Практическая реализация технологии обучения неродному языку на основе сайта «AMBSYSTEDU»

Чан Ван Ан

аспирант,

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,

ул.Лермонтова 83, Иркутск, 664074, Россия, тел.: +79834149628

tavistu@gmail.com

Аннотация

В статье предлагается практическая реализация технологии обучения неродному языку на основе сайта «AMBSYSTEDU». Технология обучения опирается на применение математической модели в виде дифференциальных уравнений Колмогорова, учитывающей такие особенности процесса обучения неродному языку, как возникновение интерязыка, отката и окостенения. Практическая реализация такой технологии основывается на использовании новых современных информационных технологий, в частности, на основе создания сайта. С помощью такого сайта обучаемый может самостоятельно достичь как элементарный уровень усвоения неродного языка, так и другие более высокие уровни.

The article offers practical implementation of technology foreign language learning based on the site «AMBSYSTEDU». Educational technology relies on the use of mathematical model in the form of Kolmogorov differential equations, which takes into account such features of learning a foreign language as the occurrence of interlanguage, rollback and ossification. The practical implementation of this technology is based on the use of new advanced information technologies, in particular on the basis of a site. With this website the student can independently achieve as an elementary level of assimilation of non-native language and other higher levels.

Ключевые слова

Математическая модель, регрессионный метод Тьюки, метод золотого сечения, технология обучения, практическая реализация, AMBSYSTEDU, интерязык, откат и окостенение, амбивалентная система, уровни обучения, тестирование и прогноз.

Mathematical model, Tukey regression method, the method of golden section, educational technology, practical implementation, AMBSYSTEDU, interlanguage, rollback and ossification, ambivalent system, levels of training, testing and prediction.

Введение

В системе образования возникают новые требования, связанные с необходимостью обеспечения мобильности учащихся, которая предъявляет более широкие требования к изучению неродных языков, что, в свою очередь, выдвигает более жёсткие требования к системе обучения  неродных языков.

С одной стороны, в связи с развитием информационных технологий и сотового оборудования возрастает роль обучения неродному языку с внедрением сетевых технологий в общей системе образования в мире.

С другой стороны, достижения в области лингвистики вызывают необходимость привлечения новых методов и технологий для организации обучения неродному языку. Поэтому требуется создать математическую модель, технологию, а также комплекс программ, учитывающих особенности,  возникающие в процессе обучения неродному языку. К таким особенностям можно отнести возникновение интерязыка, явления «отката» и «окостенения» при обучении неродному языку, учёт которых позволяет организовать эффективный процесс обучения неродному языку, учитывающий индивидуальные особенности учащегося.

Отличительной особенностью рассматриваемой в данной статье технологии обучения является использование математической модели, которая предложена в работе [1, 2].

Численные методы для исследования математической модели и технологическая схема процесса обучения неродному языку

Как отмечается в работе [1, 2] процесс взаимодействия родного и неродного языков при обучении можно представить графически в виде следующей схемы.

Рис.1. Граф модели обучения неродному языку

На рис.1 показан граф модели субординативного билингвизма, как амбивалентной системы, где:

Под интенсивностью понимается количество обращений обучаемого к родному или неродному языку за единицу времени (неделя, месяц, семестр).

Как показано в работе [1, 2], поведение таких систем описывается системой дифференциальных уравнений Колмогорова:

где - вероятностная оценка уровня знания родного языка,

- вероятностная оценка уровня знания интерязыка,

- вероятностная оценка уровня знания неродного языка.

Решение этой системы уравнений выявляет характерные особенности поведения таких систем, о которых было сказано выше, например, интерязык, время обучения, отката, окостенения, а также учитывается индивидуальные особенности обучаемого.

Под вероятностной оценкой уровня знания языка можно понимать количественную оценку уровня знания языка в пределах от нуля до единицы. Причём уровень знаний языков включает в себя не только запас слов, но и фонетику, грамматику, лексику и синтаксис языка. Предполагается, что эта оценка определяется при тестировании обучаемого.

Очевидно, что процесс обучения существенно зависит от начального уровня знания неродного языка, что приводит к необходимости его учета в модели.

Таким образом, исследуемые вероятности уровней знаний языков в общем случае должны зависеть от четырех параметров, связанных с интенсивностями переходов, и от двух параметров, связанных с вероятностями начальных уровней знаний языков : ,, , , , ,, при этом =1- [+].

Обозначим x=, h=, где вероятность, задающая начальный уровень знаний неродного языка, вероятность, задающая начальный уровень знаний родного языка.

В общем случае решение системы дифференциальных уравнений (1) имеет вид:

где

при этом

Предложенная математическая модель показывает.

Во-первых, зависимость процесса обучения при различных параметрах от времени. На рис.2 показаны графики, показывающие зависимости уровней знаний языков от этих параметров по времени, содержательная интерпретация которых и представляет интерес.

Рис. 2. Зависимости уровней знаний языков от времени.

Во-вторых, показывает интересные особенности процесса обучения такие, как откат и окостенение (рис. 3).

Рис. 3. Процесс обучения с откатом и окостенением.

Как видно из рисунка после режима обучения, в силу ряда причин наступает откат, а затем окостенение.

В-третьих, с помощью модели можно корректировать процесс обучения во времени, что показано на рис. 4.

Рис. 4. График зависимости уровня знания неродного языка при корректировке

На рис. 4 показана зависимость уровня знания неродного языка от времени обучения, когда в определённый момент времени внесены корректировки в процессе обучения: после отката меняются прежние параметры обучения, в результате чего процесс усвоения неродного языка существенно улучшается.

На основании предложенной математической модели процесса обучения может быть поставлена и решена задача определения времени обучения, момент начала отката и момент начала окостенения.

Откат -  это явление в процессе обучения неродному языку, когда уровень знания неродного языка уменьшается с течением времени обучения. На рис. 3, момент начала отката - это момент, где наблюдается экстремум функции . Для определения момента начала отката предлагается использовать численный метод золотого сечения [3].

Как известно, золотым сечением отрезка называется деление отрезка на две неравные части так, чтобы отношение длины всего отрезка к длине большей части равнялось отношению длины большей части к длине меньшей части отрезка. На рис.5 показано, что золотое сечение отрезка производится двумя точками и , симметричными относительно середины отрезка.

Рис. 5. Золотое сечение для отрезка .

отсюда

Нетрудно также проверить, что точка y производит золотое сечение отрезка , а точка производит золотое сечение отрезка . На этом свойстве, позволяющем на каждой итерации применения численного метода, вычислить значение функции лишь в одной пробной точке, и основан алгоритм метода золотого сечения.

Алгоритм применения метода золотого сечения при определении экстремума функции состоит из следующих шагов. Исходные данные: отрезок, содержащий точку максимума; параметр окончания счета.

Шаг 1.

Шаг 2. Если A>B, то перейти к шагу 4.

Шаг 3.

перейти к шагу 5.

Шаг 4.

Шаг 5. Если

То , конец.

Шаг 6. k=k+1, прейти к шагу 2.

Для конкретного применения данного метода к определению момента начала отката в качестве отрезка примем значения , , , когда  и график зависимости уровня знания неродного языка представлен на рис.6.

Рис. 6. Зависимость уровня знания неродного языка при наличии отката


Шаг 1:

Шаг 2 :

Шаг 4 :

Шаг 5:

Шаг2 :

Шаг4 :

и т.д.

В результате выполнения алгоритма численного метода золотого сечения получаем, что момент начала отката равняется .

Для определения момента начала окостенения примем условие, что окостенение это явление в процессе обучения неродному языку, когда уровни знаний языков не изменяются в течении времени обучения. В работе [1]  было рассчитано значение уровня знания неродного языка в режиме окостенения

где - значение вероятности уровня знания неродного языка в режиме окостенения.

Для нахождения момента начала окостенения предлагается использовать регрессионный метод Тьюки [4]. Сущность этого метода заключается в том, чтобы найти уравнение регрессии, которое имеет следующий вид

где - расчетное или прогнозируемое значение вероятности уровня знания неродного языка для момента времени , и рассчитываются по следующим формулам

,                                                            (3)

где и - средние значения наблюдаемых величин и

Для определения момента начала окостенения задаём начальный ряд предполагаемых моментов времени начала окостенения. Из этих временных рядов выбираем то минимальное значение, которое, для заданных точностей , даёт систему неравенств

                                                        (4)

Как видно из рис. 2, функция зависимости уровня знания неродного языка при окостенении является прямой линией, идущей параллельно горизонтальной оси времени. Рассмотрим пример.

Исследуем момент начала окостенения . В таблице 1 через интервал времени приведены значения уровня знания неродного языка.

Таблица 1- Наблюдаемые значения уровня знания неродного языка при

N

1

2

3

4

5

t

2

2.2

2.4

2.6

2.8

0.528

0.532

0.535

0.537

0.538

По формуле (3) получаем, что .

Для и , получаем следующую систему неравенств

На основании полученных результатов, делается вывод об отсутствии окостенения.

Исследуем момент начала окостенения . В таблице 2 через интервал времени приведены значения уровня знания неродного языка.

Таблица 2 - Наблюдаемые значения уровня знания неродного языка при

N

1

2

3

4

5

t

3

3.2

3.4

3.6

3.8

0.539

0.540

0.541

0.541

0.542

По формуле (3) получаем, что

Для и , получаем следующую систему неравенств

На основании полученных результатов также делается вывод об отсутствии окостенения.

Исследуем момент начала окостенения . В таблице 3 через интервал времени приведены значения уровня знания неродного языка

Таблица 3 - Наблюдаемые значения уровня знания неродного языка при

N

1

2

3

4

5

t

3.5

3.7

3.9

4.1

4.3

0.541

0.541

0.542

0.542

0.542

По формуле (3) получаем, что

Для и , получаем следующую систему неравенств

Отсюда видно, что для момента времени , выполняет условие окостенения, и это говорит о том, что является моментом начала окостенения.

В связи с предложенной математической моделью и результатами проведённого анализа, предлагается следующая технологическая схема обучения неродному языку с режимом без преподавателя, которая представлена на рис.7.

Рис. 7. Технологическая схема процесса обучения неродному языку

Как показано на этой схеме, в начале процесса обучения осуществляется регистрация обучаемого с целью получения для него доступа к этой информационной системе. После чего предлагается многократное прохождение входных тестов. После процедуры входного тестирования определяются начальные уровни знаний языков.

На основе используемой математической модели предлагается индивидуальный график обучения и формируется прогноз конечного результата обучения. На основе этой информации, каждый обучаемый может изменить свой график обучения по желанию, учитывая стандарт обучения.

Как видно из технологической схемы, при изучении неродного языка используются такие процедуры, как изучение учебного материала по каждому разделу, чтение лекции (презентации), самостоятельное изучение учебного материала курса, обсуждение с членами курса, выполнение заданий по разделу.

Для контроля результатов обучения проводится тестирование по определению достигнутого уровня знания. Если результат не совпадает с прогнозом, то происходит корректировка процесса обучения (см. рис.4), для чего снова проводится моделирование, формируется новый график обучения и делается прогноз конечного результата обучения. Процесс обучения повторяется по циклу до конца курса.

Реализация технологической схемы процесса обучения неродному языку в виде сайта

В результате практической реализации предложенной выше технологической схемы был создан сайт «AMBSYSTEDU» [5, 6], где с помощью средств данного сайта, обучаемый может проводить свой процесс изучения неродного языка по шагам технологической схемы.

Сайт состоит из восьми основных страниц: главная страница, рабочий стол, уровни обучения, полезные материалы, справка, контакт и авторы. На главной странице отображаются все полезные новости, эта страница тоже имеет место для регистрации. Рабочий стол содержит все необходимые средства для проведения всех шагов процесса обучения. На странице «уровни обучения» находится вся информация о уровнях  обучения, таких как ТЭУ, ТБУ, ТРКИ 1, ТРКИ - 2, ТРКИ 3, ТРКИ 4. С целью повышения эффективности обучения, сайт даёт обучаемым хорошие учебные материалы в виде видео, аудио, это значит, что кроме учебных материалов по стандарту обучаемый может самостоятельно изучать учебные материалы, которые находятся на странице «полезные материалы». Страница «справка» сдержит все руководства пользователей, на страницах «контакт» и «авторы» можно найти информацию об авторах и их контактах.

Как показано в технологической схеме, чтобы использовать систему, учащийся должен выполнить регистрацию. Как видно из рис.8, средство регистрации содержит поля: ФИО, логин, пароль, электронная почта, которые учащийся обязательно должен заполнить, чтобы получить доступ к системе.

Рис .8 Интерфейс для регистрации

После регистрации, учащийся входит в систему со своим логином и паролем. На рабочем столе сайта, учащийся дважды нажимает на иконку с названием «Входной тест», после чего появляется окно для выполнения теста, на котором описываются время теста, вопрос с соответствующим номером, и ответы на данный вопрос, из которых, учащийся должен выбрать только один. После того, как учащийся ответил на вопрос, он нажимает кнопку «далее», чтобы ответить на следующий вопрос или нажимает кнопку «завершить» для завершения теста (см. Рис. 9).

Рис .9. Окно для тестирования

После выполнения входного теста, система показывает учащемуся его результат, по которому определяются начальные уровни знаний языков. Как показано на рис. 10,  система даёт уровни знаний языков.


Рис .10. Результат теста

После того, как учащийся выполнил входные тесты, система даёт учащемуся прогноз обучения: момент времени отката и окостенения с соответствующими уровнями. В качестве примера для конкретного обучаемого Тьен Дата, на рис. 11 показаны его индивидуальные начальные уровни знаний: неродного языка 0.3, родного языка 0.3, интерязыка 0.4, а также прогнозируемый индивидуальный график обучения, с явлением окостенения его процесса обучения, которое будет через 39 недель, а также достигнутый уровень знания неродного языка 60% в установившимся режиме. Если учащийся не согласен с индивидуальным прогнозируемым графиком обучения, то он может изменить свой индивидуальный график обучения, нажимая кнопки «+» или «-». При изменении индивидуального графика обучения, система автоматически увеличивает или уменьшает количество занятий и количество учебных материалов каждому учащемуся


Рис .11 Интерфейс практической реализации прогноза

Рис.12 График обучения обучаемого

На рис.12 показан график обучения учащегося Тьен Дата, где занятия с красным цветом являются занятиями курса по стандартам, а занятия с зелёным цветом являются дополнительными занятиями в соответствии с выбранным индивидуальным планом обучения. Каждое занятие содержит лекции, задания и промежуточные тесты, с помощью которых, учащийся может изучать материалы лекций в виде презентации в форме: аудио, текст, видео, рисунки (рис. 13).

Рис .13. Учебные материалы

Процесс изучения предлагаемого материала может происходить как в синхронном режиме, так и в асинхронном режиме. Для обсуждения учебных материалов могут приниматься средства «Чат» или «онлайн-конференция».

Рис.14. Режим проведения конференции

На рис.14 показан режим онлайн-конференции с помощью браузера, на левой части окна находится место для отображения всех сообщений, которые отправлены членами конференции, в качестве таких сообщений могут быть возникающие вопросы при обсуждении учебного материала, слова докладчика, слова модератора, и т.д. Вторая закладка на левой части является иерархической структурой учебного материала. Учебный материал, в виде гипертекста (видео, аудио, картинки и т.д.), выбирается с помощью окна диалога, которое содержит список материалов каждого курса. Для того, чтобы прочитать доклад, докладчик нажимает на выбранную страницу и на правой половине окна появляется соответствующее содержание, которое одновременно доступно всем членам курса. Кроме учебного материала,  каждый член конференции может отправить свои ресурсы другим участникам конференции, так как, учебный материал курса и индивидуальные ресурсы строго связаны с этим средством.

После изучения теории каждого раздела обучаемый выполняет задания по этому разделу. Каждый обучаемый имеет право доступа к виртуальной комнате, где он выполняет задание.

Рис. 15. Виртуальная комната выполнения заданий

На рис. 15 показана виртуальная комната, в которой обучаемый выполняет задачи и отправляет ответы, и он также получает советы с помощью данного средства.

В конце каждого раздела имеется промежуточный тест, который обучаемый должен выполнить. По результатам промежуточных тестов, система анализирует и сравнивает достигнутые уровни знаний языков с прогнозируемыми значениями уровней знаний языков в соответствующий момент времени. Если результат сравнения является хорошим, то процесс корректирования пропускается, а если результат сравнения плохой, то система даёт сообщение и, в связи с этим, предлагает корректировать индивидуальный план.

Рис. 16. Корректировка индивидуального графика обучения

На рис. 16 показана модель процесса обучения обучаемого, где синяя линия описывает результаты тестов, а чёрная линия описывает прогноз уровней знаний неродного языка. В момент времени t=1.5 осуществляется корректировка путём нажатия кнопок «+» и «выбрать», в результате чего увеличивается интенсивность процесса обучения.

Анализ и оценка разработки

Предлагаемая технологическая схема обучения неродному языку, с одной стороны учитывает требования стандарта на обучение, а, с другой стороны, учитывает индивидуальные способности каждого обучаемого. Использование современных сетевых технологий позволяет существенно увеличить эффективность обучения, например, достигать высокого уровня знания неродного языка за более короткий промежуток времени .

Заключение

В предлагаемой статье раскрыта практическая реализация технологии обучения неродному языку на основе сайта AMBSYSTEDU. Интересной особенностью  предлагаемой реализации является использование оригинальной математической модели, учитывающей характерной особенности процесса обучения, процедуры тестирования, прогнозирования и корректировки индивидуального графика обучения.

Литература

  1. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Об одной математической модели амбивалентной системы обучения неродному языку// Вестник НГУ (серия:Информационные технологии) .   2010. Том 8.  № 1. С.45-53.
  2. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку на основе сетевых технологий// Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society).   2010. Том 13.   № 4. С.246-267.
  3. Мастяева И.Н., Семенихина О.Н. численные методы: Учебно-практическое пособие / МЭСИ. М., 2003. 241 стр.
  4. Н. Дрейпер, Г. Смит. Прикладной регрессионный анализ М.: Финансы и статистика. Вып 1, 1986 .-366с. Вып 2, 1987 .-343.
  5. Кирий В.Г, Чан Ван Ан. Амбивалентная система дистанционного обучения неродному языку AMBSYSTEDU// свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011613075  от 28 февраля 2011г./ Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. 2011.
  6. Кирий В.Г., Чан Ван Ан. Повышение интерактивного взаимодействия в амбивалентной системе дистанционного обучения неродному языку// Образовательные технологии и общество (Educational Technology & Society). 2011. Том 14. № 3. С.354-369.