Русский English
V международная конференция
«РАЗВИТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В РОССИИ, СТРАНАХ БЫВШЕГО СССР И СЭВ»
Россия, Москва, НИУ ВШЭ, 6–8 октября 2020 года
Предоставление докладов на английском языке

Система «Наставник»

Аннотация

Рассматривается история создания микрокомпьютерной системы обучения «Наставник». Первоначально «Наставник» был создан на базе троичной ЭВМ «Сетунь 70»: сначала была реализована его подсистема «Обучение», затем подсистемы «Экзамен» и «Тест». В 1974 г. профессором Н.С. Бахваловым был впервые проведен автоматизированный коллоквиум по курсу «Численные методы». После того, как в 1986 г. «Сетунь 70» прекратили использовать, МСО «Наставник» была перенесена на ДВК-2, а с 2000 по 2017 г. она работала на базе PC IBM.

Ключевые слова: МСО «Наставник», компьютерное обучение, Сетунь 70, Н.П. Брусенцов.

Основной текст доклада

В 1967-70 гг., опираясь на опыт создания и использования первой в мире серийно выпускавшейся троичной ЭВМ «Сетунь», коллектив ее разработчиков, проблемная лаборатория ЭВМ МГУ, создал новую троичную машину «Сетунь 70» [1]. «Сетунь 70» обладала усовершенствованной архитектурой по сравнению с ЭВМ «Сетунь», позволяла подключать большее количество периферийных устройств. Однако разработка «Сетуни 70» была прекращена в административном порядке: новое руководство НИВЦ МГУ решило, что МГУ – не место для разработки вычислительных машин, и возник вопрос о существовании лаборатории. Профессор МВТУ Анисимов Б.В. посоветовал заведующему лаборатории Н.П. Брусенцову заняться применением ЭВМ в обучении. В результате в 1972 г. началась разработка системы обучения на базе «Сетуни 70», получившей впоследствии название «Наставник» [2]. Были изучены результаты 5-летнего тестирования в США популярных систем компьютерного обучения PLATO IV и TICCIT [3], показавшего неэффективность заложенных в них принципов и неприемлемость их для практического применения. В итоге проведенных исследований в основу системы «Наставник» был положен принцип «книга + компьютер».

Учебный материал не хранился в компьютере, а представлял собой особенным образом организованную книгу. Материал в книге разбивается на пронумерованные секции, содержащие описания рассматриваемых понятий, тексты упражнений с выборочными ответами и справки, разъясняющие ошибочные ответы. Абзацы описаний понятий, упражнения с множественным выбором ответов, ответы и справки пронумерованы. Макет секции приведен в Приложении.

Мини-терминал учащегося имел цифровой индикатор, справа и слева от него имелись миниатюрные неоновые лампы – индикаторы признаков.

Компьютер последовательно выдавал номера секций и номера упражнений в них, принимал от учащихся номера ответов и на основе управляющей информации выдавал признак правильного ответа или номера справок, поясняющих ошибочные ответы.

Неправильные ответы должны быть не просто неправильными, а получаться в результате одной или двух ошибок, чтобы в справках дать конкретные объяснения этих ошибок. В случае ошибки кроме номера справки, с которой следует ознакомиться учащемуся, система может выдавать номер дополнительного упражнения в текущей секции или из в одной из предыдущих секций, если ошибка связана с непониманием материала, который давался раньше.

Допускаются упражнения, имеющие несколько правильных ответов. Такие упражнения считаются выполненными, если учащийся дал все правильные ответы, при этом порядок не имеет значения. После каждого ответа учащийся получает подтверждение правильного ответа, а после последнего – признак прохождения всех упражнений секции.

В секции может быть до 15 упражнений четырех типов: основные, проверяющие отдельные аспекты изучаемых в секции понятий, итоговые, проверяющие понимание материала секции в целом, дополнительные и обязательные. Число основных и итоговых упражнений в секции, а также номер обязательного упражнения являются параметрами секции.

В "Наставнике" номера задаваемых основного и итогового упражнений выбирались случайным образом, с учетом уже выполненных упражнений. При этом случайное число не вычислялось, а получалось, используя общее число обращений учащихся к системе, т.е. число нажатий клавиш на всех терминалах класса.

Секции могли не иметь инструктивной части, а содержать только упражнения для закрепления материала и справки. Некоторые секции могли содержать тексты упражнений, которые учащийся должен выполнять, например, на компьютере при изучении языка программирования, а продолжение работы происходило после проверки преподавателем выполнения задания и соответствующих действий на терминале обучающегося.

Степень усвоения материала в секции оценивается отношением числа правильных ответов на основные и итоговые упражнения к общему числу ответов. Для учебного материала имеются два параметра, определяющие интервал степени усвоения: нижняя и верхняя границы, задаваемые в процентах. В зависимости от степени усвоения система производит следующие действия:

  • если степень усвоения больше верхней границы интервала, происходит переход от основного упражнения к итоговому или от итогового к обязательному, если оно предусматривалось;

  • если степень усвоения внутри интервала, задается упражнение того же типа, при наличии таких упражнений, при отсутствии таких – происходит переход в предыдущую секцию;

  • если степень усвоения меньше нижней границы интервала происходит переход от итогового упражнения к основному при наличии таких, а при их отсутствии – в предыдущую секцию.

Конкретные действия системы определялись управляющей информацией для учебного материала. До переноса "Наставника" на PC IBM подготовка текста информации проводилась с помощью редактора текстов, перекодирование текста в вид для загрузки в компьютер проводилось при помощи специального кодировщика. На ДВК-2 и PCIBM была изменена для всех подсистем подготовка управляющей информации, – теперь она производилась с использованием возможностей дисплея компьютера. Вместо редактора текстов и кодировщика в каждой подсистеме появилась компонента экранной подготовки управляющей информации.

В процессе работы система вела для каждого учащегося архив, в который заносились номера заданных упражнений и полученных на них ответов. Это позволяло находить слабые места в учебном материале, такие как упражнения, которые выполнялись без затруднения, или наоборот трудные, выполнение которых вызывали затруднения у всех.

Первое использование «Наставника» было 1 марта 1974 г., когда в класс пришли 2 группы студентов 3-го курса ВМК на автоматизированный коллоквиум по курсу профессора Бахвалова Н.С. «Численные методы». Коллоквиум проводили аспиранты профессора, который находился в загранкомандировке. По протоколам системы лектор выставил оценки, которые были подтверждены на проведенном традиционным способом экзамене в летнюю сессию.

В 1976 г. на основе опыта использования системы «Наставник» для автоматизированных коллоквиумов была разработана специальная компонента системы, получившая название «Экзамен». Упражнения в этой подсистеме могли иметь вид с множественным выбором ответа или с целочисленными ответами до 4 цифр. Параметрами учебного материала были число попыток ответов на упражнение и число задаваемых упражнений в секциях.

Весной 1978 г. комиссия деканата факультета ВМК провела приемку системы «Наставник» и учебного материала по языку Базисный Фортран. Руководство факультета приняло решение об обучении на «Наставнике» всех студентов 2-го курса языку Фортран. В новое здание факультета были перенесены ЭВМ «Сетунь 70» и система «Наставник», и с сентября начались занятия в оборудованном классе.

В 1983 г. проблемной лабораторией ЭВМ была разработана и реализована подсистема «Тест». Все вопросы одной секции имели один вес. Веса использовались для вычисления результата учащегося: отношение (в процентах) суммы правильных ответов с учетом их весов на максимальную сумму.

Преподаватель кафедры английского языка механико-математического факультета Брагина Е.В. подготовила учебный материал для тестирования студентов 1-го курса ВМК по уровню знания языка: больше 90% – попадали в разговорную группу, больше 80% – в продолжающую, а всех остальных – в начинающую группу. В августе 1983 г. было проведено первое тестирование. В этот и в следующий год проводилось сравнение распределения по результатам автоматизированного тестирования и традиционного после индивидуального собеседования с преподавателями кафедры.

В дальнейшем в подсистеме «Тест» был введен режим самотестирования, при котором в ответ на посылку ответа на вопрос система выдавала признак правильности ответа или номер правильного ответа.

Весной 1986 г. ЭВМ «Сетунь 70» была отключена и была передана в Политехнический музей.С октября 1986 г. началось использование микрокомпьютерного варианта системы «Наставник» на базе микро-ЭВМ ДВК-2, а с 2000 г. на базе персонального компьютера PCIBM. Изменялся и терминал системы: для ДВК-2 он стал двухпозиционным, а на PCIBM – восьмипозиционным, что упростило работу учащихся.

После переноса системы «Наставник» на PC IBM появилась возможность сохранения архивов занятий на винчестере для их статистической обработки [4]. В результате обработки архивов подсистемы «Тест» по материалу «Английский язык 1 курс» были выделены студенты, попавшие в разговорные и продолжающие группы (более 80% баллов), и выявлены упражнения, на которые ими дано менее 50% правильных ответов. Предполагаемая правильность ответов в этих упражнениях сомнительна, и они были пересмотрены.

Были также обработаны архивы подсистемы «Экзамен» по курсу «Дифференциальные уравнения 2 курс», по которому в каждом семестре проводилось по две основных контрольных и еще одна контрольная для пересдачи: половина класса выполняла первую контрольную, а вторая половина – вторую. Обработка архивов выявила упражнения, к которым приступили только 10% студентов, и ни один из них не решил его за две предоставленные попытки. Формулировки условий задач и признанные верными было рекомендовано пересмотреть.

В последние годы терминал системы имел восьмипозиционный индикатор, что позволило в подсистеме «Обучения» проводить одновременное обучение по трем курсам, в частности, в малокомплектных школах. На индикатор выдавались номер курса (1 цифра), номер секции (2 цифры), номер упражнения (1 цифры), номер ответа (1 цифра) и номер справки (2 цифры) или признак правильности (ПР) и частичного (ПП).

Экземпляры МСО ''Наставника" были построены и введены в эксплуатацию на факультете психологии МГУ, в МАИ, в ВИА им. В.В. Куйбышева, в средней школе N 710 г. Москвы, в Институте повышения квалификации руководящих кадров и специалистов (г. Калининград Московской обл.), в Управлении подготовки кадров ЗИЛа и в ряде других организаций.

Наиболее значимые учебные материалы:

Для подсистемы «Обучение»

  • Базисный Фортран / А.Л. Александров, Н.П. Брусенцов, Ю.Ю. Галимов, В.Ш. Кауфман, Н.Б. Лебедева, С.П. Маслов, Х. Рамиль Альварес. – МГУ, 1982. – 38 секций

  • Линейная алгебра и аналитическая геометрия / С.А. Белова, Н.С. Тарарощенко и др. – МАИ, 1988. – 65 секций

  • Теория функций комплексной переменной и операционное исчисление / А.С. Якимова, Л.И. Сердюк, Н.С. Тарарощенко. – МАИ, 1989.-61 секция.

Для школы N710 г. Москвы

  • Английский язык, 4-й класс / И.И. Ильясов. – МГУ, 1986. -20 секций.

  • Русский язык, 6-й класс / И.И. Ильясов, И.Н. Погожина. – МГУ, 1986.-12 секций.

  • Английский язык, 5-й класс / И.И. Ильясов, И.Н. Погожина. -МГУ, 1987.-27 секций.

  • Английский язык, 6-й класс / С.Н. Толстиков. Школа N710, 1987.-22 секции.

Для подсистемы «Экзамен»

  • Дифференциальные уравнения, 2-й курс / М.В. Орлов. – МГУ, 1987.-72 секции.

Более полная информация об учебных материалах для МСО «Наставник» и об учебных заведениях, в которых использовалась система можно найти в [2].

На факультете ВМК МГУ в последние годы использовалась для тестирования по английскому языку и для проведения контрольных работ по дифференциальным уравнениям. Летом 2017 г. была демонтирована в рабочем состоянии.

Список литературы

  1. Брусенцов Н.П., Жоголев Е.А. Структура и алгоритм функционирования малой вычислительной машины // Вычислительная техника и вопросы кибернетики. Вып. 8. – Л: Изд-во Ленингр. ун-та, 1971. С. 34-51.

  2. Брусенцов Н.П., Маслов С.П., Рамиль Альварес Х. Микрокомпьютерная система обучения «Наставник» – М.: «Наука», 1990, 223 с.

  3. Murphy R.T., Appel L.A. Evaluation of the PLATO IV computer-based education system in the community college //ACM SIGCUE Bulletin – 1978, – V. 12, N1.-Р. 12-27.

  4. Рамиль Альварес Х. Статистический анализ результатов контрольных работ и тестов в МСО "Наставник // Программные системы и инструменты. – М.: Изд-во ВМК МГУ, 2000, т. 1. С. 137-142.

Об авторе: Факультет ВМК МГУ им. М. В. Ломоносова ramil@cs.msu.su

Материалы международной конференции Sorucom 2020
автора 26.04.2022