PDFНа днях в издательстве Красноярского государственного педагогического университета им. В.П.Астафьева вышла моя монография «Машинная реализация методики проблемного обучения студентов информатике в программной среде».
Монография посвящена исследованию реализации методики проблемного обучения (case-study) в программное среде. В педагогике (по Матюшкину) выделяют три типа проблемных ситуаций:
- поиск цели (больше для гуманитарных дисциплин)
- поиск способа действий (в основном в точных и естественнонаучных дисциплин)
- поиск недостающего условия (определение проблемы, для точных и технических дисциплин)
В монографии представлено реализация проблемного метода обучения на основе задач поиска условия действия в программной среде.
В базе данных знания представляются как многоуровневое дерево. Данный способ представления знаний можно считать преобразованием от продукционных правил со сложным условием, или семантической сетью (так как дерево, частный случай сети). Каждый дочерний узел является условием для некоторой цели – родительского узла.
В базе данных приложения при создании задачи древовидная структура выглядит иерархично, как файлы в папках.
В клиентском модуле обучаемому предлагается проблемная ситуация, в качестве исходных данных предоставляются сведения о цели, которую необходимо достигнуть с некоторым описанием, а также проблема, которая произошла при реализации этой цели.
Обучаемый должен задавать серию вопросов по ключевым словам, то есть данным образом эмулируется процесс локализации причины проблемы. Система находит в базе данных условия и предлагает проверить любое из них. Каждая проверка условия протоколируется и оценивается, насколько данное условие относится к цели.
Рассмотрим пример из области компьютерных сетей.
Поставлена цель: Обеспечить доступность компьютера в сети по имени. Проблема: При выборе в файловом менеджере имени компьютера появляется сообщение «Заданный узел не найден».
Продемонстрируем возможный ход мыслей пользователя при локализации проблемы, заключающейся в том, что между сетями не настроена маршрутизация, который до начала решения задачи об этом, естественно, не знает.
Действия эксперта:
1. Сначала можно проверить прохождения запроса ping между компьютерами. — Ответ системы: не работает. Так как проблема находится в поддереве данной подцели, то система сообщит о том, что данную цель не возможно достигнуть, то есть ping не проходит между компьютерами.
2. Поскольку данная цель не доступна, значит необходимо проверять более низкоуровневые условия. Например, включен ли необходимый компьютер. Ответ: работает.
3. Эксперт интересуется действительно ли целевой компьютер имеет IP адрес. Ответ: Да.
4. Следующий запрос — «в одной ли сети находятся компьютеры». Ответ: Нет. В данном случае система сообщит, что в разных сетях. Так как это условие задачи, установленное ее автором.
5. Возможно, что следующий запрос будет о правильности настроек маршрутизации.
6. И т.д. пока не локализуем проблему более конкретно…
Таким образом, мы доберемся до истинной причины проблемы. Причем, ответы на тесты из реальной жизни соответствуют ответам системы с данной базой знаний. Естественно, что можно более глубже детализировать знания в базе, и, таким образом, определять более глубокие знания.
Таким образом в виде диалога и выглядит решения задачи. Следующием скриншоте приведена страница с процессом решения задачи.
Поиск запросов осуществляет по ключевым словам, затем один из них выбирается для проверки. В нижней части странице ведется протокол проверок с выводом результата в закрытой форме — да или нет. В некоторых случаях, если проверка завершается неудачно выводятся дополнительные описания проблемы. Например, на запрос «проходит ли ping» может быть ответ «Нет. Превышен интервал ожидания ответа на запрос».
На скриншоте отражается график снижения уровня не определенности в проблеме. То есть, чем ритмичнее и быстрее снижается уровень, тем оптимальнее решается задача пользователем.
Таким образом было показано как реализовать все аспекты решения проблемных задач класса поиска условия действия в программной среде.