Использование Веб-служб для индивидуализированного обучения, основанного на Веб-технологиях (стр. 2 из 5)

Другой подход, который до настоящего времени являлся преобладающей архитектурой приложений, приспособленных под Веб (Web-enabled), - это архитектура HTML-CGI. Данная архитектура выбрана несколькими ИОК, такими как WITS (Okazaki и др., 1996), ELM-ART (Brusilovsky и др., 1996), PATOnline (Ritter, 1997), CALAT (Nakabayashi и др., 1997) и AlgeBrain (Alpert и др., 1999). Во всех этих ИОК пользователь взаимодействует с системой посредством Веб обозревателя (браузера). Информация, предоставляемая пользователем, посылается на Веб сервер, который пересылает ее CGI (CommonGatewayInterface) приложению. CGI программа содержит все функциональные возможности и модель учащегося (studentmodel) постоянно хранится на сервере. Однако данная архитектурная модель имеет ряд ограничивающих особенностей (constrainingfeatures), таких как отсутствие непосредственной интерактивности. CGI скрипты не устанавливаются (stateless) при выполнении (resulting) громоздких (cumbersome), самостоятельных (standalone) запросов. Например, пользователь вынужден идентифицировать себя каждый раз, когда он(а) посылает запрос. XML, с другой стороны, поддерживает структурирование сложных данных (structuringcomplexdata) в иерархии и таким образом облегчает быстрые транзакции (Papadakis & Chrissikopoulos, 2000). Более того, Веб службы, в противоположность HTML-CGI архитектуре, где комплекс не может использовать ресурсы клиента, намного более свободно связаны, чем большинство традиционных распределенных приложений (Kuno & Sahai, 2002).

В заключение, Веб службы придерживаются протокола WSDL (WebServicesDescriptionLanguage - Язык Описания Веб Служб) для предоставления метаданных, необходимых для запуска службы, и UDDI(UniversalDescriptionDiscoveryandIntegration = Универсальные Обнаружение и Интеграция Описаний) для размещения служб на UDDI серверах. Последнее позволяет динамически интегрировать приложения, распределенные в сети, независимо от их базовых платформ (underlyingplatforms). В целом, как указывают Tsalgatidou & Pilioura (2002), парадигма Веб-служб побуждает разработчиков к созданию приложений с размещением и использованием уже существующих Веб служб, а не к созданию требуемых выполняемых функций с нуля, способствуя, таким образом, быстрой и эффективной разработке приложений и оперативной интеграции (just-in-timeintegration).

В большинстве обучающих систем, основанных на Веб технологиях, (web-basededucationalsystems) (Okazaki и др., 1996, López и др., 1998, Brusilovsky и др., 1996, Ritter, 1997, Machado и др., 1999) модель учащегося (studentmodel) хранится на стороне сервера, но основные решения по поводу обучения (instructionaldecisions) принимаются клиентским приложением.

В WebF-SMILE также использован данный подход. Однако, в отличие от всех систем, перечисленных выше, WebF-SMILE имеет значительное преимущество, заключающееся в том, что он может быть также использован на пользовательских ПК, не подключенных к сети Интернет. Это сделано для того, чтобы пользователи могли использовать обучающую среду (learningenvironment) даже если по какой-то причине не удается установить подключение к Интернету. Для обеспечения работы WebF-SMILE в обоих режимах, в WebF-SMILE используются две модели учащегося (learnermodels) для каждого учащегося; одна хранится локально на компьютере пользователя, а другая – централизованно на сервере. Подобный подход также используется в DCG (Vassileva, 1997), а именно: в DCG при загрузке когда пользователь загружает Java приложение, копия его/ее модели учащегося (studentmodel) создается локально на пользовательском ПК. Вся новая информация, собираемая во время взаимодействия учащегося (student) с системой сохраняется в локальной пользовательской модели. Когда пользователь заканчивает работу с приложением, локальная копия загружается на сервер. Однако данный подход не принимает во внимание тот факт, что пользователь при завершении работы с приложением уже может быть не подключен к Интернету. WebF-SMILE решает данную проблему путем согласования взаимодействия пользовательских моделей на стороне клиента и на стороне сервера соответственно. Каждый раз, когда пользователь оказывается online, две модели эффективно взаимодействуют через Веб службу и обмениваются данными таким образом, чтобы обе модели содержали самые последние сведения об учащемся.

Работа комплекса

WebF-SMILE является Интеллектуальной Обучающей Средой (intelligentlearningenvironment) с Графическим Интерфейсом Пользователя (GUI, GraphicalUserInterface) для начинающих пользователей, манипулирующих файлами, как в Проводнике Windows 98/NT (Windows 98/NTExplorer) (MicrosoftCorporation, 1998). Главной отличительной чертой системы является то, что она может адаптировать свое взаимодействие к каждому конкретному учащемуся. Для этого WebF-SMILE назначает агентов (agents) для наблюдения за учащимся в то время как он(а) активно занимается своей обычной деятельностью и дает непосредственные, непринужденные и индивидуализированные советы и обучение (spontaneousandindividualizedadviceandtutoring) в случае возникновения проблемы. Индивидуализированные советы и обучение основаны на модели учащегося (learnermodel). Комплекс может работать и как приложение, использующее Веб технологии (Web-basedapplication), и как автономное приложение (standaloneapplication), когда компьютер учащегося не подключен к Интернету. Когда система работает онлайн, сведения об учащемся сохраняются на Сервере Моделирования Учащихся (LearnerModellingServer) и отдаются в распоряжение любого клиента приложения, который вызывает его. Однако учащийся также может управлять файловым хранилищем, когда находится в оффлайн. По вышеуказанной причине комплекс хранит две копии моделей учащихся (learnermodels), одну на сервере, а другую на ПК пользователя, для того, чтобы комплекс мог работать, как онлайн, так и оффлайн. Таким образом, удобство и простота использования комплекса увеличиваются.

WebF-SMILE использует Веб службы для обеспечения взаимодействия агентов (agents) комплекса с Веб сервером. Веб службы, в широком смысле этого термина, являются службами, представленными через Веб. В последнее время, однако, этот термин относится к набору отдельных протоколов связанных с взаимодействием удаленных приложений. Если быть более конкретным, Веб службы являются отдельными (self-contained), модульными приложениями, которые предоставляют набор выполняемых функций любому, запрашивающему их.

Рис. 1: Начальное состояние файловой системы дискеты учащегося

Простой пример работы комплекса, полученный при реальном взаимодействии пользователя с WebF-SMILE, представлен в таблице 1. Начальное состояние файловой системы на дискете учащегося показано на рис.1. Конечная цель учащегося заключается в форматировании дискеты. Однако дискета содержит папку с некоторыми важными письмами. Поэтому учащемуся требуется переместить папку в безопасное место (жесткий диск его/ее компьютера).

вырезать(A:\importantLetters\)копировать(C:\My Documents\)Рассуждение WebF-SMILE: Подозрительное действие.Совет: вставить(C:\MyDocuments\) Дополнительные темы для изучения: Копирование Объектов, Перемещение Объектов.вставить(C:\MyDocuments\)форматировать(A:\)

Таблица 1: Пример взаимодействия пользователя с WebF-SMILE

Для того чтобы достичь своей цели и переместить папку «importantLetters», пользователь дает команду «вырезать» (действие 1). Однако, вероятно учащийся не знает, как осуществить свой план, потому что вторым действием он(а) ошибочно использует команду «копировать» вместо команды «вставать». WebF-SMILE находит это действие подозрительным, потому что в случае выполнения, такое действие привело бы к удалению содержимого из буфера обмена до того, как оно было использовано где-либо. Поэтому комплекс пытается сгенерировать альтернативные действия, которые учащийся, возможно, намеревался выполнить взамен. Для того чтобы выбрать наиболее подходящий совет, комплекс использует сведения об учащемся, которые доступны из модели учащегося (learnermodel). WebF-SMILE полагает, что альтернативное действие, которое наиболее вероятно намеревался выполнить пользователь – это «вставить(C:\MyDocuments\)», поскольку оно эффективно использует содержимое буфера обмена. Более того, команды «копировать» и «вставить» полагаются достаточно похожими, поскольку обе они связаны с буфером обмена. Поэтому пользователь мог перепутать их.

Более того, комплекс также выдает дополнительные темы для изучения (producesadditionaltutoring) в области копирования и перемещения объектов, которые он считает существенными для выполнения пользователем его/ее планов и достижения целей. Сведения из модели учащегося (learnermodel) показывают, что отдельный пользователь не имеет достаточного опыта в копировании и перемещении объектов и что в прошлом он(а) неоднократно делал ошибки вследствие недостаточной осведомленности по данной теме. Несомненно, учащийся признает совет комплекса очень полезным и поэтому воспользуется предложенным ему советом в действии 3. Затем в действии 4 учащийся отформатирует дискету, что и было его конечной целью. В случае если бы учащийся использовал стандартную программу для манипулирования файлами, его/ее ошибка в команде 2 могла бы быть не распознана и тогда учащийся отформатировал бы дискету и полезные данные были бы утеряны.

Архитектура мульти-агента

WebF-SMILE основана на архитектуре мульти-агента (multi-agent). Комплекс мульти-агента состоит из группы агентов (agents), которые являются автономными или полуавтономными и взаимодействуют или работают вместе для того, чтобы выполнить некоторые задания или достичь каких-то целей (Lesser, 1995). Разрабатывая отдельных агентов (agents) внутри комплекса мульти-агента, как преимущество получаем независимость от разработки других агентов (agents). Последнее значительно способствует разбиению сложного на более простые части (breakdownofcomplexity) (El-Beltagy и др., 1999).