автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка интерактивных тренажерных комплексов для освоения компетенций на основе предметных онтологий

На правах рукописи

005054707

ЯГОВКИН ВАДИМ ИГОРЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНЫХ ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ НА ОСНОВЕ ПРЕДМЕТНЫХ ОНТОЛОГИЙ

Специальность 05.13.06 — «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (образование)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 НОЯ 2012

Санкт-Петербург - 2012

005054707

Работа выполнена на кафедре физики Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Стафеев Сергей Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Копыльцов Александр Васильевич Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

кандидат технических наук Рубашкин Дмитрий Давидович

AHO «Инновационный центр «Технологии современного образования»

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ)

Защита состоится 16 октября 2012 г. в 15.30 на заседании диссертационного совета Д 212.227.06 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, центр интернет-образования.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ ИТМО. Автореферат разослан "15" сентября 2012 г.

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета

Ученый секретарь у

диссертационного совета Д 212.227.06 •хстС^/ „— Лисицына Л.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Использование в образовательном процессе методов инженерии знаний предполагает не только адекватное представление изучаемого объекта, согласованное со структурой предметной области, но и интерактивное взаимодействие с ней пользователя. Задаваемый вопрос должен автоматически переводиться на язык формальной логики, после чего возникают условия для поиска ответа в рамках заданной структурой понятий и связей между ними. В последние годы возник спрос на интерактивные обучающие тренажеры - программы, поддерживающие обучаемого на каждом шаге решения задач. Такие тренажеры могут контролировать действия обучаемого и использовать полученную от него информацию для предоставления помощи.

Интерактивные тренажерные комплексы (ИТК) - позволяют формировать навыки работы с реальным оборудованием. На монитор компьютера выводится модель инструмента (оборудования) или интерфейс программного продукта, с помощью которой обучаемый выбирает оптимальную для каждой ситуации последовательность манипуляций.

Использование современного учебного программного обеспечение направлено на формирование требуемых компетенций, что соответствует положениям федерального государственного образовательного стандарта третьего поколения (ФГОС).

Для обеспечения необходимых связей компетентностной модели выпускника (КМВ) и предметной области предлагается применять онтологический подход, а использование игрового подхода в ИТК позволяет повысить уровень мотивации обучаемого.

Цель диссертационной работы - разработка методического и алгоритмического обеспечения ИТК для освоения компетенций на основе предметных онтологии.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:

- проведен анализ современного состояния и тенденций в области автоматизации разработки ИТК;

- на основе нормативов ФГОС по специальностям «Автомеханик» и «Оптик-технолог» разработаны модели компетенций, формируемых у обучаемого с помощью ИТК;

- спроектирована система автоматической генерации модульной структуры тренажерных комплексов на основе анализа соответствующих предметных онтологий;

- на основе анализа вариантов использования игровой компоненты в образовательном процессе получены критерии сбалансированности трех основных активностей пользователя: обучение - симуляция - игра (ОСИ) или education - simulation - game (ESG);

- разработан алгоритм использования компьютерных игровых тренажеров для формирования профессиональных навыков;

- разработаны и апробированы ИТК для уровней начального (НПО) и среднего (СПО) профессионального образования.

Методы исследования. Для решения поставленных в диссертационной работе задач использовались методы, основанные на системном подходе к решаемой проблеме, в том числе методы инженерии знаний, построения графических человеко-машинных интерфейсов, планирования и контроля результатов обучения, методы дескриптивной логики.

Объектом исследования являются результаты использования ИТК в образовательном процессе.

Предметом исследования является использование онтологического подхода и игрового погружения при формировании компетенций обучаемого с помощью ИТК.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

1. Впервые предложена модель автоматической генерации модульной структуры ИТК, основанная на компетенциях ФГОС в онтологическом представлении.

2. Новый алгоритм для автоматизации уровневого формирования результатов освоения компетенций ФГОС на основе модифицированного цикла Колба.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанная система классификационных параметров инструментария для разработки ИТК позволяет обеспечить наиболее полный функционал тренажерных комплексов.

2. Предлагаемая модель автоматической генерации модулей ИТК обеспечивает связь компетентностной модели выпускника и предметной онтологии, тем самым оптимизируя модульную структуру ИТК.

3. С помощью поэлементного анализа трех основных активностей пользователя - ОСИ и его графического представления достигается методическая сбалансированность всего тренажерного комплекса.

4. Полученный алгоритм функционирования модулей ИТК позволил адаптировать классический цикл Колба для освоения требуемых умений и навыков в соответствии с КМВ.

Практическая значимость. На основе предлагаемых моделей и алгоритмов разработаны, апробированы и внедрены в образовательный процесс ИТК уровней среднего и начального профессионального образования по специальностям «Автомеханик» и «Оптик-технолог»

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы внедрены в государственном образовательном учреждении НПО «Профессиональный лицей №110 "Автосервис"», ГК «ИНФОЛИДЕР» и ЗАО «Корпоративные системы обучения» (Санкт-Петербург)

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на V Международной конференции «Информацион-

ные системы для обучения и управления персоналом (HRM)» (Санкт-Петербург, 2008 г.); VI Международной научно-практической конференции «Информационные системы для обучения и управления персоналом (HRM-09)» (Санкт-Петербург, 2009 г.); VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2010 г.); VII Международной научно-практической конференции «Информационные системы для обучения и управления человеческими ресурсами (HRM-10)» (Санкт-Петербург, 2010 г.); VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкг-Пегербург, 2011 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Информационные системы для обучения и управления человеческими ресурсами (HRM-11)» (Санкт-Петербург, 2011 г.); I Всероссийском конгрессе молодых ученых (Санкт-Петербург, 2012 г.); XIX Всероссийской научно-методической конференции «Телематика'2012» (Санкт-Петербург, 2012 г.); VIII международной конференции «Optics-Photonics Design and Fabrication» (Санкт-Петербург, 2012 г.) Ill Научно-практической конференции «Инженерия знаний и технологии семантического веба (KESW 2012)» (Санкт-Петербург, 2012 г.).

Публикации. Основные научные результаты диссертационного исследования изложены в 9 печатных работах, в том числе в 3 статьях, опубликованных в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, 4 главы, заключение, список использованной литературы, содержащий 84 наименования. Основная часть работы изложена на 192 страницах машинописного текста и содержит 58 рисунков, 7 таблиц, и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, описываются объект и предмет исследования, ставятся цель и задачи исследования, формулируются результаты, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор программ, позволяющих создавать НТК, проанализированы их функциональные возможности, и определены необходимые для решения задачи создания интерактивной компоненты в тренажерном комплексе. Были выделены семьдесят девять ключевых параметров функциональных возможностей, разделенные на двенадцать групп.

Из них были выделены три наиболее существенные группы параметров для использования данных программных продуктов при разработке ИТК: алгоритмы контроля сформированных компетенций (21 параметр), графическое и мультимедийное представление (10 параметров) и методы автоматической генерации контента (9 параметров). В этих группах всем параметрам были присвоены весовые коэффициенты по уровню значимости в решении поставленной задачи. В результате анализа было установлено, что наиболее полным функционалом, при сравнимых с CourseLab и CourseLab Teamwork ценовых характеристиках обладает программный пакет Adobe Captivate.

В рамках первой главы был проведен анализ редакторов онтологий.

i т рамслортиро вгл ерухм

Г* 1.1 Дижпюстироввть Г* tX Вькюонвть работу

и системы обст»уи«ан*«

устраняв иелэтравности

ПК 1 4 ОфООМАЯТь отчету» документацию

ПК21 Управлять

автомобилями категорий '8* и "С*

мдк 01 01 Слесарное дело и reuwn^cwo измерения . МДК010? Устройство, техническое обслуживание и ремонт я»

ПК 22 Выполнять

работы по транспортировке грузов г перевозке паосаж

ГЖ 2 3 Осуществлять техническое обслуживание транспортных средств х» пути следования

\

МДК02 01 Toopç водителей автомобиле^

• выполнять метрологическую поверку

\ Средств измерений

Выбирать и пользоваться инструментами и приспособлениями для спвсариых работ j

i Снимать и устанавливать агрегаты ! и узлы автомобиля

: Определять неисправности и объем; * работ по их устранению и ремонту

( Определи ть способы и средства ремон та

[ Применять диагностические приборЦ [__и оборудование_J

[Исполъэоеатьспециальный инструмонг'^ I приборы, оборудование j

I Оформлять учетную документацию

; Средства метрологии. стамдарткэа^и и ; сертификации

! Основные методы обработки I автомобильных деталей j

j Устройство и «оиструктивные

обслуживаемых автомобилей

особеимостЦ (биляй J

; назначение « взаимодействие ооювнь4 узлов ремонтируемых автомобилей I

: Техничесхие условия на регулировку и I испытание отдельных мехамидмов |

'Способы

восстановления дета/

^вмды и методы ремонта';

(Проведения технических измерений ! соответствующим инструментом и приборам*

(Выполнение ремонта деталей автомобиле

(Смятия и установки aipetatoe i и узлов автомобили I

I Использования диа»ности-4вс««х грибе; и 1бхничес«ого оборудования

3

j Выполнения регламентных pa6oi I техническому обслуживанию *»п

юмобиле[*

(Соблюдать Правила дорожного движений

безопасно управлять транслоргным» средствами в различных дорожных и мегеоролсичес*и* условиях

^Уверенно действовать е нештатных ситуация)

Управлять своим эмоциональным состоянием, уважать права других участников дорожного движения, конструктивно разрешать межличностные конфликты, возникшие «ж?жду участниками дорожного двшюения

Выполнять контрольный осмотр транспортных средств перед выездом и при выполнении поездку

Заправлять транспортные средства горнхе-смазсмньлии материалами и специальными жидкостями с соблюдением же логически* требован*;

Устранять возникшие во время зкеллуатаиии транспортных средств иепхие неиелмвноаи но требующие разборки узлов и агрегатов, с соблюдением требований тех»««*и бвэо-тасност i

(Соблюдать режим труда и ouwxj

Обеспечивать прием, размещение, кропление и перевозку »рузов. а тас«е безопасную посадку, перевозку и высадку пассажиров

fПолучать, офоомлять и сдавать путевую! и транспортную документацию !

Принимать возможные меры для оказания переем помощи пострадавшим при дорожмэ-транспортных происшествия :

Соблюдать требования по ]: ^транспортировке пострадавши^

(Испопозоеать средства пожаротушений

^Управления автомобилями «зтеторий "8".

По окончании обучения выпускник должен:

3 - знать У - уметь H - иметь практический навык

Рис. 1. Графическое представление компетентности ой моде.? При создании ИТК необходимо хранить разнородные типы данных с разнородными связями, что требует использования методов инженерии знаний.

Был рассмотрен ряд онтологических peAaKTopoB(Ontolingua, Onto Studio, DOE и.т.д.) и выделен инструмент, наиболее подходящий для разработки онтологического ядра ИТК - Protégé, который имеет открытую, легко расширяемую архитектуру и, помимо фреймов, поддерживает все наиболее распространенные языки представления знаний (SHOE, XOL, DAML+OIL, RDF/RDF S, OWL), поддерживает модули расширения функциональности (plug-in), поддерживается разработчиками и учеными, правительственными и корпоративными пользователями, и находится в свободном доступе.

6

J

л пассажиру

ПК 2 Л Устранять мелкие неисправности, возникающие ВО время эксплуатации гранспортных средств

ПК 2 5 Работать с документацией уст «нов пенной формы

ПК 2 6 Проводить первоочередные мероприятия на место дорохио- транспорт ною происшествия

Основы законодательства я сфере дорожного] ; движения. Правила аорожною движения ]

(Правили эксплуатации транспортных средств

(Правила перевозки грузов и пассажире^

Виды ответственности за нарушение Правил

дорожного движения, правил эксплуатации транспортных средств и норм по охране окружавшей среды в соответствие с законодательством Российской Федерации

| Назначение, расположение, оринци! действия основных механизмов и приборов транспортных средств

Правила техники безопасности при проверке технического состояния транспортных (средств, проведении погружгчно-разгруэочных рабо}

Порядок выполнения контрольного осмотра транспортных средств перед поездкой и работ по ею техническому обслуживанию

Перечень неисправностей и условии при «о л запрещается эксплуатация транспортных средств или их дальнейшее движение

Г

(Приемы устранения неисправностей и выполнения работ по техническому обслуживание

Правила обращения с ] 1 эксплуатационными материала»«

Требования преды>влаемые режиму труд»

и отдыха, правила и нормы охраны __труда и техники безопасности

| Комплектацию аптечю* назначение и правил^ применения входящих в ее состав средств 1

Приемы и последовательность действий пб оказанию первой помощи пострадавшим лр^ дорожно-транспортных происшествиях ,

Залрльса транспортных средств горючими и смазснныцы материалами

ПК 3 1 Производить заправку горючим« и

транспортных средств

«.

ПК 3 2 Проводить технический осматр и ремонт оборудования зяправочных станций

ПК 3 3 вести и оформлять учетно-огчетную и планируощуо документацию

МДК 03 01 Оборудование и эксплуатация заправочных станции МДК 03 02 Организация транспортировки приема, хранения и отпуска мефтепро,

| Проводить текущий ремонт I 'обслуживаемого оборудования!

| Производить пуск и остановку! толлиано-раздагохых юлоноу

Производить ручную заправку горючими смазочным* материалам« транспортных самоходных средств

| Производить заправку I I оборудования транспортных средствJ

Производить затравку летательных [аппаратов.судов и всевозможных уста*

ЧвММ

[Осуществлять транспортировку < I баллонов и сосудов со сжижен и

(Учитывать расход эксплуатационных мат«

н4 газомГ ¡ериапо^

: Проверять и применять I средства ложа рог

вменять | ютущени^

: Вводить данные в персональную | элежтроимо-въгчислительмуо •

1Льную | о мамиу

Устройство и конструктивные особенности обслуживаемого заправочного оборудования контрольно-измерительных приборов и правила их безопасной эксплуатации

Правила безопасности при эксплуатации заправочных станций сжиженного газа!

Правила эксплуатации резервуаров.

технологических трубопроводов, топлиаораздаточного оборудования и электронно-автоматической системы управления

Конструкцию и правила эксплуатации автоматизированной системы отпуска 1__нефтепродуктов

ЕПравила лровор>и на томюсть! и нападки узлов системы \

Последовательность ведения процесса заправки транспортных средств I

(Порядок отпуска и оплаты нефтепродуктов I_по платежным документам ]

(Основы безопасного управления 1 транспортными средствами ]

Порядок оформления путевой и | I товарно-транспортной докумеитацн^ Порядок действии водителя в нештатных ситуациях

Технического обслуживания и ремонт;} измерительной аппаратуры и приборов оборудования заправочной стации ]

^Заправки транспортных средств горючимй и смазо^хыми материалами_1

'Перекачни топлива в резервуары)

Отпуска горючих и смазочных

'Оформления учетно-отчетной документации и работы на кассовом аппарате I

(Правила применения средств пожаротушений

использованной для построения НТК по специальности - «Автомеханик»

Также, в первой главе проанализирована возможность использования игровой мотивации обучаемого для повышения эффективности работы с ИТК и ряд программных продуктов, включающих образовательную, тренинговую и игровую компоненты.

Во второй главе описана структура ИТК и его функциональные связи. Для формирования информационных массивов, состоящих из разнородных характеристик и связей между ними, используются методы инженерии знаний и, прежде всего - онтологические базы знаний (ОБЗ). В отличие от баз данных в базах знаний информация представлена в виде семантической сети, а не в виде набора записей. Кроме того, базы знаний могут содержать разно-

родные и разнотипные данные и представляют собой открытую, а не жестко структурированную модель.

Автором была создана общая онтология предметной области «Автомобиль», а также приведена к формату базы знаний КМВ по специальности «Автомеханик» - ожидаемый результат подготовки в которой описан с помощью двух групп компетенций - универсальных и профессиональных. Последние определяют профиль подготовки выпускника, и являются ключевыми при разработке интерактивных образовательных тренажеров.

Предлагаемая структура ИТК основывается на поэлементном соединении компетентностной модели выпускника и онтологии данной предметной области. При таком подходе создаваемые модули ИТК формируются не произвольно, а на основе компетенций, перечисленных в соответствующем ФГОС.

На рис. 1 приведен пример графа фрагмента компетентностной модели для ИТК «Автомеханик» (ПК - профессиональная компетенция, МДК - междисциплинарные курсы). Поскольку целью использования ИТК является развитие профессиональных компетенций, то из сочленяемой с онтологией «Автомобиль» модели были удалены общие компетенции и ряд профессиональных компетенций, инвариантных к специфике предметной области ИТК.

Во второй главе описан процесс освоения обучаемым умений и навыков трех уровней, в соответствии с предлагаемой системой дескрипторов: У1/Н1 - первичные умения и навыки, У2/Н2 - репродуктивные умения и са-

Рис.2. Освоение умений и навыков по модифицированному мОСТОЯТельные навы-циклу Колба КИ) уз/нз - продук-

тивные умения и профессиональные навыки. Предложенный процесс вписывается в образовательный цикл Колба, модифицированный с учетом использования образовательных тренажеров (рис. 2).

В редакторе онтологий Protégé 4, который применялся для разработки онтологических представлений предметной области и компетентностной модели, для описания концептов и связей между ними было предложено использовать так называемый Манчестерский синтаксис OWL. В таком представлении выражения хорошо соотносятся с математическими символами, которые используются в синтаксисе дескриптивной логики DL. Синтез Манчестерского синтаксиса и элементов дескриптивной логики использовался

для описания некоторых основных структурных фрагментов онтологии ком-петентностной модели ФГОС.

Описание класса - «Знания»: Class: <3нания> 5 <Накапливается_за_счег_обучения> V

V (<Междисциплинарные_курсы> U <Общепрофессиональные_циклы>)

//Другими словами - знание может накапливаться за счет обучения междисциплинарным курсам или общепрофессиональным циклам

Описание класса - «Умения»: Class: <Умения> £ <Приобретается_за_счет_обучения> V

V (<Междисциплинарные_курсы> и <Общепрофессиональные_циклы>),

//Другими славами - умение может приобретаться за счет обучения междисциплинарным курсам или общепрофессиональным циклам

Описание класса - «Навыки»: Class: <Навыки> £ <Вырабзтывается_за_счет_обучения> V <Междисциплинарные_курсы> //Другими словами — навык может вырабатываться за счет обучения только междисциплинарным курсам

Описание класса - «Общепрофессиональные_циклы»: Class: <Общепрофессиональные_циклы> £ «Формирует* V

V (<Общие_компетенции> и «Профессионал ьные_компетенции>), <Дисциплины_и_курсы>

//Другими словами - Обучение общепрофессиональному циклу может формировать общие и профессиональные компетенции

Описание связи - «Приобретается_за_счет_обучения»: ObjectProperty: <Приобретается_за_счет_обучения> Domain: <Умения> Range: <Дисциплины_и_курсы> //Другими словами - Умения приобретаются за счет обучения дисциплинам и курсам

Описание экземпляра «ПК 2.3.0существлять техническое обслуживание транспортных средств в пути следования» класса «ПК 2. Транспортировка грузов и перевозка пассажиров»: Individual:

<ПК230существлять_техническое_обслуживание_транспортных_средств_в_пути_еледования> Types: <ПК_2._Транспортировка_грузов_и_перевозка_пассажиров> Facts: <Формируется_за_счет_обучения> <МДК.02.01._Теоретическая_подготовка_водителей_автомобилей_категорий_В_и_С>, <Формируется_за_счет_обучения> <ОП.01._Электротехника>, <Формируется_за_счет_обучения> <оп.02._0храна_труда>, <Формируется_за_счет_обучения> <ОП.ОЗ._Материаловедение>, <Формируется_за_счет_обучения> <ОП.04._Безопасность_жизнедеятельности> //Другими словами - Профессиональная компетенция «Осуществлять техническое обслуживание транспортных средств а пути следования» формируется за счет обучения междисциплинарному курсу «Теоретическая подготовка водителей автомобилей категорий В и С» и следующим общепрофессиональным циклам: «Электротехника», «Охрана труда», «Материаловедение», «Безопасность жизнедеятельности»

Презметная антология

Дли реисм!»

\ Длямасгройм )

Огчиомныв инструменты

Рис.З. Структура создаваемых ИТК на примере реализации ирофессиональнс?-Подобным образом бьши описаны все объекты и взаимосвязи внутри компетентностной модели ФГОС «Автомеханик». Онтологическое представление образовательного стандарта позволяет легко сочленить ее с предметной онтологией, разработанной для ИТК по той же специальности для оценки уровней знаний, умений, навыков пользователей тренажерного комплекса.

Структура создаваемых ИТК представлена на рис. 3. Для наработки ряда компетенций по работе с оборудованием вокруг разработанной онтологии была построена экспертная система, на ее основе из КМВ был выделен ряд практико-ориентированных компетенций для широкого круга пользователей, от разработчиков до конечных потребителей: создание, усовершенствование, диагностика, ремонт, настройка, обучение процессу эксплуатации, эксплуатация. Каждый элемент экспертной системы отвечает за освоение определенной компетенции и обращается к необходимым узлам ядра - онтологии. Модули ИТК автоматически формируются, в соответствии с компетентностной моделью. Компетенции конечного пользователя нарабатываются в заданной

Подв*х>ыс яетапк Статичные оотэлч

К)мпегецпюсгшя модель вьшусыава

Мвдуда ГПК

УМЕНИЯ

Вьмюпнятъ метрологическую] поеергу средств измерений.

5ы6ц>ать и любоваться и* тру мечтами I гсиспособпгйияли для слмариьк работ

Йредеть нелпрвности и обьем р айяго ю устранен«) и ремонту

ПК 1 1 Диагност1ч>о*атъа»томо6даь. его агрегат

Стрлэть и устанашоать агрегаты] / и уаяы автомобиля 1

ПК 1.3. Разбирать, собиратьузл» автомобиля и устранять меисг

Прмм&нчгь. диагнослмесхие прибфк и оборудован!е

ПК. 1.4. Офор«#И1тьо1четн^ю до»умент5 потехнюесгоиу обслу*иеаниэ

Снятия иустановит агрегате»] иуалое аетоыобипя I

ремонта деталей жтс

исполоджиядааптичесмг поибс \ игЦаиесшооборудйважя

С00ТВ9ТСК

рнтршть специальный 1*г.труивнт, у / приборы, оборудвание Л- 1 ИТ4 по специальности "Авгомахмих* Специальный инструмент, приборы и оборудование

Г#{ормпягь учетов документации V- ИТ5 по специальности "Автомеханик" Оформление учетной документации

^ 2-ОЙ уровеш,

¿-янзровею»

гк 1.2. Выполнять работы п вшамтеюмеского обе/

Определять способы и средства ремонт

ИТ1 по специальности "А «то мех ж як" Метрологическая поверка средств измерении

ИТ2 по специальности "Автомеханик" Инструменты и приспособления для слесарных работ

ИТЗ по специальности "Автомеханик" Определение неисправностей з/у

ИТ6 по специальности "Автомеханик" Снятие и установка агрегатов и узлов я/к

ИТ9 по специальности "Автомеханик" Технические измерении

Н710 по специальности "Автомеханик" Техническое обслуживание з/м

дания техншеенк юмереиии Чщии инструментом и прибое

£

Вытслнетя регламенты* работ по > ТЮБИКИ* ЛПУЖМЖЮ ЗвТОНОбтеЯ

КП по специальности "Аптометанис" Ремонт а.'и

ИТВ по специальности 'Автошяанж" Джпюслтскш приборы и оборудование

ампетеиции «Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта»

области, посредством обучения комплексу необходимых знаний, умений, навыков трех уровней.

Предложенный подход позволяет формировать не только модули, ориентированные на получение умений (ИТ1 - ИТ5) или навыков (ИТ9, ИТ10), а также более сложные, комплексные модули (ИТ6 - ИТ8).

В третьей главе подробно рассмотрены основные вопросы внедрения игрового подхода в образовательные НТК. В создании образовательных ИТК, как и при разработке «серьезных игр», должен соблюдаться баланс между изучением самой игры и обучением с ее помощью, между когнитивной и эмоциональной составляющими. Без включения обучающих целей в игры-симуляции последние не могут быть трансформированы в образовательные тренажеры. Были выделены и описаны три примера: система проведения дистанционных практических туров олимпиад по физике с использованием компьютерных моделей (СПОФ), тренажерные комплексы ГК «ТРАНЗАС» (ТК

СПОФ

TKTPAHJAC

¡START

10 и

70

60

ДО

111

Выс о кии уровень

Средний уровень

Нижний уровень

Рис. 4.Итоговая диаграмма параметров в координатах ОСИ

ТРАНЗАС) и комплекс «Интерактивное Обучение Стратегии Активного Чтения и Размышления» - 18ТАКТ (¿ЗТАШ). В результате анализа была получена оценка уровня игровой и обучающей составляющих, наличия действующих элементов симулятора, а также определены векто-

ра, позволяющие сбалансировать конкретную разработку по всем трем компонентам ОСИ, что является одной из важнейших задач при создании образовательного программного обеспечения. С использованием статистической обработки полученных экспериментальных выборок было оценено: время, затрачиваемое пользователем на одну из трех активностей, число программных модулей, посвященных реализации каждой из трех компонент и осред-ненная бальная оценка пользователей.

Итоговая диаграмма, полученная интегрированием трех проведенных оценок, представлена на рис. 4, а на рис. 5а, 56 - соответствующее графическое представление,

Рис. 5 а) Графическое представление в б) Графическое представление векторов в _пространстве ЕйС плоскости трансформации [1,1,1]

где: , , Р13. - вектора суммарных оценок по трем активностям СПОФ, ТК ТРАНЗАС и 1ЭТАКТ;

I - вектор, характеризующий оценки оптимального образовательного тренажера с игровой компонентой;

F sp> Р tr> F - вектора трансформации СПОФ, ТК ТРАНЗАС и

¡START в оптимальный образовательный тренажер с игровой компонентой.

Таким образом, каждый из рассмотренных программных продуктов представляет собой пример практического объединения двух из трех составляющих оптимального образовательного игрового симулятора. И каждый, в свою очередь, имеет одну слабую компоненту.

Для нахождения векторов суммарных F для любого из трех рассмотренных программных продуктов производилось оценка по всем трем компонентам (активностям):

{G'=TGt + nGm+pGb

F = G'g + E'e + S's, где j £' = rEt + цЕт + 0ЕЪ, а

е, д- орты осей E(Education), S(Simulation) и G(Game), соответственно.

- относительный показатель времени, затраченного пользователем на игровую активность.

г

~ - нормированное число программных модулей посвященных игровой компонент.

г

с - осредненная бальная оценка пользователей, посвященная игровой компоненте.

Данные показатели рассчитывались следующим образом: Gt = {t3/T) Gm = (т3/М) Gb = (bg/B)

, где tg - усредненный показатель времени, затраченного пользователями на ифовую активность, тд - усредненный показатель количества модулей, посвященных игровой активности, Ъд - усредненный показатель бальной оценки пользователей, посвященной игровой активности, Т - общее количество времени, затраченное на работу с программой, М - общее число программных модулей в продукте, В - суммарное максимальное количество баллов за все три компоненты.

Корректирующие коэффициенты г,/г,/? введены для сбалансированности удельных вкладов трех оценочных параметров (f,m,ti), поскольку общее время, общее количество модулей или максимальная сумма баллов не обязательно равны сумме соответствующих значений для трех интересующих нас активностей (G,E,S). Они рассчитывались по формулам:

Г1"»^)^ (Gb + Eb+ Sb).

В результате, построив на трех ортогональных проекциях искомый вектор суммарных оценок по всем трем компонентам, мы можем найти точку его пересечения с плоскостью [1,1,1] которую и принимаем за начало вектора

трансформации F', который заканчивается в центре равностороннего треугольника ESG. Таким образом, получены все вектора трансформации FV^F'. (рис. 5 б)).

На основании обзора игровых образовательных ресурсов, в третьей главе сформулирован ряд требований к игровой составляющей ИТК: обеспечение мотивации у студента, интереса к предметной области; интерактивность, дружелюбный интерфейс; предоставление обучаемому возможности контролировать виртуальный процесс.

Рис. 6. Модель использования компьютерных игровых тренажеров в образовании

(эллипс - цикл Колба) Также были описаны модели получения знаний и умений в рамках ИТК только через игровую компоненту и без ее использования. На основе их комбинирования, с использованием упомянутого цикла Колба была предложена модель использования компьютерных тренажеров в образовании (рис. 6).

На рисунке слева представлен процесс с точки зрения традиционного игрока (геймера). Точка зрения обучаемого (студента) приведена на правой части рисунка, которая отвечает за то, как игровой опыт переносится на познавательный процесс. Введение в образовательный цикл Колба игровой компоненты позволяет использовать ИТК при моделировании экспериментального процесса, что важно для получения практических навыков.

На основе полученной модели был разработан алгоритм обучения на ИТК с игровой составляющей (рис. 7), в результате прохождения которого у пользователя вырабатываются профессиональные навыки.

Рис. 7. Алгоритм прохождения обучения на ИТК с игровой составляющей

Обучения на ИТК с игровой составляющей состоит из последовательного прохождения пяти этапов (модулей): Модуль 1 «Получение конкретного

опыта» - пользователь проходит фиксированную последовательность шагов на тренажере, пользуется интерактивными подсказками; Модуль 2 «Процесс рефлексивного наблюдения» - пользователь проходит вариативную последовательность шагов, не пользуясь интерактивными подсказками; Модуль 3 «Освоение абстрактных понятий и концептов» - пользователь с помощью НТК диагностирует определенную проблему; Модуль 4 «Решение нестандартных задач в коллективной игровой форме» - несколько пользователей, разделившись на команды, выполняют нестандартные задания на тренажере, последовательность шагов - свободная; Модуль 5 «Индивидуальное решение нестандартных задач» - пользователь выполняет нестандартное задание на тренажере, последовательность шагов - свободная.

Четвертая глава посвящена апробации предложенных методов, моделей и алгоритмов на примере двух ИТК, разработанных автором по специальностям «Автомеханик» (на уровне НПО) и «Оптик-технолог» (на уровне СПО). Схема функционирования ИТК следующая (рис. 8): при первом использовании тренажера, система оценивает уровень знаний в предметной области, тем самым определяя какие умения и навыки пользователь способен освоить. Результаты данной проверки заносятся в базу успеваемости, используя их, функция подбора заданий определяет начальный этап (модуль) обучения (практические задания).

Рис. 8. Схема работы ИТК по специальности «Автомеханик» на бате экспертной системы

Далее, при обучении на ИТК пользователь решает поставленные пракги-ко-ориентированные проблемы - работа с моделью оборудования. В затруднительной ситуации пользователь посылает запрос к экспертной системе, программа - решатель (моделирует ход рассуждений эксперта) обращается к базе знаний и генерирует на основе находящихся в ней экспертных данных подходящую рекомендацию, объясняя ход своих рассуждений при помощи системы объяснений (Программа, позволяющая получить ответы на вопросы: «Как был разобран тот или иной агрегат автомобиля?» и «Почему последовательность диагностических действий автомобиля была не оптимальной?»

Рис. 9. Рабочая среда ИТК «Автомеханик»

Апробация ИТК «Автомеханик» проводилась на площадке Профессионального лицея №110 «Автосервис».

Была выделена группа из 38 учеников, состоящая человек, обучающихся по профессиональному модулю 01 - "Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта", профессия 190631.0Г'Автомеханик"». После проведения предварительной оценки преподавателями лицея ученики были разделены на две подгруппы: первая обучалась в течение полугодия по стандартной программе, в программу второй был включен виртуальный практикум на разработанном ИТК.

В результате внедрения ИТК в учебную программу уровень освоения отдельно взятых тем вырос на 16% по работе с двигателем автомобиля и на 7% при работе с коробкой переключения передач автомобиля. При этом объем использованного расходного материала уменьшился почти в 2,5 раза, а время, потраченное на вводные занятия на лабораторном практикуме после прохождения теоретической части снизилось в 1,5 раза.

Аналогичные результаты были получены при внедрении ИТК «Оптик-технолог», в котором был реализован цикл Колба с включением игровой компоненты - обучаемый составляет оптическую схему из предложенных элементов. При этом подходящих схем может быть несколько, и количество баллов, которое получит учащийся, зависит от выбора оптимальной. Если схема

Описывается весь процесс получения решения с указанием использованных фрагментов базы знаний).

По завершении работы с ИТК пользователь получает данные о степени освоения компетенций, лежащих в основе решения данной задачи. Если решение неверное или нечеткое, модуль статистической обработки результатов определяет, какие ключевые понятия не освоены, и какие навыки не сформированы. На рисунке 9 приведено графическое представление процесса прохождения обучения на разработанном ИТК «Автомеханик».

Рис. 10. Рабочая среда ИТК «Оптик-технолог»

ИТК «Оптик-технолог» (рис. 10) был разработан на основе виртуальных моделей реального технологического оборудования, апробировался учащимися второго курса Физико-механического инженерного колледжа им. С. А. Зверева (ФМИК) и был признан полезным для проведения соответствующих тренингов (см. приложенные акты внедрения). Результаты данной апробации позволили доработать и внедрить полноценные модели ИТК «Автомеханик» (на уровне НПО), и «Оптик-технолог» (на уровне СПО). В настоящее время ведутся работы по проектированию в рамках предложенной модели интерактивного тренажерного комплекса для подготовки бакалавров на первом уровне ВПО.

Заключение. В результате диссертационного исследовании были разработаны интерактивные тренажерные комплексы по специальностям «Автомеханик» (уровня НПО) и «Оптик-технолог» (уровня СПО). ИТК успешно используются в учебном процессе. Были получены следующие результаты, имеющие научную и практическую значимость:

- разработана система классификационных параметров инструментария для разработки ИТК, которая позволяет обеспечить наиболее полный функционал тренажерных комплексов.

- предложена модель автоматической генерации модулей ИТК, которая обеспечивает связь комлетентностной модели выпускника и предметной онтологии, тем самым оптимизируя модульную структуру ИТК.

собрана неверно, то программа сообщает об этом пользователю, и, если он самостоятельно не исправляет ошибку, последовательно предлагает подсказки для нахождения верного решения. Если обучаемый не может самостоятельно исправить схему, ему сначала предлагается набор технологических элементов, которыми необходимо дополнить схему, а потом указывается место, куда необходимо поместить данный элемент.

- предложен алгоритм обеспечения методической сбалансированности всего тренажерного комплекса, с помощью поэлементного анализа трех основных активностей пользователя - ОСИ

- разработан алгоритм функционирования модулей ИТК, позволяющий адаптировать классический цикл Колба для освоения требуемых умений и навыков в соответствии с КМВ.

Статьи в журналах из перечня ВАК

1. Яговкин В.И., Стафеев С.К. Интерактивный тренажерный комплекс для государственных образовательных учреждений // Науч.-технич. вестн. СПбГУ ИТМО, 2010, № 5 (69). С. 122-126.

2. Ольшевская A.B., Стафеев С.К., Боярский К.К., Катков Ю.В., Муромцев Д.И., Яговкин В.И. Комплексная визуализация предметной онтологии на основе взаимосвязных конструкций // Компьютерные инструменты в образовании, 2011, №5. С. 38-46.

3. Яговкин В.И., Ольшевская A.B., Стафеев С.К. Разработка интерактивного тренажерного комплекса на основе экспертной системы // Компьютерные инструменты в образовании, 2011, №6. С. 38—46.

Другие публикации

4. Яговкин В.И. Разработка интерактивных тренажерных комплексов (ИТК) по массовым рабочим профессиям // Сб. докл. VII Всеросс. межвуз. конф. молодых ученых. СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. Вып. 1. С. 79-80.

5. Яговкин В.И. Создание интерактивных тренажерных комплексов на основе баз знаний // Сб. докл. VIII Всеросс. межвуз. конф. молодых ученых. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. Вып. 1. С. 218-219.

6. Яговкин В.И. Введение игровой составляющей в интерактивные тренажерные комплексы на основе экспертной системы // Сб. докл. I Всеросс. конгресса молодых ученых. СПб: НИУ ИТМО, 2012. Вып. 3. С. 20-21.

7. Яговкин В.И., Стафеев С.К. Использование компетентностной модели ФГОС третьего поколения для построения онтологической базы знаний по выбранной предметной области // Тр. XIX Всеросс. науч.-метод. конф. «Те-лематика'2012». СПб: НИУ ИТМО, 2012. С. 155-156.

Подписано в печать: 14.09.12 Формат: 60x84 1/16 Печать цифровая Тираж: ЮОэкз. Заказ: 287 Отпечатано: Учреждение «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул, д. 14 +7(812)9151454, zakaz@tibir.ru, www.tibir.ru

Введение.

Глава 1. Современные подходы к разработке ИТК: тенденции, актуальные задачи

1.1. Инструментарий для разработки электронных тренажеров. Критерии оценки.

1.2. Актуальность использования методов инженерии знаний при разработке ИТК.

1.3. Анализ применимости игровой составляющей в образовательных ИТК.

Глава 2. Структура и особенности функциональных связей ИТК.

2.1. Инженерия знаний в приложении к разработке ИТК.

2.2. Компетентностная модель как шаблон для генерации модулей ИТК.

2.3. Представление структуры компетентностной модели в формате Манчестерского синтаксиса с элементами дескриптивной логики.

2.4. Система автоматической генерации модульной структуры ИТК.

Глава 3. Внедрение игрового подхода в образовательные ИТК.

3.1. Проблемы включения игровых элементов в образовательные тренажеры.

3.2. ИТК в пространстве «обучение - симуляция - игра».

3.3. Модель использования игрового образовательного тренажера и алгоритм его функционирования.

Глава 4. Апробация принципов построения ИТК на примере комплексов «Автомеханик» и «Оптик-технолог».

4.1. Общий принцип работы ИТК по специальности «Автомеханик».

4.2. Режимы работы ИТК по специальности «Автомеханик».

4.3. Апробация ИТК по специальности «Автомеханик».

4.4. Применение игровой составляющей на примере ИТК по специальности «Оптиктехнолог».

Использование в образовательном процессе методов инженерии знаний предполагает не только адекватное представление изучаемого объекта, согласованное со структурой предметной области, но и интерактивное взаимодействие с ней пользователя. Задаваемый вопрос должен автоматически переводиться на язык формальной логики, после чего возникают условия для поиска ответа в рамках заданной структурой понятий и связей между ними. В последние годы возник спрос на образовательные интерактивные тренажеры (ИТ) - программы, поддерживающие обучаемого на каждом шаге решения задач. Такие тренажеры позволяют контролировать действия обучаемого и использовать полученную от него информацию для предоставления помощи.

Интерактивный тренажерный комплекс (ИТК) объединяет несколько ИТ, позволяющих вырабатывать определенные умения и навыки для формирования у обучаемого необходимой общей компетенции, что соответствует положениям федерального государственного образовательного стандарта третьего поколения (ФГОС). ИТК обеспечивают формирование навыков работы с реальным оборудованием. На монитор компьютера выводится модель инструмента (оборудования) или интерфейс программного продукта, с помощью которого обучаемый выбирает оптимальную для каждой ситуации последовательность манипуляций.

Для обеспечения необходимых связей компетентностной модели выпускника (КМВ) и предметной области предлагается применять онтологический подход, а использование игрового подхода в ИТК позволяет повысить уровень мотивации обучаемого.

Цель диссертационной работы - разработка методического и алгоритмического обеспечения ИТК для освоения компетенций на основе предметных онтологий.

Для достижения указанной цели в диссертации решены следующие задачи:

- проанализированы современное состояние и тенденции в области автоматизации разработки ИТК;

- на основе нормативов ФГОС по специальностям «Автомеханик» и «Оптик-технолог» разработаны модели компетенций, формируемых у обучаемого с помощью ИТК;

- спроектирована система автоматической генерации модульной структуры тренажерных комплексов на основе анализа соответствующих предметных онтологий;

- на основе анализа вариантов использования игровой компоненты в образовательном процессе получены критерии сбалансированности трех основных активностей пользователя: обучение-симуляция-игра (ОСИ), или education - simulation - game (ESG);

- разработан алгоритм использования компьютерных игровых тренажеров для формирования профессиональных навыков;

- разработаны и апробированы ИТК для уровней начального (НПО) и среднего (СПО) профессионального образования.

В работе впервые предлагаются модель автоматической генерации модульной структуры ИТК, основанная на компетенциях ФГОС в онтологическом представлении, и алгоритм для автоматизации уровневого формирования результатов освоения компетенций ФГОС на основе модифицированного цикла Колба.

Традиционно ИТ разрабатываются на основе технического задания (ТЗ), полученного от предприятия-заказчика, а также субъективных представлений экспертов об удельном весе тех или иных умений/навыков, для выработки которых и создаются тренажеры. Такая методика позволяет приблизить разработанный программный продукт к практическим нуждам производства.

Рамки формализованного ТЗ, если оно прописано достаточно тщательно, снижают риски программистского «произвола» - увлеченности внешними эффектами, сверхреалистичной передачи образов или запутанными алгоритмами работы ИТК.

Однако методическая ценность данного подхода, особенно в перспективе, оказывается ограниченной. Производственники-практики, не имея опыта в образовательной деятельности, а тем более автоматизации, почти всегда затрудняются сформулировать положения методологии и педагогики функционирования ИТК. В основе последнего располагают систему взаимодействующих реляционных баз данных, являющихся простыми хранилищами информационных блоков, вызываемых по мере необходимости. Ориентация на нужды сегодняшнего дня не позволяет заглянуть на несколько лет вперед и адекватно сформулировать отдаленные результаты обучения. Наконец, как правило, не уделяется внимание мотивации учащегося, считается, что если он работает с тренажером по данной области знаний, то достаточно мотивирован для получения требуемых умений и навыков.

Все это подводит нас к выводу о необходимости структурировать процесс автоматизации разработки ИТК с учетом трех ключевых моментов: опора на образовательные стандарты в сочетании с перспективным анализом предметной области; использование современных методов инженерии знаний для отображения сугубо нелинейного процесса обучения (разнородные концепты, экземпляры и классы, широкий спектр связей между ними с нетривиальной иерархией и т.п.); применение соревновательных методов, игровой составляющей, усиление динамических компонент в интерактивном процессе обучения должно способствовать мотивации учащегося.

Заключение

В результате диссертационного исследования были решены следующие задачи:

- проведен анализ современного состояния и тенденций в области автоматизации разработки ИТК;

- на основе нормативов ФГОС по специальностям «Автомеханик» и «Оптик-технолог» разработаны модели компетенций, формируемых у обучаемого с помощью ИТК;

- спроектирована система автоматической генерации модульной структуры тренажерных комплексов на основе анализа соответствующих предметных онтологий;

- на основе анализа вариантов использования игровой компоненты в образовательном процессе получены критерии сбалансированности трех основных активностей пользователя: обучение-симуляция-игра;

- разработан алгоритм использования компьютерных игровых тренажеров для формирования профессиональных навыков;

- разработаны интерактивные тренажерные комплексы по специальностям «Автомеханик» (уровня НПО) и «Оптик-технолог» (уровня СПО). ИТК успешно используются в учебном процессе.

Были получены следующие результаты, имеющие научную и практическую значимость:

• разработана система классификационных параметров инструментария для разработки ИТК, которая позволяет обеспечить наиболее полный функционал тренажерных комплексов;

• предложена модель автоматической генерации модулей ИТК, которая обеспечивает связь компетентностной модели выпускника и предметной онтологии, оптимизируя модульную структуру ИТК;

• предложен алгоритм обеспечения методической сбалансированности всего тренажерного комплекса с помощью поэлементного анализа ОСИ;

• разработан алгоритм функционирования модулей ИТК, позволяющий адаптировать классический цикл Колба для освоения требуемых умений и навыков в соответствии с КМВ.

1. Кочергина M. В. Интерактивное оборудование как инновационное средство обучения Электронный ресурс.: <http://mkochergina.ucoz.ru/statii/intobor.doc>.

2. Joe Ganci First Look: Adobe Captivate 5 Электронный ресурс.: <http://www.learningsolutionsmag.com/articles/479/first-look-adobe-captivate-5>.

3. Camtasia Studio Product Tour Электронный ресурс.: <http://www.techsmith.com/camtasia-features.html>.

4. What's New in Camtasia Studio 7.1 Электронный ресурс.: <http://www.techsmith.com/camtasia-whats-new.html>.

5. Редактор CourseLab Электронный ресурс.: <http://www.courselab.ni/db/courselab/91С17В7436Е7180DC3257186003А18D A/doc.html>.

6. CourseLab Teamwork новый продукт Websoft Электронный ресурс.: <http://websoft.ru/db/wb/0223AB415CEBEBC6C32577A600177BEF/doc.html>.

7. Латыпова В. А. Анализ инструментов разработки электронных курсов//Молодой ученый. 2011. Т. 1. № 10. С. 82-88.

8. Доброе Б.В., Иванов В.В., Лукашевич Н.В., Соловьев В.Д Онтологии и тезаурусы: модели, инструменты, приложения. Учебный курс Интернет-университета информационных технологий Электронный ресурс.: <http ://www. intuit .ru/department/expert/ontoth/2/>.

9. OntoStudio overview Электронный ресурс.: <http://www.ontoprise.de/en/products/ontostudio/>.

10. What is Protégé? Электронный ресурс.: <http ://protege. Stanford, edu/o vervie w/>.

11. Egenfeldt-Nielsen S. Beyond Edutainment. Exploring the Educational Potential of Computer Games. PhD. Copenhagen: IT-University of Copenhagen, 2005.

12. Okan Z. Edutainment: is learning at risk? // British Journal of Educational Technology. 2003. Vol. 34. N 3. P. 255-264.

13. Facer K., Furlong J., Furlong R., Sutherland R. Edutainment' software: a site for cultures in conflict // Learning and Teaching Where Worldviews meet / Ed. by R. Sutherland, G. Claxton & A. Pollard. London: Trentham Books, 2003.

14. Buckingham D., Scanlon M. Education, edutainment, and learning in the home. Cambridge: Open University Press, 2002.

15. Bransford J. D., Brown A. L., Cocking R. R. How People Learn: Brain, Mind, Experience, and School. Washington, DC: National Academy Press, 1999.

16. Новиков Д. А. «Когнитивные игры»: линейная импульсная модель // Проблемы управления. 2008. № 3. С. 14-22.

17. Clegg A. A. Games and simulations in social studies education // Handbook of research on social studies teaching and learning. NY: Macmillan, 1991.

18. Druckman D. The Educational Effectiveness // Simulation and gaming across disciplines and cultures. London: Sage Publications, 1995.

19. Duke R. E. Opening speech: Welcome and Challenge // Simulation and gaming across disciplines and cultures. London: Sage Publications, 1995.

20. Faria A. IBusiness simulation games after thirty years: Current usage levels // Guide to business gaming and experiential learning. East Brunswick: Nichols/GP, 1990. P. 36-47.

21. Lee J. L. Effectiveness of the Use of Simulations in a Social Studies Classroom: ERIC, 1994.

22. Thiagarajan S. The Myths and Realities of Simulations in Performance Technology // Educational Technology. 1998. Vol. 38. N 5. P. 35-41.

23. Bredemeier M. E., Greenblat C. S. The educational effectiveness of simulation games: A synthesis of findings // Simulation & Games. 1981. Vol. 12. N 3. P. 307-331.

24. Butler Т. Games and simulations: Creative Education Alternatives. TechTrends. 1988.

25. Dorn D. S. Simulation Games: One More Tool On the Pedagogical Shelf //Teaching Sociology. 1989. Vol. 17. N 1. P. 1-18.

26. Greenblat C. Teaching with Simulation Games: A review of Claims and Evidence // Principles of Practice of Gaming-Simulation. London: Sage Publications, 1981.

27. Greenblat C., Duke R. E. Gaming-Simulation: Rationale Applications. London: Sage Publications, 1981.

28. Herring R. Educational Computer games. Analog Computing. 1984.

29. Saegesser F. Simulation-Gaming in the Classroom. Some Obstacles and Advantages // Simulation & Games. 1981. Vol. 12. N 3. P. 281-294.

30. Van Sickle R. A Quantitative Review of Research on Instructional Simulation Gaming: A Twenty-Year Perspective // Theory Research in Social Education. 1986. Vol. 14. N 3. P. 245-264.

31. Willis J., Hovey L., Hovey K. G. Computer simulations: A source book to learning in an electronic environment. NY: Garland Publishing, Inc. 1987.

32. Wenger E. Communities of Practice: Learning, Meaning, and Identity. Cambridge: Cambridge University Press, 1999.

33. Wertsch J. V. Voices of the mind: A sociocultural approach to mediated action. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1991.

34. Wertsch J. V. Mind as action. NY: Oxford University Press, 1998.

35. Монахов В.В., Стафеев С.К., Парфенов В.Г. и др. Проведение дистанционных экспериментальных туров олимпиад по физике с использованием программного комплекса BARSIC // Компьютерные инструменты в образовании. 2005. № 2. С. 5-15.

36. Тренажеры спецтехники и наземного транспорта Электронный ресурс.: <http://www.transas.ru/profession/auto/>.

37. Тренажерные решения для среднего и высшего профессионального образования Электронный ресурс.: <http://www.transas.ru/profession/labworks/>.

38. Brunette J. F., Dempsey К. В., Jackson G. Т. et al. MiBoard: iSTART Metacognitive Training through Gaming CoRR abs/1009.2205. 2010

39. Buckingham D. Media Education: Literacy, learning, and contemporary culture. Cambridge: Polity Press, 2003.

40. Buckingham D., Carr D., Burn A., Schott G. Computer games: Text, Narrative and Play. Cambridge: Polity Press, 2006

41. Funk J., Buchman D. Video Game Controversies // Paediatric annals. 1995. Vol. 24. N2. P. 91-94.

42. Gander S. Does Learning Occur through gaming // Electronic Journal of Instructional Science and Technology. 2002. Vol. 3. N 2.

43. Gee J. P. What Video games have to teach us about learning and literacy. NY: PalGrave-McMillan, 2003.

44. Gee J. PLearning by Design: Games as Learning Machines // Gamasutra. 2004. Vol. 24. March.

45. Green C. S., Bavelier D. Action Video game modifies visual selective attention 11 Nature. 2003. Vol. 423. P. 534-537.

46. Gros B. The impact of digital games in education // First Monday. 2003. Vol. 8. N 7.

47. Kirkpatrick G. The Arrival of Computer Game Studies. 2003.

48. Kirriemuir J., McFarlane A. The use of computer games in the classroom. 2002.

49. Ко S. An empirical analysis of children's thinking and learning in a computer game context // Educational-Psychology. 2002. Vol. 22. N 2. P. 219233.

50. Mitchell A., Savill-Smith C. The use of computer and video games for learning: A review of the literature. London: Ultralab: Learning and Skills Development Agency, 2004.

51. Newman J. Videogames. Routledge Introductions to Media and Communications. London: Routledge, 2004.

52. Squire K. Video games in education // Intern. J. of Intelligent Simulations and Gaming. 2003. Vol. 2. N 1.

53. Woods S. Loading the Dice: The Challenge of Serious Videogames. Game Studies. 2004. Vol.4. N1.

54. Башкиров А. Школа игр II Игромания. 2010. № 1. С. 168-173.

55. About Q2L Электронный ресурс.: <http://www.q21.org>.

56. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб: Питер, 2000. 384 с.

57. Ольшевская А.В., Стафеев С.К, Боярский К.К, Катков Ю.В., Муромцев Д.И., Яговкин В.И. Комплексная визуализация предметной онтологии на основе взаимосвязных конструкций // Компьютерные инструменты в образовании. 2011. №5. С. 38-46.

58. Форсайт Ф. Экспертные системы. Принципы работы и примеры. М.: Радио и связь, 1989. 170 с.

59. Моргоев В. К. Метод структуризации и извлечения экспертных знаний: имитация консультаций //Человеко-машинные процедуры принятия решений. М.: ВНИИСИ, 1988. С. 44-57.

60. Попов Э.В. Экспертные системы: решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987. 288 с.

61. Попов Э.В. Экспертные системы. М.: Наука, 1987. 284 с.

62. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. М.: Мир, 1989. 388 с.

63. Муромцев Д. И., Гаврилова Т. А. Интеллектуальные технологии в менеджменте. СПб: Высшая школа менеджмента, 2008. 488 с.

64. Лисицына JJ.C. Методология проектирования модульных компетентностно-ориентированных образовательных программ. СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. 50 с.

65. Лисицына Л. С., Лямин А.В., Шехонин А.А. Разработка рабочих программ дисциплин (модулей) в составе основных образовательных программ, реализующих ФГОС ВПО. СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. 63 с.

66. Kolb A. Y., Kolb D. A. Learning styles and learning spaces: enhancing experiential learning in higher education. Academy of Management Learning and Education, 2003.

67. Kolb D. A. Experiential learning: experience as the development. Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall, 1984.

68. Horridge M., DrummondN., Goodwin J. et al. The Manchester OWL syntax. OWL: Experiences and Directions (OWLED 06). Athens, Georgia, CEUR, 2006.

69. Jolicoeur K, Berger D. E. Implementing Educational Software and Evaluating Its Academic Effectiveness: Part I // Educational Technology. 1998. Vol. 28. N 10.

70. Jolicoeur K, Berger D. E. Implementing Educational Software and Evaluating Its Academic Effectiveness: Part II // Educational Technology. 1998. Vol. 25. N 10.

71. Серьезные игры в обучении //Smart education. 2010 Электронный ресурс.: < http://www.smart-edu.com/index.php/stati-e-learning/sereznye-igry-v-obuchenii.html >.

72. Prensky М. The Motivation of Gameplay // On the Horizon. 2004. Vol. 10. N 1.

73. Danielsen O., Olesen B. R., Sor ens en В. H. From Computer Based Educational Games to Actions in Everyday Life // Learning and Narrativity in Digital Media. 2002. P. 67-81.

74. Martens A., Diener H., Malo S. Game-Based Learning with Computers -Learning, Simulations, and Games // T. Edutainment. 2008. Vol. 1. P. 172-190.

75. Corbeil P. Learning from the Children: Practical and Theoretical Reflections on Playing and Learning // Simulation and Gaming. 1999. Vol. 30. N 2. P. 163-180.

76. Johansson M., Kiiller R. Traffic Jam: Psychological assessment of a gaming simulation // Simulation & Gaming. 2002. Vol. 33. N 1. P. 67-88.

77. Ruben B. D. Simulations, Games, and Experience-Based Learning: The Quest for a New Paradigm for Teaching and Learning // Simulation and Gaming. 1999. Vol. 30. N4. P. 498-505.

78. Wolfe J., Crookall D. Developing a Scientific Knowledge of Simulation/Gaming // Simulation and Gaming. 1998. Vol. 29. N 1. P. 7-19.

79. Полат E. С., Бухаркина M. Ю., Моисеева M. В., Петров A. E. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. М.: Изд. центр «Академия», 2005. 272 с.

80. Захарова И. Г. Информационные технологии в образовании. М.: Изд. центр «Академия», 2003. 192 с.

81. Яговкин В.И., Ольшевская А.В., Стафеев С.К. Разработка интерактивного тренажерного комплекса на основе экспертной системы // Компьютерные инструменты в образовании. 2011. № 6. С. 38-46.

82. Муромцев Д. И., Гаврилова Т. А. Интеллектуальные технологии в менеджменте. СПб: Высшая школа менеджмента, 2008. 488 с.

83. Гурский Д.A. Flash MX 2004 и Action Script: Обучение на примерах. М.: Изд. центр «Новое знание», 2003. 448 с.

84. Яговкин В.И., Стафеев С.К. Интерактивный тренажерный комплекс для государственных образовательных учреждений // Науч.-техн. вестн. СПбГУ ИТМО. 2010. Т. 69. № 5. С. 122-126.