Разработка программного продукта адаптивного обучения АЯП Prolog

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет информационных технологий

Кафедра информатики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Использование информационных и коммуникационных технологий в образовании»

Разработка программного продукта адаптивного обучения АЯП Prolog

ОГУ 050202.65.6014.037.05 О

Руководитель работы

канд. пед. наук, доцент

_____________В. А. Красильникова

Исполнитель

студентка группы 10 ИН

_______________ Е. С. Семенова

Оренбург 2014

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет информационных технологий

Кафедра информатики

Задание на курсовую работу

Разработка программного продукта адаптивного обучения АЯП Prolog

Перечень подлежащих разработке вопросов:

а) провести анализ научно-педагогической литературы по вопросам проектирования и создания адаптивной модели обучения;

б) провести анализ и выбрать ИС для создания адаптивной модели обучения;

в) разработать структурную схему адаптивной модели;

г) создать программу с удобным пользовательским интерфейсом.

Перечень графического материала:

Таблицы и рисунки, отражающие создание и возможности программного продукта.

Дата выдачи задания “___”______________2014 г.

Руководитель

канд. пед. наук, доцент                            В.А. Красильникова

Исполнитель

студентка группы 10 ИН               Е.С. Семенова

Срок защиты работы            “04” декабря 2014 г.

Аннотация

Курсовая работа посвящена разработке программного продукта адаптивной модели обучения АЯП Prolog.

Первая глава курсовой работы содержит теоретические данные по вопросам разработки программного продукта адаптивной модели обучения, полученные в результате анализа научно-педагогической литературы. Вторая глава включает в себя данные, полученные непосредственно при проектировании и реализации программного продукта адаптивной модели обучения.

Курсовая работа включает в себя введение, две главы, заключение, список использованных источников в количестве 15 единиц,19 рисунков и 1таблицы. Работа представлена на 26 страницах.

Содержание

1. Анализ научно-педагогической литературы по вопросам создания адаптивной модели обучения

.1 Роль и возможности адаптивной модели в организации образовательного процесса

.2 Разработка адаптивной модели

. Проектирование и разработка адаптивной модели обучения АЯП Prolog

.1 Структура и механизм навигации в адаптивной модели обучения АЯП Prolog

.2 Обзор и выбор инструментальных средств

.3 Программная реализация адаптивной модели обучения АЯП Prolog

.4 Демонстрация созданного программного продукта

Заключение

Список использованных источнико

Введение

В современном обществе потребностью образования является поиск новых и более действенных педагогических технологий обучения. В обучении инновации рассматриваются как необходимое условие интеллектуального, творческого и нравственного развития учащихся.

Меняется общество и приоритеты, вместе с ними цели образования. Сегодня от преподавателя требуется обучить учащихся умениям самостоятельно получать и анализировать нужную информацию. На первое место ставятся задачи по формированию личности, способной к дальнейшему самообразованию.

Актуальность. Развитие индивидуальных качеств личности становится важнейшей задачей образования. Однако, выпускник современного образовательного учреждения не обладает достаточно сформированными качествами личности. Поэтому, необходимо создать условия для развития индивидуальных качеств личности, к таким как:

-    адаптация к жизненным ситуациям, самостоятельное приобретение знаний, умение применять их на практике;

-    самостоятельно критически мыслить,

-    уметь увидеть проблему, рационально и грамотно подбирать необходимое решение;грамотно работать с информацией;

-    быть коммуникабельным, уметь работать в коллективе.

В связи с такими приоритетами в обучении преподаватель приобретает иную роль в учебном процессе - не только роль носителя знания и контролирующей инстанции, но и роль организатора самостоятельной познавательной деятельности ученика.

Обнако условия недостаточно проработаны, чему и просвящена курсовая работа.

Объект работы -использование ИКТ в образовательном процессе

Предмет курсовой работы - разработка программно-методического комплекса, реализующего адаптивную модель обучения для подготовки бакалавров по направлению педагогического образования «Информатика».

Целью курсовой работы является разработка адаптивной модели обучения «АЯП Пролог» .

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

)        провести анализ научно-педагогической литературы по вопросам проектирования и создания адаптивной модели обучения;

)        провести анализ и выбрать инструментального средства для создания программного продукта адаптивной модели обучения;

)        создать программу, реализующую модель обучения;

)        подобрать материал для реализации адаптивной модели

1. Анализ научно-педагогической литературы по вопросам создания организационно-педагогических условий для

.1 Роль и возможности адаптивной модели в организации образовательного процесса

Активное внедрение информационных технологий во все сферы человеческой деятельности предопределяет необходимость использования современных форм подготовки квалифицированных кадров в области высшего профессионального образования. Поэтому в современном образовании происходит постепенный переход к индивидуальному образовательному подходу для каждого обучаемого. На сегодняшний день обеспечение условий для реализации адаптативного обучения является одним из наиболее развивающихся направлений в системах электронного обучения. В связи с этим исследования и разработка компьютерных систем обучения направлены на внедрение методов адаптации в электронные системы обучения.

В общем случае, под адаптивностью в обучении понимают процесс обучения, который построен на основе компьютерных средств обучения. Данный процесс обучения учитывает личные особенности учащихся [1].

Адаптивная модель обучения подразумевает адаптивное управления с представление обучающего материала, тестирования и, соответственно навигацию. Под адаптивным обучающим материалом предполагается блок материалов, который автоматически генерироваться для конкретного пользователя из локальных и удаленных ресурсов. Очень важным элементоя является система контроля. Адаптивная система тестирования позволяет на основе анализа результатов тестирования определить степень овладения изучаемым материалом, выявить пробелы в знаниях, найти части курса, дополнительное изучение которых позволит устранить эти пробелы, и автоматически перестроить стратегию обучения. Навигация в системе реализовывается такими способами как прямое руководство.

Эффективная организация адаптивного обучения должна опираться на разработку специальных информационных моделей и программное обеспечение, ориентированные на учет функционального состояния и общую специфику протекания индивидуального обучения по какому-либо предмету. Такие информационные образовательные технологии позволяют на более качественном уровне организовать процесс обучения на всех этапах работы со студентами, непрерывно проводить системную оценку их предметных достижений, сформированных знаний, умений, навыков и компетенций, составлять более точный психологический портрет обученного специалиста с позиций требуемой индивидуальной траектории обучения и последующих обучающих программ, автоматически учитывающих это в соответствии с непрерывно-поступающей информацией по каждому студенту при организации работы с ним на стадии непосредственного взаимодействия. Кроме того, информационная система адаптивного обучения выступает своеобразным «психологом» и «педагогом» в развитии и корректировании ряда важных качеств и свойств обучающихся студентов - будущих специалистов, формирования у них все необходимых умений, навыков и профессиональных компетенций [5].

адаптивный модель образовательный программный

1.2 Разработка программного продукта адаптивной модели

Рассмотрим разработку программного продукта адаптивной модели обучения. Для создания современной реализации адаптивной системы необходимо сформулировать ряд требований, который она должна удовлетворять.

. В основу организации процесса обучения должен быть положен компетентностный подход. Необходимо чтобы процесс обучения был направлен на развитие и совершенствование определенных компетенций, которые формируются существующими образовательными стандартами. Набор компетенций должен быть учтен на всех этапах обучения, начиная от формирования учебного плана и заканчивая оценкой результатов обучения.

. Необходимо основываться на достоинствах и недостатках существующих систем обучения. Опыт использования систем, а так же анализ их недостатков позволит создать современную конкурентную систему, соответствующую современным стандартам.Разработанный программный продукт реализует адаптацию по нескольким этапам.

Первым этапом является построение структуры программного продукта. Этот этап является основополагающим. В структуре необходимо отразить все компоненты, которые будут участвовать и взаимодействовать. К таким компонентам можно отнести уровни, блоки, а так же навигацию. Структура программного продукта является основным компонентом системы, с помощью которого реализуется адаптация.

Вторым этапом разработки программного продукта является выбор инструментальных средств, при помощи которых будет создан продукт. Инструментальное средство выбирается сравнительной таблицей, в которой отражены достоинства и недостатки основных характеристик.

Третьим этапом является адаптация содержания учебного материала. Этот этап реализуется подбор учебного материала для каждой индивидуальной траектории обучения. Данный этап позволяет создать совершенно новую и эффективную систему обучения.

Четвертый этап предполагает адаптацию контроля знания. Индивидуальные характеристики обучающегося определяются на начальном этапе обучения при помощи специальных тестовых заданий. В дальнейшем эти характеристики служат параметрами для направления и корректировки обучения

2. Проектирование и разработка прогрпммногопродукта адаптивной модели обучения

.1 Структура и механизм навигации в адаптивной модели обучения «АЯП Prolog»

Перед тем, как приступить к написанию программного продукта, необходимо разработать структуру и механизм навигации в создаваемом продукте. Рассмотрим подробно программный продукт адаптивной модели обучения, представленную на рисунке 1.

Программный продукт адаптивной модели состоит из входного теста, а также включает в себя 3 уровня учебного материала, разделенного по сложности. В каждом уровне представлено два блока учебного материала. Каждый блок учебного материала содержит лекции, задание и тест, который составлен по пройденному материалу. Адаптивность данной модели заключается в том, что в зависимости от результатов прохождения входного теста, система направляет ученика на первый блок учебного материала одного из уровней. Затем учащийся после изучения материала отвечает на тест первого блока одного из уровней, и программа автоматически направляет ученика на другой уровень сложности. Перейдя на другой уровень, учащийся проходит обучение второго блока одного из уровней, и также проходит тест по пройденному материалу второго блока. После второго тестирования ученику необходимо пройти итоговый тест и узнать результаты обучения, представленные в виде оценки.

Навигация в созданном продукте будет осуществляться при помощи гипертекста. Рассмотрим об этом подробнее. Гипертекстом можно назвать текст в любом формате, некоторые части текста которого, могут ссылаться на другие части этого текста. Это позволяет быстро переходить от одной части текста к другой.

Идея гипертекста проста и состоит в том, чтобы дать человеку средства воспринимать информацию в определяемой им последовательности. В информационных технологиях гипертекст необходим для организации взаимосвязей между различными объектами (документами, фрагментами документов, кнопками, графическими изображениями, программами и прочее). Для осуществления переходов необходимо создание специальных областей, активизация которых, например, щелчок мыши, нажатие клавиши клавиатуры или слово, произнесенное в микрофон, приведет к переходу от одного объекта к другому. Подобные области могут быть встроены в объекты (это называется внутренним гипертекстом) или быть организованными в отдельные объекты (это называется внешним гипертекстом). Единственное, что необходимо для работы с гипертекстом - это гипертекстовые связи между объектами. Объекты и связи образуют сеть. Переходы пользователя или компьютера при просмотре информации называется гипертекстовой (или гипермедиа) навигацией.

Рисунок 1 - Структурная схема адаптивной модели обучения

Навигация - способ определения местоположения и перемещения пользователя из одной точки гиперпространства в другую.

Элементы навигации могут быть или произвольно разбросаны в пространстве документа или объединены в группы - панели управления, навигационные карты (карты-изображения), оглавления.

Можно выделить три способа построения систем навигации и управления действиями пользователя:

-    предоставление пользователю полной свободы работы с системой;

-    ограниченное управление действиями пользователя;

-    адаптивная навигация (адаптивная гипермедиа).

Согласно первому подходу пользователю предоставляется полная свобода по поиску и просмотру информации, выполнению приложений. С другой стороны ограниченное управление предполагает единственную свободу для пользователя - запустить приложение. Далее все действия пользователя определяются приложением. Обучающие приложения сочетают, в основном, первые два рассмотренных выше подхода.

Расс Средства свободной навигации включают в себя:

-    Гиперссылки и навигационные структуры на их основе.

Гипертекстовые средства позволяют создать меню, словари, сетевые структуры для управления возможностями обращения к информации и выполнения программ. В ряде случаев приложения сами строят дополнительные меню, кнопки или иерархические представления, помогающие пользователю ориентироваться в электронном издании или в программе.

-    Ограниченное управление может быть «зашито» в программный код системы и недоступно преподавателю, проводящему занятия с обучаемыми, либо быть настраиваемым. В обучающих системах настройка реализуется либо с помощью редактирования конфигурационных файлов, специальных административных приложений, либо специализированных языков. Управление на стороне системы может быть линейным, когда при каждом запуске системы выполняется определенная последовательность команд или разветвленным, когда выполнение очередной команды системы определяется реакциями пользователя.

2.2 Обзор и выбор инструментальных средств

Учитывая специфику разрабатываемого программного продукта и уровень собственной подготовки, данная курсовая работа будет написана с помощью стандартного языка гипертекстовой разметки документов HTML, каскадных таблиц стилей CSS, а так же скриптового языка программирования PHP.

Преимущество языка PHP заключается в том, что этот язык специально разработан для написания web-приложений, а так же в возможности создания HTML документов с внедренными командами PHP. Значительным отличием PHP от какого-либо кода, является то, что PHP-скрипты выполняются на стороне сервера. PHP прост для освоения, и вместе с тем способен удовлетворить запросы профессиональных программистов. Язык PHP позволяет создавать качественные web-приложения за очень короткие сроки.

Для выбора инструментального средства, необходимо рассмотреть критерии, по которым следует осуществлять выбор программного средства. К критерием выбора программного средства относят:

-    функциональность;

-    удобство в использовании;

-    цена;

-    качество;

-    технические характеристики;

-    гибкость настройки.

Рассмотрим подробнее следующие программные средства: Microsoft Front Page, Adobe Dreamweaver, Codelobster и Notepad++.

Представим сравнительную характеристику инструментальных средств в таблице 1.

По данным, которые представлены в таблице 1, очевидно, что среди редакторов кода по своим характеристикам лучшим является Codelobster.- бесплатная интегрированная среда разработки приложений (IDE) для создания веб-приложений на языке PHP, также поддерживаются: JavaScript, HTML, XML и CSS.

Таблица1 - Выбор ИС для создания адаптивной модели обучения

Также для разработки программного продукта необходимо создать базу данных. Создавать базу данных будем при помощи реляционной системы управления данными MySQL. Данная СУБД имеет интуитивно понятный и легкий в изучении интерфейс, основанный на SQL запросах. Применение MySQL идеально подходит для сайтов различных размеров. MySQL отличатся хорошей скоростью работы, надежностью, гибкостью. Поддержка сервера MySQL автоматически включается в поставку PHP. Так же немаловажным фактором является свободное использование.

2.3 Программная реализация адаптивной модели обучения АЯП Prolog

Рассмотрим самые сложные моменты реализации адаптивной модели обучения.

Первой ступенью для создания программного продукта является создание базы данных. Интерфейс базы данных MySQL интуитивно понятен и легок в применении, при выполнении каких-либо действий не вызывает особых сложностей. Создадим таблицу в базе данных. Заходим на главную страницу базы данных MySQL, нажимаем на кнопку . В появившемся окне вводим название таблицы, название полей таблицы и их типы, длину и ключ, рисунок 2. После заполнения всех необходимых полей, нажимаем на кнопку . Созданная таблица будет выглядеть следующим образом, рисунок 3.

Рисунок 2 - Создание таблицы «Users»

Рисунок 3 - Таблица «Users»

Создание других таблиц происходит по такому же алгоритму. Изображения таблиц представлены в приложении 1.

После создания базы данных приступим к написанию кода. Первое что необходимо сделать - это создать регистрацию пользователей. Код регистрации выглядит следующим образом, рисунок 4. Отображение авторизации представлено в следующем параграфе на рисунке 6.

Рисунок 4 - Код авторизации

2.4 Демонстрация созданного программного продукта

Продемонстрируем рабочий интерфейс программы. Для начала рассмотрим страницу приветствия программного средства, рисунок 5.

Рисунок 5 - Страница приветствия

Для обучения в программном средстве нам необходимо зарегистрироваться, рисунок 6.

Рисунок 6 - Регистрация

После регистрации необходимо авторизоваться, рисунок 7.

Рисунок 7 - Авторизация

Перед тем, как пользователю приступить изучению материала, необходимо пройти входной тест, рисунок 8.

После нажатия на кнопку «Пройти входной тест» посвятятся тестовые задания, рисунок 9.

Рисунок 9 - Входной тест

После того, как входной тест пройден, по результатам тестирования система направляет пользователя на определенный уровень сложности материала. Уровень, на котором находится пользователь, можно увидеть в правом верхнем углу под заголовком «Информация», рисунок 10.

Рисунок 10 - Изучение материала

После изучения материалов необходимо пройти тест, рисунок 11.

Рисунок 11 - Итоги теста

Как видно на рисунке, программа показывает ответы и дает заключение по результатам. Система автоматически перенаправила ученика на другой уровень, предоставив новый материал, соответствующий его уровню подготовленности, рисунок 12.

Рисунок 12 - Изучений лекций

Затем обучающемуся необходимо пройти тест, закрепив свои знания, рисунок 13.

Рисунок 13 - Итоги теста

После прохождения теста, система направит обучающегося на прохождение итогового теста, рисунок 14.

Рисунок 14 - Итоговый тест

Результаты итогового теста представлены на рисунке 15.

Рисунок 15 - Итоговый тест

По прохождению итогового теста в окне появляется запись о завершении курса обучения, рисунок 16.

Рисунок 16 - Окончание курса

В созданном программном продукте можно посмотреть результаты пройденный тестов, рисунок 17.

Рисунок 17 - Просмотр результатов

В программном продукте представлены литература, рисунок 18, а так же информацию об авторе, рисунок 19.

Рисунок 18 - Книги

Рисунок 19 - Об авторе

Заключение

В настоящей курсовой работе были рассмотрены теоретические и практические аспекты по созданию программного продукта адаптивной модели обучения.

Первой задачей, поставленной в данной курсовой работе, было проведение анализа научно-педагогической литературы по вопросам проектирования и создания адаптивной модели обучения.

Второй задачей было проведение анализа и выбора инструментального средства для создания программного продукта адаптивной модели обучения. Проанализировав 4 программы редакторов кода, остановили свой выбор на редакторе Codelobster, так как он полностью соответствует необходимыми критериями.

В рамках третьей задачи была реализована структурная схема адаптивной модели обучения. Она включает в себя основные части: главная страница, блоки тестирования, страница результата (рисунок 1).

Четвертой задачей было создание программы с удобным пользовательским интерфейсом. Программа была создана при помощи такой-то программы. Благодаря гибкости этой среды реализовали в программе навигацию, интуитивно понятную пользователю.

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что поставленные задачи решены. Была разработана программная реализация модели адаптивного обучения «АЯП Пролог». Также в этой программе учтены требования к демонстрационно-обучающим программам. В программе организована навигация по страницам, а так же доступно и наглядно изложен тестовый материал.

Список использованных источников

1 Тархов, С. В. Модели и механизмы управления адаптивным электронным обучением // Системы управления и информационные технологии. - 2005. - № 4 (21). - С. 94-100.

Казиахмедов, Т. Б. Модель многоуровневого адаптивного обучения информатике в общеобразовательной средней школе / Т. Б. Казиахмедов // Педагогическая информатика, 2008. - N 2. - С. 3-11. - Библиогр.: с. 10-11.

Костромин, В.А. Конспект вебмастера [Электронный ресурс]. URL: http://website-ru.net/txt/design/struktura-saita.shtml

4 Тархов С. В. Адаптивное электронное обучение и оценка его эффективности // Открытое образование. - 2005. - № 5. - С. 37-47.

Теслина, А.П. Использование современных информационных технологий в организации адаптивного обучения [Электронный ресурс]. URL: http://sibac.info/index.php/2009-07-01-10-21-16/1997-2012-04-17-09-30-48

Воронцов, А. Модели обучения автоматизированных обучающих систем [Электронный ресурс]. URL: http://wiki.itorum.ru/2011/05/modeli-obucheniya-avtomatizirovannyx-obuchayushhix-sistem/

7 Мазуркевич, А. MB РНР: настольная книга программиста /Александр Мазуркевич, Дмитрий Еловой. - Мн.: Новое знание, 2003. - 480 с.: ил

Ульман, Л. Основы программирования на РНР:/Ларри Ульман. Пер. с англ. -М.: ДМК Пресс, 2001. -288 с.: ил. (Самоучитель).

Богорев, В.В. Психолого-педагогические основы системы адаптивного обучения / Богорев В.В. // Наука и шк. - 2001. - №2.-С.12-15. - С. 2001

Зуева, М.Л. Возможности использования адаптивной системы обучения для формирования ключевых компетенций http://vestnik.yspu.org/releases/pedagoka_i_psichologiy/27_5/

Власенко, А.А. Итерационный подход к образовательному процессу в адаптивной обучающей системе / Власенко А.А. // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики: материалы междунар. научн. конф. - Воронеж: ВГУ. - 2011.- С. 175-177.

Брусиловский, П.Л. Адаптивные и интеллектуальные технологии в сетевом обучении / П.Л. Брусиловский // Новости искусственного интеллекта. 2002. - №5. - С.25-31.

. Брусиловский, П.Л. Интеллектуальные обучающие системы / П.Л. Брусиловский // Информатика. Информационные технологии. Средства и системы. 1990. - №2. - С.3-22

Власенко А.А. Использование технологии тестирования для оценки качества обучения в адаптивной обучающей системе / Власенко А.А. // Новые технологии в образовании. - Воронеж. - 2012. - № 1.- С. 24-28.

Власенко А.А. Итерационный подход к образовательному процессу в адаптивной обучающей системе / Власенко А.А. // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики: материалы междунар. научн. конф. - Воронеж: ВГУ. - 2011.- С. 175-177.