РАЗРАБОТКА ОБУЧАЮЩИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АЛГОРИТМОВ С ЗАРАНЕЕ ИЗВЕСТНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ

Ультан Александр Ефимович

канд. техн. наук., доцент, г. Омск

Петров Евгений Станиславович

аспирант, СибАДИ, г. Омск

E-mail: j.desevg@gmail.com

Мы разрабатываем компьютерные компоненты, умеющие не только выполнять действия различных алгоритмов, но и обучать этому учащихся.

Рисунок 1 . Создание задачи

Алгоритмы бывают разные. Есть алгоритмы поиска действий, приводящих заданную систему к нужному виду. Такими, например, являются алгоритмы упрощения алгебраического выражения, решения нестандартных алгебраических уравнений, неравенств, систем и т. д. Но есть так же алгоритмы с заранее хорошо известными действиями. Например, алгоритм решения квадратного уравнения или алгоритм решения задачи линейного программирования (симплекс-метод). В данной работе на примере симплекс-метода показываются основные наши требования к компонентам обучающим алгоритмам с заранее хорошо известными действиями.

Во-первых, компонент должен предоставить интерфейс для формулировки задачи либо для последующего решения, либо для сохранения в сборнике задач (рисунок 1).

Во-вторых, компонент должен предоставить интерфейс для решения задачи в двух режимах:

1.   Автоматическое решение задачи;

2.  Решение задачи в режиме обучения.

Для режима «Автоматическое решение задачи» требуется выбрать пункт меню «Решить задачу» (рисунок 2).

Рисунок 2. Решение задачи

Закончится все выдачей ответа (рисунок 3).

Рисунок 3. Выдача ответа при автоматическом решении задачи

В режиме обучения, мы должны последовательно выполнить ряд действий, которые перечислены в главном меню, в порядке, предусмотренном алгоритмом задачи. Обучающий компонент следит за ходом выполнения решения и указывает на ошибки, если выбрано не корректное действие (рисунок 4).

Если все делается правильно, обучающий компонент не будет проявлять себя, давая пользователю возможность самому решать задачу.

В ходе решения нам доступны два режима подсказок:

1.  Режим «легкой» подсказки (дается намек в виде просьбы обратить внимание на нужные обстоятельства);

2.  Режим «тяжелой» подсказки (делается подробная подсказка, как сделать следующий шаг с занесением в накопитель ошибок записи о том в какой ситуации, что не было сделано).

Как только все шаги, предусмотренные для решения задачи, будут выполнены, обучающий компонент сообщит о том, что задача решена.

Рисунок 4. Сообщение об ошибке

Такой обучающий компонент  строится на основе описания алгоритма как последовательности сменяемых состояний. Каждое состояние характеризуется целью, действиями, которые необходимо выполнить над системой алгоритма для достижения цели и условиями выхода из состояния для перехода в новое состояние. Получая первое состояние и систему, благодаря единообразной архитектуре компонентов, программа будет продвигаться от состояния к состоянию, передавая текущую систему в каждое из состояний по очереди. Каждое состояние модифицирует систему и по завершению своей работы оповещает программу о том, что следует перейти к следующему состоянию. Анализируя систему, текущее состояние передает программе следующее состояние, которое должно быть использовано в цепочке текущего решения. Таким образом, ход решения продолжается пока не будет достигнуто конечное состояние.

На наш взгляд, так устроенные компоненты позволят конструировать программы, позволяющие с одной стороны выполнять полезную работу, а с другой стороны обучать любого желающего тому, как это делается. При этом режим обучения достаточно благоприятен для пользователя, а режим контроля достаточно строг т. к. во время выполнения делаются сообщения об ошибках, а тяжелые ошибки кэшируются для дальнейшего автоматического учета при подборе задач.

Список литературы:

1.Роберт И.В. Основные направления научных исследований в области информатизации профессионального образования // И.В. Роберт, В.А. Поляков. – М.: Образование и Информатика, 2004.

2.Левинская М.А. Продукционная модель интерактивной компоненты обучающей системы, Сб. науч. трудов «Математика. Компьютер. Образование». Вып. 10, Часть 1. Москва-Ижевск: Научно-издательский центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2003. –c. 81-93.

3.Карлащук В.И. Обучающие программы. ООО Издательство «Солон-Р» - Москва, 2001.

4.Семенова Н.Г. Дидактические возможности мультимедийных обучающих пособий.  Новые информационные технологии в образовании: материалы междунар. науч.практ. конф. – Екатеринбург: РГПУ, 2007.  –c. 71-83.