Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem

Pełen tekst

(1)KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE EDUKACJI PERSONALIZOWANYM E-LEARNINGIEM JAN STUDZISKI Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy ANDRZEJ ZIÓŁKOWSKI WSISiZ Warszawa Streszczenie: W artykule przedstawiono opis systemu komputerowego Studio-7 przeznaczonego do wspomagania procesu nauczania studentów z wykorzystaniem Internetu. System opracowany w Instytucie BadaĔ Systemowych (IBS) PAN został przetestowany w nauczaniu wybranych przedmiotów na Uniwersytecie Techniczno-Przyrodniczym (UTP) w Bydgoszczy, w Szkole WyĪszej im. Pawła Włodkowica w Płocku oraz w WyĪszej Szkole Informatyki Stosowanej i Zarządzania (WSISiZ) w Warszawie. Opisano strukturĊ i funkcje systemu, zastosowane technologie informatyczne i algorytmy komunikacji ze studentami. System jest ciągle rozwijany w oparciu o zdobywane doĞwiadczenie eksploatacyjne. Słowa kluczowe: e-learning, nauczanie zdalne, nauczanie wspomagane komputerowo 1. Wprowadzenie Rosnca w okresie cigle jeszcze trwajcej w Polsce transformacji ustrojowej mobilno. zatrudnienia z jednej strony i burzliwy rozwój technologii informatycznych z drugiej strony s przesłankami do tego, aby tworzy narzdzia umoliwiajce efektywn współprac zespołów, których uczestnicy nie s zgromadzeni w jednym czasie w jednym miejscu, a czsto oddaleni od siebie o setki kilometrów, jednak majc dostp do Internetu mog si ze sob komunikowa. praktycznie na bieco. Dotyczy to zarówno prowadzenia prac badawczych, których wykonawcy pochodz coraz czciej z rónych orodków naukowych, szczególnie przy realizacji duych projektów badawczo-rozwojowych, jak równie prowadzenia pracy dydaktycznej w uczelniach wyszych, gdy prawie powszechn staje si praktyka, e miejsca zamieszkania i zatrudnienia nauczycieli akademickich s róne. W tym ostatnim przypadku wspólne spotkania nauczycieli i studentów odbywaj si zwykle cyklicznie, co pewien czas, natomiast dla prawidłowego procesu dydaktycznego jest jednak koniecznym, aby kontakt studenta z wykładowc czy z osob prowadzc wiczenia był moliwie cigły, aby móc na bieco wyjania problemy pojawiajce si u studentów zwykle ju po zakoczeniu zaj , oraz aby równie w czasie poza zajciami móc kontrolowa stan wiedzy studentów. W tym włanie celu opracowano Instytucie Bada Systemowych PAN system informatyczny Studio-7, wspomagajcy nauczanie studentów, który przetestowano na trzech uczelniach: pastwowym Uniwersytecie Techniczno-Przyrodniczym w Bydgoszczy oraz prywatnej Szkole Wyszej im. Pawła Włodkowica w Płocku i prywatnej Wyszej Szkole Informatyki Stosowanej i Zarzdzania w Warszawie, przy prowadzeniu zaj ze statystyki matematycznej, inynierii oprogramowania, zarzdzania projektami i informatyki..

(2) 200. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. 2. Funkcje systemu System Studio-7 jest aplikacj internetow wspomagajc nauczanie w szkołach wyszych. System jest dostosowany do wspomagania nauczania przedmiotów cisłych, z obszaru matematyki i informatyki. Nauczycielom akademickim prowadzcym wykłady lub wiczenia ze studentami system ułatwia przygotowanie i udostpnianie materiałów szkoleniowych a w szczególnoci przygotowywanie zada do rozwizywania oraz przygotowywanie i przeprowadzanie ocenianych automatycznie testów. Na podstawie obliczanej statystyki poprawnych odpowiedzi nauczyciel moe ocenia trudno poszczególnych zada czy pyta testowych, uzyskiwane efekty nauczania oraz wprowadza odpowiednie korekty do procesu dydaktycznego w zalenoci od uzyskanych wyników. Uczestnicy procesu dydaktycznego maj dostp do zamieszczanych w systemie materiałów oraz indywidualnie przydzielanych zada i testów, mog wykonywa zadania i testy a nastpnie na bieco sprawdza poprawno udzielonych odpowiedzi i, w przypadku testów, w zalenoci od uzyskiwanych wyników w kolejnych etapach ich wykonywania w sposób cigły doskonali swoje umiejtnoci. 3. Zastosowane technologie informatyczne System Studio-7 jest typow aplikacj internetow dostpn za porednictwem ogólnie dostpnych przegldarek internetowych. System zrealizowano w jzyku PHP wykorzystujc baz danych MySQL do przechowywania danych tekstowych i odnoników do plików graficznych. Aby zapewni wygodny interfejs uytkownika wykorzystano jzyk JavaScript. Edycja udostpnianych treci moe by wykonywana w standardowym edytorze tekstowym lub edytorze HTML typu WYSIWYG. Zastosowano odpowiednio zintegrowany z cał aplikacj edytor TinyMCE. Uyte technologie nie wymagaj dodatkowych licencji ani opłat. 4.. Uytkownicy systemu. Wyróniamy dwie podstawowe grupy uytkowników systemu Studio-7: • Administratorzy • Uczestnicy szkole. Do pierwszej grupy uytkowników, administratorów, zaliczamy osoby przygotowujce materiały do szkolenia, opracowujce zadania oraz opracowujce i przeprowadzajce testy i organizujce szkolenia. Osoby te maj pełne moliwoci edycji treci materiałów, zada i testów, które mog udostpnia wybranym grupom uczestników wzgldnie indywidualnym uczestnikom szkole. Druga grupa uytkowników, studenci, moe przeglda udostpnione treci, wykonywa testy i sprawdza poprawno swoich odpowiedzi. Moliwoci edycji s w tym przypadku ograniczone. Mog edytowa oni jedynie wyniki przydzielonych do wykonania zada. Dostp do zasobów systemu uytkownicy uzyskuj po zalogowaniu. Do indywidualnego logowania si w systemie wykorzystuje si adres e-mailowy uytkownika i 6-cio znakowe hasło generowane przez system na podstawie tego adresu. Hasła s zapamitywane w systemie. Jeli uytkownik zapomni swojego hasła, to po podaniu podczas logowania adresu e-mailowego bez hasła zostanie mu wysłane przypomnienie hasła na podany adres e-mailowy..

(3) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 201. Rys. 1. Sposób logowania siĊ w systemie Studio-7 Nowi uytkownicy musz by zarejestrowani w systemie. Najczciej uczestnicy rejestruj si sami na wybrany temat, kurs lub projekt po udostpnieniu przez administratora nazwy tematu, kursu lub projektu i odpowiedniego hasła rejestracji. Uczestnika szkolenia moe równie zarejestrowa administrator systemu, znajcy jego adres e-mailowy. 5. Struktura informacji Informacje gromadzone w systemie Studio-7 tworz struktur hierarchiczn zbudowan z nastpujcych składników / poziomów: • Instytucja • Projekt • Kurs • Temat • Zadanie • Wynik • Test • Pytanie..

(4) 202. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. Rys. 2. Ekran z przykładową strukturą informacji w systemie Studio-7 Na rys. 2 pokazano przykładowy ekran edycji systemu. Z lewej strony ekranu znajduje si rozwijalne menu ze składnikami hierarchicznej struktury, przy czym rónymi kolorami oznacza si róne jej poziomy. Poziom Instytucji, to w tym przypadku UTPB, czyli Uniwersytet TechnicznoPrzyrodniczy Bydgoszcz; poziom Projektu, to np. WZ-II-SZ, czyli Wydział Zarzdzania, II rok, Studia Zaoczne; poziom Kursu, to Statystyka opisowa; poziom Tematu, to Wykłady, a take Oceny kocowe i wiczenia; poziom Zadania, to np. Zadanie 1; poziom Testu, to w tym przypadku Test 01 a poziom Pytania, to Pytanie 01. Kolejny ekran edycji systemu pokazano na rus. 3. Na górze ekranu w pasku narzdziowym znajduj si ikony zmiany widoku struktury oraz uruchamiania rónych funkcji edycyjnych systemu: kopiowania, wstawiania nowych składników struktury, dodawania elementów (na tym samym poziomie struktury), dodawania pod-elementów (na niszym poziomie struktury), usuwania składników (elementów, pod-elementów) oraz edycji w trybie tekstowym lub w trybie WYSIWYG (dołczania do danych poziomów struktury materiałów szkoleniowych: wykładów, zada, testów). Teksty materiałów szkoleniowych przyporzdkowywanych indywidualnie poszczególnym poziomom/składnikom struktury (Projekt, Kurs, Temat, Zadanie, Test) mona równie indywidualnie przyporzdkowywa uczestnikom szkole, przyporzdkowywanym take odpowiedniemu poziomowi struktury: najczciej Instytucji, Projektowi wzgldnie Kursowi. Dla poszczególnych składników struktury mona ustala indywidualnie okres ich realizacji, przy czym okres kolejnego poziomu jest zawsze podzbiorem poziomu wyszego..

(5) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 203. Rys. 3. Ekran edycji w systemie Studio-7 6. Materiały szkoleniowe, zadania i testy 6.1. Materiały szkoleniowe Materiały szkoleniowe umieszczane na poziomie Tematu, s to teksty wykładów (składnik struktury Wykłady) przygotowane w formacie DOC wzgldnie PDF, a take zadania z rozwizaniami (składnik struktury wiczenia), stanowice materiał przerabiany na wiczeniach. Do materiałów szkoleniowych mog by dołczanie pliki graficzne w postaci zdj , diagramów itp. Materiały te maj ułatwi studentom samodzielne poznawanie przedmiotu, bez koniecznoci sigania do dodatkowej literatury a nawet bez potrzeby sporzdzania notatek podczas zaj. prowadzonych przez wykładowc. Ide tego systemu jest, aby studenci podczas spotka z wykładowc odbywajcych si okresowo mogli koncentrowa si bez zakłóce na rozumieniu materiału i jednoczenie, aby do tych spotka mogli si wczeniej przygotowa korzystajc z materiałów zamieszczonych w systemie. Na poziomie Tematu mona w strukturze systemu wprowadzi równie składnik Oceny kocowe, w którym zamieszcza si wyniki zaliczenia i egzaminów z przedmiotu. W ten sposób studenci mog zaznajomi si z wynikami swojej pracy przed dokonaniem wpisów do indeksów, co stwarza im moliwo e-mailowego kontaktu poprzez system z wykładowc dla ewentualnego ustalania moliwoci, formy i terminu poprawy uzyskanej wczeniej oceny. Wszystkie materiały zamieszczane na poziomie Tematu s dostpne dla wszystkich osób zalogowanych na wyszym poziomie Kursu..

(6) 204. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. 6.2. Zadania Na poziomie Zadania zamieszcza si zadania bez rozwiza dla indywidualnego kształcenia studentów ju pod kontrol wykładowcy. Koncepcja wprowadzenia tego składnika struktury jest taka, e studenci, którzy zaznajomili si z rozwizywaniem zada na poziomie wiczenia, mog samodzielnie spróbowa swoich sił rozwizujc zadania przygotowane specjalnie dla nich. Poszczególne składniki tego poziomu struktury (Zadanie 1, Zadanie 2 itp.) s dostpne i jednoczenie widoczne jedynie dla wybranych osób zgodnie z przyporzdkowaniem dokonanym przez wykładowc na ekranie edycji danego poziomu (por. rys. 3). Wyniki rozwizywania zada studenci mog zamieszcza w przyporzdkowanym im składniku struktury w postaci sporzdzonych przez siebie plików w formacie DOC, PDF lub XLS. Wyniki rozwizywania tego typu zada musz by oceniane indywidualnie przez prowadzcego szkolenie. 6.3. Testy Rodzaje i typy testów System Studio-7 umoliwia take przygotowywanie i przeprowadzanie automatycznie ocenianych testów, z podziałem na testy: • Szkolne • Domowe. Pierwszy rodzaj testu jest wykonywany w laboratorium komputerowym w obecnoci prowadzcego szkolenie i moe stanowi podstaw do wystawiania ocen z zaliczenia przedmiotu. Drugi rodzaj testu słuy do weryfikacji zdobytych umiejtnoci przy nauczaniu zdalnym.. Rys. 4. Przykładowe pytanie i koniecznoĞü wyboru tylko jednej z kilku odpowiedzi (jednokrotny wybór).

(7) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 205. Rys. 5. Przykładowe pytanie i moĪliwoĞü wyboru kilku z wielu odpowiedzi (wielokrotny wybór) W testach obu rodzajów mona stosowa pytania rónice si form sformułowanego zadania i sposobem udzielania odpowiedzi. Obecnie w systemie stosuje si sze rónych typów pyta: jednokrotny wybór - wybór jednej, poprawnej odpowiedzi sporód wielu moliwych (por. rys. 4) wielokrotny wybór -zaznaczenie wszystkich poprawnych odpowiedzi sporód wielu moliwych (por. rys. 5) odpowiedĨ tekstowa – wpisanie odpowiedzi w postaci tekstowej (np. wyniku zadania lub wyniku oblicze, na podstawie podanego wzoru lub algorytmu - por. rys. 6) klasyfikacja - z klasyfikowaniem elementów podanego zbioru do kilku podzbiorów zgodnie z podanym poleceniem (por. rys. 7) lokalizacja - z poleceniem wskazania/lokalizacji okrelonego miejsca (np. w programie na załczonym fragmencie kodu ródłowego - por. rys. 8) porządkowanie – ułoenie elementów w poprawnej kolejnoci (np. utworzenie fragmentu programu z uyciem podanych instrukcji kodu ródłowego - por. rys. 9). W jednym tecie mog wystpowa jednoczenie pytania rónego typu..

(8) 206. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. Rys. 6. Wykonanie obliczenia na podstawie podanego algorytmu i wpisanie odpowiedzi (odpowiedĨ tekstowa). Rys. 7. Klasyfikowanie elementów podanego zbioru; aby odpowiedzieü na pytanie naleĪy przesunąü myszką szare prostokąty z nazwami (korpus, producent itp.) (klasyfikacja).

(9) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 207. Rys. 8. Wskazanie okreĞlonego miejsca w programie; aby odpowiedzieü na pytanie naleĪy przesunąü myszką szare prostokąty z nazwami (pierwsze zatrzymanie, drugie zatrzymanie itp.) (lokalizacja). Rys. 9. Tworzenie poprawnie działającego programu; aby odpowiedzieü na pytanie naleĪy ustawiü szare prostokąty z nazwami w odpowiedniej kolejnoĞci (porządkowanie).

(10) 208. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. Edycja pyta testowych Do edycji pyta testowych wykorzystuje si edytor HTML TinyMCE. Poniej przedstawiono widok strony edycji. Górny pasek narzdziowy (zielony) zawiera pole do dołczania plików graficznych, ikony wyboru wariantu pytania, dodawania i usuwania wariantów oraz grup ikon do pobrania wzorca pytania odpowiedniego typu (jednokrotny wybór, wielokrotny wybór, odpowiedĨ tekstowa, klasyfikacja, lokalizacja, porządkowanie). Poniej znajduj si paski narzdziowe edytora TinyMCE i tre edytowanego pytania.. Rys. 10. Strona systemu do edycji pytaĔ testowych Wzorcowe odpowiedzi Automatyczna ocena odpowiedzi na testy odbywa si na podstawie wzorcowych odpowiedzi wprowadzonych do systemu przez osob przygotowujc test na etapie jego konstruowania.. Rys. 11. Strona systemu do edycji wzorcowych odpowiedzi.

(11) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 209. Przebieg testu Po zalogowaniu si do systemu uczestnik moe wybra i uruchomi udostpniony mu test. Losowane s warianty pyta oraz kolejno wywietlania pyta. Przy kolejnych próbach wykonania testu podczas losowania pomijane s warianty uyte ju wczeniej. Pytania wywietlane s kolejno a po udzieleniu danej odpowiedzi nie mona jej ju zmieni . Po przypadkowym zamkniciu strony systemu test moe by ponownie uruchomiony i kontynuowany od momentu jego przypadkowego przerwania. Automatyczne wystawianie ocen Wszystkie odpowiedzi uczestników s zapamitywane w bazie danych. Po zakoczeniu testu wywietlany jest uzyskany wynik według wybranej przez prowadzcego zajcia metody punktacji ocen (stosowane metody: procentowa, punkty od 0 do 5, punkty od 0 do 10, stopnie 2,3,3.5,4,4.5,5). W zalenoci od rodzaju testu uczestnik moe od razu (test Domowy) lub dopiero po ingerencji prowadzcego (test Szkolny) porównywa swoje odpowiedzi z odpowiedziami wzorcowymi. Osoba prowadzca szkolenie za pomoc testów, oprócz wyników kocowych i udzielanych odpowiedzi porednich przez poszczególne osoby, moe oglda take sporzdzone zestawienia statystyczne przydatne przy ocenie poziomu grupy studentów oraz ocenie trudnoci pyta. Dane te stanowi podstaw do cigłego doskonalenia szkole i testów i dopasowywania ich poziomu do poziomu aktualnie studiujcych studentów.. Rys. 12. Strona systemu ze zbiorczymi wynikami wykonanych testów.

(12) 210. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. Analiza popełnionych błdów Po udostpnieniu przez prowadzcego szkolenie wyników testów uczestnik szkolenia moe samodzielnie sprawdzi poprawno swoich odpowiedzi. Poniej na rys. 13 przedstawiono przykładowe wyniki trzech prób wykonania jednego testu. Na czerwono zaznaczono numery pyta z błdnymi odpowiedziami a na zielono numery pyta z odpowiedziami poprawnymi udzielonymi przez uczestnika. Numery pyta z poprawnymi odpowiedziami wzorcowymi maj kolor niebieski. Po klikniciu myszk na numer pytania jest wywietlane na ekranie pytanie wraz z odpowiedzi udzielon przez uczestnika lub wzorcow, w zalenoci od kliknitego numeru. Porównujc błdn odpowied z odpowiedzi wzorcow uczestnik testu moe sprawdzi , jakie popełnił błdy i wykonujc dalsze podobne testy stopniowo doskonali swoje umiejtnoci. Obecnie przygotowano i zamieszczono w bazie systemu zestaw testów z zakresu informatyki i zarzdzania projektami natomiast w przygotowaniu s równie testy ze statystyki matematycznej. Wydaje si, e ta forma szkolenia jest bardziej atrakcyjna, ułatwiajca samokształcenie, ni klasyczne rozwizywanie zada, zamieszczanych na poziomach struktury wiczenia lub Zadania.. Rys. 13. Strona systemu z indywidualnymi wynikami wykonanego testu 7. Uwagi kocowe System Studio-7 był stosowany w Szkole Wyszej im. Pawła Włodkowica w Płocku i na Uniwersytecie Techniczno-Przyrodniczym w Bydgoszczy w zakresie szkolenia studentów z udostpnianiem tekstów wykładów i zada oraz w Wyszej Szkole Informatyki Stosowanej i Zarzdzania w Warszawie równie do przeprowadzania testów podczas zaj w laboratorium komputerowym. W tym ostatnim przypadku wykładanym przedmiotem była informatyka a w szczególnoci programowanie, dla którego ułoenie testów jest stosunkowo łatwe. W przypadku dwóch pierwszych uczelni zajcia dotyczyły inynierii oprogramowania i statystyki matematycznej, a dla tych przedmiotów łatwiej jest przygotowa prezentacje wykładów i klasyczne zadania do wykonywania oblicze. Wan cech systemu Studio-7 jest stosowanie w automatycznie ocenianych testach rónorodnych form pyta (jednokrotny wybór, wielokrotny wybór, odpowiedĨ tekstowa, klasyfikacja, lokalizacja, porządkowanie) oraz wariantów pyta (najczciej tych samych pyta rónicych si danymi a tym samym równie odpowiedziami). Przygotowanie wariantów pyta jest stosunkowo łatwe, cho wymaga podania osobnych odpowiedzi wzorcowych dla kadego wariantu. Stosowanie wariantów pyta jest istotne zarówno w testach wykonywanych.

(13) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 17, 2008. 211. w laboratorium komputerowym, gdzie skutecznie zapobiega próbom cigania, jak równie w testach wykonywanych w domu, gdzie ułatwia samokształcenie przez ponowne wykonywanie testów po analizie popełnionych błdów. System znajduje si stale w fazie rozwoju, przygotowywane s nowe zestawy zada i testów a take opracowywane s inne formy uczenia na odległo , z moliwoci uwzgldnienia w systemie narzdzi do edycji grafiki, do zaawansowanych oblicze statystycznych a take animacji.. Bibliografia 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.. Gogołek W.: Technologie informacyjne w edukacji. W: e-edukacja.net (M. Dbrowski, M. Zajc, red.), FPAKE, Warszawa 2007. Clarke A.: e-learning - nauka na odległoĞü. Wydawnictwo Komunikacji i Łcznoci, Warszawa 2007. Bednarek J., Lubina E.: Kształcenie na odległoĞü. Podstawy dydaktyki. MIKOM PWN, Warszawa 2008. Hyla M.: Przewodnik po e-learningu. Oficyna Ekonomiczna, Kraków 2005. Stone D.E., Koskinen C.L.: Planning and design for High-Tech webbased training. Artech House, Norwood 2002. Hormon W., Hormon K.: e-learning tools and technologies. John Wiley & Sons, Indianapolis 2003. Andersen T., Elloumi F.: Theory and practice of on-line learning. Athabasca University 2004. http://cde.athabascau.ca/online_book http://docs.moodle.org.

(14) 212. Jan StudziĔski, Andrzej Ziółkowski Komputerowe wspomaganie edukacji personalizowanym e-learningiem. COMPUTER AIDED EDUCATION USING E-LEARNING Summary In the paper a computer system Studio-7 to support the schooling process of university students with the help of Internet is presented. The system has been developed in the Systems Research Institute of Polish Academy of Sciences (IBS PAN) and tested successfully in several universities like the University of Nature and Technology (UTP) in Bydgoszcz, Pawel Wlodkowic’ University in Plock and the Warsaw University of Information Technology in Warszawa. The structure and the functions of the as well as the applied information technologies and the algorithms for communication with students have been described. The system is all the time under development on the basis of the experience coming out from its operation. Key words: e-learning, distant schooling, computer aided education. Jan Studziski Wydział Zarzdzania Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Bydgoszcz, al. S. Kaliskiego 7 Instytut Bada Systemowych PAN Warszawa, e-mail: studzins@ibspan.waw.pl Andrzej Ziółkowski WSISiZ Warszawa.

(15)