ADAPTIVNÍ PŘÍSTUP KE STUDENTOVI A ZKUŠENOSTI Z PROJEKTU S RŮZNORODOU CÍLOVOU SKUPINOU

Transkript

1 ADAPTIVNÍ PŘÍSTUP KE STUDENTOVI A ZKUŠENOSTI Z PROJEKTU S RŮZNORODOU CÍLOVOU SKUPINOU MIROSLAV BUREŠ 1, BOHUMÍR FIALA 2, IVO MOLL 3 A PETR MOLL 4 České vysoké učení technické v Praze 1, SEMIS spol. s r.o. 2 Masarykova univerzita v Brně 3, ECON publishing, s.r.o. 4 Abstrakt: Základní myšlenkou adaptivního e-learningového webového systému je respektování odlišnosti jednotlivých studentů, kterým je možné zvýšit efektivitu a ergonomickou kvalitu elektronického výukového procesu. Článek se zabývá možnostmi a principem realizace této technologie. Souvisejícím diskutovaným tématem z praktické oblasti je pak případová studie nasazení LMS v projektu pro širší veřejnost Regionální informační centrum dalšího vzdělávání, v níž se setkáváme s konkrétními problémy různorodosti cílové skupiny a počítačové gramotnosti. Klíčová slova: e-learning, adaptivní webové systémy, internet, LMS, počítačová gramotnost Abstract: The basic idea of an adaptive e-learning web system is to respect the differences between individual students. This approach can improve the efficiency and ergonomic quality of an e-learning process. This article deals with the possibilities and principles of implementing this technology. Next, a practical case study is discussed in terms of implementing the LMS for the general public in a project titled Regional Information Centre of Further Education, which deals with problems of target group heterogeneity and insufficient computer user skills. Key words: E-learning, adaptive web systems, Internet, LMS, computer user skills 1. ÚVOD Vznik adaptivního webu [1], tedy přizpůsobení chování webu specifickým cílům a potřebám konkrétního uživatele, je perspektivní oblastí rozvoje tohoto média. Adaptivní webové systémy najdou efektivní využití v mnoha úlohách. Příkladem může být přizpůsobení webu handicapovaným uživatelům, osobní navigace po webu, především však e-learning [2], [3]. Proces prezentace informace a ovládání systému je již v obecné rovině svázán s problematikou učení. Užití adaptivních systémů je vhodné zvláště v případech různorodé cílové skupiny, případně cílové skupiny se sníženou počítačovou gramotností. Zkušenosti z takového projektu jsou navazujícím tématem tohoto článku. 1.1 Princip adaptivního webového systému Adaptivní webový systém sleduje chování a charakteristiky konkrétního uživatele. Na jejich základě sestavuje z většího, rozsáhlejšího zdrojového dokumentu adaptovaný dokument, který je poté uživateli poskytnut. Základní motivací pro vytvoření adaptivního webového systému je odlišnost jednotlivých uživatelů. Proto je vhodné konkrétnímu uživateli připravit dokument přímo v souladu s jeho schopnostmi, preferencemi a potřebami. Adaptovat můžeme uživatelské rozhraní dokumentu, jeho informační obsah a uspořádání i další vlastnosti dokumentu. Uživatelé adaptivního systému tedy nemohou být anonymní. Adaptivní systém udržuje informace o konkrétním uživateli (studentovi), které při běhu systému průběžně vyhodnocuje a aktualizuje. 2. NÁVRH ADAPTIVNÍHO WEBOVÉHO SYSTÉMU Cílem práce je vytvoření systému pro automatizovanou implementaci adaptivních webových systémů. Jedná se o netriviální inženýrský proces, který vyžaduje zavedení formálního popisu dané oblasti, podobně jako je tomu v mnoha jiných oblastech počítačové vědy (teorie gramatik, programovacích jazyků a další). Příkladem motivace pro formalizaci oblasti je potřeba 40

2 standardizace, zavedení unifikované komunikační platformy, výchozí teorie pro další výzkum na teoretické bázi a základ pro automatizovanou implementaci adaptivních webových systémů. Spoluautor tohoto článku navrhl a publikoval formální popis adaptivního webového systému, např. [4], založený na matematické logice a teorii množin. Kompletní dokumentace je vystavena na URL V následujícím textu se stručně seznámíme s jeho základními myšlenkami a principy. 2.1 Popis statické části Charakteristika konkrétního uživatele adaptivního webového systému je v systému uložena pomocí tzv. parametrů uživatele. Takovými parametry mohou být například předchozí znalosti z okruhu podávaných informací, paměť, schopnost absorpce informace a další. Parametrů uživatele je široké spektrum. Adaptivní webový systém sestavuje adaptovaný dokument pro konkrétního uživatele systému. Jeho vstupy jsou hodnoty parametrů uživatele a zdrojový dokument, tzv. datový zdroj dokumentu. Datový zdroj dokumentu je rozdělen do bloků. Bloky se skládají z elementů. Element datového zdroje dokumentu je část textu prezentované informace nebo ovládací prvek. Element datového zdroje dokumentu je větší jednotkou dat než například element značkovacího jazyka XML. V případě použití XML pro implementaci datového zdroje dokumentu se element datového zdroje dokumentu skládá z jednoho nebo více elementů XML. Konkrétní chování elementu při sestavení adaptovaného dokumentu závisí na hodnotě ovládacího signálu. Způsob, jakým element na ovládací signál reaguje, např. jestli se do adaptovaného dokumentu zkopíruje celý, modifikovaný nebo vůbec, je popsaný v metadatech elementu. Ke každému elementu jsou připojena metadata elementu a jeden až několik ovládacích signálů. Tato množina tvoří tzv. komplexní element, který je základní stavební jednotkou adaptovaného dokumentu. Proces konstrukce adaptovaného dokumentu je realizován pomocí adaptačních funkcí. Vstupem adaptační funkce může být nula až několik parametrů uživatele, výstupem pak jeden až několik ovládacích signálů. Elementy se dělí na zpětnovazební a bez zpětné vazby. Příkladem zpětnovazebního elementu může být otázka v testu z vykládané látky, výběr z nabídky různých druhů rozložení informací na obrazovce nebo časové počítadlo měřící dobu strávenou v jednotlivých sekcích dokumentu. Stejně jako elementy, tak i parametry uživatele rozdělujeme na zpětnovazební a bez zpětné vazby. Hodnoty zpětnovazebních parametrů získáme pomocí zpětné vazby za běhu systému, hodnoty parametrů bez zpětné vazby získáme předem (například pomocí předtestů) nebo pomocí závislosti parametrů. Zpětnou vazbu v adaptivním systému znázorníme jako propojení zpětnovazebních elementů se zpětnovazebními parametry uživatele. Pomocí zpětných vazeb adaptivní systém získává a zpřesňuje hodnoty parametrů uživatele, na základě kterých adaptuje dokument jeho potřebám. Dále v systému zavedeme závislost parametrů. Závislost znázorníme jako funkci, jejímž vstupem je jedna nebo více hodnot parametrů, výstupem jedna hodnota parametru. Závislé parametry je možné využít dvojím způsobem. Prvním z nich je možnost zachycení reálné situace popsané nějakým psychologickým modelem. Používáme-li v systému dva parametry popisující psychické vlastnosti uživatele, které spolu podle psychologických studií souvisí, můžeme tuto závislost zavést i v adaptivním systému. Druhé použití spočívá ve vytváření dalších dat ze získaných hodnot parametrů, tedy dlouhodobé vyhodnocování zpětné vazby. 2.2 Popis dynamické části Běh adaptivního systému lze charakterizovat sekvencí iterací. Iterace adaptivního webového systému je aktuální stav parametrů uživatele a výsledný adaptovaný dokument. Intuitivně si lze iteraci představit jako jeden časový snímek z běhu adaptivního webového systému. Popis adaptivního systému tedy můžeme rozdělit na statickou a dynamickou část. Ve statické části se zabýváme sestavením adaptovaného dokumentu z datového zdroje dokumentu na základě hodnot parametrů uživatele. Tato část začíná akcí na straně klienta (uživatele). Následuje zpracování zpětné vazby, sestavení adaptovaného dokumentu a vrácení tohoto dokumentu zpět uživateli. V dynamické části se zabýváme sekvencí iterací a časovým rozměrem problému. 41

3 V dynamické části popisu zavádíme tzv. historii systému v dané iteraci, což je množina všech iterací, které předcházely dané iteraci. Dále zavádíme iteraci parametrů uživatele, což je aktuální stav parametrů uživatele. Tedy iterace parametrů uživatele je podmnožina iterace. Analogicky zavádíme historii parametrů uživatele v dané iteraci jako množinu všech iterací parametrů, které předcházely dané iteraci parametrů. To totiž potřebujeme pro popis profilu uživatele. Profil uživatele je množina obsahující aktuální stav parametrů uživatele v dané iteraci a vybrané části historie parametrů uživatele v dané iteraci. Vymezuje data, která v adaptivním webovém systému skladujeme pro konkrétního uživatele. 2.3 Budoucí práce Součástí výzkumu v této oblasti je začínající pilotní projekt výukového adaptivního webu a jeho použití ve výukovém procesu. Smyslem tohoto pilotního projektu je zpětná vazba týkající se jak implementační podpory, tak navrženého formálního popisu. Celý systém v budoucnu čeká řada iterací, které povedou k jeho zdokonalení a zefektivnění. Zároveň nelze vyloučit odhalení dalších možností a zákonitostí, které budou následně zahrnuty do formálního popisu. Další oblastí je hledání prostoru pro unifikaci formálního systému s normami pro e-learning a spolupráci se zahraničními kolegy, pracujícími na podobných, případně souvisejících tématech. 3. REGIONÁLNÍ INFORMAČNÍ CENTRUM DALŠÍHO VZDĚLÁVÁNÍ Projekt, jehož řešitelem byla agentura Semis spol. s.r.o. ( byl připraven v rámci programu Phare2000 RLZ fond. Projekt byl prioritně určen občanům nezaměstnaným nebo ohroženým nezaměstnaností a měl přispět ke zvýšení flexibility pracovní síly v regionu Severozápad [5]. Koncepce projektu vycházela z následujících faktů: u příslušníků cílových skupin je nedostatek informací o možnostech dalšího vzdělávání, pro běžného občana je vzhledem k poměrně velkému množství vzdělávacích aktivit nabízených institucemi školskými, institucemi dalšího vzdělávání a jiných forem vzdělávání situace v této oblasti nepřehledná, rozhodování, jakou cestu dalšího vzdělávání z hlediska osobních předpokladů, možností vzdělávání a následného uplatnění volit, je bez vnější poradenské pomoci pro většinu osob z vybraných cílových skupin téměř neřešitelné, situaci komplikuje navíc to, že příslušníci cílových skupin zpravidla nezískali v průběhu svého předchozího vzdělání dovednost samostatně a efektivně studovat, a to je od dalšího vzdělávání odrazuje. Celý projekt byl realizován ve spolupráci tří institucí, vzdělávací agentury Semis spol. s r.o., Severočeské vědecké knihovny a Úřadu práce v Ústí nad Labem. V rámci projektu vznikla dvě elektronická řešení: databáze vzdělávacích možností v regionu přístupná prostřednictvím internetu a e-learningový modul [6], rozšiřující využitelnost vytvořeného motivačního a vzdělávacího programu pro výrazně vyšší počet uživatelů než při jeho šíření klasickou cestou. Vzdělávací program vytvořený v rámci projektu a nazvaný Rozvoj klíčových dovedností pro další vzdělávání je metodicky připraven tak, že může být realizován klasickou výukou, distančně s použitím tradičních materiálů a distančně elektronicky. V průběhu projektu byl propracován a ověřen model provázání tištěných materiálů distančního typu, CD ROM a online verze. Z hlediska dlouhodobé udržitelnosti projektu spoléhají autoři nejvíce na elektronickou verzi. Tematicky je vzdělávací modul rozdělen do pěti částí: Jak pozitivně komunikovat a prezentovat sám sebe Jak efektivně pracovat s informacemi Jak se efektivně učit Jak správně psát Jak se připravovat na zkoušky Vzhledem k tomu, že zdaleka ne všichni potenciální uživatelé systému mají neomezený přístup na internet, má e-learningový modul dvě varianty. Jedna je provozována na portálu projektu ( v systému LMS edoceo, druhá má podobu samostatně spustitelného CD zpracovaného v prostředí Zoner Context. 3.1 Zkušenosti s provozem a charakteristika uživatelů Elektronické vzdělávání představuje finančně efektivní způsob, jak distribuovat dané informace potřebné cílové skupině, naráží však na dvě základní překážky: motivace osob v cílové skupině, úroveň počítačové gramotnosti zúčastněných. 42

4 V rámci projektu byla oběma bodům věnována zvýšená pozornost. Ovládání internetu je věnován modul Jak efektivně pracovat s informacemi a systém školení pro osoby v cílové oblasti. Počítačová gramotnost studentů e-learningových kurzů je obecný problém, který klade požadavky na ergonomickou kvalitu LMS systému. Zkušenosti z projektu ukazují zájem zúčastněných osob o oblast informačních technologií i o e-learning jako novou metodu vzdělávání. Zároveň však vyniká důležitost motivačního programu v rámci projektu reagujícího na problém rezignace dlouhodoběji nezaměstnaných osob. Při práci s e-learningovými kurzy by měl uživatel přemýšlet pouze o studované problematice a neměl by vnímat (nebo alespoň ne rušivě) prostředí, ve kterém pracuje. Proto je nutné nalézt (nebo vytvořit) nevtíravé jednotné studijní prostředí a poskytnout efektivní možnost bezproblémově vytvářet pro toto prostředí obsah z různorodých oblastí. Opět se jedná o problém počítačové gramotnosti a ergonomie e-learningu. Při hledání informace v běžné, a zejména v krizové situaci, je nutné se soustředit na obsah. Forma podávání informací musí být zautomatizovaná, člověk o ní nesmí přemýšlet, ani díky ní udělat sebemenší chybu. 3.2 Realizace e-learningového programu Komplexní projekt pro tvorbu e-learningového programu by měl mimo jiné vycházet ze tří následujících prvků: Vytipovat podstatnou část oblastí, v nichž je (nebo výhledově bude) v oboru potřeba e- learningu, vyhodnotit pokud možno všechny budoucí požadované funkce nástrojů pro tvorbu e-learningových modulů i všechny požadavky jejich následného nasazení ve vzdělávání. Koupit nebo vytvořit ucelený systém pro tvorbu e-learningových modulů a koupit nebo vytvořit LMS (Learning Management System) nad těmito moduly. Vytvořit pilotní e-learningový modul Tvorba e-learningových modulů v oboru a několik reálných e-learningových modulů, v nichž budou modelově předvedeny všechny možné předvídané potřeby tvorby i aplikace e-learningových kurzů. 4. ZÁVĚR Jak ukazují závěry z projektu Regionální informační centrum dalšího vzdělávání, použití e-learningu pro realizaci distančního vzdělávacího programu je vhodným řešením i v případě projektů pro širší veřejnost. Jedním z pozitivních důsledků použití e-learningu je zvyšování počítačové gramotnosti účastníků. Realizace a šíření e-learningu je perspektivní oblastí využití internetu a informačních technologií obecně. V situacích, kdy pracujeme s různorodou cílovou skupinou účastníků, se pak ukazuje jako vhodná možnost použití adaptivního přístupu ke studentovi. Cílem použití adaptivního přístupu v e-learningu je zvýšení efektivity elektronické výuky, zlepšení jejích ergonomických parametrů, prezentace informací způsobem, který nejvíce vyhovuje individuální charakteristice konkrétního studenta, a přizpůsobení výuky handicapovaným studentům. Jistá realizace individuálního přístupu ke studentovi ze strany počítačového systému si však neklade za cíl simulovat osobní a individuální přístup pedagoga, který je v této oblasti nenahraditelný. Literatura 1. De Bra, P., Brusilovsky, P., Conejo, R. Eds.: Adaptive hypermedia and adaptive web-based systems, Second Int. Conf. AH2002, Malaga,Spain, Springer Bureš, M.: Adaptivní systémy v internetem podporované výuce. In: Fenomén e-learningu v současném vzdělávání. Praha: Econ Publishing, 2003, pp ISBN X. 3. Cerri, S., A. - Gouarderes, G. - Paraguacu, F. Eds.: Intelligent Tutoring Systems, Springer, Berlin Bureš, M - Jelínek, I.: Formální popis adaptivního webového systému, 2. Mezinárodní matematický workshop, Brno, Econ publishing, 2003, pp ISBN Bureš, M., Fiala, B., Moll, I.: Regionální informační centrum dalšího vzdělávání (e-learningový modul v rámci projektu Phare). In: Financování CŽV v podmínkách nového uspořádání státní správy, Brno, Česká asociace distančního vzdělávání,

5 6. Fiala, B., Moll, I., Moll, P., Sládková Z.: E-learningový modul Rozvoj klíčových dovedností pro další vzdělávání. In: elearning ve vysokoškolském vzdělávání, Zlín, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Ing. Miroslav Bureš České vysoké učení technické v Praze, Fakulta elektrotechnická Výzkumná skupina WEBING, katedra počítačů Karlovo náměstí 13, Praha 2 buresm3@fel.cvut.cz PhDr. Bohumír Fiala SEMIS s.r.o. Praha Vyšehradská 27, Praha 2 semis.posta@iol.cz RNDr. Ivo Moll, CSc. Masarykova univerzita v Brně Katedra aplikované matematiky Přírodovědecké fakulty Janáčkovo nám. 2a, Brno moll@math.muni.cz Petr Moll Econ publishing, s.r.o. Brno Pod Nemocnicí 13, Brno petr@econ.cz 44