автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Амбивалентная система обучения неродному языку на основе сетевых технологий

На правах рукописи

005051355

Чан Ван Ан

АМБИВАЛЕНТНАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

05.13.18 — Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4 ДПР 2013

Иркутск-2013

005051355

Диссертация выполнена на кафедре «Вычислительная техника» ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет»

Научный руководитель:

Кирий Виктор Григорьевич, кандидат технических наук, профессор ИрГТУ, ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет», профессор кафедры

«Вычислительная техника»

Официальные оппоненты:

Елохин Владислав Романович, доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Иркутская государственная сельскохозяйственная академия», профессор кафедры «Информатика и математическое моделирование»

Братищенко Владимир Владимирович,

кандидат физико-математических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Байкальский государственный университет экономики и права», заведующий кафедрой «Информатика и кибернетика»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «23» апреля 2013 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.070.07 при Байкальском государственном университете экономики и права по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. К. Маркса, д. 24, корп. 9, зал заседаний ученого совета БГУЭП.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Байкальский государственный университет экономики и права» по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. Ленина, 11, БГУЭП, корпус 2, аудитория 101.

Объявление о защите и автореферат размещены «21» марта 2013 г. на сайте ВАК Минобрнауки РФ (www.vak.ed.gov) и на официальном сайте Байкальского государственного университета экономики и права (www.isea.ru).

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 664003, г. Иркутск, ул. Ленина, 11, БГУЭП, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.070.07.

Автореферат разослан «22» марта 2013 г. Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования. Актуальность проблемы обучения неродному языку в мире связана с кардинальными изменениями демографической и геополитической ситуации во многих странах, и, в частности, в России и во Вьетнаме, что конкретно связано с усилением процессов миграции населения. В России, в целях максимальной интеграции мигрантов в российское общество, с декабря 2012 года вступает в силу федеральный закон, в соответствии с которым иностранцам, прибывшим в Россию для осуществления трудовой деятельности в определенных областях, предстоит подтверждать знание русского языка. Во Вьетнаме с течением времени увеличивается количество людей, которые работают и учатся за рубежом, в частности, в России.

Таким образом, в системе образования возникают новые требования, связанные с необходимостью обеспечения мобильности учащихся, которая предъявляет более жёсткие условия к изучению неродных языков.

С одной стороны, в связи с развитием информационных технологий и появлением новых средств сотовой связи, возрастает роль обучения неродному языку с применением сетевых технологий в общей системе образования в мире.

С другой стороны, современные достижения в области лингвистики вызывают необходимость привлечения новых методов и технологий для организации обучения неродному языку. Поэтому требуется создать математическую модель, разработать технологическую схему, а также создать базу данных и комплекс программ, учитывающих особенности, возникающие в процессе обучения неродному языку, а именно, согласно теории субординативного билингвизма, возникновение интерязыка, явления отката и окостенения, учёт которых позволяет организовать более эффективный процесс обучения неродному языку .

По мнению автора диссертационной работы, система обучения неродному языка представляет собой систему взаимодействия противоположных компонент, таких как, с одной стороны, родной и неродной языки, а, с другой стороны процессы запоминания и забывания. Такие системы, являясь частным случаем гомеостатических систем, называются амбивалентными системами, в которых в процессе взаимодействия одна противоположность переходит в другую.

При этом актуальной задачей является учёт индивидуальных способностей обучаемых к усвоению неродного языка, что требует создавать наиболее удобные и полезные режимы обучения.

Перечисленные факторы определили тему настоящего исследования, его актуальность и основные направления работы.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является нахождения и применение математической модели и разработка амбивалентной системы обучения неродному языку на основе сетевых технологий.

Данная цель достигается путём решения следующих задач:

1) предложить математическую модель амбивалентной системы обучения неродному языку, на основе которой можно найти зависимости между параметрами модели и теми особенностями процесса обучения, которые связаны с такими явлениями как откат, окостенение и формирование интерязыка, а так же с индивидуальными способностями обучаемого.

2) предложить метод идентификации математической модели системы обучения неродному языку.

3) предложить процедуры прогнозирования и корректирования индивидуального графика обучения.

4) предложить технологическую схему процесса обучения, которая бы содержала блоки тестирования, моделирования и обучения.

5) разработать базу данных и комплекс программ с применением аппаратных средств на основе современных информационных технологий с учётом интерактивного взаимодействия между пользователями.

Научная новизна заключается в следующем:

1) предложена оригинальная математическая модель амбивалентной системы обучения неродному языку в виде системы дифференциальных уравнений Колмогорова, которая отражает такие явления процесса обучения неродному языку, как возникновение интерязыка, откат и окостенение, а так же учитывает индивидуальные способности обучаемого. На основе предложенной модели было исследовано влияние параметров процесса обучения неродному языку на структуру интерязыка.

2) разработан метод определения параметров математической модели системы обучения неродному языку по результатам тестирований.

3) предложен адаптированный численный метод золотого сечения для определения момента начала отката и модифицирован численный метод Тьюки для определения момента начала окостенения в процессе обучения неродному языку.

4) на основе математической модели предложен метод корректировки индивидуального графика обучаемого по результатам прогноза, включающий в себя блоки тестирования, моделирования и обучения.

5) создана база данных и комплекс программ для амбивалентной системы обучения неродному языку с учётом интерактивного взаимодействия между пользователями, на которые получены свидетельства о государственной регистрации. Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в разработке

амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU» на основе интернет технологий, которая включает сайт, программу на телефоне и программу Desktop Application, а также базу данных для амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU».

Кроме перечисленных вариантов, создана версия системы обучения для локальной сети.

Эти разработки позволяют выдавать научно обоснованные рекомендации для грамотного ведения технологической схемы процесса обучения неродному языку, и, таким образом, решить актуальную задачу, которая была указана выше.

Получены свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613075 «Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU» от 28.02.2011г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2011, свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620458 «База данных для амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU», от 17.06.2011 г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. -2011.

Разработанная система была использована на практических занятиях по изучению русского языка для вьетнамских студентов, обучающихся в ИрГТУ. Результаты обучения подтвердили эффективность применения математической модели. Получен акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы в ИрГТУ.

Заключён договор с компанией ESC Вьетнам под номером 0112/2012/НВ -ESC о передаче системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU».

Объект исследования. Объектом исследования является процесс обучения неродному языку.

Предмет исследования. Предметом исследования является амбивалентная система обучения неродному языку с использованием математической модели и современных информационных технологий.

Основные методы и средства исследования поставленной задачи. Применение дифференциальных уравнений Колмогорова, методов теории вероятностей и математической статистики, численных методов золотого сечения и Тьюки, применение современных CASE - средств, MathCad, средств для разработки комплекса программ, таких как, Java SDK, Eclipse, NetBean 6.0.

Апробация работы. Диссертация прошла апробацию на конференциях и семинарах кафедры «Вычислительная техника» Иркутского государственного технического университета, на всероссийской конференции «Винеровские чтения 2009», на всероссийской (с международным участием) конференции (с элементами научной школы) молодых учёных «Русский язык в историко - лингвистическом и социокультурном поле» Иркутского государственного технического университета, на XVI Байкальской всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении», на IV всероссийской конференции с международным участием «Винеровские чтения 2011», ИСЭМ СО РАН, Иркутск, на V всероссийском смотре научных и творческих работ иностранных студентов и аспирантов вузов, Томск, на VIII mezinárodní vëdecko - praktická konference «Vëdecky pokrok na prelomu tysyachalety - 2012», Чехия, на XXVI международной научно -практической конференции «Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения», Новосибирск, на международной научно - практической конференции «Актуальные проблемы межъязыковых контактов», ИрГТУ, Иркутск. По результатам выступления на всероссийской олимпиаде программных продуктов 2008 г. была получена премия за первое место.

Сведения о публикациях. По теме диссертации опубликованы 19 научных работ, из них 7 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ, свидетельство о государственной регистрации базы данных, книга издательства LAP LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Germany.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 102 наименований, и приложения. Общий объем диссертации составляет 195 страницу, включая 66 рисунков и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы и обоснована ее актуальность, на основании чего сформулированы цель и задачи исследований, определены научная новизна, практическая значимость выполненных исследований, объект исследования, предмет исследования, основные методы и средства исследования поставленной задачи, излагается краткое содержание работы по главам.

В первой главе дан обзор существующих систем обучения неродному языку. Даются общие понятия и определения в системе обучения неродному языку, такие как, языковая система, языковые контакты, интерязык, окостенение, откат, технология обучения и т.д. Анализируются существующие традиционные системы и формы

обучения. В этой главе поставлены и сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе описывается теоретическое обоснование амбивалентной системы обучения неродному языку. Эта глава излагает основную концепцию амбивалентной системы обучения неродному языку, для которой основным характерным признаком является наличие двух противоположностей: родной и неродной языки, процессы запоминания и забывания, и их взаимный переход из одной противоположности в другую, в результате чего формируется смесь языков, называемой в лингвистике интерязыком.

На рис. 1 представлен граф процесса взаимодействия родного и неродного языков.

Л, Л

Л

А,

Рис. 1. Граф процесса обучения неродному языку где А0 - состояние родного языка, А1 - состояние интерязыка, Аг - состояние неродного языка, Л0 - интенсивность перехода от состояния А0 к состоянию А1, то есть интенсивность использования родного языка для изучения неродного языка, интенсивность перехода от состояния/^ к состоянию А2, то есть интенсивность обращения к неродному языку в процессе его изучения, цх - интенсивность перехода от состояния А, к состоянию А0, то есть интенсивность обращения к родному языку при забывании значений слов, выражений понятий неродного языка, /и2- интенсивность перехода от состояния А2 к состоянию А1, то есть интенсивность использования

неродного языка в процессе его изучения.

Запишем систему дифференциальных уравнений Колмогорова:

т

= л0Р0(О - <4 + а, )Р1(0 + МАО),

ш

лр20)

л

где Р0(1)- вероятностная оценка уровня использования родного языка; Р/I)-вероятностная оценка уровня использования интерязыка; Рг^) - вероятностная оценка уровня использования неродного языка, Р0(7) + Р^) + Рг(Х) = 1.

Обозначим х = Рг(0), у = Ро(0), где Р2(0)- вероятностная оценка, задающая начальный уровень использования неродного языка, Р0(0)- вероятностная оценка,

задающая начальный уровень использования родного языка.

В работе получено, в общем случае, решение такой системы дифференциальных уравнений, которое имеет вид:

Ра (г, х) = с1(х)а1ек'' + с2 (х )а2е^' +сг(х )а3ек>' ■ Р^, х) = с1(х)Р1 е*-' + с2(х )/32ек>' +съ(х Р2(Г,х) = с1(х)у1ек>' +с2(х)у2ек*' +с2(х)уъе1>',

где

При этом

*1= 0, к2==^-,

Ь = А0+Л1+/11+ц2,с = ц1цг+АаА1+Л1>ц1,8 = Ьг-4с, = _М_ о- _ А, А

ЛА

«г,

Уг

ла

3 Л.+*,

У г =

Ц2+К

Мг + к2'

«1 = аЛ - «Д. = «з А - «1А,

а2 =ухаг-у2а1, Ь2 = уЛ - у2а:, с (х) _ -УСМ. + Ъгах - ¿.у,) + х(Ь2а, + й,а,; - Ъгах Ь^-Ь.а 2

с/х; =

д2А, + ~ а:У, ) + х(агах + д,ог,; - ¿г2аг,

6,а2 - а,62

а,

На рис. 2 графически показаны результаты решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова для конкретных значений параметров: у = 0.7, А0 = 2, Л, =5,^=2, М2 =1х = 0, 1

0.9 0.! 0.7

Р1ЙС5 Р¡(10) 1

0.5

I

0.4 0.3 0.2 0.1

\ ----

ч \ *

\ *

/ /

/ / *

/ / ; 1

г / |

О 0.2 0.4 Об 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3

/

Рис. 2. Зависимости вероятностей состояний процесса обучения от времени при

конкретных параметрах Как видно из этих графиков процесс обучения состоит из двух этапов: первый этап -режим обучения, при котором уровень использования неродного языка увеличивается, второй этап, когда при достаточном большом интервале времени ? наступает установившийся режим, называемый в лингвистике режимом окостенения.

При определённых значениях параметров процесса обучения неродного языка можно наблюдать интересное явление, называемое в лингвистике откатом, сущность которого заключается в том, что после некоторого времени обучения происходит забывание неродного языка. Эта особенность процесса обучения хорошо показана на рис. 3.

На рис. 3 представлен график зависимости вероятности состояния неродного языка от времени, когда при определённых параметрах процесса обучения наблюдается режим отката

у = 0.3, х = 0.1, Л0 = 1, \=4,цх=4, Цг=6,

Момент начала отката Момент начала окостенения

отката и окостенения

На основании предложенной математической модели процесса обучения была поставлена и решена задача определения таких параметров процесса обучения, как интервалы времени обучения, времени отката и времени окостенения.

Для получения таких зависимостей была получена и исследована производная функции Р2{(,х) от /

Р2(1,х)(1) = с2(х).у2.к2.ек>' + съ(х).угк3.ек^

Считается, что интервал обучения длится до такого момента времени, когда производная функции Р2(/,.г) от / равняется нулю (точка экстремума на рис. 3). Для определения времени обучения решается уравнение:

Р^О-х),.>=<>•

с (х) у .к

При условии, что —- г 3 <-1 появляется откат. Найден момент времени начала

сг(х).уг.кг

1П(-С>(Х)'У^ )

с (х).у .к отката / =-—-——.

4д

Для оценки влияния родного и неродного языков на интерязык вводим коэффициент пропорциональности ^(0 этих составляющих, который зависит не только от параметров модели, но и от времени:

р1«) = ео)гр0о)+рг«)], р1(() = 1-р0(1)-р2(1). После некоторых преобразований, формула для вычисления коэффициента пропорциональности выглядит следующим образом:

1-Р/0

Для оценки расчёта долей родного и неродного языков в структуре интерязыка предлагается использовать следующие формулы:

ГдР0(0 = &)РЛ(0 \АРг0) = %0)Р20)-

где ЛР0 (¡) - доля родного языка в структуре интерязыка, АР2 (I) - доля неродного языка в структуре интерязыка.

При фиксированных значениях Л, и для установившегося режима обучения, зависимости уровней использований языков от параметров Ла,ц2 имеют следующий вид:

ЛЛ +м,м2 +л0м2'

К^г

Л0Л, + + Л/А Р2(Ла,ц2) =---

ЛЛ +м,м2 +А/а

Для определения момента начала отката предлагается использовать адаптированный к конкретным результатам прогноза процесса обучения численный метод золотого сечения.

Для определения момента начала окостенения примем условие, что окостенение -это явление в процессе обучения неродному языку, когда уровни использований языков почти не изменяются с течением времени обучения. Вероятностная оценка уровня использования неродного языка в режиме окостенения рассчитывается по следующей формуле:

Л

р

2( окостенения )

Л + ^ + и

\ +1— + М2

о

где Р2(окостеиеты)- значение вероятностной оценки уровня использования неродного языка

в режиме окостенения.

Для нахождения момента начала окостенения предлагается модифицировать регрессионный метод Тьюки, используя который для решения этой задачи, поставленной в диссертационной работе, требуется найти уравнение линейной регрессии

Р„ ,=¿>+6/,

2( расчетное) О I

где Р2(расчетиое)- расчетное или прогнозируемое значение вероятностной оценки уровня использования неродного языка Р2 для момента времени ? ;60 и Ь[ рассчитываются по следующим формулам

±0,-0(Р21-Р2)

1.0,- о2

/=1

где Р2 и ( - средние значения наблюдаемых величин Р2 и времени окостенения ?, и -

количество задаваемых значений.

Для частного случая линейного уравнения регрессии при условии, что моменты времени начала окостенения равномерно распределены, получаем, что

В(Рг) = В(Ь:1) = Ь?0(1), тогда

Ш(Р,) сг, , Я -Р„

о1 = -— = —- и, следовательно, о, = -

0(0 <7, к-К

где Р2)- дисперсия уровней использований неродного языка, 0(1)- дисперсия

времени момента начала окостенения, а - среднее квадратическое отклонение

уровней использований неродного языка, о1 - среднее квадратическое отклонение

времени момента начала окостенения.

Находя частные коэффициенты Ьи для каждого промежуточного интервала времени

начала окостенения I. и 1М, находим коэффициент

1к

1 (п-\) ■

Для определения момента начала окостенения задаём начальный ряд предполагаемых моментов времени начала окостенения. Из этого временного ряда выбираем то минимальное значение, которое для заданных значений точностей вид даёт систему неравенств.

I к - Р„ , 1< в,

I 0 2(окостенения) 1 '

Ь, \< Л

Используя полученное уравнение регрессии для прогнозирования значения вероятности окостенения, делаем расчёт для момента начала окостенения по следующей формуле:

Р -Ъ

, 2( окостенета) О

К

Для идентификации математической модели системы обучения неродному языку по результатам тестирования необходимо определить параметры модели , /г2 ,Л0,ЛГ В диссертации автором был предложен метод определения этих параметров на основе решений следующих систем уравнений:

Р000+ Ы)-Р0о0)

м

рл+^О-РЛ)

м

= -А0Р0(^) + м1РЛ)

р200+м)-р2«0)

Л/

где Р1(1), Р1(1)- средние значения уровней использований языков.

Наличие интерязыка, а также отката и окостенения, как отрицательных явлений, вызывает необходимость корректировки процесса обучения, которая бы учитывала индивидуальные особенности обучаемого. В процессе обучения неродному языку предлагаются следующие два подхода корректировки.

Первый подход корректировки графика обучения заключается в том, что в процессе обучения, по результатам входного тестирования, определяется начальный уровень использования неродного языка обучаемого. Если этот уровень не достаточно высокий, то, учитывая требование стандарта при обучении неродному языку на уровень использования неродного языка, при прогнозировании с помощью применяемой модели низкого уровня использования неродного языка, требуется скорректировать график обучения. Корректировка графика обучения заключается в том, что рекомендуется более высокий уровень использования неродного языка. Также первый подход применяется, если предложенный обучаемому индивидуальный график его не устраивает.

Второй подход корректировки реального графика обучения заключается в том, что в процессе обучения, по результатам промежуточного тестирования, определяется раннее наступление момента начала отката или окостенения. Для этого, проводится идентификация предложенной модели, на основе которой прогнозируются конечные результаты обучения, которые могут не устраивать обучаемого и, следовательно, делается корректировка индивидуального графика с изменением интенсивностей обучения.

На рис. 4а показан получаемый прогнозируемый график обучения, который из-за низкого уровня усвоения неродного языка не устраивает обучаемого, возникает необходимость корректировки.

На рис. 46 показан получаемый график обучения, который, очевидно, из-за

увеличенного уровня использования неродного языка, может устроить обучаемого. !

Р2<4)

0.9 0 8

Р^)

0.2 04 06 0.8 1 1.2 О 0.2 0,4 06 0.2 1 1.2

г (

а) График обучения без корректировки б) Скорректированный график обучения

Рис. 4. Графики зависимости уровня использования неродного языка без корректировки

и с корректировкой

На рис. 5 показан комбинированный график процесса обучения, объединяющий в

Рис. 5. Комбинированный скорректированный график процесса обучения Третья глава содержит описание технологической схемы процесса обучения неродному языку с преподавателем (рис. 6), которая содержит три основных блока: тестирования, моделирования и обучения, при этом акцентируется внимание на повышение интерактивного взаимодействия между пользователями в амбивалентной системе дистанционного обучения неродному языку.

Рис. 6. Технологическая схема процесса обучения неродному языку в режиме с

преподавателем

В диссертации так же с небольшими отличиями предложена технологическая схема без преподавателя.

На рис. 7 представлены различные варианты интерактивного взаимодействия между объектами системы, такие, как взаимодействие обучаемых между собой, взаимодействие обучаемых с преподавателем, взаимодействие обучаемых и преподавателя со средствами системы, взаимодействие обучаемых и преподавателя с учебным курсом и взаимодействие средств системы с учебным курсом.

Рис. 7. Модель интерактивного взаимодействия между участниками курса в процессе обучения

Предложены четыре вида интерактивного взаимодействия, которые показаны на рис. 8, рис. 9, рис. 10 и рис. 11:

Рис. 8. Модель онлайн - конференции в Рис- 9- Модель второго вида

амбивалентной системе дистанционного интерактивного взаимодействия между обучения неродному языку пользователями в системе

Рис. 10. Модель интерактивного Рис. 11. Модель интерактивного

взаимодействия при выполнении взаимодействия между обучаемыми и

практических заданий в амбивалентной средствами системы при самообучении

системе обучения неродному языку

На рис. 12 показана схема взаимных связей между модулями и средствами разработанной системы.

Рис. 12. Схема взаимных связей между модулями и средствами разработанной системы В четвёртой главе даётся описание практической реализации амбивалентной системы обучения неродному языку на основе сетевых технологий. Здесь представлены система дистанционного обучения неродному языку на основе интернет технологий и на основе локальной сети.

На рис. 13 показана практическая реализация процесса обучения вьетнамского студента русскому языку, где точки показывают результаты тестов, а пунктирная линия описывает прогноз уровней использований неродного языка. В момент времени {=1.5 (на 45-ой неделе) наступает окостенение, для его изменения осуществляется корректировка путём нажатия кнопок «+» и «выбрать», в результате чего увеличивается интенсивность процесса обучения.

/вакеемый Нгуек Хсав Нам?

• В вашем процессе обучения явление окостенения будет на : ■ оИ ; ■ |

• Ваш уровень исполыовани» неродного языка в установившимся режиме будет 75% I

• В вашем процессе обучения нет явления отката |

• Нажмите кнопку + . чтобы увеличить свой уровень использования неродного языка |

|

Масштаб: 30 недель ! ---Родной я -•.•■•• . —— Неродной я зык ■— Рег у льт ал ы т ест оа |

: Одког^уппт.ка

- индивидуальный график с-бучени

Рис. 13. Корректировка индивидуального графика обучения

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена оригинальная математическая модель амбивалентной системы обучения неродному языку в виде дифференциальных уравнений Колмогорова, на основе которой были найдены зависимости между параметрами модели и теми особенностями процесса обучения, которые связаны с такими явлениями как откат, окостенение и формирование интерязыка, а так же с индивидуальными способностями обучаемого.

2. Предложен метод идентификации математической модели системы обучения неродному языку.

3. Предложены процедуры прогнозирования и корректирования индивидуального графика обучения.

4. Предложена технологическая схема процесса обучения неродному языку, содержащая блоки тестирования, моделирования и обучения, которые включают в себя блоки назначения индивидуального графика обучения, вывода прогноза, корректирования индивидуального плана.

5. Разработана база данных и комплекс программ с применением аппаратных средств на основе современных информационных технологий с учётом интерактивного взаимодействия между пользователями, на которые получены свидетельства о государственной регистрации.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Модель тестирования как система случайных величин/

В.Г. Кирий, Чан Ван Ан// Современные технологии. Системный анализ.

Моделирование. - 2009. - № 3. - С.229-232 (0,25/0,20).

2. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Об одной математической модели амбивалентной системы обучения неродному языку/ В.Г. Кирий, Чан Ван Ан // Вестник НГУ (серия: Информационные технологии) . - 2010. -Том 8 - № 1. - С.45-53 (0,56/0,30).

3. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку на основе сетевых технологий/ В.Г. Кирий, Чан Ван Ан // Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). - 2010. -Том 13. - № 4. - С.246-267 (1,38/1,00).

4. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Повышение интерактивного взаимодействия в амбивалентной системе дистанционного обучения неродному языку/ В.Г. Кирий, Чан Ван Ан // Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). - 2011. -Том 14. - № 3. - C.354-370 (1,06/0,50).

5. Кирий В.Г.,Рогозная Н.Н., Чан Ван Ан. О влиянии параметров процесса обучения неродному языку на структуру интерязыка / В.Г. Кирий, Н.Н. Рогозная, Чан Ван Ан // Вестник Бурятского государственного университета., Улан-Удэ — Спецвыпуск С. — 2012. - С. 202-209 (0,50/0,20).

6. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. О корректировке процесса обучения неродному языку/ В.Г. Кирий, Чан Ван Ан // Вестник ИрГТУ. - 2012. -Том 69. - № 10. - С.23-28 (0,38/0,30).

7. Чан Ван Ан. Практическая реализация технологии обучения неродному языку на основе сайта «AMBSYSTEDU» /Чан Ван Ан // Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). - 2012. -Том 15. - № 4. - С.390-408 (1,19).

Монография

8. Чан Ван Ан. Амбивалентная система обучения неродному языку на основе интернета/ Чан Ван Ан-Изд-воЬАР LAMBERT Academic Publishing, Saarbrucken, Germany, 2011. - 100 с (6,25).

Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ

9. Кирий Виктор Григорьевич, Чан Ван Ан. Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU / Кирий Виктор Григорьевич, Чан Ван Ан // свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613075 от 28 февраля 2011г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2011 (2,0/1,0).

10. Кирий Виктор Григорьевич, Чан Ван Ан. База данных для амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU/ Кирий Виктор Григорьевич, Чан Ван Ан // свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620458 от 17.06.2011 г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2011 (2,0/1,0).

Статьи в других изданиях

Опубликовано 9 работ.

Получено решение от 14.01.2013 о выдаче патента на полезную модель «Обучающая система неродному языку»/ Федеральная служба по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ).

Подписано в печать 15.03.2013. Формат 60 х 90 /16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,25.

Тираж 100 экз. Зак. 34. Поз. плана Юн.

Лицензия ИД JVb 06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Министерство образования и науки Российской Федерации Иркутский государственный технический университет

На правах рукописи

Чан Ван Ан

АМБИВАЛЕНТНАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальность 05.13.18. - «Математическое моделирование, численные

методы и комплексы программ »

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

ю 00 см

Й со

Ц/ т— Научный руководитель:

со 8

ц-) к.т.н., профессор В.Г. Кирий

О я

СМ 2

Иркутск- 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ...............................................3

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................................4

ГЛАВА I. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ

ЯЗЫКУ....................................................................................................................10

1.1 .Общие понятия и определения в системе обучения неродному языку.........10

1.2. Традиционные формы обучения.....................................................................11

1.2.1. Очная форма обучения..............................................................................11

1.2.2. Заочная форма обучения...........................................................................12

1.2.3. Экстернатная форма обучения.................................................................12

1.3. Системы обучения на основе сетевых технологий........................................13

1.3.1. Использование программных средств в системе дистанционного обучения..............................................................................................................18

1.3.2. Система дифференцированного Интернет-обучения ГЕКАДЕМ..........20

1.3.3. Система дистанционного обучения ПРОМЕТЕЙ....................................26

1.3.4. Автоматизированная система дистанционного обучения «ДОЦЕНТ».. 30

1.3.5. Система дистанционного обучения Learning Space 5.0...........................37

1.3.6. Система дистанционного обучения rio патенту RU 2272324..................43

1.4. Постановка задачи разработки амбивалентной системы обучения неродному

языку на основе сетевых технологий....................................................................48

Выводы по первой главе........................................................................................49

ГЛАВА II. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АМБИВАЛЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ................................................50

2.1. Основная концепция амбивалентных систем................................................50

2.2. Математическая модель амбивалентной системы обучения неродному языку.......................................................................................................................51

2.3. Влияние параметров процесса обучения неродному языку на структуру интерязыка..............................................................................................................62

2.4. Применение численных методов для определения моментов начала отката и окостенения в процессе обучения неродному языку............................................70

2.5. Идентификация математической модели амбивалентной системы обучения неродному языку....................................................................................................77

2.6. Корректировка индивидуального графика обучения....................................82

Выводы по второй главе........................................................................................89

ГЛАВА III. ИНФОРМАЦИОННОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ АМБИВАЛЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ............91

3.1. Технологическая схема процесса обучения...................................................91

3.2. Повышение интерактивного взаимодействия в амбивалентной системе дистанционного обучения неродному языку........................................................95

3.3. Информационное обеспечение..................................................................... 105

3.3.1. Базы данных............................................................................................. 105

3.4. Программное обеспечение на основе интернет технологий....................... 131

3.5. Программное обеспечение на основе локальной сети................................. 139

Выводы по третьей главе.....................................................................................140

ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АМБИВАЛЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ НА ОСНОВЕ СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.....................................................................................................141

4.1 Основные функции системы..........................................................................141

4.2 . Система обучения неродному языку на основе сетевых технологий........ 149

4.2.1.Система обучения неродному языку на основе интернет технологий.. 149

4.2.2.Система обучения неродному языку на основе локальной сети........... 153

4.3. Практическая реализация на основе сайта................................................... 155

Выводы по четвертой главе................................................................................. 161

ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................................163

ЛИТЕРАТУРА...................................................................................................... 164

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................................................................................177

Приложение 1.......................................................................................................177

Приложение 2....................................................................................................... 178

Приложение 3....................................................................................................... 179

Приложение 4....................................................................................................... 189

Приложение 5....................................................................................................... 190

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ДО-дистанционное обучение.

ВМ -виртуальный мир БД - База данных. АС - Автоматизированная система ПО - Программное обеспечение GWT - Google Web Toolkit

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

Актуальность проблемы обучения неродному языку в мире связана с кардинальными изменениями демографической и геополитической ситуации во многих странах, и, в частности, в России и во Вьетнаме, что конкретно связано с усилением процессов миграции населения. В России, в целях максимальной интеграции мигрантов в российское общество, с декабря 2012 года вступает в силу федеральный закон, в соответствии с которым иностранцам, прибывшим в Россию для осуществления трудовой деятельности в определенных областях, предстоит подтверждать знание русского языка. Во Вьетнаме с течением времени увеличивается количество людей, которые работают и учатся за рубежом, в частности, в России.

Таким образом, в системе образования возникают новые требования, связанные с необходимостью обеспечения мобильности учащихся, которая предъявляет более жёсткие условия к изучению неродных языков.

С одной стороны, в связи с развитием информационных технологий и появлением новых средств сотовой связи, возрастает роль обучения неродному языку с применением сетевых технологий в общей системе образования в мире.

С другой стороны, современные достижения в области лингвистики вызывают необходимость привлечения новых методов и технологий для организации обучения неродному языку. Поэтому требуется создать математическую модель, разработать технологическую схему, а также создать базу данных и комплекс программ, учитывающих особенности, возникающие в процессе обучения неродному языку, а именно, согласно теории субординативного билингвизма, возникновение интерязыка, явления отката и окостенения, учёт которых позволяет организовать более эффективный процесс обучения неродному языку.

По мнению автора диссертационной работы, система обучения неродному языка представляет собой систему взаимодействия противоположных

компонент, таких как, с одной стороны, родной и неродной языки, а, с другой стороны процессы запоминания и забывания. Такие системы, являясь частным случаем гомеостатических систем, называются амбивалентными системами, в которых в процессе взаимодействия одна противоположность переходит в другую.

При этом актуальной задачей является учёт индивидуальных способностей обучаемых к усвоению неродного языка, что требует создавать наиболее удобные и полезные режимы обучения.

Перечисленные факторы определили тему настоящего исследования, его актуальность и основные направления работы.

Цель и задачи исследования. Целыо исследования является нахождение и применение математической модели и разработка амбивалентной системы обучения неродному языку на основе сетевых технологий.

Данная цель достигается путём решения следующих задач:

1) предложить математическую модель амбивалентной системы обучения неродному языку, на основе которой можно найти зависимости между параметрами модели и теми особенностями процесса обучения, которые связаны с такими явлениями как откат, окостенение и формирование интерязыка, а так же с индивидуальными способностями обучаемого.

2) предложить метод идентификации математической модели системы обучения неродному языку.

3) предложить процедуры прогнозирования и корректирования индивидуального графика обучения.

4) предложить технологическую схему процесса обучения, которая бы содержала блоки тестирования, моделирования и обучения.

5) разработать базу данных и комплекс программ с применением аппаратных средств на основе современных информационных

технологий с учётом интерактивного взаимодействия между пользователями.

Научная новизна заключается в следующем:

1) предложена оригинальная математическая модель амбивалентной системы обучения неродному языку в виде системы дифференциальных уравнений Колмогорова, которая отражает такие явления процесса обучения неродному языку, как возникновение интерязыка, откат и окостенение, а так же учитывает индивидуальные способности обучаемого. На основе предложенной модели было исследовано влияние параметров процесса обучения неродному языку на структуру интерязыка.

2) разработан метод определения параметров математической модели системы обучения неродному языку по результатам тестирований.

3) предложен адаптированный численный метод золотого сечения для определения момента начала отката и модифицирован численный метод Тыоки для определения момента начала окостенения в процессе обучения неродному языку.

4) на основе математической модели предложен метод корректировки индивидуального графика обучаемого по результатам прогноза, включающий в себя блоки тестирования, моделирования и обучения.

5) создана база данных и комплекс программ для амбивалентной системы обучения неродному языку с учётом интерактивного взаимодействия между пользователями.

Практическая значимость. Практическая значимость работы состоит в разработке амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU» на основе интернет технологий, которая включает сайт, программу на телефоне и программу Desktop Application, а также базу данных для амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU».

Кроме перечисленных вариантов, создана версия системы обучения для локальной сети.

Эти разработки позволяют выдавать научно обоснованные рекомендации для грамотного ведения технологической схемы процесса обучения неродному языку, и, таким образом, решить актуальную задачу, которая была указана выше.

Получены свидетельство о государственной регистрации программы /доя ЭВМ № 2011613075 «Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU» от 28.02.2011г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2011, свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2011620458 «База данных для амбивалентной системы дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU», от 17.06.2011 г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - 2011.

Разработанная система была использована на практических занятиях по изучению русского языка для вьетнамских студентов, обучающихся в ИрГТУ. Результаты обучения подтвердили эффективность применения математической модели. Получен акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы в ИрГТУ.

Заключён договор с компанией ESC Вьетнам под номером 0112/2012/HD -ESC о передаче системы дистанционного обучения неродному языку «AMBSYSTEDU».

Объект исследования. Объектом исследования является процесс обучения неродному языку.

Предмет исследования. Предметом исследования является амбивалентная система обучения неродному языку с использованием математической модели и современных информационных технологий.

Основные методы и средства исследования поставленной задачи. Применение дифференциальных уравнений Колмогорова, методов теории

вероятностей и математической статистики, численных методов золотого сечения и Тыоки, применение современных CASE - средств, MathCad, средств для разработки комплекса программ, таких как, Java SDK 6, Eclipse 3.4.2, NetBean 6.0.

Работа содержит четыре главы.

Первая глава представляет обзор существующих систем обучения неродному языку. Даются общие понятия и определения в системе обучения неродному языку, такие как, языковая система, языковые контакты, интерязык, окостенение, откат, технология обучения и т.д. Анализируются существующие традиционные системы и формы обучения. В этой главе поставлены и сформулированы задачи диссертационного исследования.

Вторая глава описывает теоретическое обоснование амбивалентной системы обучения неродному языку. Эта глава излагает основную концепцию амбивалентных систем обучения неродному языку, для которых основным характерным признаком является наличие двух противоположностей: родной и неродной языки, и их взаимный переход из одной противоположности в другую, в результате чего формируется интерязык.

Предложена математическая модель такой системы обучения неродному языку в виде дифференциальных уравнений Колмогорова, исследованы результаты решения этих уравнений с привязкой к системе обучения.

Получены количественные зависимости между параметрами модели и уровнями использований языков, а так же моментами начала отката и окостенения. Получены зависимости параметров модели от начального уровня использования неродного языка обучаемого.

Предложены методы определения моментов начала отката и окостенения в процессе обучения неродному языку с применением численного метода золотого сечения и модифицированием численного метода Тыоки.

Предложен и разработан метод идентификации математической модели амбивалентной системы обучения неродному языку по результатам тестирования.

Предложены два подхода корректировки индивидуального графика обучения.

Третья глава содержит технологическую схему процесса обучения неродному языку, информационное и программное обеспечение для амбивалентной системы обучения неродному язык, при этом, акцентируется внимание на повышение интерактивного взаимодействия в такой системе обучения.

Четвёртая глава содержит описание практической реализации предложенной системы обучения неродному языку на основе интернет технологий и на основе локальной сети.

ГЛАВА I. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ОБУЧЕНИЯ

НЕРОДНОМУ ЯЗЫКУ 1.1.Общие понятия и определения в системе обучения

неродному языку

Языковая система - это целое, составленное из частей, т.е. множество языковых элементов любого естественного языка, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих единство и целостность. Каждый компонент системы существует не изолировано, а лишь в противопоставлении и взаимосвязи с другими компонентами [1,2].

Языковые контакты — сложный и многоступенчатый процесс, тесно связанный с развитием общества. Уже такая общая характеристика как активность или пассивность той или иной стороны, участвующей в контакте, определяется внелипгвистическими факторами — культурным или социальным авторитетом носителей того или иного языка, обусловливающим функциональную важность последнего: это тем более очевидно, если учесть, что языковые контакты как правило предполагают существование ряда иных — культурных, экономических и т. п. контактов, вплоть до этнических [3, 4, 5, 6,

7].

Интерязык — это индивидуальная языковая система обучающего, формирующаяся при изучении неродного языка. Такая языковая система находится в состоянии промежуточной компетенции, локализующейся между родным и изучаемым неродным языком [8, 9, 10].

Окостенение - это явление в процессе обучения неродному языку, когда уровни использований языков не изменяются с течением времени обучения [11].

Откат- это явление в процессе обучения неродному языку, когда уровень использования неродного языка уменьшается с течением времени обучения, то есть происходит забывание [8].

Амбивалентная система обучения неродному языку - эго система, в которой, согласно [8], взаимодействуют противоположные компоненты, такие как, с одной стороны, родной и неродной языки, а, с другой стороны процессы запоминания и забывания. Такие системы, являясь частным случаем гомеостатических систем, называются амбивалентными системами, в которых в процессе взаимодействия одна противоположность переходит в другую.

Технология обучения —под технологией обучения мы понимаем совокупность приемов, действий учащихся, организуемых в определенной последовательности, соответствующей логике познавательной деятельности, которая позволяет реализовать особенности используемого метода обучения 112].

1.2. Традиционные формы обучения.

Как известно [13, 14, 15], в современном мире, кроме дистанционной формы обучения, существуют следующие традиционные формы обучения: очная, заочная, экс