Разработка генератора заданий на основе семантических сетей

Рассматривается инструмент формирования индивидуальных заданий для студентов, в основе которого лежит формализм уровня семантической сети.

Самостоятельная работа студента, индивидуальный подход к обучению, генератор заданий семантическая сеть, методика обучения

Современные концепции высшего образования включают увеличение объема самостоятельной работы, которую должен выполнять обучаемый. Это в свою очередь порождает необходимость в разработке такого большого объема заданий для самостоятельной работы, чтобы обеспечить индивидуальный подход к каждому обучаемому.

Разработать такое количество заданий «вручную» нам представляется попросту невозможным. Именно это подвигло нас на разработку специальных компьютерных программ – Генераторов заданий. Один из вариантов такой программы приведен в [1]. Работа этого Генератора состояла в том, что он мог выдавать большое количество однотипных задач в виде текстового файла не требующего дополнительного редактирования, варьируя входные данные к ним. Количество вариантов определялось преподавателем.

Работа над этой программой привела нас к необходимости существенно повысить уровень «интеллектуальности» последующих вариантов Генераторов, чтобы увеличить степень разнообразия текстов задач. Наиболее конструктивным путем в этом случае является использование семантических сетей. Под семантической сетью согласно П. Уинстону будем подразумевать сеть связанных между собой понятий, имеющую определенный смысл [2]. Он же приводит следующий пример семантической сети описывающей стол (рис.1).

Рис.1. Семантическая сеть, описывающая стол

Здесь в кружках представлены объекты, из которых состоит стол, а стрелками указаны отношения между ними. Такая сеть может быть легко формализована в виде орграфа, где весами дуг являются отношения [3].

Однако формализация заданий базируется на ином представлении семантической сети. Рассмотрим это на следующем примере.

Пусть дано задание: «Поместить в регистр AX константу 260 (₁₀) . Младший байт AX переместить в полурегистр BH. Вывести результат в 10-й и 2-й формах». Превратим это в семантическую сеть, в которой все объекты являются словами задания, а связи между ними определяют только последовательность появления этих объектов. Будем выделять:

- объекты-константы, т.е. те слова, которые не меняются от задания к заданию;

- переменные, которые могут варьироваться.

Тогда сеть будет иметь вид, как на рис.2:

Рис.2. Семантическая сеть к примеру задания

Детализируем блоки переменных, приведя те значения или интервалы значений, которые они могут принимать и сопоставим каждой две величины: вероятность выбора (ВВ…) и указатель на выбранное значение (УВ…). Тогда наша схема преобразуется к той, что приведена на рис. 3.

Приведем несколько комментариев к рис.3. Во-первых, она заканчивается многоточием, поскольку дальнейшее расширение тривиально. Во вторых. Значения числовых переменных приведены в блоках множественного выбора, означающих, что здесь может быть выбрано любое значение из интервала, указанного на схеме. В третьих, цикл в низу схемы означает, что здесь просто нужно выбирать то имя полурегистра, которое не было выбрано на втором уровне. И, наконец, МВ… означает маркер выбора. В частности, МВ0 показывает на то, что выбирается: регистр или полурегистр.

Самая грубая оценка количества вариантов заданий без учета вероятности выбора значений констант составляет 148 вариантов.

Приведенная схема легко преобразуется в компьютерную программу, на входе которой преподаватель задет лишь количество вариантов. А на выходе получает необходимое число полностью сформулированных задач в виде текстового файла.

Рис.3. Схема развернутой семантической сети с указание возможных значений переменных