Политехники создают программы для обучения, не имеющие российских аналогов

Современное высшее образование уже немыслимо без использования информационно-коммуникационных технологий, а обучение студентов с использованием сети Интернет становится привычной практикой. ТПУ, как участник программы 5:100, стремящийся войти в сотню лучших вузов планеты, не только использует передовые  технологии электронного обучения, но и успешно ведет собственные разработки в этой области. Один из результатов такой работы – созданные в стенах Политеха программные модули для обучающих систем на русском языке, не имеющие аналогов.

Интеллектуальный Moodle

Аспиранты ТПУ, сотрудники Института электронного обучения Дмитрий Фирстов и Олег Мишунин ведут разработки в области интеллектуализации LMS Moodle. Это одна из наиболее популярных систем управления обучением, которая используется в Томском политехническом университете. LMS Moodle представляет собой свободное программное обеспечение. В рамках Moodle преподаватели разрабатывают свои электронные курсы, а студенты проходят онлайн-обучение. Несмотря на ряд преимуществ, у нее есть существенные недостатки. Например, система проверки знаний в форме тестирования, существующая сегодня, не устраивает ни преподавателей, ни студентов.

— Один из вариантов тестирования в Moodle — текстовый ответ, — рассказывает аспирант ТПУ Дмитрий Фирстов. — Он считается правильным, если полностью совпадет по символам с эталонным ответом, который указал преподаватель. При этом любое несовпадение в символах, будь то лишняя точка или несоответствие букв, система определяет как ошибку. Поэтому, как правило, преподаватели не прибегают к развернутым ответам, а используют краткие, ограничивающиеся одним-двумя словами.

Более полугода сотрудники ИнЭО работали над задачей создания программного модуля, который мог бы решить эту проблему. И им это удалось. Сегодня интеллектуальный программный модуль проверки ответов на русском языке, встраиваемый в LMS Moodle, работает в ТПУ в тестовом режиме. И уже этим летом первая версия модуля будет внедрена в действующую систему Moodle.

— Мы разработали интеллектуальный модуль, который может сравнивать развернутый ответ студента с эталонным не посимвольно, а по семантической близости, — объясняет Дмитрий Фирстов. — Сначала система выделяет в эталонном ответе термины — одно или несколько слов, имеющиеся в базе знаний системы, которая формируется на основе материалов из Википедии. Затем эти термины ранжируются по значимости. Далее термины выделяются в ответе студента и сравниваются с терминами ответа-эталона. За счет того, что сравнение идет с использованием базы данных, ответ студента будет засчитан, даже если он ответит синонимом. После сравнения выставляется интегральная оценка с учетом значимости каждого термина.

На пути к виртуальному тьютору

Другая разработка сотрудников ИнЭО — генератор фактологических вопросов, также встраиваемый в LMS Moodle.

— Генератор способен самостоятельно, независимо от преподавателя формировать серию вопросов по тексту, например по загруженной в Moodle лекции, — говорит Дмитрий Фирстов.

Пока система способна «задавать» студенту лишь простые вопросы, связанные со знанием определенных фактов: имен или дат, но потенциал у разработки огромный.

— Мы работаем над тем, чтобы генератор мог определять темы текста и задавать вопросы общего характера, — поясняет аспирант. — Модуль сможет определить полноту ответа, сопоставив его содержание с лекционным материалом. Затем генератор задает дополнительные и наводящие вопросы по тем частям материала, которые студент еще не осветил, до тех пор, пока он не ответит полностью.

Оба программных модуля — это первые результаты разработчиков на пути проектирования универсальной интеллектуальной обучающей системы, способной имитировать реального преподавателя, общаться со студентами. По словам аспирантов, на Западе есть подобные системы, однако создаются они для преподавания одной дисциплины и заполняются экспертами, инженерами, разбирающимися в этой области. Задачи, которые ставят перед собой молодые аспиранты, гораздо более амбициозны.

— Наша цель — разработать такое программное обеспечение, которым сможет пользоваться любой преподаватель, не умеющий программировать, — говорит Дмитрий. — Оно будет универсальным для всех предметных областей. От преподавателя потребуется только ввести в систему лекцию, после чего система сгенерирует вопросы по каждому блоку, а виртуальный тьютор будет общаться со студентом, проверять, насколько усвоен материал, составит оптимальный план занятий, учитывая индивидуальные особенности студента. Машина будет способна вести диалог на русском языке, задавая студенту дополнительные и наводящие вопросы во время контроля знаний, и проверять глубину ответов.

Такая система станет не просто новым шагом в развитии технологий электронного обучения, но и значительно облегчит работу преподавателей, позволив высвободить время на занятия научной деятельностью, сделает процесс обучения более индивидуализированным, а значит, повысит его качество.

Сергей Качин, директор Института электронного обучения, доктор технических наук

"Создание такой системы позволит не только сократить разрыв между российскими и зарубежными разработками в области интеллектуальных обучающих систем, но и даст возможность отечественным разработчикам стать лидерами в этой области. Для ее создания мы уже привлекаем к сотрудничеству российские и зарубежные компании, успешно работающие с технологиями искусственного интеллекта".