Єгошина А.А., Булюк К.А., Заруба К.Ю. Використання кольорових мереж Петрі для формування індивідуальних траєкторій навчання. Проведено аналіз сучасних підходів до побудови систем комп’ютерного навчання. Показано доцільність адаптивного структурування навчального контенту шляхом побудови індивідуальної траєкторії навчання. Розглянута модель процесу навчання із використанням кольорових мереж Петрі.
Характерною рисою відкритої освіти є вільний доступ до інформаційних ресурсів світу. Відкрите навчання знімає просторово-часові обмеження в роботі з різними джерелами інформації, в реалізації навчального плану, надає учням широкі можливості для самоврядування та самоорганізації. У зв'язку з цим необхідно розробляти математичні моделі та інформаційні технології для розвитку загального підходу до побудови навчального курсу. Такий загальний підхід дозволить, налаштовуючи його на конкретні завдання, отримувати найбільш зручні і корисні для учня форми подання знань без значних витрат на розробку кожного окремого курсу [1].
Тема розробки навчальних систем досить докладно представлена в роботах вітчизняних і зарубіжних учених: А.І. Башмакова, А.Я. Соловйова, В.І. Овсяннікова, Г.С. Осипова, А.П. Афанасьєва, О.М. Тіхонова, А.І. Суббетто, Б.А. Сазонова, Г.А. Атанова, І.Л. Надточого, М. Мінського, Д. Гілфорда, Дж. Блума, Р. Аткінсона, В. Чапмана. Даними авторами розглянуті основоположні моменти розробки інформаційних систем освітнього призначення. Розглянуті підходи гарні в плані простоти реалізації, проте вони виключають можливості адаптивного структурування освітнього контенту для конкретного користувача і формування індивідуальної траєкторії навчання.
Сучасні технології дозволяють надати студентові в процесі навчання необхідну для освоєння предмета інформацію в різноманітному вигляді. Один із способів подання знань реалізується з використанням наступних принципів [1]:
Створення гнучкої стратегії навчання передбачає можливість використання різних навчальних матеріалів для досягнення основної мети: формування стійкої конфігурації придбаних предметних знань і практичних навичок у студента. При цьому кожен студент володіє індивідуальними особливостями сприйняття та первісними знаннями. Застосування єдиного сценарію навчання не є гнучким і призводить до того, що в процесі навчання з кожною новою темою (модулем) кількість студентів, що засвоюють в належній мірі нові знання, зменшується. Частково ця проблема вирішується наданням студентам можливості самостійно вибирати додаткові матеріали з навчального курсу. Але, в силу різноманітності і різнорідності даних матеріалів, ефективно вибрати відповідний модуль складно. Для ефективного вирішення даної проблеми потрібен аналіз процесів роботи з індивідуальними траєкторіями навчання [1].
Індивідуальний освітній маршрут — це цілеспрямовано спроектована диференційована освітня програма, що забезпечує учню позиції суб'єкта вибору, розробки та реалізації освітньої програми при здійсненні викладачами педагогічної підтримки його самовизначення і самореалізації [1]. Індивідуальний освітній маршрут визначається освітніми потребами, індивідуальними здібностями і можливостями учня, а також існуючими стандартами змісту освіти. Поряд з поняттям „індивідуальний освітній маршрут“. вводиться поняття „індивідуальна освітня траєкторія учня“, яка передбачає наявність індивідуального освітнього маршруту (змістовний компонент), а також розроблений спосіб його реалізації (технології організації освітнього процесу).
У загальному випадку індивідуальна траєкторія навчання включає упорядкований за часом список знань, достовірно придбаних студентом. Підтвердженням придбання знань є контрольні випробування, що проводяться у формі тестування або інших видів атестації. Повний набір відомостей про уміннях включається в профіль студента. Для ефективного використання цих відомостей необхідно, щоб інформація про атестацію супроводжувалася короткою довідкою, яка містить дані про рівень засвоєного матеріалу, використовувані модулі навчання, виявлені проблеми у процесі навчання. Із загальної траєкторії виділяються фрагменти, пов'язані з заданою предметною областю. При цьому фрагменти можуть перетинатися, наприклад, якщо для засвоєння предмета потрібні які-небудь вміння, отримані при вивченні іншого курсу.
Більшість сучасних електронних навчальних систем використовують семантичні мережі для подання предметної області. Тому використання мережі для моделювання процесу навчання повинно спростити інтерпретацію результатів моделювання.
У даній роботі пропонується використовувати кольорові мережі Петрі з наступних причин [2]:
Дані,зібрані навчальною системою в ході тестування груп учнів, використовуються в якості вихідних для моделі. Позиція мережі Петрі інтерпретується як концепт предметної області. Переміщення міток показує прогрес користувачів у вивченні курсу. Кожен перехід відповідає кроку навчає процесу. Спрацювання переходу інтерпретується як виконання будь-якого навчального завдання. Під „навчальним завданням“ мається на увазі будь-який тип завдань, які користувач повинен закінчити протягом навчального процесу: виконання тестів і вправ [3].
При моделюванні складних навчальних процесів, що включають взаємодію студентів, використовується компонента кольору мітки мережі Петрі для ідентифікації ролі кожного зі студентів. Для представлення рівня знань користувача мережа Петрі була розширена за допомогою атрибуту „рівень знань“, який дозволяє відстежувати результати учня на кожному кроці моделювання процесу навчання.
Мітки розділені на два класи: мітки першого класу знаходяться в позиціях, що відповідають досліджуваним в даний час концептам (тип „Поточні“); мітки другого класу розташовані в позиціях, вивчених раніше (тип „Пройдені“). Клас мітки визначається додатковим полем „Тип“. Дані розширення мережі Петрі дозволяють бачити, які концепти вже вивчені і які вивчаються в будь-який момент процесу навчання для кожного учня. Кількість міток класу „Пройдені“ в концепті відповідає числу спроб проходження тесту, контролюючого знання з даного концепту. Кожному переходу зіставлені дві випадкові змінні: час спрацьовування переходу та зміна рівня знання учня після переходу. Перехід повинен мати тільки одну вхідну позицію і дві або більше вихідних позицій. Одна з вихідних позицій завжди відповідає єдиній вхідний позиції і необхідна для завантаження в неї мітки при вивченні. Решта вихідних позицій відповідає альтернативам розвитку процесу навчання. Мітка, яка відповідає досліджуваному у поточний момент часу концепту, поміщається в одну з даних позицій випадковим чином.
Впровадження програмної системи навчання дозволяє індивідуалізувати та інтенсифікувати процес навчання. Така система є засобом організації контролю поетапного засвоєння досліджуваного матеріалу, недосяжного при звичайних методах навчання, і дозволяє реалізувати постійний контроль за діяльністю кожного учня і оцінити якість засвоєння навчального матеріалу на кожному кроці навчання. Модель навчального процесу у вигляді кольорових мереж Петрі може допомогти викладачу-розробнику зробити аналіз процесу навчання і виявити помилки у навчальному курсі.
1. Живенков А.Н. Анализ существующих и пути развития интеллектуальных обучающих курсов // Информационные системы и процессы — 2009. — выпуск 8 — С. 31–37.
2. Vorobkalov P.N., Kamaev V.A., Quality estimation of e-Learning systems // Methodologies and Tools of the Modern (e-) Learning: International Book Series Information Science and Computing
. Supplement to International Journal Information Technologies and Knowledge
. — 2008. — Vol. 2. — P. 25–30.
3. Доррер А.Г. Моделирование и разработка интерактивных обучающих систем с адаптацией. // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции Проблемы информатизации региона. ПИР — 2005
. — Красноярск: ИПЦ КГТУ. — 2005. — C. 147–152.