87212

Проектирование адаптивных информационных и образовательных систем

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Системы адаптивной гипермедиа АГ формируют индивидуальную модель пользователя и применяют ее для адаптации к этому пользователю адаптируя содержание гипермедиастраницы к уровню знаний и целям пользователя или предлагая наиболее подходящие гиперссылки для дальнейшей навигации. Предложены методы адаптации интерфейса и содержания ресурсов к уровню пользователя. Системы адаптивной гипермедиа АГ формируют модель целей предпочтений и знаний конкретного пользователя и используют это в процессе взаимодействия с пользователем для адаптации к...

Русский

2015-04-17

43.67 KB

4 чел.


УДК 658.07

Проектирование адаптивных информационных и образовательных систем

Начальник отдела ИТ РОЦНИТ ТРТУ C.Б. Дикарев,, Канд. техн. .наук., зав. кафедрой социальной психологии ТГПИ В.В. Гура, Д-р. техн. наук., проректор по информатике ТРТУ А.Н.Целых

Таганрогский государственный радиотехнический университет

Россия, Таганрог, 8(8634)37-68-41, e-mail:ds@tsure.ru

Системы адаптивной гипермедиа (АГ) формируют индивидуальную модель пользователя и применяют ее для адаптации к этому пользователю, адаптируя содержание гипермедиа-страницы к уровню знаний и целям пользователя или предлагая наиболее подходящие гиперссылки для дальнейшей навигации. Данная статья представляет принципы и подходы к проектированию адаптивных информационных систем. Предлагается способ реализации и критерии адаптации системы. Предложены методы адаптации интерфейса и содержания ресурсов к уровню пользователя.

Адаптивные системы

За последнее время системы гипермедиа приобрели большую популярность в качестве удобных средств доступа к информации, управляемого пользователем. Адаптивная гипермедиа – это одно из направлений исследований в области адаптивных пользовательских систем. Цель этих исследований состоит в том, чтобы увеличить функциональные возможности гипермедиа за счет ее индивидуализации. Системы адаптивной гипермедиа (АГ) формируют модель целей, предпочтений и знаний конкретного пользователя и используют это в процессе взаимодействия с пользователем для адаптации к его потребностям.

Адаптивными гипермедиа-системами (или системами адаптивной гипермедиа) мы будем называть все гипертекстовые и гипермедийные системы, которые отражают некоторые характеристики пользователя в модели пользователя и применяют эту модель для адаптации различных визуальных и содержательных аспектов системы к нуждам пользователя.

Методы и технические приемы адаптивной гипермедиа

Технические приемы адаптации используют методы обеспечения адаптации в существующих системах АГ. Эти технические приемы – часть уровня реализации систем АГ. Каждый прием характеризуется определенным видом представления знания и определенным алгоритмом адаптации.

Методы адаптации определены как обобщения существующих технологий адаптации. Каждый метод основан на идее «чистой» адаптации, которая может быть представлена на концептуальном уровне.

Приведем список основных приемов адаптации визуального ряда и содержания информационных ресурсов

1. Изменение порядка следования информационных ресурсов в текущей теме (в текущей предметной области)

2. Изменение навигационной схемы темы и системы на основе предпочтений пользователя или его адаптивной модели.

3. Формирование релевантных («интересных» пользователю) наборов ссылок на другие информационные ресурсы на основе различных схем адаптации

  1.  Вывод списка ссылок на релевантные ресурсы, определяя релевантность на основе множества ключевых слов в модели пользователя, истории его посещений, семантического пространства текущей темы.
  2.  Вывод списка ссылок на ресурсы по ключевым словам текущего ресурса

4. Подсветка ссылок текущего образовательного уровня или текущего уровня сложности ресурса или ссылок текущей предметной области. Подсветка другим цветом ссылок более высокого уровня и более низкого уровня (в пределах смещения). Подсветка ссылок текущего уровня, но ведущих на другие понятия (по ключевым словам).

5. Скрытие ссылок выпадающих за или выше текущего уровня пользователя или сложности ресурса.

6. Скрытие информационных фрагментов и подсветка их по тем же критериям

7. Адаптация интерфейса. Выбор пользователем стиля. Настройка пользователем интерфейса под себя – выбор интересующих модулей и интерфейсных решений. Динамическая адаптация интерфейса

8. Всплывающие подсказки на ключевых словах (определенных автором ресурса) – основные понятия (концепты) ресурса.

Архитектура адаптивной системы управления информационными и образовательными ресурсами Xite

Опишем структурную логическую модель системы. Предлагаемая модель системы использует многоуровневую организацию данных: на самом верхнем логическом уровне информационная система (адаптивная гипермедиа среда) представляет собой множество сайтов – каждый сайт представляет собой направленный мультиграф содержательных модулей, или тем в терминах системы Xite (можно называть их главами, лекциями или группами страниц) – содержательных узлов гипермедиа пространства, предметных областей знаний или информации; на среднем уровне, каждая тема описывается взвешенным направленным мультиграфом ресурсов (страниц, элементарных единиц информационной системы). На более низком уровне каждый ресурс представляет собой XML документ, композицию элементарных информационных фрагментов, медиаресурсов (текста, графики, клипов, точек доступа к данным и т.д.).

Ресурсы описываются XML документами, хранящимися в репозитории. Они представляют из себя композицию медиаресурсов, с заданными характеристиками вывода медиаресурсов на страницу, с заданным порядком появления этих медиаресурсов, и сами по себе являются субъектами гипермедиа пространства (то есть имеют название, описание и другие характеристики).

Темы представляют более объемные единицы информационного пространства. В некотором смысле темы можно описать как главы или лекции, состоящие из отдельных страниц (ресурсов). В тему включается как минимум один ресурс. Тема задается графом, ребра которого представляют собой отношения между ресурсами – порядок следования, подчинение, или некие навигационные предустановки, например, в случае образовательного модуля – это последовательность изучения элементарных ресурсов для получения представления о теме в целом (то есть набор элементарных знаний для получения комплексного знания данной темы).

На самом верхнем уровне логической иерархии располагается сайт (предметная область) – набор тем, объединенных в граф. Сайт задается как множество тем и связей между ними (отношений).

Динамический интерфейс

Основным визуальным компонентом адаптивной системы является динамический интерфейс. В предлагаемом подходе к проектированию адаптивных систем он играет одну из важнейших ролей.

Будем определять интерфейс как визуальный срез текущего состояния системы. Физически интерфейс задается набором областей в которые происходит отображение ресурсов на основе ссылок. Ссылка – это набор правил, описывающих изменение текущей экранной конфигурации. Фактически, реализованная ссылка – это запуск процесса адаптации системы к очередному запросу пользователя. Множество ссылок текущей экранной конфигурации – локальное навигационное пространство адаптивной гипермедиа системы. Навигационное пространство предметной области определяется множеством доступных ссылок текущей темы. Глобальное навигационное пространство определяется множеством ссылок текущего сайта.

Модель пользователя

Модель Пользователя описывает пользовательские характеристики, предпочтения, историю посещений, формирует абстрактные стереотипные пользовательские профили. Модель пользователя – ключевой элемент в процессе адаптации информационного содержания и навигационного пространства терминала, на основе модели пользователя система с помощью заданных правил осуществляет изменение содержания ресурсов и экранного интерфейса.

Модель пользователя может описываться на основе следующих исходных данных:

  1.  Анкетирование. Выявление необходимых начальных данных о пользователе, которые могут включать в себя некоторые пользовательские предпочтения, интересы, фактические данные.
  2.  История посещений. На основе истории посещений система может моделировать предпочтительные навигационные маршруты, определять круг интересов и знаний пользователя.
  3.  Составление семантического портрета пользователя на основе наборов ключевых слов посещенных ресурсов и тем.
  4.  Предпочтения интерфейса и навигационных моделей.
  5.  Уровни усвоения тем (степень усвоения – относительное количество ключевых слов посещенных ресурсов в данной теме по отношению к общему множеству ключевых слов темы
  6.  Уровни обзора тем (степень обзора – отношение количества посещенных ресурсов в данной теме к общему количеству ресурсов в теме)
  7.  Уровень сложности ресурсов и тем (может определяться различными алгоритмами).

Какие характеристики пользователя могут быть приняты во внимание для обеспечения адаптации? Опишем кратко некоторые параметры модели пользователя, которые выводятся из заданных выше исходных данных.

Знания. Уровень знаний пользователя по теме, реализованной в гиперпространстве, является наиболее важной характеристикой. Уровень знаний является переменной величиной для каждого конкретного пользователя. Это означает, что система, использующая знания пользователя, должна фиксировать изменения уровня этих знаний и соответствующим образом модифицировать модель пользователя. Знание пользователя в какой-либо области наиболее часто представляется оверлейной моделью, которая основана на структурной модели предметной области (ПО).

Цели. Цель пользователя или задача пользователя – это параметр, зависящий, в большей степени, от самой природы работы пользователя в гипермедиа, нежели от пользователя как такового. В зависимости от типа системы, это может быть рабочая цель (в прикладных системах), цель поиска (в информационно-поисковых системах), и цель обучения или решения (в обучающих системах).

Уровень подготовки и имеющийся опыт. Следующие две характеристики пользователя имеют нечто общее с уровнем знаний пользователя, но функционально отличаются от него. Это – уровень подготовки пользователя и имеющийся опыт работы пользователя с данной гипермедиа.

Предпочтения. Последней по порядку, но не по значению характеристикой пользователя, рассматриваемой системами адаптивной гипермедиа, является набор (система) предпочтений пользователя.

Модель работы системы

Цель адаптивной гипермедиа системы – адаптировать контент и визуальную презентацию на основе знаний о пользователе. Часть этих знаний могут быть получены из пользовательского поведения в системе, принимая во внимание тот факт, что некоторые из этих знаний о пользователе могут быть скрытыми или неявными, а некоторые - общепринятыми. Например, использование технологий добычи данных о пользователе (кластеризация, классификация и т.д.) может помочь открыть скрытые знания, в то время как мониторинг пользовательских соединений позволяет более тонко настраивать время отклика системы.

В данной статье предлагается строить Модель Системы вдоль трех ортогональных координат или измерений адаптации:

  1.  технология (то есть технические условия доступа к приложения, например, доступная пропускная способность каналов связи, особенности пользовательского терминала или тип браузера и т.д.);
  2.  поведение пользователя (то есть совокупность пользовательских действий, предпочтения пользователя и т.д.);
  3.  внешние условия (местоположение пользователя, в том числе временной пояс, язык пользователя, требования провайдера, установки автора и т.д.)

Адаптивная гипермедиа система отслеживает различные возможные вариации данных, лежащих на этих координатах, собирая множества значений в наборы данных по каждому измерению. Выбор конкретных переменных и значений для каждого конкретного случая адаптации зависит от предметной области и текущего профиля приложения.

Текущий профиль пользователя и внешние условия (чаще всего это предустановки автора ресурса) – это основные критерии, влияющие на процесс генерации страницы и ее внешний вид.

Предлагаемая модель системы поддерживает предопределенные экранные и семантические конфигурации (авторские последовательности), стереотипные пользовательские навигационные профили, визуальные отображения ресурсов и отношений (то есть сконфигурированные интерфейсные срезы, точки входа в навигационное гипермедиа пространство). Пользователь, зашедший под определенным профилем в систему, увидит соответствующий срез, сечение предметной области. Ресурс может принадлежать различным профилям; в XML документ, представляющий ресурс, включаются медиаресурсы, ссылки, сопутствующая и управляющая информация, дифференцированные в соответствии с профилями. Под профилем в данном случае будем понимать совокупность или множество информационных фрагментов, ссылок, интерфейсных предпочтений одного уровня сложности, или одной предметной области, или одного пользовательского набора. В случае с образовательным ресурсом мы имеем дело с дифференцированием информационных фрагментов, ссылок в соответствии с уровнем сложности задаваемым автором.

Экран терминала (монитора), описываемый в экранной конфигурации, состоит из областей вывода. Непосредственный вывод ресурса в область вывода осуществляют подключаемые модули. Интерфейс модуля задается специальным XML-файлом и тоже подвержен адаптации. Вид или способ отображения ресурса задается файлом-шаблоном - XSL файлом.

Адаптация гипермедиа содержания, трансформация Ресурсы → Страницы Терминала (браузера) подразумевает использование одновременно адаптивной демонстрации и адаптивной навигационной поддержки. Адаптивная демонстрация получается путем фильтрации исходного ресурса через пользовательский профиль, технологические переменные, внешние условия, авторские установки, цели и задачи данной. Модель адаптивной навигации, базируясь на взвешенном мультиграфе XML узлов, представляет ресурс на экране только с релевантными ссылками или ссылками, помеченными определенным образом.

Исходным для экранного отображения информационного пространства темы является XML-файл с описанием экранной конфигурации и необходимых модулей. Система в соответствии с описанием подгружает на страницу необходимые модули и доставляет пользователю запрошенные ресурсы. На этапе вывода система осуществляет фильтрацию содержания конкретных ресурсов и адаптацию экранных модулей согласно текущей модели пользователя. Пользователь взаимодействует с системой посредством навигационных ссылок и/или текстовых поисковых запросов. Конкретная интерфейсная модель задается автором, выбирается пользователем или модифицируется в процессе функционирования.

Изменение экранной модели определяется ссылками. Ссылка это определенный вид ресурсов системы, состоящий из правил. Правило может быть следующих типов:

  1.  вывод информационного ресурса в определенную область экрана с использованием определенной файла-шаблона
  2.  системная команда – например удаление ресурса
  3.  вывод модуля в определенную область экрана
  4.  смена интерфейсной модели
  5.  смена текущей темы

Заключение

Предложенный подход к проектированию адаптивных систем, как нам кажется, позволяет строить достаточно сложные и эффективные информационные системы, ориентированные на применение в различных областях знаний и сферах деятельности. Описанные методы проектирования и подходы к реализации адаптивных систем позволяют строить подмножество сайтов в одном ресурсном пространстве, что обеспечивает единство информационных потоков организаций, позволяет вести единый учет пользователей, стандартизирует информационные и образовательные ресурсы.

В дополнение к стандартной модели адаптивных систем нами предложено расширение ее за счет добавление модели динамического интерфейса. Предложен механизм работы адаптивной системы, обеспечивающий ее гибкость и расширяемость.

Литература

1. Дикарев С.Б., Сахаров В.Л., Проектирование адаптивных гипермедиа систем, Труды

конференций IEEE AIS’03 и CAD-2003, Дивноморское, 2003 г.

2. В.В.Гура, В.В.Василовский, С.Б.Дикарев, Электронные образовательные ресурсы как педагогическая среда открытого образования, Труды X Всероссийской научно-методической конференции «Телематика’2003», 2003 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70554. ИНФОРМАЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ 857.5 KB
  Информация играет в обществе все более важную роль. Ее ставят в один ряд с фундаментальными понятиями мироздания: веществом и энергией. Упорядоченную, доступную и активно используемую информацию оценивают как ресурс наряду с материальными, энергетическими, финансовыми...
70555. Происхождение денег: различные подходы к вопросу 346 KB
  Необходимость появления денег была обусловлена объективным развитием производительных сил общества средства производства – средства и предметы труда производимые материальные блага и производственных отношений отношения собственности на средства производства обмена...
70556. Конспект лекций: Основы экологии 802 KB
  В этих понятиях нашла отражение идея о единстве совокупности организмов с абиотическим окружением о закономерностях которые лежат в основе связи всего сообщества и окружающей неорганической среды о круговороте вещества и превращениях энергии.
70557. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ: ИНФОРМАЦИОННЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ 747 KB
  Объектом управления в информационном менеджменте являются: информация в разных формах ее существования; информационные системы и информационные технологии; информационная индустрия и информационный рынок; кадры реализующие функции производства использования и хранения информации.
70558. ІСТОРІЯ ФІЛОСОФІЇ 791 KB
  Моральна філософія наука про правильні вчинки яка поділялась на етику науку про управління діями окремої людини економіку науку про управління господарством політику науку про управління державою. Виходячи із значення яке має філософія як наука в житті й діяльності людини поряд...
70559. Понятие информации, виды информации, сообщения, данные, сигнал 51.49 KB
  Существование информации как свва материи вытекает из фундаментальных свойств материи : структурности непрерывного движения и взаимодействия материальных объектов. Для получения информации имея данные нужны методы преобразования данных в восприятие сознания.
70560. Основы построения АСУ 1.81 MB
  Управление воздействие на объект для реализации заранее принятых целей оно осуществляется на основании анализ в получаемой информации об объекте и окружающей его внешней среде. Принцип преобразования информации Преобразователи – устройства использующиеся в преобразовании величин...
70562. Введение в искусственный интеллект 108 KB
  В рамках этого направления решаются задачи связанные с формализацией и представлением знаний в памяти системы ИИ. Проблема представления знаний является одной из основных проблем для системы ИИ так как функционирование такой системы опирается на знания о проблемной области которые хранятся...