автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Технология разработки адаптивных систем дистанционного обучения на основе интеллектуальных программных агентов

На правах рукописи

РГБ ОД

11 окт ;

Удальцов Сергей Владимирович

Тезшшшпягв ршр৩тпш аданппштш систем даотшщмкпшг© ©бучкшшш та фстш© гаиштеллешгушшышмж шрфираммшых

жштш

специальность 05.13.11. - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Санкт-Петербург —1999

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом Университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

Гаврилова Т.А.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор,

Косовский Н.К.,

кандидат технических наук, профессор Котляров В.П.

Ведущая организация — институт высокопроизводительных вычислений и баз данных министерства науки и технологии российской федерации

Защита диссертации состоится «/Р>Г ¿Х^О^^1^_1999г.

в _/х часов на заседании диссертационного совета K063.38.Q7

Санкт-Петербургского Государственного Технического Университета по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан УН _1999г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

кандидат технических наук Попов С.С.

т. ш. "П-в'-оь. о

Общая характеристика работы

туалыкость шшы

Стремительное развитие современных компьютерных и телекомуникационных технологий ввело к переосмыслению роли многих уже существовавших общественных институтов. Одним

первых был затронут институт образования вообще, в частности — дистанционного газования. Многие традиционные педагогические методики оказались актуальными и в новых ювиях, другие показали свою несостоятельность и неприменимость в новой среде обучения.

Широкие возможности компьютерных систем в области обучения были замечены дос таточно шо. Еще в 60-70 годах советские и зарубежные ученые — Брусиловский П.Л., Лобанов Ю.И., айк:с Дж. и др. — проделали большую исследовательскую работу по созданию обучающих гтем, в том числе автоматизированных. Было реализовано множество проектов, накоплен гатый методический инструментарий.

Быстрый рост сети Интернет привел к тотальной информатизации общества. Однако, Чествующие образовательные приложения Интернет до сих пор не смогли полностью антировать имеющиеся наработки в области автоматизированного обучения. Большинство разоватсдь)!ых систем в Интернет представляют собой тривиальные учебники, реструктурированные и адаптированные для использования в сети. В гс времена, когда новными пользователями Интернет были программисты или другие высокообразованные ециалисты (в основном — в области технических паук), такой подход был естественным и зволительньтм, поскольку можно было предполагать наличие некоторого базового технического разования, а также некоторое единообразие когнитивных характеристик пользователей.

Однако, в конце 90-х годов большинство пользователей сети не имеют специального хнического образования. Сегодня многие используют компьютерные сети именно для того, обы образование получить. Поэтому необходимо учитывать резкое расширение спектра щьзователей образовательных систем. Необходимо обеспечить каждому пользователю именно т режим обучения, который для него наиболее удобен. Необходимо учитывать личностные рактеристики обучаемого путем построения его модели и использования ее в процессе ¡учения.

Таким образом, сегодня существует определенное рассогласование между высоким оретическим уровнем проделанных работ в области автоматизированного обучения — с одной ороны, и низкой методической насыщенностью существующих сетевых приложений — с

другой. В основном, это можно объяснить широко распространенным заблуждением, утверждающим возможность автоматической подмены тщательно продуманных образовательных методик новыми программными и аппаратными технологиями гипермедиа.

Цшь и задачи работы

Основной целью диссертационной работы является разработка технологии проектирования автоматизированных систем дистанционного обучения, адаптирующих учебный процесс в соответствии с личностными характеристиками обучаемого, с использованием современных телекоммуникационных технологий.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать практику применения обучающих систем в Интернет. Изучить и сравнить различные модели обучающих систем. Проверить возможность введения адаптивности в существующие модели обучения.

2. Предложить методику практического использования модели обучаемого в адаптивной автоматизированной системе дистанционного обучения. Формализовать понятие модели пользователя в приложении к автоматизированным обучающим системам.

3. Предложить модель гибкой адаптивной обучающей системы, инвариантной относительно заложенной модели обучаемого. Предусмотреть механизмы расширения и модификации модели обучаемого.

4. Разработать архитектуру и основные алгоритмы адаптивной автоматизированной системы дистанционного обучения (ААСДО), учитывающей индивидуальные особенности обучаемого. Исследовать возможность применения технологии интеллектуальных программных агентов в ААСДО.

5. Сформировать тестовую модель пользователя и на ее примере показать использование адаптивной обучающей системы. Показать возможные пути расширения базовой модели.

6. Реализовать среду разработки автоматизированных обучающих систем. На примере тестовых учебных курсов показать возможности, предоставляемые адаптивными обучающими системами.

Мтнюды исслвдовяиия

В диссертации используются методы теории графов, теории алгоритмов, объектно-ориентированный анализ и проектирования, методы разработки сложных систем, теория языков

эограммирования, методы разработки интеллектуальных систем, теория интеллектуальных ■ентов.

аучтя мттт работы В диссертации получены следующие новые результаты: ------- .. _ _______ _________

предложена математическая модель адаптивного автоматизированного дистанционного обучения, основанная на теории графов и продукционной модели представления знаний

- использовано и расширено понятие модели обучаемого как основного управляющего параметра, определяющего направление и характер адаптивного обучения

- продемонстрированы достоинства парадигмы клиент-сервер для создания адаптивных обучающих систем.

- создана архитектура инструментального комплекса, предназначенного для разработки и поддержки адаптивных АСДО в Интернет.

- обосновано использование технологии интеллектуальных программных агентов (ИПА) в ААСДО

- разработан алгоритмически и реализован программно инструментарий ААСДО ШЬЕ, позволяющий создавать и поддерживать адаптивное обучение на основе различных

учебных курсов.

¡ваетдатоежш ц&мтеть

Разработав распределенный инструментарий подготовки и обслуживания адаптивных ;томатизированных обучающих систем на основе интеллектуальных программных агентов с "сльзоваккем модели «клиент-сервер».

Даны рекомендации по объектно-ориентированному проектированию и реализации определенных автоматизированных обучающих систем на основе ИПА.

пртбщия

При помощи инструментария подготовлен адаптивный обучающий курс «Системы :кусственного интеллекта».

В Санкт-Петербургской академии методов и техники управления (ЛИМТУ) на основе комендащгй по построепяю ААСДО подготовлен курс лабораторных работ по дисциплине 'азработка распределенных информационных систем".

Среда 1DLE использована для разработки курсов по строительному менеджменту в Центре профессионального обновления «Менеджмент и компьютерные технологии».

Основные результаты работы обсуждались на трех научно-практических конференция» «Телематика» в 1996, 1997 и 1998гг., международных конференциях "Современные технологи обучения" и "Computei Aided Learning and Instruction in Science And Engineering". Работа поддержана грантом РФФИ 98-01-00081.

Пубттации

По материалам диссертации опубликовано в общей сложности 10 работ, в том числе 2 — ш английском языке, 1 — без соавторов.

Структур® us объш р$б@ты

Диссертация содержит 100 страниц основного текста, 20 рисунков, 3 таблицы и состоит и: введения, трех глав, заключения, списка литературы из 59 наименований и ^приложений.

Содердакм® работы

В@®<&<ёмт

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируется ее цель, основные задачи научная новизна, полученные результаты и структура диссертации.

Я®рв®# аш®<8

Первая глава посвящена анализу текущего состояния систем дистанционного обучения (СДО в Интернет. Выделяются основные проблемы, порожденные отсутствием адаптивности i существующих обучающих системах. Предоставление единого учебного материала все\ обучаемым ведет к снижению качества усвоения материала и, в конечном итоге, к ухудшении качества обучения.

В первую очередь, рассматривается популярный в Интернет класс СДО в форм* непосредственной доставки лекции в форме видео- и аудиоматериалов в режиме реальной времени (системы прямого вещапия). Такой метод обучения создает у обучаемого эффег присутствия, обеспечивает (при наличии соответствующего аппаратного обеспечения i высокоскоростных каналов связи) любой желаемый вид обратной связи от студента i преподавателю, позволяя лектору контролировать и учитывать процесс обучения во всей теле аудитории. Фактически, для организации такой СДО Интернет не является необходимьа

)мпонентом, в этом случае архитектура TCP/IP является лишь базовым протоколом нижнего ювня, по которому в режиме реального времени передаются сжатые видео- и аудио - данные, ажным недостатком такого подхода является также принципиальная ограниченность аудитории случае, когда необходима обратная связь между лектором и студентами. В этом случае размер 'дитории не может превышать несколько десятков студентов. Это очень существенное -раничения для предоставления широкодоступных учебных материалов в Интернет.

Показано, каким образом для решения проблем, присущих системам прямого вещания, ¡пользуются автоматизированные СДО. Они являются прямым продолжением линии 1томатизированных обучающих систем (АОС), опыт разработки которых ссстаалкет более трех гсятков лет. Подобные системы содержат в себе структурированные учебные материалы в виде гпертекста (в общем случае — гипермедиа), и, возможно, различные тесты и проверочные |боты, позволяющие преподавателю (или самому студенту) оцепить уровень знаннй, получаемых :и освоении учебного курса. Однако, тестирующая подсистема в АСДО (как и в АОС) является елательной, но не обязательной.

Проводится анализ факторов, не позволяющих непосредственно применять богатый опыт □работников АОС в Интернет. Есть несколько причин, обуславливающих идеологическое :ставание АСДО от высокого методического уровня, достигнутого АОС к концу 80-х годов, ервгя причина этого отставания — нозые технологические условия, в который попадает люб^я гучгхкздя система, переносимая в Интернет из учебного класса. С одной стороны, кодо зстоколы и новые возможности мультимедиа педут к расширению и изменению снособоз эедегавления учебных материалов. С другой — ограничения на размер передаваемой ^формации, присущие Интернет сегодня, а также характер взаимодействия в Интернет, [стааляют разрабатывать новые архитектуры обучающих систем. Очень важным фактором ¡ляется относительная молодость учебных услуг Интернет.

Указаны психологические проблемы, с которыми сталкиваются преподаватели, готовящие гебные материалы для Интернет. Некоторые из них (особенно — старшее поколение) еще ¡достаточно освоились с сетевыми технологиями для успешного изготовления материалов, меющиеся средства разработки зачастую мало приспособлены для работы неподготовленного ехничесхи) автора. Другие преподаватели настолько доверяют новым технологиям, что в рамках ■раничеппого времени жертвуют методическими аспектами обучения з пользу излишней гаглддности» и яркости представления материалов.

Тем не менее, методические разработки постепенно находят свое место в АСДО. В работе оделяются четыре поколения АСДО. Первое из них составляют системы, включающие

статические гипертекстовые (гипермедиа) массивы, предназначенные для пассивного просмотра обучаемым. Разработка такой системы требует простой структуризации знаний, используется стандартное ПО. Качество обучения в таких системах относительно невысокое.

Второе поколение АСДО — это системы, обладающие тестовой подсистемой. Пользователь (студент) изучает статические гипертекстовые материалы и, время от времени, выполняет некоторые тесты. Результаты тестов никак не влияют на структуру учебного материала, предоставляемого студенту.

Третье поколение АСДО требует наличия в системе базы знаний о предметной области. Таким образом, СДО (а точнее — входящая в ее состав экспертная система) может более подробно объяснить студенту (по его просьбе) отдельные пункты учебного курса. Глобальная структура учебных материалов остается неизменной.

Четвертое поколения АСДО обеспечивает адаптивный характер обучения. В адаптивных АСДО (ААСДО) необходимым компонентом является модель обучаемого, которая конструируется при регистрации пользователя в системе и используется до завершения обучения. Только в этих системах структура учебного материала многовариантна и позволяет системе принимать решения о наилучшей последовательности изложения на основе модели пользователя. Результаты выполнения пользователем тестов также принимаются во внимание при динамическом построении последовательности учебных материалов.

В заключении ставится задача построения архитектуры адаптивной АСДО, определения места и способа использования в ней модели обучаемого. Обосновывается необходимость создания среды разработки и применения ААСДО для работы преподавательского состава с относительно низким уровнем технической подготовки.

Втарш &ттв

Вторая глава посвящена построению архитектуры ААСДО. Разработан механизм, обеспечивающий адаптивность обучения.

В качестве математической основы адаптивного обучения используется теория графов. Моделью учебного курса является ориентированный граф, вершины которого —отдельные документы, а дуги — возможные переходы между ними. Процесс обучения представляется передвижением обучаемого по графу с постепенным накоплением знаний. Качество полученных знаний определяется контрольными тестами, обработка результатов которых может быть максимально автоматизирована. Система содержит базу знаний, хранящую учебный курс, методическую информацию и сведения об обучаемом (модель обучаемого и протокол обучения).

сновная методическая информация — правила, определяющие выбор стратегии обучения (т.е. гги по графу учебного курса) на основании протокола и модели студента. В каждом узле курса гстема динамически определяет возможные варианты дальнейшего продвижения и выбирает [илучший, т.е. соответствующий максимальному весовому коэффициенту, вычисленному в шном узле для данного обучаемого. -----------

Приведены несколько примеров практического использования механизма адаптивности. В 1стности, продемонстрирован подход, при котором одним из свойств модели обучаемого дается цель обучения: ознакомительное или специальное.

Рассмотрено понятие модели студента, т.е. модели основного пользователя ААСДО. сновные характеристики, отражаемые моделью: формально-физические и психологические --яволяют разработчику учебного курса выбирать различные стратегии обучения в зависимости от ичений соответствующих свойств. Инструментарий разработки ААСДО должен быть шариантным относительно набора атрибутов, входящий в модель обучаемого. Определены шовные функциональные модули, работающие со структурой модели студента, намечены меры > обеспечению гибкости и автоматической настройке на используемую модель студента.

Проводится исследование возможных вариантов построения среды разработки ААСДО. 5основывается выбор архитектуры клиент-сервер для реализации ААСДО. Исследуются 13МОЖЕССТ-; применения интеллектуальных иосграммных агентов как основу рэбочг? места »учаемсго.

Основой архитектуры большинства современных распределенных информационных систем в нтернет является так называемая парадигма «клиент-сервер». В соответствие с зткм подходом, с операции в информационной системе можно, и общем случае, разделить на несколько :;ювкых классов. Архитектура «клиент-сервер» провозглашает взаимную независимость ¡мпонеят, реализующих эти задачи. Большинство существующих традиционных ¡формационных служб Интернет реализовано в форме двухслойных систем «клиент-сервер».

Стандартом de facto в Интернет для интерактивного предоставления информации является [ужба WWW. Большинство современных АСДО базируются на средствах, предоставляемых этой мюлогней. Основу WWW составляют протокол HTTP и язык разметки гипертекста HTML, редг возможностей WWW — представление всех имеющихся на сегодняшний день форм иных: текста, графики, звука, видеоряда, виртуальных 3D миров.

Сама по себе служба WWW в ее первоначальном варианте может быть использована только ш создания систем первого поколения. Для организации систем второго поколения необходимо »вменение дополнительных средств. В совокупности с интерфейсами доступа к СУБД,

s

механизмы расширения серверов HTTP позволяют выполнять задачи по сохранению и обработке на сервере любой информации об обучаемом. Эта информация может быть обработана и результаты опубликованы в любой форме, доступной при использовании стандартного языка HTML.

Теоретически, использование модулей расширения HTTP сервера позволяет создать любой тип АСДО — вплоть до четвертого поколения. Однако, у модулей расширения есть существенные недостатки.

Основным из них является резкое увеличение вычислительной нагрузки на сервер. Для АСДО второго поколения этот недостаток не является критичным, поскольку простейшая обработка результатов тестов не требует больших ресурсов. Однако, в системах третьего и, особенно, — четвертого поколения подобный подход оказывается мало применимым. Полная централизация всех вычислений на сервере неизбежно приводит к увеличению стоимости системы и/или уменьшению наблюдаемой производительности в расчете на одно рабочее место.

Вторым недостатком систем, основанных на модулях расширения, является значительный объем информации, передаваемой клиенту с сервера. Так как данные передаются в виде готовых потоков HTML, они содержат множество избыточной, автоматически получаемой, информации, которая могла быть сгенерирована на клиентской стороне однажды загруженным модулем.

Таким образом, наибольшая эффективность АСДО третьего и четвертого поколения может быть достигнута путем переноса части вычислений с серверной стороны системы ка клиентскую (см. Рис. 1). В ААСДО естественным кандидатом на реализацию в составе клиентского рабочего места является модуль, обеспечивающий адаптацию учебного курса для конкретного обучаемого. В этом случае данный модуль представляет собой интеллектуального программного агента (ИПА), управляемого набором правил, определяющих поведение системы и уровень ее адаптивности.

HTMUHTTP

Рис. 1 Двуслойная архитектура ААСДО с использованием ИПА

Программные агенты сегодня являются новым подходом к организации подсистем в составе больших ИС. Множество лабораторий в университетах и корпорациях исследуют различные аспекты применения программных агентов в распределенных ИС.

Во второй главе проанализировано современное состояние работ в области ИПА, дан обзор новных подходов к реализации агентов и их использованию в распределенных вычислительных стемах. Большинство существующих программных агентов может быть классифицировано в этветствие с приведенной схемой (см. Рис. 2)

нтеллектуальиые программные агекты I

выполняемые задачи

1 Коммерческие 1 -1 Обучение I!

1 Другие }—[ Сбор и фильтрами* информации |

-1 Мобильность !

Загружаемые

1 Мобильные н Сшронерные (

------L__ Автономность I )

|| Гибридные ZT-c= Автономные ¡

-j Характер ИС |

, | 0flHOpanrc>«jJ-1 -|| Клиент-Сервер^

t--------.--------1 Язык реализации |

| Компилируемые атжрритмические }—-("" Языки ИИ |

¡j jays 1 Интерпретируемые алгоритмические j

:с. 2 Классификация МПА

Интеллектуальные агенты в состанс ААСДО являются стационарными обучающими эридными, работающими в рамках системы «клиент-сервер».

ИПА, работающий на клиентском рабочем месте, может получать с сервера ААСДО всю эбходимую информацию и далее па основе базы знаний создавать план учебного курса, актированный для конкретного обучаемого.

Разработанная схема ААСДО с использованием интеллектуального агента обладает жолькими достоинствами по сравнению с рассмотренными выше системами, основанными на дулях расширения сервера HTTP:

- Нагрузка па ресурсы сервера СДО — относительно невелика. Необходимые

вычислительные ресурсы, в расчете на одного пользователя, сравнимы с обычной нагрузкой на сервер WWW без СДО.

- В процессе обучения, по сети передаются, в основном, материалы учебного курса. Интеллектуальный агент загружается либо один раз за весь период обучения, либо перед каждым сеансом работы с сервером АСДО (в зависимости от выбранной архитектуры

системы). Загрузка модели студента в память интеллектуального агенты — одна транзакция в начале сеанса работы с аасдо. Конечно, при необходимости ипа имеет возможность обратиться на сервер сдо за необходимой информацией, например, за результатами тестов и контрольных работ.

- Сочетание первого и второго положительных качеств приводит к высокой масштабируемости СДО. Нагрузка на сервер при подключении новых клиентов растет значительно ниже, чем в случае систем, основанных на моделях расширения сервера HTTP.

При создании ААСДО с использованием интеллектуальных агентов необходимо решить ряд проблем:

- Интеллектуальный агент может иметь некоторый набор свойств, определяющих его внутреннее состояние. Фактически, модель студента является подмножеством состояния ИПА. Состояние агента необходимо хранить между сеансами работы с АСДО.

- Учитывая гетерогенный характер вычислительных систем, работающих в Интернет, ИПА должен быть способным функционировать на множестве платформ в различных средах (операционных системах). Кроме того, функционируя в составе браузера WWW, ИПА обязан быть совместимым с основными применяемыми в сети семействами браузеров.

Можно реализовать систему таким образом, что интеллектуальный агент сам осуществляет все операции с учебными материалами ■— графический вывод, звуковое сопровождение и т.п. В этом случае он должен быть независимым приложением самой ОС. Однако при создании подобногс рода ИПА необходимо решать задачу использования (отображения) различных форм информации (текст, изображения, аудио, видео и др.), что сделает процесс реализации ИПА достаточно долгим и ресурсоемким. В то же время, существующие браузеры изначально способны воспроизводит! исключительно большой набор форматов информации (при подключении специальных модуле! этот набор становится еще больше), что делает конкуренцию с ними в этой области практически невозможной. Отсюда следует, что единственным приемлемым способом реализации ИПА является способ, при котором агент, взаимодействуя с браузером, использует его для отображеню всех учебных материалов и только направляет обучаемого по материалам учебного курса i соответствии с заложенными правилами.

В системе предусмотрены вспомогательные модули, обеспечивающие такие функции, как:

- редактирование материалов учебного курса (включая базу знаний);

- ведение учетных записей пользователей системы;

- рабочее место преподавателя-контролера.

Так как на функционирование этих подсистем не налагаются столь жесткие ограничения, как рабочее место обучаемого, при их реализации можно использовать любые методики, екватные их функциям. Единственным существенным требованием для них является предельная остота и интуитивность пользовательского интерфейса (естественно, без потери шшиональности). Особенно это важно для редактора базы знаний. В нем преподаватель, не падающий специальными знаниями в области программирования, должен в понятных ему минах задать правила, по которым система определяет путь обучаемого по учебному курсу.

«витья гдает

В третьей главе рассматривается IDLE — npoi-раммная реализация ААСДО, обосновываются инятые технологические решения. При выборе объектно-ориентированной (ОО) технологии разработки системы наиболее ественным является использование ОО методов анализа и проектирования. Эти методики шоляют максимально эффективно разрабатывать архитектуры сложных систем, используя в ¡естве базовых элементов проектирования понятия, зависимости и процессы в предметной 1асти.

Глава содержит описание основных классов объектов, определяющих функционирование ГД''- Приведены диаграммы, демонстрирующие состояние и взаимодействие этих объектов :е. 3).

Проанализированы основные достоинства СО подхода, проявляющиеся при разработке 1-И.С: race окределеиае интерфейсов, быстрое прото гииировакие, возможность итеративной лизация.

Регистрация

- Заведение учетной записи

- Ввод индивидуальных дднних

' Назначение преподавателя-контролера

5

Студент зарегистрирован

• Получение Адреса последнего изучаемого документа (или первого документа курса)

Есть адрес документа для загрузки

ТЕ

Загрузка документа

Загружены учебные материалы

Выход из системы

>

Работа сту, е»пас д жументом

Загружен контрольный тест

Изучите материалов j | Выполнение теста 6

Сохранение и автоматизированная обработка результатов теста

Обновление протокола

Определение следующего документа для загрузки На основании информация аз БЗ (правила переходов, протокол, модель студента)

Завершена работа с последним документом J

Конец обучения

Рис. 3 Диаграмма состояний процесса обучения в ААСДО

Простейшим, и наиболее естественным, способом хранения учебных материалов является и* непосредственное размещение на файловой системе сервера ААСДО. В этом случае программа-сервер HTTP естественным образом сможет их загружать по требованию клиентской стороны (браузера с загруженным ИПА).

При решении вопроса о способе хранения структуры учебного курса есть три основньп варианта:

1. хранить связи и правила навигации по курсу внутри гипертекстовых документов пользуясь расширяемостью языка HTML;

2. хранить связи и правила в отдельных текстовых и (или) двоичных файлах на файловой системе сервера;

3. хранить структуру курса в СУБД, используя для доступа к ней стандартный интерфейс — язык SQL.

Наиболее эффективным способом хранения информации о структуре учебного курса i ААСДО является использование СУБД на основе универсального ЯМД SQL. Существует

ирокий спектр свободно распространяемых и коммерческих серверов SQL, рассчитанных на аличные платформы и различные аппаратные ресурсы.

Важнейшим вопросом является выбор технологии реализации ИПА и других рабочих мест в |ставе ААСДО. Существуют два варианта создания ИПА, взаимодействующего с браузером 'WW. Первый из них подразумевает разработку модулей расширения" браузеров WWW. гдостаток данного подхода очевиден: жесткая привязка создаваемого ИПА к конкретному мейству браузеров и к конкретной платформе исполнения.

В IDLE используется другой подход — разработка т.н. апплета на языке Java. Апплетьт как :по.чняемые модули расширения браузера обладают набором достоинств, отсутствующих у ijthx технологий:

- двоичная переносимость кода между различными платформами и браузерами; легкость разработки, отладки и внедрения.

В качестве сервера SQL используется СУБД, не требовательная к ресурсам. Такой системой на [атформе разработки Win32 является условно свободно распространяемая СУБД miniSQL.

Для масштабируемости разрабатываемой ААСДО предусмотрена возможность смены СУБД . более мощную, чем miniSQL. С этой целью для взаимодействия ИПА с сервером SQL пользуется открытый интерфейс к БД JBBC.

Разработанная схема БД включает в себя отношения, содержащие как сс.юнну-о, структурную .фэрмаю, тах и вспомогательную информацию о пользователях н ит-этеколе.

1С. 4 Схема ЕД 'DIE

3 соответствии с выбранной схемой, учебный курс в IDLE представляет собой множество ементев (кортежей CourseEIements), соединенных между собой связями (кортежи CourseLinks). ивдый элемент обладает набором атрибутов, используемых ИПА при динамической адаптации

курса. Каждой связи может быть поставлено в соответствие правило, определяющее порядо» выбора данной связи для продвижения по учебному курсу. Параметрами этого правила являются компоненты модели обучаемого, содержащиеся в соответствующем кортеже отношения Student, г также записи протокола (кортежи отношений Protocol и TestResults) предыдущих действии обучаемого при изучении учебного курса.

Используемая схема позволяет легко настраивать проектируемые ААСДО под произвольнук модель обучаемого за счет изменения схемы отношения Student. Система динамичесю отслеживает структуру атрибутов в этом отношении и предоставляет администратору соответствующие поля ввода для задания необходимых атрибутов.

Для обеспечения переносимости всех средств, входящих в среду подготовки ААСДО, язьп Java использован для реализации не только ИПА, но и остальных подсистем комплекса. Такт, образом, создана базовая библиотека классов, предназначенная для высокоуровневого доступа i БЗ, хранящейся в СУБД, и используемая как в составе ИПА, так и при создании вспомогательны! рабочих мест.

Важным элементом созданной ААСДО является визуальный редактор БЗ учебного курса Естественной представляется реализация этого модуля в виде интерактивного редактора манипулирующего направленными графами при помощи набора операций «тащить и отпускать: (drag and drop). Предусмотрено расширение редактора БЗ визуальным редактором правил.

Рабочие места администратора ААСДО и преподавателя реализованы в виде апплетов, как i ИПА. Они используют ту же базовую библиотеку классов доступа с БЗ, что и ИПА Использование технологии апплетов предоставляет обслуживающему персоналу систем! возможность выполнять свои функции, находясь в любом узле сети Интернет.

Создапие проверочных работ для учебных курсов, а также журнализация и обработка и результатов являются важнейшей задачей при разработке ААСДО. Создано расширяемо множество визуальных компонентов, позволяющее неподготовленному пользователю — разработчику учебного курса, используя стандартные средства Java RAD, создавать тесты бе использования текстового кодирования на каком-либо языке программирования.

Звкшяч@мшв

Заключение содержит перечень основных научных результатов, полученных при выполнена диссертационной работы.

Основные научные результаты работы

Основной результат диссертационной работы состоит в том, что разработана, обоснована и лизована технология разработки адаптивных автоматизированных систем дистанционного -чения. Использование методики адаптивного обучения позволяет повысить качество обучения :ети Интернет за счет введения понятия модели обучаемого и учета этой модели при доставлении учебных курсов.

Можно выделить следующие научные и практические результаты, полученные в работе:

Осуществлен анализ существующих методик разработки АОС, основных методик и подходов к проектированию комплексов дистанционного обучения.

Предложена модель адаптивного подхода к организации дистаяционного обучения как основы для разработки АСДО нового поколения. Создана математическая модель адаптивного обучения ка основе теории графов. Введено понятие модели обучаемого в применении к ААСДО. Сформированы обобщенные структуры данных, необходимые при использовании ААСДО.

Разработана архитектура ААСДО на основе модели распределенных информационных систем «клиент-сервер».

Осуществлен анализ ЙС, использующих технологию интеллектуальных программных агентов. Обоснована целесообразность использования технологии Й11Л для реализации клиен~ской части ААСДО.

Проведен анализ средств разработки для Интернет. Обосновано применение технолог/й Java как базового инструментария при создании распределенных КС в Интернет. Реализована универсальная базовая система разработки ААСДО, позволяющая создавать учебные курсы, ориентированные па методику адаптивного обучения. Созданы вспомогательные модули ААСДО.

Реализованы тестовые учебные курсы, использующие технологию адаптивного обучения. Предоставлен доступ к учебным курсам для пользователей сети Интернет.

Ззржаш® ёттртщш отражено в етдуи&щш щШттшщит:

Удальцов C.B. Среда разработки и поддержки систем дистанционного обучения "OLE — технологический аспект. «Дистанционное образование» М. №1, 1998, 44-48.

2. Богданов А.В., Гаврилова Т.А., Горбачев С.В., Удальцов С.В. Проект ОРИОН-CONVEX: открытые системы дистанционного обучения. Научно-методическая конф. по открытым системам, М., 1996,61-63.

3. Богданов А.В., Гаврилова Т.А., Удальцов С.В. Супер-сервер для дистанционного обучения: концепция развития. Сб. трудов научно-методической конф. "Телематика-96", СПб., 1996, 3435.

4. Воинов А.В., Гаврилова Т.А., Данильченко И.А., Санкина Т.А., Удальцов С.В. Проблемы разработки многоагентных систем дистанционного обучения. Сб. научн. ст. "Информационные технологии в дистанционном обучении", СЗПИ., 1998,22-41.

5. Воинов А.В., Горбачев Ю.Е., Санкина Т.А., Удальцов С.В. Архитектура программного комплекса для дистанционного обучения психолингвистике и когнитивной психологии Сб. трудов международной конф. "Современные технологии обучения", СПб., 1997,239-240.

6. Воинов А.В., Удальцов С.В., Яшин А.М. Разработка WWW сервера для поддержки системы дистанционного обучения. Сб. научн. ст. «Труды Ст.-Петербургского Технического Университета», СПб., 1997,93-95.

7. Гаврилова Т.А., Санкина Т.А., Удальцов С.В., Черниговская Т.В. Проблемы разработки сервера поддержки исследований и дистанционного обучения по психолингвистике и когнитивной психологии. Сб. трудов научно-методической конф. "Телематика-97", СПб., 1997, 34-35.

8. Гаврилова Т.А., Удальцов С.В., Яшин А.М. Новый подход к системам дистанционного обучения: адаптивные системы. Сб. трудов научно-методической конф. "Телематика-98", СПб., 1998,34-35;

9. Chemigovskaya Т.А., GavriJova Т.А., Voinov A.V., Udaltsov S.V. Intelligent Development Tool foi Adaptive Courseware on WWW. Proc. of 4th Int. Conf. On Сотр. Aided Learning and Instruction ir Sc. And Eng., 1998,464-467.

10. Gavrilova Т., Sankina Т., Udaltsov S. Teletutor Workbench for Internet Distance Learning Environment / Proc. of Int.Con. on Integrating Technology into Computer Science Educatior ITISCE'97, Uppsala, Sweden,1997. - pp. 67-69;-

ВВЕДЕНИЕ

1. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО И ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ: АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ

1.1. Автоматизация процесса обучения

1.2. СДО. Основные определения и классификация

1.3. Выводы по главе

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АРХИТЕКТУРЫ АДАПТИВНОЙ АСДО

2.1. Модель процесса обучения

2.2. Модель обучаемого

2.3. Архитектура системы

2.4. Функциональная структура

2.5. Технологии передачи и представления данных

2.6. Интеллектуальные программные агенты — основа механизма адаптивности в СДО

2.7. Выводы по главе

3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНСТРУМЕНТАРИЯ РАЗРАБОТКИ

3 .1. Применение объектно-ориентированного анализа и проектирования при реализации ААСДО.

3.2. Сервер ААСДО — система управления базой знаний

3.3. Клиентские рабочие места

3.4. Выводы по главе 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ТАБЛИЦЫ

ЯЗЫК ОПИСАНИЯ ПРАВИЛ ПЕРЕХОДОВ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КЛАССЫ СРЕДЫ IDLE ПРИЛОЖЕНИЕ 2. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Стремительное развитие современных компьютерных и телекомуникационных технологий привело к переосмыслению роли многих уже существовавших общественных институтов. Одним из первых был затронут институт образования вообще, в частности — дистанционного образования. Многие традиционные педагогические методики оказались актуальными и в новых условиях, другие показали свою несостоятельность и неприменимость в новой среде обучения.

Широкие возможности компьютерных систем в области обучения были замечены достаточно давно. Еще в 60-70 годах советские и зарубежные ученые — Брусиловский П.Л., Лобанов Ю.И., Граймс Дж. и др. — проделали большую исследовательскую работу по созданию обучающих систем, в том числе автоматизированных. Было реализовано множество проектов, накоплен богатый методический инструментарий.

Быстрый рост сети Интернет привел к тотальной информатизации общества. Однако, существующие образовательные приложения Интернет до сих пор не смогли полностью адаптировать имеющиеся наработки в области автоматизированного обучения. Большинство образовательных систем в Интернет представляют собой тривиальные учебники, переструктурированные и адаптированные для использования в сети. В те времена, когда основными пользователями Интернет были программисты или другие высокообразованные специалисты (в основном — в области технических наук), такой подход был естественным и позволительным, поскольку можно было предполагать наличие некоторого базового технического образования, а также некоторое единообразие когнитивных характеристик пользователей.

Однако, в конце 90-х годов большинство пользователей сети не имеют специального технического образования. Сегодня многие используют компьютерные сети именно для того, чтобы образование получить. Поэтому необходимо учитывать резкое расширение спектра пользователей образовательных систем. Необходимо обеспечить каждому пользователю именно тот режим обучения, который для него наиболее удобен. Необходимо учитывать личностные характеристики обучаемого путем построения его модели и использования ее в процессе обучения.

Таким образом, сегодня существует определенное рассогласование между высоким теоретическим уровнем проделанных работ в области автоматизированного обучения — с одной стороны, и низкой методической насыщенностью существующих сетевых приложений — с другой. В основном, это можно объяснить широко распространенным заблуждением, утверждающим возможность автоматической подмены тщательно продуманных образовательных методик новыми программными и аппаратными технологиями гипермедиа.

Цель и задачи работы. Основной целью диссертационной работы является разработка технологии проектирования автоматизированных систем дистанционного обучения, адаптирующих учебный процесс в соответствии с личностными характеристиками обучаемого, с использованием современных телекоммуникационных технологий.

В работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать практику применения обучающих систем в Интернет. Изучить и сравнить различные модели обучающих систем. Проверить возможность введения адаптивности в существующие модели обучения.

2. Предложить методику практического использования модели обучаемого в адаптивной автоматизированной системе дистанционного обучения. Формализовать понятие модели пользователя в приложении к автоматизированным обучающим системам.

3. Предложить модель гибкой адаптивной обучающей системы, инвариантной относительно заложенной модели обучаемого. Предусмотреть механизмы расширения и модификации модели обучаемого.

4. Разработать архитектуру и основные алгоритмы адаптивной автоматизированной системы дистанционного обучения (ААСДО), учитывающей индивидуальные особенности обучаемого. Исследовать возможность применения технологии интеллектуальных программных агентов в ААСДО.

5. Сформировать тестовую модель пользователя и на ее примере показать использование адаптивной обучающей системы. Показать возможные пути расширения базовой модели.

6. Реализовать среду разработки автоматизированных обучающих систем. На примере тестовых учебных курсов показать возможности, предоставляемые адаптивными обучающими системами.

Научная новизна работы. В диссертации получены следующие новые результаты: предложена математическая модель адаптивного автоматизированного дистанционного обучения, основанная на теории графов и продукционной модели представления знаний использовано и расширено понятие модели обучаемого как основного управляющего параметра, определяющего направление и характер адаптивного обучения продемонстрированы достоинства парадигмы клиент-сервер для создания адаптивных обучающих систем. создана архитектура инструментального комплекса, предназначенного для разработки и поддержки адаптивных АС ДО в Интернет. обосновано использование технологии интеллектуальных программных агентов (ИЛА) в ААСДО разработан алгоритмически и реализован программно инструментарий ААСДО IDLE, позволяющий создавать и поддерживать адаптивное обучение на основе различных учебных курсов.

Первая глава посвящена анализу текущего состояния систем дистанционного обучения (СДО) в Интернет. Выделяются основные проблемы, порожденные отсутствием адаптивности в существующих обучающих системах. Предоставление единого учебного материала всем обучаемым ведет к снижению качества усвоения материала и, в конечном итоге, к ухудшению качества обучения. Ставится задача построения архитектуры адаптивной АСДО, определения места и способа использования в ней модели обучаемого. Обосновывается необходимость создания среды разработки и применения ААСДО для работы преподавательского состава с относительно низким уровнем технической подготовки.

Вторая глава посвящена построению архитектуры ААСДО. Разработан механизм, обеспечивающий адаптивность обучения.

В качестве математической основы адаптивного обучения используется теория графов. Моделью учебного курса является ориентированный граф, вершины которого —отдельные документы, а дуги — возможные переходы между ними. Процесс обучения представляется передвижением обучаемого по графу с постепенным накоплением знаний. Рассмотрено понятие модели студента, т.е. модели основного пользователя ААСДО.

Проводится исследование возможных вариантов построения среды разработки ААСДО. Обосновывается выбор архитектуры клиент-сервер для реализации ААСДО. Естественным кандидатом на реализацию в составе клиентского рабочего места является модуль, обеспечивающий адаптацию учебного курса для конкретного обучаемого. В этом случае данный модуль представляет собой интеллектуального программного агента (ИПА), управляемого набором правил, определяющих поведение системы и уровень ее адаптивности. Дан обзор основных подходов к реализации агентов и их использованию в распределенных вычислительных системах.

В третьей главе рассматривается IDLE — программная реализация ААСДО, обосновываются принятые технологические решения. При выборе объектно-ориентированной (00) технологии разработки системы наиболее естественным является использование ОО методов анализа и проектирования. Проанализированы основные достоинства 00 подхода, проявляющиеся при разработке РИС.

3.4. Выводы по главе 3

Объектно-ориентированный анализ и дизайн позволяют на основании базовых концепций и методик быстро определить основные компоненты ААСДО и интерфейсы между ними. Тем самым, разработка системы происходит максимально быстро, и конечный продукт является масштабируемым и устойчивым. На сегодняшний день сочетание 00 методов проектирования и 00 средств разработки может считаться самым совершенным инструментарием для создания сложных РИС.

Наиболее эффективным способом хранения информации в ААСДО, как в любой РИС, является использование SQL-сервера в качестве нижнего уровня БЗ. Использование различных свободно распространяемых и коммерческих систем позволило разработать открытую, масштабируемую и наращиваемую систему.

Естественным выбором технологии при реализации всех подсистем клиентской стороны является платформа Java, включающая в себя, в частности:

- JDBC — открытый интерфейс к СУБД, использующим SQL.

- AWT+JFC — переносимые библиотеки построения графических интерфейсов.

Наиболее емкой с точки зрения пользовательского интерфейса является подсистема редактирования учебного курса. Предоставляя преподавателю графическую модель учебного курса, программа позволяет на основании отдельных разнородных документов создавать целостный курс, предназначенный для использования в адаптивной АОС.

Для ввода в систему правил, определяющих выбор стратегии обучения, разработан и реализован функциональный базовый язык. Основными переменными языка являются атрибуты модели обучаемого, хранимые в БЗ. Выражения на этом языке определяют алгоритм выбора пути обучения в графе учебного курса.

1. Продемонстрировано практическое использование объектно-ориентированного анализа и проектирования для создании ААСДО. Спроектированы основные интерфейсы и классы, необходимые для функционирования системы.

2. Показаны недостатки традиционных форматов данных, используемых в Интернет, для хранения базы знаний ААСДО. Обосновано применение СУБД, основанных на технологии SQL, в качестве хранилища данных нижнего уровня в ААСДО.

3. Введены понятия целевой системы и системы разработки. Проведено сравнение различных СУБД по критерию применимости в разрабатываемой АСДО в качестве хранилища БЗ. Определены предполагаемые для использования СУБД.

4. Проанализировано использование средств быстрой разработки приложений RAD для создания клиентских подсистем АОС. Показаны основные недостатки программного кода, построенного при помощи сред RAD. Определены области применения RAD при разработке ААСДО.

5. Перечислены клиентские модули АСДО. Указаны их основные функции. Обосновано использование технологии апплетов для доступа к системе пользователей: обучаемых, администраторов, преподавателей — из любой точки Интернет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленная на рассмотрение диссертационная работа посвящена технологии проектирования и реализации систем адаптивного автоматизированного дистанционного обучения, а именно: разработке модели адаптивного обучения и методики ее применения.

Подводя итоги, можно выделить следующие основные результаты, полученные в ходе диссертационных исследований:

1. Рассмотрены технологии построения систем дистанционного обучения (СДО); проанализированы существующие методики и подходы; выявлены недостатки используемых в настоящее время систем.

2. Исследованы и проанализированы существующие методики построения автоматизированных обучающих систем; выявлены основные концепции, пригодные для применения в дистанционном обучении.

3. Введено понятие адаптивного обучения как стратегии автоматизированного обучения, предполагающей модификацию учебного курса в зависимости от индивидуальных особенностей обучаемого и целей обучения.

4. Введено понятие модели обучаемого как изменяемого во времени набора параметров, определяющего индивидуальные характеристики обучаемого, включая психофизиологические особенности и уровень знаний.

5. Разработана математическая модель адаптивного учебного курса на основе теории графов. Введено понятие графа курса как направленного графа, вершинами которого являются материалы курса, ребрами -— все возможные переходы между ними. Рассмотрены возможные методы использования графа курса.

6. Проанализированы существующие архитектуры распределенных информационных систем. Доказано преимущество модели «клиент-сервер» для построения систем дистанционного обучения. Показано существующее преимущество двухслойных систем над многослойными.

7. Продемонстрированы достоинства применения ОО методов анализа и проектирования для разработки ААСДО.

8. Обосновано использование СУБД на основе SQL для хранения информации в СДО. Рассмотрены существующие СУБД, выбраны системы, наиболее пригодные для разработки СДО.

9. Проведена идентификация рабочего места обучаемого как интеллектуального программного агента (ИПА). Рассмотрены существующие методики использования ИПА. Предложена классификация ИПА по множеству критериев.

10. Разработана и апробирована технология реализации ААСДО с использованием клиентских рабочих мест на основе ИПА. Созданы среда разработки ААСДО и необходимое вспомогательное программное обеспечение.

11. В качестве примера адаптивного учебного курса реализован курс обучения технологиям искусственного интеллекта.

1 ¡111 С1УПИ Уровень взаимодействия Качеа но Уровень защищенной и и конфиденциальности

Широковещательное XV «от одного ко многим», V и Л ограничено или отсутствует высокое низкий

Учебное'[ V «от одного ко мио1 им», V и Л ограничено или о! сутетиует высокое низкий

Кабельное ТУ двунаправленная. V н А высокий высокое высоким

Технология ВЧ радиоволн частично двунаправленная. V и А 01 раничено или огсуил нус I высокое высокий

Спутниковое ТУ «от одного ко многим». V и А ограничено или отсутствует высокое ниже, чем в аналотвыч. но выше, чем в цифровых сисмемах передачи информации

Частные опг. Сет Дв> направленная. V и А высокий высокое высокий

Публично-доступные коммутируемые цифровые сети Частично двунаправленная, V и А или частично двунаправленная, У и двунаправленная, А высокий невысокое высокий

Публично- юс г\ иные телефонные сечи Бинарная или двунаправленная. Л ограничено или отсутствует высокое высокий

Публично-доступные сети с коммутацией макс гон Бинарная или двунаправленная, данные ограничено или отсутствует высокое высокий

Интернет Бинарная или частично дв\ направленная. V. А и данные очень высокий очень высокое очень высокий

Табл. 2 Сравнительные характеристики коммуникационных технологий, применяемых для реализации СДО в США и Европе.

105

Критерий PostgreSQL Oracle Sybase MiniSQL MySQL

Доступность исходных текстов + - - + +

Свободное использование + - - +/- +/

Многопоточность (параллельная - + + - + обработка запросов)

Блокировка записей - + - - •

Множественные типы индексов + + - - +

Соответствие стандарту ANSI - + + - +

SQL92 entry level

Поддержка языков программирования

API для языков C/C++ + + + + +

Драйвер JDBC + + + + +

Поддерживаемые платформы

Windows 95/98/NT - + + + +

Linux + + + + +

FreeBSD + - — + +

Solaris Sparc + + + + +

Novell Netware - + + -

MacOS - + - -

Табл. 3 Сравнительные характеристики СУБД

ЯЗЫК ОПИСАНИЯ ПРАВИЛ ПЕРЕХОДОВ

Форма Бэкуса-Наура:

Выражение> := <Выражение суммы>

Выражение суммы> := <Выражение умножения> ¡

Выражение умножения>'+' <Выражение суммы> <Выражение умножения> := <Множитель> * <Логическое выражение> <Множитель> := <Любое действительное число от 0 до 1>

Логическое выражение> := <Логическая сумма> <Логическая сумма> := <Логическое произведение> |

Логическое произведение>'|' <Логическая сумма> ^Логическое произведение> := <Логическое выражение>'&'

Логическое выражение> <Логическое выражение> := <Переменная><Функция сравнения><Образец> | '!'<Логическое выражение>| <3апись протокола> <Переменная> := <Переменная тестирования> [

Переменная модели студента> <3апись протокола> := 'А'<Условное имя документа> <Переменная тестирования> := '@'<Условное имя теста>.

Имя поля теста> <Переменная модели студента> := '.'<Поле модели студента> <Функция сравнения> := '==' | '<' | >' <Образец> := <Строка> | <Число>

Комментарии

Поле модели студента> — строка, определяющая поле в модели студента, заложенной в СУБД

Имя поля теста> — уникальная строка, идентифицирующая элемент ввода (текст, список, радио-кнопка и пр.) в тесте. Предопределенное имя поля mark» используется для ссылки на оценку, выставленную преподавателем вручную.

Условные имена тестов и документов вводятся преподавателем-лектором при создании элемента учебного курса (вершины графа).

Пример

0.3 * (test 1 .knowParal == 'yes') + 0.7 * (@sex == 'M' || test2.knowPara2 == 'no')

1. Богданова Д.А., Федосеев A.A. Информатика и образование, N 3,1996, с. 94.

2. Богданов A.B., Гаврилова Т.А., Горбачев C.B., Удальцов C.B. Проект ОРИОН-CONVEX: открытые системы дистанционного обучения. Научно-методическая конф. по открытым системам, М., 1996,61-63.

3. Богданов A.B., Гаврилова Т.А., Удальцов C.B. Супер-сервер для дистанционного обучения: концепция развития. Сб. трудов научно-методической конф. "Телематика-96", СПб., 1996, 34-35.

4. Брусиловский П.Л., Информационное ядро ЭОС. Разработка и применение экспертно обучающих систем: сборник научных трудов. Под ред. Лобанова Ю.И., НИИ ВШ, М., 1989.

5. Буч Г., Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2 изд./Пер. с англ. —- М.: «Издательство Бином», 1998.

6. Воинов A.B., Гаврилова Т.А., Данильченко И.А., Санкина Т.А., Удальцов C.B. Проблемы разработки многоагентных систем дистанционного обучения. Сб. научн. ст. "Информационные технологии в дистанционном обучении", СЗПИ., 1998, 22-41.

7. Воинов A.B., Горбачев Ю.Е., Санкина Т.А., Удальцов C.B. Архитектура программного комплекса для дистанционного обучения психолингвистике и когнитивной психологии Сб. трудов международной конф. "Современные технологии обучения", СПб.,1997, 239-240.

8. Воинов A.B., Удальцов C.B., Яшин A.M. Разработка WWW сервера для поддержки системы дистанционного обучения. Сб. научн. ст. «Труды Ст.-Петербургского Технического Университета», СПб., 1997, 93-95.

9. Гаврилова Т.А., Удальцов C.B., Яшин A.M. Новый подход к системам дистанционного обучения: адаптивные системы. Сб. трудов научно-методической конф. "Телематика-98", СПб., 1998, 3435.

10. Городецкий В.И. Многоагентные системы: современное состояние исследований и перспективы применения, Сборник научных трудов V национальной конференции с международным участием «Искусственный интеллект-96», 1996, том 1., 36-45.

11. Домрачев В.Г., Дистанционное обучение: возможности и перспективы. Высшее образование в России. №3, 1994

12. Домрачев В.Г., Багдасарян А., Дистанционное обучение на базе электронной почты. Высшее образование в России, №2, 1995.

13. Ибрагимов В. А., Петрушин В. А., Экспертно-обучающие системы. Киев, 1989.

14. Иванников А.Д., Тихонов А.Н., Технология ДО в России. Высшее образование в России, №3, 1994.

15. Использование АОС в учебном процессе. Средства обучения в ВШ и ССШ. Сборник научных рефератов. Обзорная информация. № 9, 1995.

16. Коржов. В. Многоуровневые системы клиент-сервер. «Сети» • №6, 1997 • стр. 72-75

17. Койт. М. Модель пользователя в диалоговых системах. Труды Международного семинара по компьютерной лингвистике и ее приложениям. «Диалог-95» Казань, 31.05-4.06 1995, 157-158.

18. Куров A.B., Рудаков И.В., Новые тенденции развития АОС. Труды Международного семинара по компьютерной лингвистике и ее приложениям. «Диалог-95» Казань, 31.05-4.06 1995, 158-160.

19. Линтикам Д. С., Разгадка архитектуры клиент-сервер, PC Magazine, March 26, 1996, p. NE1

20. Майерс Г. Искусство тестирования программ. 1982 М: Финансы и статистика.

21. Наземский В.И., Титов М.А., Токарева B.C., Новое поколение компьютерных обучающих систем. Вестник МГТУ, Сер. Приборостроение, 1993 № 3.

22. Соломатин Н.М. Куда идут АОС? Вестник МГТУ, Сер. Приборостроение, 1993 №3.

23. Средства обучения в ВШ и ССШ. Сборник научных рефератов. Обзорная информация. № 9, 1995.

24. Удальцов C.B., Среда разработки и поддержки систем дистанционного обучения IDLE — технологический аспект. «Дистанционное образование» М. №1, 1998, 44-48.

25. Эссик К. Компании производящие клиент/серверные приложения поглядывают в сторону Web технологий. «Cera/intranet» ■ №6, 1996 ■ стр. 25-26

26. Chernigovskaya T.V., Gavrilova Т.А., Voinov A.V. Neuro-cognitive Bias for Distance and Computer-Aided Learning. In: 8th Intl. PEG Conference «Meeting the Challenge of the New Technologies» . 30th May - 1st June 1997, Sozopol, Bulgaria.

27. Chernigovskaya T.A., Gavrilova T.A., Voinov A.V., Udaltsov S.V. Intelligent Develoopment Tool for Adaptive Courseware on WWW. Proc. of 4th Int. Conf. On Сотр. Aided Learning and Instruction in Sc. And Eng., 1998,464-467.

28. Coad P., Mayfield M., Kern J. Java Design: Building Better Apps and Applets, Prentice Hall 1998.

29. Ellsworth J.H. Education on the Internet. Indianapolis: Sams Publishing, 591 pp. 1994

30. Gavrilova Т., Sankina Т., Udaltsov S. Teletutor Workbench for Internet Distance Learning Environment / Proc. of Int.Con. on Integrating Technology into Computer Science Education ITISCE'97, Uppsala, Sweden, 1997. pp. 67-69.

31. Gavrilova Т., Voinov A., Zudilova E. User modelling technology in intelligent system design and interaction. In: Proceedings of East-West International Conference on Human-Computer Interaction HCI'95, Moscow,115-128. 1995

32. Gavrilova Т., Voinov A. Adaptive Interface Design and Scenario Control via User Modeling. In: Preprints of IFAC/IFIP/IFORS/IEA

33. Simposium on Analysis, Design and Evaluation of Man-Machine Systems, MMS'95. MIT, 1995, Cambridge, 535-540.

34. Grimes G., «Going the Distance with Technology. Happy 1000th Anniversary to Distance Education,» 'etin, May 1993, pp. 6-8.

35. Kaas R. Student Modeling in Intelligent Tutoring Systems -Implications for User Modeling. In: User Models in Dialog Systems. USA. 1989

36. Lifshits A., Gavrilova T., Kushtina E. Individualized Teaching in the Framework of Distance Learning Course: Russian Experience // International Conference on Open Learning.- Cambridge, Great Britain. 1995 pp. 111-117.

37. Moore, M.G. & Kersley, G. Distance Education: A Systems View. Belmont, CA: Wadsworth, 1996.

38. O'Hare G., Jennings N. eds. Foundations of Distributed Artificial Intelligence. Sixth-Generation Computer Technology Series. Branko Soucek, Series Editor. John Wiley & Sons, 1996.

39. Orfali R., Harkey D., Edwards J. The Essential Clien/Server Survival Guide, Second Edition. John Wiley & Sons, 1996.

40. Parodi, D. Ponta, A.M. Scapolla, M. Taini. Lecture Notes in Computer Science N 1108: Third International Conference on Computer

41. Aided Learning and Instruction in Science and Engineering CALISCE'96, San-Sebastian, Spain, 1996, Springer Verlag. p.213.

42. Preiss Bruno R. Data Structures and Algorithms With Object-Oriented Design Patterns In C++. John Wiley & Sons, 1999.

43. Rich E. Users are individuals: Individualizing User Models. Int. Journal on Man-Machine studies, Vol.18. 1983, 199-214.

44. Shoham Y. Agent-oriented Programming. Artificial Intelligence, vol. 60, pp. 51-92. 1993

45. Steinberg, E.R. The Potential of Computer-based Telecommunications for Instruction. Journal of Computer-based instruction, 19(2), 1992, 42-46.

46. Takaoka R., Okamoto T. An Intelligent Programming Supporting Environment based on Agent Model. IEICE Trans. INF. & SYST., vol. E80-D, No. 2 February. 1997

47. Return the next page for loading, leturns:the url of the next page.ublic static final boolean calculateNextPage()

48. Calculate the next page for the current student Returns:true is the calculation successfully finishedublic static final java.lang.String getPreviousPage()

49. Remembers the previous page. Returns:the url of the previous page.ublic static final java.lang.String getFirstPage()

50. Determines the first page of the course, teturns:the url of the first page.ublic static final java.lang.String getLastPage()

51. Gives the last page visited by the current student, teturns:the url of the last page.ublic static final void testPerformed(Testlet testlets .)

52. Fixes the fact that the current student performed some test.ublic static final void testPerformed(FieldValue results.)

53. Ublic void openConnection(java.lang.String driverName,java.lang.String sourceName, java.lang.String userName, java.lang.String password) throws ava.sql.SQLException, j ava.lang.ClassNotFoundException

54. Saves the course to JDBC source "hrows:java.sql.SQLException some 10 error occured

55. Class SPbTU.DLS.CourseElementStorageava.lang.Obj ect----Udaltsoft.dbio.Obj ectStorage----SPbTU.DLS.CourseElementStoragelublic class CourseElementStoragextends Udaltsoft.dbio.ObjectStorage

56. Udaltsoft.GraphViewer.GraphVertex to) ublic CourseLink(CourseElement to)1. Viethodsublic java.lang.String getRule() ublic void setRule(java.lang.String s) ublic int getID() ublic void setID(int i)

57. Class SPbTU.DLS.Language.OrExpressionava.lang.Obj ect----SPbTU.DLS.Language.NaryLogicalExpression----SPbTU.DLS.Language.OrExpressionublic class OrExpressionxtends LogicalExpression1. Constructorsublic OrExpression()1. Methodsublic boolean evaluate()

58. Class SPbTU.DLS.Language.TestAppletava.lang.Obj ect----j ava.awt.Component

59. Class SPbTU.DLS.Language.TrueLogicalExpressionava.lang.Obj ect----SPbTU.DLS.Language.UnaryLogicalExpression----SPbTU.DLS.Language.TrueLogicalExpressionublic class TrueLogicalExpressionxtends LogicalExpression1. Constructors

60. Ublic TrueLogicalExpression()1. Methodsublic final boolean evaluate()-ublic final java.lang.String toString()verrides:toString in class java.lang.Object

61. Ublic LogicalExpression getArgument()ublic void setArgument(LogicalExpression expr)

62. Terminates the JDBC connectionublic static void login(java.applet.Applet applet,java.awt.event.ActionListener listener, int levelRequired)

63. Writes the attempt to get the URL to the journal, 'arameters:who defines the userurl defines got urlteturns:the event id assigned to this journal recordublic static final int journalTest(User who,java.lang.String url)

64. Writes the attempt to perform the test to the journal, 'arameters:who defines the userurl defines got url of the testleturns:the event id assigned to this journal recordublic static final User who)

65. Finds the last record of the user, 'arameters:who defines the user1. Returns:the last action performed by the userublic static final User who)

66. Finds the last URL visited by the user, 'arameters:who defines the userleturns:the last "getURL" action performed by the userublic static final java.util.Vector getProtocol(User who)

67. Return the whole protocol for the user, 'arameters:who defines the user1. Returns:

68. Vector of all actions performed be the userublic static final java.util.Vector getTestlDs(User who)

69. Return all tests (event IDs) performed by user, 'arameters:who defines the userleturns:

70. Vector of all tests (IDs) performed be the userublic static final boolean clearProtocol(User who)

71. Clear the protocol for the user, 'arameters:who defines the userteturns:true on success

72. Clear the test results for the user, 'arameters:who defines the user leturns:true on successiublic static final void journalTestResults(int eventID,1. FieldValue results.)

73. Fixes the fact that the current student performed some test.iublic static final void journalTestResults(int eventID,

74. Testlet testlets.) iublic static final java.util.Vector getTestResults(int eventID)

75. Retreives the results of the test. Returns:the Vector of FieldValue objects representing all test resultsiublic static final int getTestMark(int eventID)

76. Retreives the mark got on the test. Returns:the mark on success, -1 on failiublic static final boolean deleteTestMark(int eventID)

77. Deletes the mark got on the test. Returns:true on success, false on failiublic static final boolean setTestMark(int eventID,int mark)

78. Sets the mark got on the test. Checks if the mark has already been set! Returns:true on success, false on failublic static final FieldValue getTestResults(java.lang.String testName,java.lang.String fieldName)

79. Class SPbTU.DLS.StudentEditorava.lang.Obj ect

80. Ublic PathSubstitution getSubstitution()

81. Ublic void setSubstitution(PathSubstitution s)

82. Ublic java.awt.event.ActionListener getListener()ublic void setListener(java.awt.event.ActionListener listener)lublic final void reset()lublic final void actionPerformed(java.awt.event.ActionEvent e)

83. Class SPbTU.DLS.Testing.TestCollector1.ava.lang.Obj ect----SPbTU.DLS.Testing.TestCollectormblic class TestCollectorxtends java.lang.Object mplements java.io.Serializable1. Constructorsmblic TestCollector()1. Methods

84. Public int getNumberOfPairs()sublic void setNumberOfPairs(int num) public void setElement(int index,1. FieldValue value)public void update()mblic java.lang.String toString()3verrides:toString in class j ava. lang. Object

85. Terminates JDBC structures. Logouts the current student (if necessary) )verrides:destroy in class java.applet.Appletrnblic void setNextEnabled(boolean value)ublic final void actionPerformed(java.awt.event.ActionEvent event)

86. Handles all applet's buttons. >arameters:event contains the AWTEvent sent by the buttonsublic static void updateNext()

87. Calculates the address of the next page and update the "next" button1. Л oo.Jaj^-^ "о"'1. Утверждаю»ор центрапрофессЯФовагЛ"Е?нс>го обновления ■к -г- «и

88. Менеджмент и комдьюд?ёрные-;7т§хнологии»1. Л s. WV. у.Дрфшиц А.Л,1. АКТнаучно-технической комиссии о внедрении результатов диссертационной работы Удальцова C.B.1. Комиссия в составе:

89. Реализованный автором программный инструментарий IDLE внедрен для разработки курсов дистанционного обучения современному строительному менеджменту.

90. Результаты работы внедрены по тематике организации, что позволило повысить качество дистанционной формы обучения в Центре.

91. Результаты диссертационной работы предполагается использовать и в дальнейшем.1. Я'

92. Председатель комиссии Члены комиссии1. Дата:30 апреля 1999 г,1. Утверждаю»

93. Проректор по учебно-методической работе Сз^^^^^^^ргский академии метолЬ^%.е*Ш1^^^™аавления (ЛИМТУ)1. АКТнаучно-технической комиссии о внедрении результатов диссертационной работы Удальцова C.B.1. Комиссия в составе:

94. Результаты работы внедрены по тематике организации, что позволило повысить степень усвоения студентами основного материала дисциплины.

95. Результаты диссертационной работы предполагается использовать и в дальнейшем.