Про віртуальне середовище для онлайн-навчання
Досліджуються системи для онлайнового навчання, побудовані відповідно до стандарту SCORM. Проаналізовано особливості формування навчального середовища на різних етапах процесу навчання, який передбачає виконання студентом практичних завдань та їх автоматизовану перевірку. Основні підходи демонструют...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України
2010
|
| Назва видання: | Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22277 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Про віртуальне середовище для онлайн-навчання / В. Височанський, Л. Клакович, П. Кущак, А. Музичук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2010. — Вип. 11. — С. 49-55. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-22277 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-222772011-06-21T12:07:31Z Про віртуальне середовище для онлайн-навчання Височанський, В. Клакович, Л. Кущак, П. Музичук, А. Досліджуються системи для онлайнового навчання, побудовані відповідно до стандарту SCORM. Проаналізовано особливості формування навчального середовища на різних етапах процесу навчання, який передбачає виконання студентом практичних завдань та їх автоматизовану перевірку. Основні підходи демонструються на прикладі навчальної системи IUDICO, розробленої для вивчення програмування. Розглянуто використання зовнішніх сервісів для перевірки рівня знань студентів та їх практичних навиків у написанні коду програм. Оцінювання результатів навчання виконується за допомогою метрик, які застосовують для оцінки якості програмного забезпечення. Online learning systems built according to SCORM standard are investigated. The main aspects of organization of the educational environment are analyzed at different stages of the educational process that includes student’s execution of practical tasks and their automated verification. The main approaches are demonstrated with the example of the learning system IUDICO, designed to study programming. Usage of external services for checking students’ knowledge level and their practical skills in writing code is discussed. Evaluation of learning results is done by means of metrics that are usually used to evaluate a software quality. Исследуются системы онлайнового обучения, построенные соответственно стандарту SCORM. Проанализировано особенности формирования обучающей среды на различных этапах учебного процесса, который предусматривает выполнение студентом практических заданий и их автоматизированную проверку. Основные подходы продемонстрировано на примере обучающей системы IUDICO, разработанной для обучения программированию. Рассмотрено использование внешних сервисов для проверки уровня знаний студентов и их практических навыков при написании кода программ. Оценивание результатов обучения производится с помощью метрик, которые применяют для оценки качества программного обеспечения. 2010 Article Про віртуальне середовище для онлайн-навчання / В. Височанський, Л. Клакович, П. Кущак, А. Музичук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2010. — Вип. 11. — С. 49-55. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1816-1545 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22277 004.75 uk Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Досліджуються системи для онлайнового навчання, побудовані відповідно до стандарту SCORM. Проаналізовано особливості формування навчального середовища на різних етапах процесу навчання, який передбачає виконання студентом практичних завдань та їх автоматизовану перевірку. Основні підходи демонструються на прикладі навчальної системи IUDICO, розробленої для вивчення програмування. Розглянуто використання зовнішніх сервісів для перевірки рівня знань студентів та їх практичних навиків у написанні коду програм. Оцінювання результатів навчання виконується за допомогою метрик, які застосовують для оцінки якості програмного забезпечення. |
| format |
Article |
| author |
Височанський, В. Клакович, Л. Кущак, П. Музичук, А. |
| spellingShingle |
Височанський, В. Клакович, Л. Кущак, П. Музичук, А. Про віртуальне середовище для онлайн-навчання Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології |
| author_facet |
Височанський, В. Клакович, Л. Кущак, П. Музичук, А. |
| author_sort |
Височанський, В. |
| title |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| title_short |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| title_full |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| title_fullStr |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| title_full_unstemmed |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| title_sort |
про віртуальне середовище для онлайн-навчання |
| publisher |
Центр математичного моделювання Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22277 |
| citation_txt |
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання / В. Височанський, Л. Клакович, П. Кущак, А. Музичук // Фіз.-мат. моделювання та інформ. технології. — 2010. — Вип. 11. — С. 49-55. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| series |
Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології |
| work_keys_str_mv |
AT visočansʹkijv provírtualʹneseredoviŝedlâonlajnnavčannâ AT klakovičl provírtualʹneseredoviŝedlâonlajnnavčannâ AT kuŝakp provírtualʹneseredoviŝedlâonlajnnavčannâ AT muzičuka provírtualʹneseredoviŝedlâonlajnnavčannâ |
| first_indexed |
2025-07-02T23:33:19Z |
| last_indexed |
2025-07-02T23:33:19Z |
| _version_ |
1836580034630909952 |
| fulltext |
49
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання
Василь Височанський1, Леся Клакович2, Петро Кущак3, Анатолій Музичук2
1 к. ф.-м. н., професор, Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Університетська 1, Львів,
79000
2 к. ф.-м. н, доцент, Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Університетська 1, Львів, 79000,
e-mail: lesia_klakovich@yahoo.com
3 Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Університетська 1, Львів, 79000
Досліджуються системи для онлайнового навчання, побудовані відповідно до стандарту
SCORM. Проаналізовано особливості формування навчального середовища на різних етапах
процесу навчання, який передбачає виконання студентом практичних завдань та їх авто-
матизовану перевірку. Основні підходи демонструються на прикладі навчальної системи
IUDICO, розробленої для вивчення програмування. Розглянуто використання зовнішніх сер-
вісів для перевірки рівня знань студентів та їх практичних навиків у написанні коду програм.
Оцінювання результатів навчання виконується за допомогою метрик, які застосовують
для оцінки якості програмного забезпечення.
Ключові слова: онлайнова навчальна система, віртуальне навчальне сере-
довище, система керування навчанням.
Вступ. Комп’ютеризація освіти відбувається синхронно з розвитком інформацій-
них технологій, при цьому можна умовно виділити кілька історичних етапів.
Спочатку — це застосування комп’ютерних систем для адміністрування освітніх
процесів у вищих навчальних закладах. Один із найперших прикладів — АІС
«Сигма» [1], розроблена у Львівському університеті у 1970-1973 рр. Інформацій-
ні технології в сучасному розумінні тоді були в стадії зародження, навіть безпо-
середнє програмування ще в окремих випадках виконувалося з використанням
машинних кодів. Наступний етап, хоч і опосередковано, але вже стосувався безпо-
середньо навчання — комп’ютери почали використовувати для автоматизації оці-
нювання знань за допомогою тестів. Технічною базою на цьому етапі були багато-
термінальні ЕОМ і локальні мережі персональних комп’ютерів. Доступні на той
час примітивні засоби організації взаємодії з користувачем і лише символьне відоб-
раження інформації не давали змоги ефективно подавати навчальний матеріал.
Поява доступних за ціною графічних дисплеїв і впровадження мережевих
технологій та Інтернету, а також створення відповідних програмних засобів та
інформаційних технологій визначають третій етап комп’ютеризації освіти — ви-
користання комп’ютерних систем, які вже охоплюють усі сторони навчального
процесу, за яким закріпилася назва онлайн-навчання. Серед низки переваг такої
форми навчання над традиційними, на нашу думку, варто відзначити її придат-
ність до поєднання індивідуалізації навчального процесу щодо суб’єкта навчання
УДК 004.75
Василь Височанський, Леся Клакович, Петро Кущак, Анатолій Музичук
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання
50
з його масштабом — кількістю охоплених студентів. В онлайн-системах масш-
табність стає винятково технічним параметром.
Роль індивіда є домінантна під час визначення напрямків і змісту навчання
у процесі самоосвіти. Через неформальний характер такого виду навчання особа
потребує особливого навчального середовища, яке отримало назву Personal Lear-
ning Environment (PLE) [2]. Tехнології Web-2.0 і відповідні програмні засоби да-
ють змогу кожному будувати та налаштовувати такі PLE, які найкраще підходять
для конкретних навчальних потреб і для запровадження власних стилів навчання.
Рівень організації онлайнової взаємодії та співпраці засобами PLE, а також без-
посередня інтеграція з системами соціальних мереж, блогів, повідомлень та ін.
свідчать про перехід процесу комп’ютеризації освіти на новий етап. Він відбува-
ється у тісному взаємозв’язку з іншими сферами соціального комп’ютингу.
Предметом нашого дослідження є середовище для онлайн-навчання, яке
орієнтоване на університетські курси та тренінги. Таке навчання характеризується
з одного боку значним рівнем формалізації (навчальний курс має конкретний у
часовому вимірі план із певною метрикою оцінювання), з іншого — спрямоване на
індивіда (хоча, зазвичай, відбувається у вигляді групового навчання). При цьому
маємо на увазі такі курси, в яких можна оцінити рівень знань за допомогою
практичних завдань, результати виконання яких подають у файлах певного фор-
мату. До такої категорії, очевидно, належать навчальні дисципліни, пов’язані з
розробкою програм. У цьому випадку результатом є програмний код, до якого
можна застосувати типове програмне забезпечення (компілятори, лінкери, профай-
лери та ін.), а також використати відомі підходи та метрики для оцінювання коду [3].
1. Онлайнова навчальна система IUDICO
Сучасна класифікація онлайнових навчальних систем базується на їхній функціо-
нальності та повноті охоплення видів діяльності усіх користувачів. Якщо нада-
ється принаймні мінімальний набір операцій для викладу навчального матеріалу
та керування процесом навчання, то мають на увазі систему керування навчан-
ням (LMS). У сучасних онлайн-системах LMS є однією з головних підсистем,
інтегрованою з підсистемами адміністрування користувачів, підготовки навчальних
матеріалів, пошуку інформації тощо. В сукупності вони формують специфічне
середовище для навчання. На відміну від PLE, у цьому випадку воно строго кон-
фіґурується LMS залежно від ролі та конкретного сценарію роботи користувача в
поточний момент. За традицією об’єктно-орієнтованого програмування через полі-
морфний прояв основних характеристик навчального середовища стосовно таких
систем використовуватимемо термін віртуальне середовище (Virtual Environment,
VE). Онлайнова навчальна система IUDICO [4], яка розробляється під керівницт-
вом і за участю авторів цієї роботи, є типовий представник такого програмного
забезпечення (див. рис. 1).
Зауважимо, що окрім наявності Web-сервісу, архітектура IUDICO в основ-
ному подібна до архітектури відомих систем для онлайн-навчання [5-8]. Наявність
сайту дає змогу використовувати систему практично будь-де та в будь-який час.
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2010, вип. 11, 49-55
51
Завдяки такій архітектурі можна, як і у випадку систем [7] і [8], розбудовувати
навчальне середовище до масштабу освітнього порталу для організації різнома-
нітних видів онлайн-навчання в університетах, школах і корпораціях. Десятки
тисяч організацій (серед яких також багато українських), зареєстрованих на сай-
тах цих VE їхніми користувачами, — свідчення популярності та відповідної
якості цих систем.
IUDICO, як і решта згаданих онлайн-систем, окрім широких можливостей
щодо автоматизації навчальних процесів, зручного та «дружнього» інтерфейсу
для всіх категорій користувачів мають ще одну важливу спільну рису. Це здатність
кожної системи подавати матеріали навчального курсу, підготовлені у будь-якій із
них. Для цього достатньо, щоб матеріали відповідали одному з освітніх стандартів —
Sharable Content Object Reference Model (SCORM) [9]. Започаткований урядовими
комісіями США та підтриманий багатьма, як державними, так і громадськими орга-
нізаціями Америки, Австралії та Європи, а також відомими софтверними компаніями,
цей стандарт розвивається під егідою ADL [10]. Зростання кількості LMS, які під-
тримують SCORM, — об’єктивний показник прогресивності основних його положень.
Рис. 1. Архітектура онлайнової навчальної системи IUDICO
Василь Височанський, Леся Клакович, Петро Кущак, Анатолій Музичук
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання
52
Система IUDICO повністю відповідає рекомендаціям і положенням стан-
дарту SCORM, які стосуються організації як навчального матеріалу, так і на-
вчального процесу. Підсистема SCORM Management System забезпечує імпорт
навчального курсу та його наступне використання у навчальному процесі. Навчаль-
ний курс формується за допомогою спеціального редактора з об’єктів загально-
доступного змісту (Sharable Content Objects, SCO). Вони описують структуру
навчального матеріалу, який може компонуватися з вмістимого файлів довіль-
ного формату. Зокрема, в курсах із програмування це можуть бути файли з
програмним кодом, UML-моделі тощо.
SCO — елементарна частина курсу, яка може взаємодіяти з іншими підсис-
темами. При цьому способи обміну даними визначає друга частина стандарту —
Run-Time Environment (RTE). RTE визначає механізми взаємодії, відтворення та
запуску SCO у середовищі виконання. Основою для цього є API-інтерфейс і спе-
ціальна модель даних, яка визначає структуру об’єктів, які формуються в процесі
навчання. В IUDICO їх також використовують для зв’язку з Web-сервісом.
2. Онлайн-тестування та програмування
Окрім подання навчального курсу, вимоги SCORM також дають змогу стандар-
тизувати способи визначення досягнутого студентом рівня знань. Для цього ви-
користовується тестування. В згаданих вище онлайн-системах воно орієнтоване
на різні види тестів, у яких вся множина правильних відповідей є артефакт на-
вчального курсу та використовується для співставлення з відповідями студента.
Особливостями такого підходу є, по-перше, потреба під час тестування прихову-
вати від студента ці правильні відповіді, по-друге, розміщення таких відповідей
серед матеріалів курсу обмежує види завдань. Такі обмеження мають суттєвий
прояв, якщо навчальні предмети є слабоформалізовані та передбачають виконан-
ня практичних завдань, які можуть мати різні шляхи отримання потрібного ре-
зультату. Це, зокрема, стосується дисциплін, пов’язаних із програмуванням алго-
ритмічними мовами, використанням конкретних інформаційних технологій та
інструментаріїв розробки програмного забезпечення.
Зазначимо, що серед існуючих онлайн-систем є низка для перевірки пра-
вильності програм (на зразок CSUS PC^2 [11]). Однак у більшості випадків вони
не орієнтовані на подання навчального матеріалу, не мають пошукових систем.
У них також низька інтероперабельність з іншими середовищами та слабка екс-
пертна частина, самі вони не придатні до всебічного аналізу результатів — відпо-
відей студента. Тому такі програми не є повноцінні навчальні системи.
У системі IUDICO для перевірки практичних завдань передбачено вико-
ристання Web-сервісів. Це є подальший розвиток викладеного в [12, 13] підходу
до оцінювання правильності програмного коду, який тепер реалізований відпо-
відно SCORM. Схему, за якою в IUDICO реалізовано взаємодію SCO з Web-
сервісом, подано на рис. 2. У цьому випадку SCO надає студентові тест, у якому
відповіддю має бути програмний код — вся програма або її фрагмент. SCO за
певними правилами доукомплектовує відповідь до вигляду завершеної програми,
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2010, вип. 11, 49-55
53
яка і пересилається Web-сервісу. Тут програма може бути відкомпільована потріб-
ним компілятором (звідси назва «компільований тест»), скомпонована з іншими
модулями та запущена на виконання. Отриманий результат (або опис причин, які
унеможливили його появу) сервіс повертає в LMS.
При вивченні дисциплін, які стосуються програмування, окрім ознайомлення
з певним матеріалом (теоретичною частиною курсу) студент виконує практичні
завдання щодо розробки програм. Йдеться про безпосереднє написання коду,
проектування структур даних, розробку алгоритмів тощо з певними властивостями.
Діапазон цих властивостей практично необмежений: від вимог синтаксису еле-
ментарних конструкцій до положень інформаційних технологій. Під час викла-
дання навчального матеріалу з допомогою системи IUDICO можна безпосеред-
ньо демонструвати відповідні властивості програми в процесі її виконання.
Аналогічно, шляхом реального виконання, можна перевіряти написаний студен-
том програмний код і на основі отриманих результатів оцінити рівень знань.
Архітектура Web-сервісів є проста та гнучка, незалежна від платформи.
Практика використання онлайн-системи у ході проведення практичних занять із
курсу «Основи програмування» підтвердила ефективність такої архітектури.
Поточна версія IUDICO використовує сервіси для роботи з програмами, які напи-
сані мовами С++, C#, java та Delphi. Залежно від навантаження системи (кіль-
кості одночасних студентських сеансів, потреби в ресурсах, складності обчис-
лень) її легко масштабувати внаслідок локалізації Web-сервісів на окремих робо-
чих станціях відповідної потужності.
Рис. 2. Схема використання Web-сервісу в компільованих тестах
Василь Височанський, Леся Клакович, Петро Кущак, Анатолій Музичук
Про віртуальне середовище для онлайн-навчання
54
3. Особливості віртуалізації навчального середовища
Систему IUDICO побудовано за шаблоном Model-View-Controller, при цьому ви-
окремлення шару View дає прості рішення щодо реалізації концепції VE. Віртуа-
лізація відбувається за двома основними напрямами. Перший детермінує
поточний набір функціональних і структурних характеристик VE для кожного
користувача на конкретному етапі навчального процесу. Зокрема, при вивчення
нового матеріалу користувачеві знадобиться доступ до додаткових інформацій-
них ресурсів, використання пошукової системи тощо. Очевидно, що під час
виконання контрольних завдань згадані засоби повинні бути недоступні, а сама
діяльність студента — строго регламентована. Це досягається на основі третьої
частини стандарту SCORM — Sequencing and Navigation, яка визначає
послідовність дій студента згідно сценарію проходження навчального курсу. При
цьому враховується як поточний стан навчального процесу, так і результати
поточної активності студента. Навчання відбувається за навчальним планом,
у якому викладач розбиває навчальний курс на визначені в часі етапи з конкрет-
ними формами контролю успішності. На індивідуальну активність конкретного
користувача налаштовано також пошуково-інформаційну підсистему IUDICO,
яка на етапах вивчення студентом теоретичного матеріалу працює з доступними
для нього навчальними курсами, а під час використання викладачем обмежується
його власними курсами.
Другий напрям віртуалізації дає змогу користувачеві IUDICO за власною
ініціативою формувати компоненти VE, які підвищують ефективність пов’язаних
із ним навчальних процесів. Зокрема, при вивченні теоретичного матеріалу зруч-
но користуватися журналом відвідування додаткових інформаційних ресурсів,
який дає змогу впорядковувати відповідні лінки за назвами курсів, темами, клю-
човими словами, а також надає свої ресурси пошуковій системі. Для виконання
практичних завдань із програмування студент розгортає відповідні програмні
проекти на локальних персональних комп’ютерах. При цьому йому часто дово-
диться повертатися до роботи з ними ще й на інших комп’ютерах, нерідко під-
тримувати різні версії. З цією метою VE підтримує дерево проектів користувача,
яке в архівованому вигляді містить необхідні файли кожного проекту, з них ко-
ристувач може легко відновити сам проект у відповідному середовищі розробки
програм. Зауважимо, що в обох наведених прикладах інформація має яскраво ви-
ражений індивідуальний характер, її мета-дані зберігаються в LMS.
Висновки. Застосування нових архітектурно-функціональних рішень у системі
онлайнового навчання IUDICO створює умови для віртуалізації навчального сере-
довища, що підвищує ефективність процесу навчання й об’єктивність оцінювання
знань та умінь студента. Водночас такий підхід дає змогу використовувати нові
методики навчального процесу, орієнтовані, у першу чергу, на індивідуальне на-
вчання студентів, а також на організацію безперервної професійної освіти.
ISSN 1816-1545 Фізико-математичне моделювання та інформаційні технології
2010, вип. 11, 49-55
55
Література
[1] Завада, О. П. Використання інформаційних технологій в автоматизованій інформаційній
системі «Сигма» / О. П. Завада // Матеріали ХVІ Всеукр. наук. конф. «Сучасні проблеми
прикладної математики та інформатики». — Львів: ЛНУ імені Івана Франка, 2009. — С. 87.
[2] Attwell, G. Personal Learning Environments — the future of eLearning? / G. Attwell. —
http://www.elearningeuropa.info/files/media/media11561.
[3] Tian, J. Software Quality Engineering: Testing, Quality Assurance and Quantifiable Improvement /
J. Tian. — Hoboken, New Jersey: Published by John Wiley & Sons, Inc., 2005. — 412 p.
[4] IUDICO: Online Study and Testing System. — http://code.google.com/p/iudico/.
[5] ILIAS Learning Management System. — www.ilias.de.
[6] Moodle Learning Management System. — http://moodle.org.
[7] Blackboard Learn. — http://www.blackboard.com/Teaching-Learning/Overview.aspx.
[8] SharePoint Learning Kit. — http://slk.codeplex.com/.
[9] Sharable Content Object Reference Model. — www.adlnet.gov/Technologies/scorm.
[10] Advanced Distributed Learning. — www.adlnet.gov.
[11] CSUS PC^2. — http://www.ecs.csus.edu/pc2.
[12] Muzychuk, A. Information system «Testing Monitor» / A. Muzychuk, S. Litynskyj // ATVN-EU-GP
Conference Proceedings, Pultusk, December 1-3, 2005. — Warsaw: National Institute of Telecom-
munications, 2005. — Р. 199.
[13] Музичук, А. О. Про один підхід до розробки інформаційних систем для навчального процесу /
А. О. Музичук, В. В. Мельничук, О. З. Панкевич // Матеріали міжнар. науково-практичної
конф. «Інформаційні технології в сучасній економіці, менеджменті та освіті». — Львів,
2005. — С. 115-118.
On virtual environment for online learning
Vasyl Vysochanskyi, Lesya Klakovych, Petro Kushchak, Anatoliy Muzychuk
Online learning systems built according to SCORM standard are investigated. The main aspects of
organization of the educational environment are analyzed at different stages of the educational
process that includes student’s execution of practical tasks and their automated verification. The
main approaches are demonstrated with the example of the learning system IUDICO, designed to
study programming. Usage of external services for checking students’ knowledge level and their
practical skills in writing code is discussed. Evaluation of learning results is done by means of
metrics that are usually used to evaluate a software quality.
О виртуальной среде для онлайн-обучения
Василий Высочанский, Леся Клакович, Петр Кущак, Анатолий Музычук
Исследуются системы онлайнового обучения, построенные соответственно стандарту
SCORM. Проанализировано особенности формирования обучающей среды на различных
этапах учебного процесса, который предусматривает выполнение студентом практичес-
ких заданий и их автоматизированную проверку. Основные подходы продемонстрировано
на примере обучающей системы IUDICO, разработанной для обучения программированию.
Рассмотрено использование внешних сервисов для проверки уровня знаний студентов и их
практических навыков при написании кода программ. Оценивание результатов обучения
производится с помощью метрик, которые применяют для оценки качества программного
обеспечения.
Представлено професором Я. Савулою
Отримано 30.04.10
|