Статья:

Метаданные динамических учебных объектов в интеллектуальной обучающей системе Match-Bridge

Конференция: XXXIX Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Давлетшин Д.Р. Метаданные динамических учебных объектов в интеллектуальной обучающей системе Match-Bridge // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXIX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(39). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/10(39).pdf (дата обращения: 24.09.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 2 голоса
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Метаданные динамических учебных объектов в интеллектуальной обучающей системе Match-Bridge

Давлетшин Дамир Равилевич
магистрант Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева, РФ, Республика Татарстан, г. Казань
Медведева Светлана Николаевна
научный руководитель, канд. пед. наук, доц. Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева, РФ, Республика Татарстан, г. Казань

 

Данная работа посвящена вопросу настройки метаданных при разработке динамических учебных объектов в интеллектуальной системе Math-Bridge, предназначенной для создания онлайн-курсов по математике и обучения математике в онлайн-режиме. Начиная с 2015 года и в настоящее время, работы по освоению технологий разработки электронного контента в системе Math-Bridge ведутся коллективами исследователей из различных университетов России в рамках международного проекта ТЕМПУС – МЕТАМАТН № 543851 – TEMPUS-1-2013-1-DE-TEMPUS-JPCR «Современные образовательные технологии для программ обучения математике в инженерном образовании в России» [1, с. 447].

Система Math-Bridge – первая общеевропейская веб-ориентированная интеллектуальная система для создания онлайн-курсов по математике и обучения математике в онлайн-режиме была разработана совместными усилиями девяти университетов из семи стран Европы. Координатором и главным исполнителем проекта по разработке системы Math-Bridge является «Немецкий исследовательский центр по искусственному интеллекту» (DFKI, Германия, отделение в г. Саарбрюккен) – крупнейший в мире некоммерческий исследовательский институт в области инновационных технологий программного обеспечения на основе искусственного интеллекта. В связи с этим, в системе созданы коллекции учебных объектов по различным математическим дисциплинам на десяти европейских языках. Осенью 2015 года в рамках международного проекта ТЕМПУС – МЕТАМАТН в Казанском исследовательском техническом университете им. А. Н. Туполева были начаты работы по локализации и русификации системы Math-Bridge, так как в проекте задача развертывания программного обеспечения системы Math-Bridge на сайте и задача русификации системы были распределены именно для КНИТУ-КАИ. Авторы данной статьи принимали непосредственное участие в работе по установке системы Math-Bridge на сайте КНИТУ-КАИ, по переводу интерфейса и языка пользователя системы на русский язык [2, с. 3–7]. К лету 2016 года работы по локализации и русификации системы Math-Bridge в КНИТУ-КАИ были завершены и Российские университеты-партнеры проекта ТЕМПУС – МЕТАМАТН получили возможность выполнять разработку учебных объектов и создавать электронные курсы в системе на русском языке.

Как отмечается в общем обзоре работы [3, с. 452], учебные объекты в системе Math-Bridge делятся на два больших класса – статические и динамические. В этой работе изложены общие подходы к созданию статических [3, с. 459] и динамических [3, с. 460–461] объектов. Подробно вопросы разработки учебных объектов динамического вида изложены в работе [4, с. 528–541], в которой дано описание редактора метаданных как составной части редактора создания учебных объектов.

Для создания электронной книги или электронного теста для текущего контроля или экзамена, а также для генерации индивидуального электронного курса по запросам обучаемого для математической дисциплины в системе Math-Bridge предварительно необходимо разработать пул с учебными объектами для данной дисциплины. Разработку может выполнять пользователь, в учетной записи которого имеется право быть автором. Предоставление такого права осуществляется администратором сайта системы Math-Bridge (рис.1). Кроме Администратора и Автора, в системе Math-Bridge имеются еще два вида пользователей – Учитель (Преподаватель) и члены группы (Студенты), которая формируется для обучения какой-либо одной или нескольких дисциплин и имеет доступ к определенным книгам или электронным курсам. Кроме этого группа может иметь доступ для выполнения тестов или экзаменов.

 

Рисунок 1. Форма учетной записи в системе Math-Bridge

 

В роли Автора можно создавать любые учебные объекты (статические и динамические), а также электронные курсы, тесты и экзамены – структурные объекты, которые собираются из пула разработанных статических и динамических объектов. Команды для разработки находятся в меню «Авторинг». Как видно на рис. 2, можно выполнить разработку семи видов статических объектов и трех видов динамических объектов (упражнений).

В качестве статических объектов могут выступать: «Аксиома», «Определение», «Пример», «Метод», «Заметка или другой текст», «Доказательство» и «Утверждение». Для динамических объектов возможно создание следующих видов упражнений: «Упражнение», «Быстрое (Quick) упражнение», «Упражнение из шаблона».

 

Рисунок 2. Окно выбора вида объекта для разработки для пользователя Автор

 

В работе [4, с. 530–540] описан процесс создания всех видов упражнений с примерами создания конкретных упражнений и результатами их тестирования, но не было уделено внимания описанию настройки параметров метаданных, то есть специальных системных данных о создаваемых упражнениях.

Далее выполним подробное описание настройки параметров метаданных при разработке упражнений в режиме онлайн в системе Math-Bridge.

Работа с метаданными в редакторе создания учебных объектов в системе Math-Bridge

Редактор создания учебных объектов (Content Creator) позволяет разрабатывать в режиме онлайн различные виды математических понятий и объектов для электронного курса по определенному разделу математики (аксиомы, определения, упражнения и др.). В состав редактора Content Creator входит редактор метаданных. Этот редактор относится не только к
динамическим объектам обучения. Он является частью редактора Content Creator длясоздания любого объекта в системе Math-Bridge, так как любой объект обучения содержит в себе метаданные. При этом метаданные с описанием типа объекта, автора, даты и времени создания, а также идентификатор объекта создаются автоматически для всех типов объектов. Значения переменных с метаданными можно видеть в правом окне Редактора создания учебных объектов. Причем, значения переменных с идентификатором объекта и данные автора объекта изменить невозможно после сохранения объекта и его опубликования (размещения в авторской или общей коллекции учебных объектов Publish Collection) [5, с. 75]. Возможность создания и настройки дополнительных специальных метаданных имеется для определенных типов объектов. К таким объектам относятся упражнения, предназначенные не для тренировки умений решения практических задач, а для контроля умений выполнять такие упражнения. Рассмотрим процесс работы с метаданными при создании такого типа упражнений. Упражнение может быть создано с помощью режима «Упражнение» в Редакторе создания учебных объектов, или с помощью режима «Упражнение из шаблона». На рис. 3 представлена схема для простейшего упражнения, содержащего одну итерацию решения задачи с возможностью контроля ввода правильного и неправильного ответов в центральном окне редактора создания учебного материала, в правом окне отображается форма с полями метаданных, которые можно изменить, выбрав команду «Изменить метаданные».

 

Рисунок 3. Работа с метаданными учебного объекта «Упражнение»

 

После включения режима изменения метаданных с помощью команды «Изменить метаданные», в появившемся окне можно пошагово выполнить изменение значений метаданных.

Шаг 1: Выбрать тип метаданных, например, сложность упражнения (см. рис. 4).

 

Рисунок 4. Выбор типа метаданных

 

Шаг 2: Установить значение для выбранного типа метаданных, например, «средней сложности» (рис. 5).

 

Рисунок 5. Определение значения для выбранного типа метаданных

 

Шаг 3: Сохранить настроенные значения выбранных метаданных. После выполнения команды «Сохранить» в правом окне будут отображаться настроенные значения выбранных метаданных (рис. 6).

 

Рисунок 6. Сохранение значения для выбранного типа метаданных

 

Таким образом, можно выполнить настройку всех изменяемых полей с метаданными. Наибольший интерес с точки зрения организации контроля умений представляет тип метаданных «Отношение».

 

Рисунок 7. Сохранение значения для выбранного типа метаданных

 

Выбор значения «Учит» (рис. 7) для типа метаданных «Отношение» позволяет перейти к выбору класса в онтологии математической дисциплины для соответствующего уровня компетенций (рис. 8).

 

Рисунок 8. Выбор класса в онтологии математической дисциплины

 

На рис. 9 представлены результаты настройки значения выбранного типа метаданных «Отношение».

 

Рисунок 9. Результат настройки значения типа метаданных «Отношение»

 

После настройки значений всех необходимых типов метаданных, созданное упражнение необходимо опубликовать. Затем созданные упражнения с настроенными значениями метаданных размещаются на страницах книги электронного курса или страницах теста (для текущей аттестации или экзамена). Если книга электронного курса или экзамена еще не создана, то первоначально она создается с помощью подкоманды «Содержание курса/экзамена» команды «Создать» в Редакторе создания объектов в меню «Авторинг» (рис. 10).

 

Рисунок 10. Вход в режим создания книги в меню «Авторинг»

 

Если книга уже создана, перейти к ее редактированию можно с помощью меню «Управление», затем с помощью команды «Содержание» выбрать в строке с именем книги курса команду «Редактировать»  (рис. 11).

 

Рисунок 11. Вход в режим создания книги в меню «Управление»

 

Команды создания структуры оглавления в книге электронного курса в системе Math-Bridge аналогичны командам обычной LMS, например, Blackboard. Однако технология размещения учебного объекта на странице другая и является очень легкой операцией: достаточно с помощью команды поиска в виде лупы загрузить название объекта в правое окно и затем с помощью левой кнопки Мыши перетащить имя объекта на открытую страницу в центральном окне (рис. 12), затем выполнить команду «Сохранить».

 

Рисунок 12. Заполнение страниц книги учебными объектами

 

Публикация книги выполняется в меню «Управление» – команда «Содержание», далее необходимо выбрать в строке с именем книги курса команду «Опубликовать»  (см. рис. 11).

Для того, чтобы увидеть созданный электронный курс или тест глазами студента, необходимо зайти в систему Math-Bridge в качестве пользователя-ученика, подписанного на этот курс или тест. Доступ к книгам и тестам пользователей осуществляется Администратором. Пример выполнения теста с упражнениями с настроенными метаданными в режиме ученика представлен на рис. 13. Упражнения, собранные в этом тесте имеют настроенные поля значений метаданных. Страницы теста имеют индикаторы прогресса в виде белых кругов.

 

Рисунок 13. Пример теста с упражнениями с настроенными метаданными

 

При правильном выполнении упражнения сегмент, соответствующий этому упражнению в белом кружке страницы заполняется зеленым цветом. Соответствующая статистика успешных и неуспешных попыток решения упражнений в тесте собирается в системе Math-Bridge в виде различных отчетов. Вопросы создания и анализа этих отчетов выходит за рамки данной работы.

В настоящее время работа по созданию математических электронных курсов и тестов в системе Math-Bridge в КНИТУ-КАИ продолжается.

 

Список литературы:
1. Сосновский С.А., Гиренко А.Ф., Галеев И.Х. Информатизация математический компоненты инженерного, технического и естественнонаучного обучения в рамках проекта MetaMath. // Международный электронный журнал «Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)». 2014. V.17. №4. – C. 446–457. ISSN 1436-4522. – [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/ v17_i4/pdf/1.pdf.
2. Давлетшин Д.Р., Валиев Р.Р. Локализация и русификация интеллектуальной обучающей системы Match-Bridge в российском университете // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по материалам XXIX студ. международной заочной научно-практической конференции — М.: «МЦНО». – 2015 – № 10 (29), С.36–45.
3. Новикова С.В., Валитова Н.Л., Кремлева Э.Ш. Особенности создания учебных объектов в интеллектуальной системе обучения математике Math-Bridge // Международный электронный журнал «Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)» – 2016. V. 19. № С. 451–462. ISSN 1436-4522. – [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/ v19_i3/pdf/7.pdf.
4. Медведева С.Н. Разработка интерактивных динамических учебных объектов в международной специализированной системе обучения математике Math-bridge // Международный электронный журнал «Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society)» – 2016. – V.19. – №3. – C.522–543. ISSN 1436-4522. – [Электронный ресурс] – Режим доступа URL: http://ifets.ieee.org/russian/depository/v19_i3/pdf/12.pdf.
5. Медведева С.Н. Современные тенденции в методике преподавания математики в инженерном образовании в России. // XIV Международная научно-практическая конференция, «Научные перспективы XXI века, достижения и перспективы нового столетия» 14–15 августа 2015 г. Новосибирск: Изд-во Международного научного института “Educatio” №7 (14), 2015. – С. 74–75.