до ввода ответа - - -
4 Адаптивность      
4.1 Возможность разбивать тестовые задания по сложности - - +
4.2 Возможность адаптивного строения тестов - - +
5 Функциональность      
5.1 Наличие средств защиты (шифрование тестов) + + +
5.2 Работа в сети Интернет - + +
5.3 Возможность удаленной индивидуальной работы + - -

Таким образом, анализ существующих программ показал  их несостоятельность по ряду важных критериев для обучения студентов сложным техническим дисциплинам в условиях заочного (домашнего) обучения.

При разработке единого подхода к компьютерным технологическим тренажерам следует рассматривать возможность совмещения различных технологий в процессе создания тренажера, каждая из которых позволит наиболее эффективно реализовать ту или иную функцию тренажера[7, c. 8]. Для каждой из форм представления ТОС важна область ее применения. Web-решения, казалось бы, наиболее просты и удобны, однако их использование накладывает ограничения на изобразительные и текстовые возможности. А также подразумевают наличие у студента постоянного и устойчивого выхода в Интернет. Средства, использующие оболочки, не являются достаточно гибкими, чтобы реализовывать на их базе тренажер, зато обладают полноценными средствами тестирования и отображения информации в любом виде. Специализированные программы обладают большой сложностью реализации.

Основываясь на вышеизложенных фактах, можно сформулировать цель работы: разработка рекомендаций для  повышения  эффективности тренажерно-обучающих систем для дистанционного обучения конкретной дисциплине. Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих исследовательских задач:

– разработка математического описания критериев оценки эффективности работы ТОС;

– формирование рекомендаций для разработки ТОС по технической дисциплине;

– разработка ТОС по дисциплине «Компьютерная графика» для студентов заочной формы обучения, смоделированной с учетом сформированных рекомендаций.


Библиографический список
  1. Макушкина, Л.А. Применение информационных технологий в образовании [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Макушкина Л.А., Рыбанов А.А.; ВПИ (филиал) ВолгГТУ // Учебные пособия : сб. Серия “Естественнонаучные и технические дисциплины”. Вып. 2. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM), формат pdf. – Волгоград, 2013. – с.65
  2. Качество программного обеспечения: [Электронный ресурс] // Про Тестинг – Тестирование Программного Обеспечения. М., 2008-2014. URL: http://www.protesting.ru/qa/quality.html. (Дата обращения: 20.04.2014).
  3. Абрамова, О.Ф. Анализ проблем адаптивного тестирования и возможные пути их решения / Абрамова О.Ф. // Ценности и интересы современного общества : матер. междунар. науч.-практ. конф. Ч. 1 / Московский гос. ун- т экономики, статистики и информатики (МЭСИ). – М., 2013. – C. 12-14.
  4. Рыбанов, А.А. Программная реализация адаптивной к психофизическим характеристикам пользователя автоматизированной обучающей системы / Рыбанов А.А., Макушкина Л.А. // Современная наука: тенденции развития: матер. V междунар. науч.-практ. конф. (23 июля2013 г.) : сб. науч. тр. Т. II / Науч.-изд. центр Априори. – Краснодар, 2013. – C. 105-126.
  5. Петрова В.Ю. Опыт применения адаптивного контрольно-обучающего тестирования / Петрова В.Ю., Петров А.Ю. // Открытое и дистанционное образование. – 2011. – № 4. – с. 11-16.
  6. Абрамова, О.Ф. Использование мультимедийных технологий в процессе обучения дисциплине “Компьютерная графика” / Абрамова О.Ф., Белова С.В. // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 3. – C. 90.
  7. Матлин А.О. Автоматизация процесса создания виртуальных тренажеров: автореф. дис. … канд. тех. наук. – ВолгГТУ, Волгоград. – 2012. – с. 22


Все статьи автора «temnaya89»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: