Проектиране и разработване на електронни игри за ученици като web-базирана услуга

3.3. Развитие и съпровождане (Етап 7)

3.3.1. Оценяване на отговорите и персонализиране на учебната игра чрез формализация с невронни мрежи на взаимосвързани въпроси

Възможни са и комбинации от отговори на повече от два въпроса. Така се формира n-мерно пространство с област на верни отговори. Тази област не може да се опише с аналитични зависимости от вида (1) и (2).

В дисертационната работа е изследвано използването на невронна мрежа за формализиране на областта от взаимосвързани отговори и тяхното оценяване. Процесът на оценка се формализира чрез функционирането на невронната мрежа, фиг. 3.9. На входа на мрежата се подават отговори на повече от един въпроси, определени от играещия ученик. Логиката на невронната мрежа ще даде като изход получените точки за ученика от резултата от дадени няколко отговора.

Фигура 3.9. Трислойна схема на невронна мрежа
Формалното описание на работата на невронната мрежа може да се представи като система от правила, изпълнявани от логически проверки от вида:
, (3)
където са получените точки;

ansi,j – отговор номер j, който е избран от ученика за i-ти въпрос.
Тази логика може да се приложи за сложни корелирани, взаимносвързани въпроси и отговори на система от въпроси. Така чрез прилагане на формален апарат на невронните мрежи се постига допълнителна функционалност за оценяването в сравнение с аналитичното оценяване, прилагано с формула (1).
Пример: На фигура 3.10. е показана диаграма на описания по-горе подход за оценяване. По осите са нанесени възможните отговори на съответните въпроси, а възможните комбинации от тези отговори са отбелязани с ans1,1 до ans4,4, като всеки от тях се оценява с различен брой точки.


Фигура 3.10. Графично представяне на оценяването чрез невронни мрежи
Част от изследванията са свързани с един от съвременните подходи за адаптиране на играта към конкретен участник – персонализиране на играта чрез използване на невронни мрежи (фигура 3.9.) за преценка на група от въпроси, най-подходяща за конкретен ученик. Освен аналитични количествени оценки за текущата успеваемост на ученика са правени и опити за използване на количествена формализация с невронни мрежи. Опитът на дисертанта показва, че влагането на адаптивни възможности на играта към отделен ученик има голям потенциал за използване и приложение на сериозните игри в учебен процес.

Например чрез подходящо оразмеряване на съответна невронна мрежа може да се оценяват и психологическите и професионалните наклонности към определена наука. На входа на невронната мрежа се подава вектор x ( до ), като е 1 ако отговора на въпрос i е верен. Стойността на е 0, ако отговорът на въпрос i е грешен.

Невронната мрежа има к изхода, като на всеки изход се определя склонността на ученика към определена наука. При стойност на изхода 1 – той има склонност към науката, а при стойност 0 – няма.

Пример: за 80% от учениците се извършва обучение на невронната мрежа, за останалите 20% се прави опит да се определи към коя група принадлежат (към кои видове науки имат склонност учениците). Използването на този метод може да се използва за избор на по-тясно специализирани въпроси от избраната от ученика тематика.

Беше преценено, че изследването и използването на невронни мрежи в тази насока би имала смисъл след като разработената система бъде разширена чрез добавяне на значително по-голям брой възможни въпроси.

При по-нататъшно развитие и увеличаване на броя на въпросите, съответно броят на необходимите проверки, включен в играта също ще се увеличава. Затова може да бъде необходимо оптимизиране (минимизиране) на използваната памет за реализиране на програмата. Резултати, свързани с тези изследвания са публикувани за друг клас обекти – публикация [4] от списъка на авторски публикации. Работата в тази насока не е завършена и е обект на бъдещи изследвания.

3.3.2. Играта като уеб-услуга

- като самостоятелна програма на локален компютър;

- като Web услуга, до която учениците достигат и ползват като www информационна услуга в Интернет.

Използването на играта като Web услуга изисква и решаване на допълнителни алгоритмични и програмни задачи като:

• 
  управление на потребителската регистрация;
  
• 
  ползване възмездно или безвъзмездно на играта;
  

Web услугите са разпределени програмни компоненти, осигуряващи информационни приложения посредством приложно-ориентиран интерфейс. Информацията се структурира чрез XML (eXtensible Markup Language), така че кодът да се проверява синтактически и да се изпълнява лесно. При проектирането на играта като Web услуга са включени най-важните спецификации, които се използват във Web услугите [87]:

• 
  XML език за форматиране и обмяна на структурирани данни;
  
• 
  SOAP (Simple Object Access Protokol) - XML –базиран протокол за предаване на данни между инфомационните услуги;
  
• 
  WSDL (Web Service Description Language) – XML –базиран език за описване на атрибутите, интерфейсите и други свойства на Web услугите. WSDL документа може да се чете от потенциалния клиент, за да научи за услугата.
  

PHP код

XML

регистър

URL игра

SOAP съобщение

http транспорт

вид

връзка

SOAP

Клиент/ученник

Фигура 3.11. Методология за създаване и развитие на архитектура, ориентирана към услуги
Клиентът (ученикът) прави заявка за търсене на определена тематична информация в играта, която заявка се отправя към UDDI, където се регистрира ученикът. UDDI търси подходящата информация и връща на клиента/ученика URL адреса на играта. Търсенето продължава като полученият от клиента URL адрес се предава към съответния сървър посредством http транспортен протокол. На по-високо логическо ниво комуникацията се осъществява чрез протокола SOAP. Форматът на данните е от вида HTML, XML. Сървърът получава от клиента заявката, идентифицира я и се свързва посредством PHP код с търсената тематична област, която ползва информация от съответна база данни. Описанието на играта като Web услуга с включените в базата данни елементи е в обвивката на WSDL. Намерената информация по обратен път през сървъра достига до клиента/ученика.

Използването на Web услугите в процеса на образованието разширява кръга на потребителите на услугата. Друго предимство на създаването на сериозни като Web услуги е повишаване на качеството на образованието, тъй като при създаването на Web услуги се фокусира и върху качеството на предлаганите продукти.

3.3.3. Сравнение на проектираната игра с други учебни игри

В таблица 3.4. са сравнени някои от представените в глава 1 игри и проектираната за целите на дисертацията игри. Сравнението е направено по следните критерии: наличие на снимки или анимации по тематиката; формулирани въпроси; подаване на подсказка и допълнителна информация; взаимодействие между играчите; предлагане на персонализация на играта. Критериите са оценени по следния начин: да – 1; от части – 0,5; не – 0. По данните от таблицата е съставена радарна диаграма като разработената игра е сравнена със средната стойност на критериите (фигура 3.12.).

	Снимки/ Анимация	Въпроси	Подсказка	Взаимодействие	Персонализация
Сирма Медиа	0,5	1	0	0	0
MingoVille	1	0,5	1	0,5	0,5
Nintendo Wee	1	0	0	1	1
WeMakeWords	0	0,5	0	1	0,5
Картата	1	1	1	0,5	0,5
Средно	0,7	0,6	0,4	0,6	0,5

Таблица 3.4. Сравнение на проектираната игра с други учебни игри

Фигура 3.12. Сравнение на проектираната игра с други учебни игри
На радарната диаграма от фигура 3.12., където е илюстрирано сравнението на разработената игра със средните стойности от таблица 3.4. По-голямата площ за игра „Картата” (светловиолетово) в сравнение със средната стойност (тъмновиолетово) показва, че разработената за целите на дисертацията игра удовлетворява в голяма степен избраните критерии.
Направен е и втори сравнителен анализ на възможностите на разработваната система с потенциалните възможности на описаните в глава 2 комерсиални игри за изпълняване на учебни функции при минимални промени. Сравнението (Таблица 3.5.) е направено по следните критерии: тематично обучение (1), симулация на реалност (2), запознаване с професии (3), получаване на допълнителна информация (4), персонализация (5), взаимодействие между играчи (6). Критериите са оценени по следния начин: да – 1; от части – 0,5; не – 0. Радарна диаграма по таблица 3.5. е представена на фигура 3.13.

	(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)
Sabotage	1	0,5	0,5	0	0	0
The Sims	1	1	0,5	1	1	1
Farmville	1	0,5	1	1	1	1
Treasure Isle	1	0,5	0,5	1	1	1
CastleVille	1	0,5	1	1	1	1
Starcraft	1	1	0,5	0,5	0,5	1
предмет в картина	1	0,5	0,5	0	0	0
First person shooter	1	0,5	0,5	1	1	1
Средно	1	0,625	0,625	0,6875	0,6875	0,75
Картата	1	1	1	0,5	0,5	0,5

Таблица 3.5. Сравнение на възможностите на разработената сериона игра с потенциалните възможности на някои комерсиални игри

Фигура 3.13. Сравнение на възможностите на разработената сериона игра с потенциалните възможности на някои комерсиални игри
Стойностите за сравнителния анализ са избрани за потенциалните възможности на игрите при минимални промени. Все пак стойностите могат да варират в зависимост от конкретните решения на проектантите. За радарната диаграма (фигура 3.16.) бяха изчислени средните стойности за всеки от критериите (таблица 3.5.). Средната стойност е показана на диаграмата със светловиолетов цвят, а стойностите за разработената сериозна игра „Картата” – с тъмновиолетов цвят. От диаграмата се вижда, че разработваната игра изпълнява до голяма степен критериите за обучение и има голям потенциал за бъдещо развитие.

Изтегляне 1.56 Mb.

Сподели с приятели: