Содержание к диссертации
Введение
1. Инструментальные средства поддержки систем обучения 12
1.1. Анализ основных характеристик систем поддержки обучения 12
1.2. Тенденции развития информационных систем и подходы к построению инструментальных средств поддержки систем обучения 23
1.3. Выводы 37
2. Анализ предметной области и инструментальных средств поддержки систем обучения решению задач 38
2.1. Дерево функций инструментальных средств систем поддержки обучения решению задач 48
2.2. Стратегия использования инструментальных средств систем поддержки обучения решению задач 53
2.3. Формализация процесса представления решения задач 58
2.4. Формализация процесса проверки корректности решения задач 60
2.5. Выводы 62
3. Разработка архитектуры инструментальных средств поддержки систем обучения решению задач 64
3.1. Взаимодействие инструментальных средств поддержки в обучении решению задач с системой управления обучением 64
3.2. Функциональная модель инструментальной среды 68
3.3. Архитектура инструментальных средств поддержки в обучении решению задач 72
3.4. Разработка структуры базы знаний 82
3.5. Выводы 86
4. Экспериментальные исследования построения инструментальных средств поддержки обучения решению задач 88
4.1. Инструментальная среда «Algorithm» 89
4.2. Интеграция инструментальной среды «GraphView» в систему управления обучением MOODLE 95
4.3. Выводы 108
Основные результаты 110
Список использованных источников 111
Приложение А
А. 1. Акт о внедрении в учебный процесс визуализатора «GraphView» 122
А.2. Акт о внедрении в учебный процесс визуализатора «ListView» 123
Приложение В Алгоритмы этапов обучения 124
Приложение С Фрагменты программ 128
- Анализ основных характеристик систем поддержки обучения
- Дерево функций инструментальных средств систем поддержки обучения решению задач
- Архитектура инструментальных средств поддержки в обучении решению задач
- Интеграция инструментальной среды «GraphView» в систему управления обучением MOODLE
Введение к работе
Актуальность данной работы обусловливается тем фактом, что бунинский «человек любящий», «человек страстный» обогатил представление о национальной ментальности, ее типах, а метод воплощения образа героя в романе «Жизнь Арсень-ева» расширил рамки традиционного метода типизации. Актуальность определяется выявлением архетипических структур в композиции романа.
В основе исследования лежит гипотеза о том, что страсть и страстное героя являются феноменальным проявлением художественного характера, обусловленным обостренно-мучительным мирочувствованием, которое, в свою очередь, определяет бытие героя как «бытие-событие мира», где явления и природно-предметного уровня, и духовного воспринимаются как эстетические. При этом явления материального уровня самым тесным образом связаны с духовным: осознание собственной роли и места в Цепи, категорий Универсума определяют понимание любви и творчества как единственного способа преодоления смерти и исторического забвения. В произведении «человек любящий», «человек страстный» моделирует творческую реальность, в которой сложным образом сочетается любовь к женщине и любовь к творчеству. Работа направлена на исследование художественного произведения как эстетического феномена.
Целью работы является исследование специфики страсти и страстности как доминанты художественного мира романа «Жизнь Арсеньева» и основания литературного архетипа И.А. Бунина.
Исходя из гипотезы и поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:
Осмыслить проблему любви, отражающую противоречия русской философско-религиозной мысли, и место художника, обладающего страстным типом сознания, в духовной жизни общества.
Выявить архетипические структуры в пространственно-временной организации романа, где сложным образом сочетается национальное и инонациональное.
Определить природу страстности героя И.А. Бунина, обусловливающую характер миропереживания, и страсти, моделирующей отношения Женское-Мужское.
4. Проанализировать словесную ткань романа как соединение кон
кретно-предметного и знаково-обобщающего через переживание цвета, света,
перспективы, определяющее духовно-эстетическое героя.
Предметом исследования являются не только художественный текст романа «Жизнь Арсеньева», но и дневники писателя доэмигрантского и эмигрантского периода, опубликованные в России и за рубежом, эссеистика, некоторые ранние (1907-1911 гг.) и поздние, созданные в эмиграции (1927-1931 гг.) произведения. Привлекаются также воспоминания, критические статьи, литературные произведения современников И.А. Бунина о нем как личности и художнике, что позволяет проецировать творчество писателя на культурный контекст эпохи (Г. Адамович, Н. Берберова, В. Вейдле, 3. Гиппиус, Б. Зайцев, Г. Кузнецова, И. Одоевцева, Ф. Степун и др.).
Методологической базой работы послужили известные труды по теории и философии литературы, авторского бытия в тексте М.М. Бахтина, П.М. Бицилли, В.В. Виноградова, М.М. Гиршмана, Г.А. Гуковского, И.А. Ильина, Б.О. Кормана, Д.С. Лихачева, Ю.М. Лотмана, Е.М. Мелетинского, В.Я. Проппа, И.В. Силантьева, Б.В. Томашевского, В.И. Тюпы и др., в которых разработаны способы исследования художественного времени и художественного пространства, предложены методы исследования художественного произведения, обращенные к анализу его глубинных связей. Кроме того, осмысление философской, эстетической и знаковой сторон художественного произведения поставили необходимость привлечения открытий философии и психологии (Н.А. Бердяев, С.Н. Булгаков, Э. Гуссерль, А.Ф. Лосев, В.И. Подорога, В.В. Розанов, B.C. Соловьев, П.А. Флоренский, С.Я. Франк, 3. Фрейд, К.Г. Юнг и др.), эстетики и религиоведения (Т.П. Григорьева, Г. Ольден-берг, Е.П. Яковлев).
В работе использованы следующие методы: структурно-семиотический, культурно-исторический, биографический. В качестве вспомогательных использованы семантический, творческо-генетический методы, что позволяет говорить о стремлении к системно-целостному подходу.
Научная новизна работы. В диссертации предпринимается комплексный анализ разноуровневых компонентов художественной структуры, впервые определены ключевые понятия страсти и страстности, особенности включения данных понятий и их коннотаций в русскую картину мира. В работе представлена и определена архетипическая основа романа «Жизнь Арсеньева», выявлены архетипические структуры в пространственно-временной организации романа, специфика образов Женского и Мужского. Проанализированы малоизвестные и не публиковавшиеся ранее материалы.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что выявлены закономерности формирования феноменологии страсти и страстности, содержательно обоснованы данные ключевые в художественном мире романа понятия. Результаты исследования способствуют пониманию места и роли архетипа при исследовании принципов организации художественного времени и художественного пространства произведения, а также осознанию субъектных форм выражения авторского сознания в художественном произведении.
Практическая ценность диссертации обусловлена возможностью использования ее материалов при написании творческой биографии И.А. Бунина, изучения и анализа общих проблем истории русской литературы, а также в вузовском и школь-
ном преподавании при подготовке спецкурсов, семинаров, факультативных курсов, связанных с изучением русской прозы XX века.
Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на научных конференциях Иркутского государственного лингвистического университета (2004, 2006, 2008, 2009), международных конференциях ИГЛУ (2007, 2009), Уссурийского государственного педагогического института (2008), Великотырнов-ского университета им. Святых Кирилла и Мефодия (Болгария, г. Велико-Тырново, 2010). Содержание работы отражено в шести публикациях.
Структура работы: Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы, включающего 195 наименований.
Анализ основных характеристик систем поддержки обучения
Среди информационных систем, используемых в настоящее время для построения систем поддержки обучения, можно выделить два направления, обеспечивающих различные стороны образовательного процесса (рисунок 1.1). Первое направление это традиционные платформы электронного обучения, или системы управления обучением(ЬМ8 - Learning Management Systems), которые позволяют создавать системы, поддерживающие обучение декларативной части знания, предоставляя пользователям-преподавателям возможность для публикации учебных курсов и управления ими, а пользователям-обучаемым — для получения новых сведений. Они решают общие проблемы различных дисциплин. Для решения проблем обучения процедурной части знания служит второе направление — это системы, обеспечивающие интерактивную поддержку в решении задач по конкретной дисциплине, или тренажеры, построение которых определяется предметной областью.
К ним пользователи обращаются, чтобы приобретать навыки и приемы решения задач, формировать образ мышления, свойственный специалистам обучаемой профессии. Чаще всего эти системы основаны на оригинальных разработках авторов, они недостаточно проработаны, поэтому используются, в основном, авторами для построения обучающих курсов, несмотря на то, что появились гораздо раньше систем управления обучением [16].
Системы управления обучением предлагают пакеты инструментальных средств, которые поддерживают создание и сопровождение онлайновых курсов, средства обеспечения доступа к ним пользователей различных категорий, администрирование процесса обучения, мониторинга успеваемости и разнообразной статистики, контроля знаний (в основном, тестирование), общения преподавателей и обучаемых (табл. 1) [7-15]. Все LMS-системы можно разделить на две основные категории [19]:
- системы с открытым кодом, являющиеся, в основном, свободно распространяемыми программными продуктами, к которым можно отнести такие системы как Moodle [8], Sakai [13], ATutor [14] nWhiteboard [9];
-системы с закрытым кодом, являющиеся проприетарными решениями, в их числе WebCT/Blackboard [10], Lotus Learning Management System [7], Adaya-na, Desire2Learn [15] и «СДО Прометей» [11].
Открытость кода определяет, сопровождается ли ИОС предоставлением полного исходного кода, что обеспечивает более высокую динамичность развития программного продукта. Свободно распространяемые решения, как правило, созданы на основе расширяемых оболочек, которые построены на модульной основе и позволяют модифицировать системы обучения в соответствии с конкретными требованиями. Предоставление средств для связи программного обеспечения сторонних поставщиков с LMS-системой предусматривается в свободно распространяемых и проприетарных решениях.
Системы с закрытым кодом, в большинстве своем, это надежные программные комплексы, с надлежащим уровнем поддержки пользователей, регулярными обновлениями и новыми версиями. Но так как код источника недоступен, даже небольшие изменения на уровне пользователя не представляются возможными. Кроме того, высокая стоимость продукта, регулярные выплаты за лицензию, за увеличившееся количество пользователей накладывают определенные ограничения.
Изначально системы обучения для непосредственного управления курсами использовали внутренние форматы. Чаще всего, между системами и курсами существовало взаимно однозначное соответствие. При создании современных систем обучения предоставление и обеспечение интероперабельности конкретного контента, предназначенного для определенного курса, стало приоритетным требованием.
Поэтому для полной совместимости и миграция дистанционных курсов из одной платформы в другую разработан международный стандарт поддержки дистанционного обучения SCORM - Sharable Content Object Reference Model (Образцовая модель контента объекта для совместного использования) [23, 24]. SCORM - промышленный стандарт для обмена учебными материалами на базе адаптированных спецификаций ADL, IEEE, IMS, Dublin Core и др. Цели создания SCORM: обеспечение многократного использования учебных модулей, интероперабельности учебных курсов, легкого сопровождения и адаптации курсов, ассемблирования контента отдельных модулей в учебные пособия в соответствии с индивидуальными запросами пользователей. В SCORM достигается независимость контента от программ управления.
Одной из важных технических характеристик систем управления обучением является переносимость — возможность установки на наиболее популярные программно-аппаратные платформы. Большинство систем управления обучением имеет расширяемую многоплатформенную масштабируемую архитектуру, которая позволяет использовать ее на различных аппаратно-программных платформах (Windows, Linux, Solaris, FreeBSD) (таблица 2).
Проблема выбора платформы, на которой будет построена виртуальная обучающая система, является ключевой и этот выбор зависит от целого ряда факторов: какие требования предъявляются к среде, какие функциональные характеристики должны присутствовать, на каких пользователей ориентирована среда и что немаловажно, какие средства необходимы для приобретения и поддержки требуемой платформы.
Важным свойством обучающих систем является наличие стандартизированных инструментальных средств адаптации и сопровождения. Оно определяет гибкость средств адаптации к потребностям пользователей. Так как LMS-системы являются клиент-серверными приложениями, то на стороне клиента должны использоваться стандартные средства для всех категорий пользователей.
Возможность интеграции информационно-образовательных систем с другими системами является основным смыслом подхода открытых систем, упрощая процесс взаимодействия систем и расширения функциональности за счет международной и национальной стандартизации программных интерфейсов. Соблюдение стандарта SCORM обеспечивает обмен содержанием учебного материала и данными о пользователях. Во многих LMS-системы декларируется поддержка методов взаимодействия систем, чаще всего это информационные сервисы, обеспечивающие ведение статистики и администрирование курсов, а конкретных примеров реализации сервисов, поддерживающих взаимодействие с пользователем, не найдено.
Большое значение имеет лингвистическая адаптация системы управления обучением, наличие поддержки русского языка существенно расширяет круг пользователей и повышает эффективность использования системы. Качественная адаптация требует как временных, так и материальных затрат, порой сопоставимых со стоимостью самой системы.
Дерево функций инструментальных средств систем поддержки обучения решению задач
Изменение потребностей общества приводит к необходимости объективного расширения и усложнения функций, реализуемых системами. Анализ подходов к построению информационных систем показал, что функциональный подход позволяет создавать наращиваемые системы с адаптивно перестраиваемой функционально-структурной организацией [35].
Для синтеза средств инструментальной поддержки систем обучения проведено исследование поведения системы с точки зрения реализуемых функций. Дерево функций системы представляет декомпозицию функций системы: целевой и множества основных и дополнительных функций. На базе дерева функций системы осуществляется формирование структуры системы.
На рисунке 2.5 приведено дерево функций инструментальных средств поддержки систем обучения, построенное на анализе совокупности реализуемых функций. Целевая функция - поддержка обучения. Основная функция - поддержка учебного процесса. Дополнительная функция — поддержка организационно-методических мероприятий. Учебный процесс сводится к обучению декларативной и процедурной части знаний. Обучение декларативной части знаний предусматривает представление теоретического материала согласно выбранной схеме (календарная, модульная или адаптивная) и контроль знаний с помощью тестов по этому материалу. И как было выше сказано, современные системы управления обучением реализуют поддержку такого обучения и контроль декларативной части знаний, выполняют это успешно, поэтому не имеет смысла разрабатывать новую систему, достаточно расширить функциональные возможности существующих систем.
Поддержка административно-методических мероприятий таюке реализованы в системах управления обучением. Дополнительные мероприятия, необходимые для поддержки в решении задач, касаются, в основном, вопросов статистической обработки и обеспечения безопасности.
Поддержка обучения процедурной части не реализуется существующим поколением систем управления обучением, поэтому эту часть функций рассмотрим подробнее (рис. 2.6).
Процесс поддержки обучения процедурной части сводится к публикации задач на основе информации, подготовленной экспертом, определении последовательности, в которой предлагаются задачи пользователю, и непосредственно поддержки при решении задач. Для этого ведется обучение на примерах, предусматриваются механизмы получения от обучаемого решения задачи, автоматизированной проверке правильности решения задачи с выдачей результатов, принятию решения об уровне знаний обучаемого с целью выработки управляющего воздействия для коррекции дальнейшей поддержки процесса обучения. В обучении на примерах предлагаются готовые образцы решений задач, которые можно проанализировать.
Сложность механизма получения от пользователя решения задачи состоит в том, что невозможно предложить единого регистратора действий пользователя при решении задач из различных предметных областей, так как в каждой области используется некоторый язык, позволяющий формализовать исходную постановку задачи и соответственно представление модели решения. Эта часть должна разрабатываться для каждой дисциплины индивидуально. Соответственно сложно свести к единой модели полученные решения задач и провести контроль их правильности. Отыскание общих принципов и механизмов реализации систем поддержки в решении задач позволит выявить инвариантные и вариативных составляющие системы и обосновать особенности структуры систем, поддерживающих обучение решению задач.
Дерево функций инструментальной поддержки в обучении позволило разделить функциональность между существующими разрабатываемыми системами поддержки обучения и определить, какие дополнительные функциональные возможности необходимо реализовать для поддержки в обучении решению задач.
Расширение функциональных возможностей систем управления обучением качественно изменяет их организацию и требует проработки сетевых аспектов работы системы, связанных с распределением функций между клиентом и сервером, предоставлением удаленного доступа к системе, поддержкой распределенных данных и объединением сетевых ресурсов для решения стоящих перед системой задач.
Архитектура инструментальных средств поддержки в обучении решению задач
На основе принципов разделения функциональности, функциональной модели инструментальной среды, стратегии поведения системы разработана архитектура инструментальной среды, обеспечивающей поддержку обучения в решении задач [63-64]. На рисунке 3.6 приведена структурная схема инструментальной среды.
Основными блоками инструментальной среды являются:
- блок управления;
- блок определения уровня знаний;
- блок решения задач.
Инструментальная среда имеет два режима работы:
- приобретения знаний;
- решения задач.
В режиме приобретения знаний эксперт дополняет базу знаний новыми задачами, пользуясь тем же самым инструментами, что и обучаемый, но с другими правами доступа [65-66].
Блок управления осуществляет координацию взаимодействия всех блоков, реализует стратегию поведения системы. Он обеспечивает взаимодействие с пользователем, учитывает его привилегии. Блок управления ведет статистику, отражающую ситуацию с усвоением знаний (количество набранных пользователем баллов, решённые пользователем задачи, количество попыток, понадобившихся для правильного решения, количество тестовых заданий, завершившихся успешно и т.д.), которая заносится в базу знаний и позволяет системе корректировать управляющее воздействие, а преподавателю контролировать самостоятельную работу студентов.
Блок определения уровня знаний идентифицирует знания обучаемого по правилам, заданным моделью обучаемого, в соответствии со сложностью решенных им задач.
Блок решения задач обеспечивает организацию процесса решения и контроль представленных решений. Общая структурная схема этого блока приведена на рисунке 3.7.
Блок решения задач включает:
- тематический редактор;
- блок первичной обработки;
- визуализатор;
- блок проверки правильности решения.
Тематический редактор служит для построения решения на основе регистрации действий пользователя (рисунок 3.8). Анализ и первичная обработка преобразует предъявленное решение в промежуточное представление, базирующееся на математической модели, чаще всего в виде графа, которое является деревом решения и преобразуется в XML-файл (рисунок 3.9). Редактор совместно с блоком первичной обработки позволяет сохранять, загружать и редактировать дерево решений, а также осуществлять обратное преобразование — из XML-файла разворачивать дерево решений.
Такое преобразование информации позволит в дальнейшем использовать свойства и методы обработки графов для исследования построенного решения. Процесс преобразования информации решают процедуры, которые выполняют свои действия, когда возникает необходимость сохранить или открыть файл, содержащий дерево решения.
Для проектирования редактора используется объектно-ориентированный подход, так как библиотека примитивов — это набор объ ектов, обладающих определенным набором общих свойств, а также собственными уникальными характеристиками.
Согласно полученному заданию пользователь, применяя библиотеку примитивов, строит дерево решения поставленной задачи. На основе регистрации действий пользователя решение отображается и одновременно создается внутреннее представление в виде математической модели, которая в дальнейшем используется для анализа и проверки правильности решения.
Например, в редакторе блок-схем (рисунки ЗЛО, 3.11, 3.12), дерево решений представлено в виде списка инцидентности. Геометрические фигуры, используемые для построения блок схем, - это вершина графа, а линии потока - ребра графа. Распознавая фигуры, преобразователь выполняет часть функций интерпретатора, так он делает первичную обработку. По внутреннему представлению исследуются и исполняются, блок-схемы [59, 60] при проверке корректности решения.
Интеграция инструментальной среды «GraphView» в систему управления обучением MOODLE
Система управления обучением MOODLE построена по архитектуре "клиент-сервер". Использование данной архитектуры является стандартом для информационных систем поддержки обучения, поскольку дает возможности удаленного доступа пользователей через Интернет, объединяя различные программно-аппаратные решения в единую систему.
Все пользователи получают доступ к системе посредством использования "клиента", в качестве которого выступает стандартный Web-браузер. Это значительно упрощает как разработку курсов, так и использование системы обучаемым, так как все действия осуществляются стандартным образом.
Для исследования методов интеграции в информационно-образовательную среду локализована версия MOODLE (http://distant.ikit.sru-kras.ru), где в данный момент зарегистрировано свыше 500 студентов Сибирского федерального университета и несколько преподавателей (рисунок 4.4).
На сайте ведется поддержка курсов по программированию, электронике и моделированию. Курсы по электронике и моделированию обеспечивают, в основном, автоматический контроль знаний в виде тестирования. Преподаватель получает полную информацию о ходе тестирования: когда и сколько баллов набрали студенты, на какие вопросы ответили все, а на какие не ответил никто и т.д. В курсе программирования представлен теоретический материал, тесты по синтаксису языка. Для студентов, обучающихся заочно, широко используется система форумов. Модульное представление информации позволяет легко структурировать материал (рисунок 4.5).
Для решения дидактических задач в курсе программирования добавлена как ресурс « Ссылка на Web-страницу» программа визуализации обработки динамических структур данных «ListView». Эта программа предназначена для демонстрации одного из сложных разделов курса «Динамические структуры данных».
Программа «ListView» разработана с использованием средств Macro Media Flash 8.0 на языке Action Script. Она может быть использована как в однопользовательском варианте для самостоятельного изучения, так и в сетевом варианте для использования в учебной аудитории. Сетевой вариант программы может применяться как в локальной сети (корпоративной сети учебного заведения) для очного обучения, так и в сети Интернет для дистанционного обучения.
Разработанное программное обеспечение «ListView» позволяет с помощью анимационных картинок продемонстрировать операции над линейными односвязными и двусвязными динамическими списками: добавление, вставка и удаление узла (рисунок 4.6). Одновременно с операцией, выполняемой над списком, демонстрируется фрагмент программного кода, соответствующий данной операции [90-95].
Используя эту программу, студент приобретает необходимые интеллектуальные навыки, повышающие степень понимания материала за счет снижения уровня абстракции и роста активности в самостоятельной работе. Также, в курс «Программирование» интегрирована инструментальная среда «GraphView» (рисунок 4.7), поддерживающая редактор графов и визуализацию поиска путей в графах (приложение А).
Эта среда, по своей структуре и функциональности, наиболее близка к разрабатываемой инструментальной среде, поэтому рассмотрим ее подробнее.
Программа визуализации поиска путей в графе «GraphView» решает дидактические задачи в курсе программирования при изучении раздела «Графы». Этот раздел изучают студенты, занимающиеся (или планирующие заниматься) разработкой и использованием информационных технологий.
Инструментальная среда «GraphView» содержит блок управления, графический редактор, визуализатор, включающий блок форм представления графа, и анализатор поиска пути.
Инструментальная среда разработана с использованием средств MacroMedia Flash, языка Action Script и служит для графического построения невзвешенного графа любой сложности в виде точек и соединяющих их дуг и сохранения его конфигурации в XML-файле. Редактор имеет удобную панель инструментов, снабжен системой подсказок и строкой состояния, содержит материал, описывающий правила использования программы.
Блок форм представления графа позволяет отобразить в дополнительном окне представление графа в виде матрицы смежности, матрицы инцидентности и списка инцидентности. Анализатор поиска пути, используя алгоритмы поиска путей (в глубину, в ширину), определяет существующие пути (приложение С).
Визуализатор демонстрирует найденные анализатором пути с помощью анимационных картинок (рисунок 4.7). Одновременно с показом пути подсвечивается фрагмент программного кода, соответствующий данной операции [98-101].
