Technická univerzita v Košiciach, Fakulta elektrotechniky a informatiky

IT4KT 2014 – Informačné technológie pre prenos znalostí

FEI TU Košice, 12. februára 2014



Logo

 

Ján Plavka, Zdeněk Havlice (KMTI a KPI FEI): Získané teoretické a praktické výstupy projektu

Medzi hlavné dosiahnuté výsledky projektu patrí vytvorenie efektívnych didaktických postupov a prototypu systému pre prenos novozískaných poznatkov do praxe využívajúceho moderné znalostné IKT. Tento cieľ bol napĺňaný formalizáciou pojmov a didaktických postupov pre prenos znalostí na cieľové skupiny a následným vytvorením prototypu so šiestimi službami, ktorý navrhnuté postupy procesne podporuje so zreteľom na efektívne používanie moderných znalostných a informačných technológií a integráciu existujúcich riešení do funkčného celku.

Peter Václavík (KPI FEI): E-služba na tvorbu testových otázok pre systém Moodle

V súčasnej dobe väčšina predmetov prechádza na automatizované overovanie vedomostí študentov. Na takýto spôsob preverovania sa používa LMS – Moodle. Jeho možnosti tvorby testových otázok sú obmedzené na určitý typ. Najčastejšie sú pre preverovanie vedomostí použité pre typ otázky „výber z možností“, buď jedna možnosť, alebo viacero. Existujú však otázky, ktoré je ťažkopádne až nemožné transformovať do takejto formy. Pre LMS Moodle existujú moduly, ktoré rozširujú typy otázok o ďalšie formy (napr. modul HotPotatoes), avšak majú vlastný systém vyhodnocovania a nie je ich teda možné kombinovať v rámci jedného testu s otázkami typu „výber z možností“.
       V rámci projektu IT4KT bol jedným zo zámerov umožniť preverovanie vedomostí prijateľnejšou a atraktívnejšou formou, ako pre učiteľov, tak aj pre študentov. Boli realizované 4 typy otázok, ktoré rozširujú množinu existujúcich typov otázok systému Moodle:
  • Doplnenie textu – lexikálne porovná vložený text od študenta s možnosťami, ktoré sú očakávané (vhodné na testovanie častí zdrojových kódov, kde bude dopĺňať študent napr. operátor, typ cyklu, premennú, deklarovaný typ a pod., resp. aj na testovanie pojmov).
  • Priradenie odpovedí – študent priradí technikou „ťahaj a pusť“ odpovede z pravej strany k otázkam na ľavej strane. Otázka ako aj odpoveď môže byť vo forme obrázku, alebo vo forme textu. Môže byť k dispozícii aj viac odpovedí ako je otázok. K jednej otázke musí existovať práve jedna odpoveď.
  • Označenie v obrázku a výber možností v obrázku – študent odpovedá stlačením tlačidla myšky nad obrázkom. Je možné označiť viac možností ako je správny počet odpovedí. V tejto otázke je jasne identifikovateľné, čo sa dá označiť a čo je už označené. Druhý spôsob označenia spočíva v tom, že si študent sám označí oblasť v obrázku. Tento spôsob je zmeraný na preverenie identifikácie časti v obrázku (napr. v schéme počítača má označiť riadiacu jednotku, registre a pod.).
  • Usporiadanie odpovedí – študent vertikálne usporiada odpovede do správneho poradia. Otázka je vhodná napr. pre usporiadanie postupnosti životného cyklu tvorby softvérového systému, usporiadanie vrstiev ISO/OSI modelu a pod. Usporiadanie bude realizované technikou „ťahaj a pusť“.

Zdeněk Havlice, Michal Ennert, Čopjak Marek, Zuzana Dudláková (KPI FEI): Riešenie tímových úloh – podpora tímovej tvorby semestrálnych projektov

Schopnosti absolventov štúdia zapojiť sa do tímového riešenia softvérových projektov v praxi je možné zvýšiť dôsledným aplikovaním projektovej výučby v predmetoch softvérového inžinierstva. Je potrebné vo výučbe zamerať sa nielen na samotné riešenie, ale aj na plánovanie projektu a kontrolu postupu riešenia tak, aby základné skúsenosti a zručnosti mohli nadobudnúť študenti už počas štúdia. V rámci výučby predmetov v oblasti softvérového inžinierstva je preto užitočné viesť študentov k samostatnému plánovaniu riešenia, vytváraniu tímov, rozdeľovaniu práce, samokontrole postupu riešenia a kontrole pedagógom a pod. Účinným nástrojom môže byť softvérový prostriedok, ktorý by zabezpečoval takúto kontrolu a zlepšenie organizovania jednotlivých študentských tímov. Úlohou komponentu s názvom Riešenie tímových semestrálnych projektov je určený pre zlepšenie vzájomnej komunikácie študentov pracujúcich na spoločnom projekte. Dôraz sa kladie na plánovanie priebehu vypracovania semestrálneho projektu z pohľadu preddefinovaného postupu pedagógom, ale aj s možnosťou návrhu či úprav plánu samotným tímom študentov. Súčasťou komponentu by mala byť možnosť priebežne pedagógom hodnotiť a kontrolovať priebeh práce študentov na projekte. Zároveň je vhodné preniesť do zostavovania plánu projektu odhady nákladov s využitím doterajších skúseností pedagógov ale aj samotných študentov. Ako zásuvný modul je možné využívať rôzne štandardizované metódy pre časový a cenový odhad pre plánovanie projektu (napr.: CoCoMo metóda). Výsledkom je funkčné riešenie využívajúce najnovšie dostupné technológie s používateľským prostredím vyznačujúcim sa dynamickými prvkami uľahčujúcimi a urýchľujúcimi samotnú prácu s komponentom ako aj prácu v tíme.

Jaroslav Porubän, Michaela Bačíková, Dominik Lakatoš (KPI FEI): E-služba na tvorbu študijných materiálov

E1 je služba pre trorbu materiálov v šturktúrovanom formáte XML. Núti tvorcu materiálov zamyslieť sa nad ich obsahom a štruktúrou, teda nad základnými prvkami každého študijného materiálu k cvičeniam: ciele, postup zložený z krokov a úloh a zdroje. Služba taktiež ponúka automatické generovanie materiálov vo formáte HTML a ich publikovanie na internete. V aktuálnej verzii služba ponúka aj grafický modul pre urýchlenie práce pri vytváraní materiálov, kvízy a diskusie. Pre študentov služba ponúka lepšiu zrozumiteľnosť materiálov, jasne daný priebeh cvičenia a ciele cvičenia, ľahšiu komunikáciu a možnosť realizácie šikovných študentov.

Gabriel Tutoky (KKUI FEI): Príprava študijných materiálov – WYSIWYG editor na tvorbu študijných materiálov

Príspevok popisuje koncepčný návrh a prototypovu implementáciu nástroja pre prípravu študijných materiálov pomocou WYSIWYG editorov. Koncepčný návrh je založený na výsledkoch predchádzajúcich výstupov projektu, pričom odzrkadľuje a rieši analyzované problémy v tejto oblasti a dopĺňa požadované funkcionality vyplyvajúce z potrieb pedagogického procesu.
       Samotný návrh spočíva najmä v analýze jestvujúcich pedagogických procesov [1, 3, 4] a ich ontologického popisu [2] spolu s analýzou už existujúcich IKT riešení a ponúka návrh IKT riešenia pre komplexnú tvorbu študijnych materiálov. Cieľom návrhu je ponúknuť také riešenie, ktoré by v maximálnej možnej miere využívalo súčasne používane nástroje vo výučbe – Moodle, službu pre prípravu štrukturovaných študijnych materiálov pomocou XML, prototypovú službu pre pridávanie komentárov a pod. a zároveň by ponúkalo jednoliate užívateľske rozhranie pre prácu s týmito službami, pričom návrh je rozdelený do viacerých krokov.
       Prvým z krokov je vytvorenie webového UI rozhrania pre prípravu študijných materiálov. Tie môžu byť vytvárane nanovo, alebo môžu byť importované existujúce materiály vo forme XML súborov, pričom následne prebieha transformácia do internej dátovej štruktúry kôli zabezpečeniu potrebných logických prepojení medzi objektmi výučbových materiálov [2, 5]. Uvedená transformácia je nevyhnutná z dôvodu zabezpečenia nových funkcionalít vyplyvajúcich z analýzh pedagogických procesov, ktoré by v prípade použitého súčasného XML repozitára nebolo možne zabezpečiť. Je však predpokladaná spätná kompatibilita, ktorá by bola zabezpečená exportom vytvorených materiálov do XML. V prvom kroku by tak UI rozhranie plnilo úlohu WYSIWYG editora nad študijnými materiálmi písanými v XML.
       V druhom kroku sa predpokladá rozšírenie UI rozhrania o možnosť vytvárania doplňujúcich logických prepojení medzi rôznymi typmi objektov študijnych materiálov, napr. prepojenie kapitól z prednášok s úlohami na cvičení či prepojenie kontrolných otázok na prísluchajúce príklady a riešenia. Takto by sa zabezpečilo logicke prepojenie objektov študijnych materiálov, čo je jednou z nevyhnutných podmienok pre tvorbu IKT riešenia samoštúdium [4].
       Ďalšie kroky návrhu obsahujú riešenie prepojenií s externými (už použivanými alebo novými) službami. Napr. v prípade systému Moodle, navrhované riešenie predpokladá jeho plne využitie pre účely testovania, avšak navrhuje nové riešenia pre prepojenie testovacích otázok, výsledkov testov a študijnych materiálov. V tomto prípade je potrebné vytvorenie služby, ktorá by dokázala zo systému Moodle poskytnúť databázu testových otázok, ktoré by boli následne v navrhovanom IKT riešení prepojené na iné objekty výučby a taktiež službu, ktorá by z moodlu prenášala vysledky testov do navrhovaného riešenia. To by umožnilo prepojenie procesov štúdia a testovania takou formou, že napr. študentovi v procese samoštúdia by boli podsunute primárne tie kapitoly študijnych materiálov, ktoré by boli relevantné k nesprávne zodpovedaným otázkam z testovania a pod.

       Referencie
  1. Furdík K., Genči J., Paralič J., Babič F., Bednár P., Wagner J., Butka P., Sarnovský M.: V1.2.3 OntoSlov – štruktúrovaný dokument popisujúci identifikované koncepty, ich význam a základné vzťahy medzi nimi. Projekt IT4KT, FEI, TU v Košiciach, jún 2012.
  2. Bednár P., Wagne, J., Butka P., Sarnovský M., Paralič J., Furdík F.: V1.2.4 OntoForm – Výsledná ontológia v digitálnej forme. Projekt IT4KT, FEI, TU v Košiciach, júl 2012.
  3. Bednár P., Paralič J., Wagner J., Butka P., Sarnovský M., Furdík K., Tutoky G., Telepovská H., Genči J., Havlice Z., Paralič M., Porubän J., Václavík P.: V1.3.3 OntoFormRev – Upravený model hierarchie konceptov (ontológie) pokrývajúcej doménu didaktických procesov. Projekt IT4KT, FEI, TU v Košiciach, august 2012.
  4. Paralič M., Havlice Z., Porubän J., Václavík P., Bednár P., Butka P., Furdík K., Genči J., Paralič J., Samuelis L., Sarnovský M., Telepovská H., Tutoky G., Wagner J.: V1.3.4 KnowTransWf - Formálny zápis modelu procesu pre prenos znalostí z výskumu do praxe, obsahujúci identifikované služby a komponenty riešenia poskytujúce tieto služby. Projekt IT4KT, FEI, TU v Košiciach, júl 2012.
  5. Tutoky G.: V2.1.1 NavArch – Návrh dátového modelu pre prípravu, editáciu, publikovanie a používanie študijných materiálov na základe analýzy vytvorenej ontológie v digitálnej forme a procesných modelov. Projekt IT4KT, FEI, TU v Košiciach, oktébore 2012.

Sergej Chodarev, Emília Pietriková (KPI FEI): Samotestovanie prostredníctvom kvízov integrovaných do študijných materiálov

Jedným zo spôsobov motivácie študentov pre pozorné preštudovanie študijných materiálov môžu byť interaktívne kvízy. Tie umožňujú študentom samostatne otestovať svoje vedomosti formou hry. Tento príspevok predstavuje realizáciu takýchto kvízov integrovaných do E-služby pre tvorbu študijných materiálov. Text kvízových otázok a odpovedí je možné pripravovať spolu s materiálmi a tým zjednodušiť tento proces.

Štefan Korečko (KPI FEI): Testovanie úloh z problematiky abstraktných strojov v prostredí Moodle

Problematika abstraktných strojov, kde zahŕňame konečné automaty, zásobníkové automaty a Turingove stroje, sa dotýka viacerých typických oblastí pokrytými informatickými študijnými programami. Sú nimi napríklad teória formálnych jazykov a automatov, prekladače či logické systémy. U študentov informatiky sa predpokladá nielen poznanie teórie z týchto oblastí ale aj schopnosť pracovať s príslušnými typmi strojov, tzn. navrhovať programy pre ne. Pre podporu nadobudnutia tejto schopnosti bol navrhnutý emulátor abstraktných strojov KPI-EAS, ktorý umožňuje vykonať pre ne navrhnuté programy a proces ich vykonávania vizualizovať.
       Emulátor KPI-EAS sa ukázal byť vhodným prostriedkom na rozšírenie možností elektronického testovania. Mohol by slúžiť na vyhodnotenie programov, zadaných študentom ako odpovede na príslušnú otázku v teste. Namiesto vyhodnotenia priamo v systéme pre elektronické testovanie by odpoveď bola zaslaná na vyhodnotenie upravenému emulátoru, ktorý by testovaciemu systému poslal číselné hodnotenie odpovede.
       Navrhnuté použitie emulátora bolo realizované pre systém pre podporu výučby a elektronické testovanie Moodle. Na strane systému Moodle bol definovaný nový typ testovej otázky a pre emulátor KPI–EAS boli vytvorené moduly pre spracovanie špecifikácie vyhodnotenia odpovede, samotné preverenie odpovede študenta a web služby pre komunikáciu so systémom elektronického testovania. Samotné vyhodnotenie programu – odpovede študenta prebieha jeho postupných vykonávaním pre dané vstupy a kontrolou očakávanej finálnej konfigurácie stroja s tou, ktorá nastane po ukončení vykonávania programu. Vstupy pre ktoré sa bude odpoveď testovať, spolu s očakávanými finálnymi konfiguráciami, sú zadávané v špecifikácii vyhodnotenia odpovede na strane Moodle a sú uložené vo formáte XML.

Ján Genči (KPI FEI): Hodnotenie vedomostí

Vzdelávanie je proces, v ktorom znalosti, zručnosti a návyky jednej skupiny ľudí sú prenášané na skupinu inú. Aby bolo možné vzdelávacie procesy vyhodnocovať, je potrebné zaviesť mechanizmy, ktoré určia, či znalosti, zručnosti a/alebo návyky dosiahli požadovanú úroveň, prípadne kvantifikovať, do akej miery bol tento proces zrealizovaný. Týmto mechanizmom sa všeobecne hovorí hodnotenie (angl. assessment), pričom dôraz sa v práci kladie predovšetkým na hodnotenie vedomostí, s možnosťou čiastočnej aplikácie na hodnotenie niektorých zručností.
       Na základe taxonómii kognitívnych cieľov (Bloomovej resp. Niemierkovej), v prvej časti príspevku poukážeme na niektoré problémy spojené s hodnotením vedomostí v súčasnej vzdelávacej praxi a pokúsime sa navrhnúť spôsoby riešenia týchto problémov prostredníctvom didaktických testov. Zároveň upozorníme na celý rad problémov spojených s tvorbou a aplikáciou didaktických testov.
       V druhej časti príspevku predstavíme niekoľko parciálnych riešení v oblasti testovania resp. hodnotenia vedomostí:
  • opíšeme princíp činnosti nami zrealizovaného systému na preberanie zadaní, s flexibilným spôsobom vyhodnocovania správnosti odpovedí,
  • predstavíme metódu identifikácie podvodov v formatívnych znalostných testoch na základe časových charakteristík testov,
  • na konkrétnych príkladoch z oblasti programovania oboznámime účastníkov s príkladmi tvorby testových otázok na vyšších úrovniach taxonómií kognitívnych cieľov,
  • predstavíme víziu systému pre podporu tvorby testov na základe teórie položiek.

Henrieta Telepovská (KPI FEI): Testovanie SQL príkazov v systéme Moodle

Podpora výučby rôznymi LMS je v súčasnosti bežným javom v procese vzdelávania na vysokých školách. Na KPI sa používa LMS Moodle. V súčasnosti obsahuje spolu okolo 60 kurzov vo všetkých troch stupňoch vysokoškolského vzdelávania.
       LMS Moodle z pohľadu výučby poskytuje nástroje na:
  • evidenciu používateľov kurzu;
  • zaradenie študijných materiálov;
  • preberanie a hodnotenie zadaní, vypracovaných úloh na samostatné riešenie;
  • tvorbu testov – Quiz modul.

       Kurz Databázové systémy obsahuje materiály zamerané na teóriu databázových systémov a na Structured Query Language (SQL). Každé cvičenie obsahuje praktické príklady – riešené a určené na samostatnú prácu (homework). Súčasťou LMS Moodle je quiz modul. Je určený na testovanie a overenie vedomostí študentov. Systém Moodle obsahuje niekoľko typov otázok, ktoré môžeme využiť pri tvorbe testov.
       Avšak nie vždy sú tieto možnosti postačujúce, a tak systém Moodle ponúka aj možnosť rozšírenia tejto banky otázok o vlastné typy otázok. K tomuto rozšíreniu poskytuje systém Moodle šablónu, ktorá tento proces vývoja novej otázky značne uľahčuje.
       Na overenie vedomostí a praktických zručností študentov z jazyka SQL a relačnej algebry bol navrhnutý a realizovaný prototyp DBS komponentu, ktorý rozširuje quiz modul LMS Moodle.

Popis subkomponentov DBS komponentu
DBS komponent pozostáva zo 6 subkomponentov – 5 subkomponentov pre dynamické vyhodnotenie SQL príkazov a jeden pre dynamické vyhodnotenie dotazu zapísaného pomocou operácií relačnej algebry.
       Subkomponenty pre dynamické vyhodnotenie SQL príkazov
  • príkaz SELECT – pevná schéma;
  • príkaz SELECT – voliteľná schéma;
  • príkaz INSERT;
  • príkaz DELETE;
  • príkaz UPDATE.
Princíp všetkých subkomponentov je založený na porovnaní výsledkov riešenia autora otázky s riešením študenta.
       Subkomponent relačná algebra vyhodnocuje dotaz zapísaný pomocou operácií relačnej algebry. Pre zápis dotazov v relačnej algebre bola navrhnutá gramatika, ktorá umožňuje zápis v textovej forme. Symboly operácií relačnej algebry – projekcia, selekcia, ⋈ join – sú nahradené dohodnutými kľúčovými slovami. Zápis dotazu v relačnej algebre je transformovaný na select príkaz jazyka SQL, ktorý je spracovaný subkomponentom pre dynamické vyhodnotenie SQL príkazov – select príkaz voliteľná schéma.

Literatúra
  1. Elmasri,R., Navathe, S.B.: Fundamentals of Database Systems, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., 1., 2. editions.
  2. Raadt, M., Dekeyeser, S., Lee, T.Y.: A System Employing Peer Review and Enhanced Computer Assisted Assessment of Querying Skills, Informatics in Education, 2007, Vol. 6, No. 1, 163–178, Institute of Mathematics and Informatics, Vilnius, http://www.mii.lt/informatics_in_education/pdf/INFE104.pdf.
  3. Sadiq, S., Orlowska, M., Sadiq, W., Lin, J.: SQLator – An Online SQL Learning Workbench, In ITiCSE '04 Proceedings of the 9th annual SIGCSE conference on Innovation and technology in computer science education, Leeds, UK, pp. 223-227, ACM Digital Library, retrieved March 2010, http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1026487.1008055.
  4. Soler, J, Boada, I., Prados, F., Poch, J., Fabregat, R.: An Automatic Correction Tool for Relational Algebra Queries, retrieved March 2010, http://bcds.udg.edu/publications.php?year=2007.
  5. Dekeyser S., de Raadt M., Lee Tien Yu: Computer Assisted Assessment of SQL Query Skills, Queensland, Australia: University of Southern Queensland, Department of Mathematics & Computing, 2007. 10 p.
  6. Prior C. J.: Online Assessment of SQL Query Formulation Skills, Sydney, Australia: University of Technology, Faculty of Information Technology, 2003. 10 p.
  7. Telepovská H., Havlice Z.: Relational Algebra Knowledge Assessment in Practice, In: Journal of Communication and Computer. Vol. 9, no. 2 (2012), p. 226-233. - ISSN 1548-7709
  8. Telepovská H., Tóth, M.: New Type of Question in LMS Moodle, In: International Conference on Information Technology and Development of Education ITRO 2012 Proceedings: Zrenjanin. Zrenjanin: University of Novi Sad: p. 286-291. ISBN 978-86-7672-167-2
  9. Telepovská, H., Tóth, M.: Support of Relational Algebra Knowledge Assessment, http://conference.cisse2010.org/schedule.aspx, International Join Conferences on Computer, Information, and Systems Sciences, and Engineering (CISSE 2010), December 3 - 12, 2010, Sponsored by the University of Bridgeport, Technically co-sponsored by the IEEE Computer Society, Communications Society and Education Society (Connecticut Section)
  10. Telepovská, H., Tóth, M.: Support of relational algebra knowledge assessment, In: Emerging Trends in Computing, Informatics, Systems Sciences, and Engineering. - New York : Springer-Verlag, 2013 P. 475-485. - ISBN 978-1-4614-3557-0
  11. Telepovská H., Muľar P.: SQL Support in LMS Moodle, Computer Science and Technology Research Survey, Volume 6, Košice, Technická univerzita v Košiciach, 2012, ISBN 978-80-553-1227-9
  12. Muľar P.: Podpora SQL v LMS Moodle, Diploma thesis, Technical University in Košice, 2012
  13. Grega L.: Modul relačnej algebry v LMS Moodle, Bachelor thesis, Technical University in Košice, 2012

Ján Buša ml. (KMTI FEI): Použitie LaTeXu pri využití E-služba na tvorbu študijných materiálov

V prezentácii budú opísané možnosti využitia typografického systému LaTeX pri tvorbe študijných programov pomocou e-služby E1.
Ponúka sa využitie appletu MathJax umožňujúce vkladať do xml-súboru priamo vzorce, rovnice a matice písané v syntaxi LaTeXu.
Sú vysvetlené princípy vytvoreného balíka makier, ktoré umožňujú efektívnejšiu prípravu zdrojových textov xml, následne využitých pomocou služby E1.

Slavomír Šimoňák (KPI FEI): Platforma na vizualizáciu algoritmov

Úvod
Algoritmy a údajové štruktúry zastávajú významné miesto v rámci vedy o počítačoch [3] a majú tak aj stabilnú pozíciu v rámci osnov pre výučbu v tejto oblasti poznania [1,2]. So stúpajúcim počtom študentov v stredoeurópskych systémoch vyššieho vzdelávania v posledných desaťročiach [24], stúpa aj potreba uplatňovania vhodných metód v rámci ich prípravy.
       V príspevku, zameranom na oblasť vyššieho vzdelávania v oblasti informatiky, je preto diskutovaná otázka rozšírenia štandardných, doposiaľ využívaných postupov pri výučbe algoritmov, o prvky vizualizácie algoritmov. Medzi hlavné prednosti využitia vizualizácií [4] patrí vyjadrenie konceptov vizuálnou formou, podpora praktických foriem vyučovania, zvýšenie pozornosti a zlepšenie komunikácie medzi vyučujúcim a študentmi. Interaktívne vizualizácie podporujú experimentovanie a objavovanie ideí s ohľadom na individuálne potreby študentov. S ohľadom na publikované výsledky, ako aj naše vlastné skúsenosti, považujeme oblasť vizualizácie algoritmov za perspektívnu tak z hľadiska ďalšieho výskumu, ako aj aplikácie jeho výsledkov v rámci súčasnej výučby informaticky orientovaných disciplín.

Platforma VizAlgo pre vizualizáciu algoritmov
S ohľadom na výsledky analýzy existujúcich riešení sme sa rozhodli pre vývoj vlastnej platformy na vizualizáciu algoritmov a údajových štruktúr. Motivácia pre toto rozhodnutie je detailne opísaná v publikácii [5], pričom dôležitým faktorom je tu skutočnosť, že nástroj je má byť využívaný na podporu výučby v rámci predmetu Údajové štruktúry a algoritmy na FEI TU v Košiciach. Tematicky predmet pokrýva pomerne širokú oblasť a jeho obsahová náplň sa môže časom meniť. Pre pokrytie potrieb predmetu by tak bolo potrebné využiť viacero existujúcich nástrojov, resp. potrebné vykonať pomerne závažné úpravy pre využitie niektorého z dostupných nástrojov.
       Nástroj je vyvíjaný v jazyku Java, čo zabezpečuje dobrú prenositeľnosť a dostupnosť podporných nástrojov. Ďalšie rozhodnutie sa týkalo voľby softvérového rámca pre uľahčenie rozšíriteľnosti aplikácie. Zvolený bol rámec JSPF [9], navrhnutý pre redukciu času vývoja aplikácií rozšírietľných pomocou zásuvných modulov. Aplikácia VizAlgo sa skladá z dvoch spolupracujúcich častí: hlavného modulu a skupiny zásuvných modulov. Hlavný modul pozostáva z niekoľkých tried, poskytujúcich podporu pre ovládanie vykonávania algoritmu a zobrazovania jeho vizualizácie. Zásuvný modul obsahuje kód algoritmu a pre jeho vizualizáciu môže využívať služby hlavného modulu. To pomáha udržať menší rozmer zásuvného modulu, ako aj skrátiť čas potrebný na jeho vývoj. V súčasnosti sú dostupné zásuvné moduly pre vizualizáciu algoritmov triedenia ako Radix sort, Heap sort, Bubble sort, Insertion sort a Selection sort. Vytvorené boli aj vizualizácie niektorých základných údajových štruktúr (zásobník a front).

Praktické skúsenosti
       Nástroj bol použitý doposiaľ v predmete Údajové štruktúry a algoritmy v rámci výučby algoritmov triedenia. Pre niektoré z oblastí, ktoré nie sú zatiaľ pokryté nástrojom, boli využité ďalšie nástroje, resp. webovské vizualizácie. Ako príklad v tomto smere poslúžia komplexnejšie štruktúry údajov, ako hašovacie tabuľky a stromové štruktúry údajov [22,23]. Pre získanie informácií týkajúcich sa výučby s využitím vizualizácií od študentov sme použili jednoduchú anketu. Motivácia pre použitie tohto prístupu pozostávala z dvoch častí:
  1. chceli sme poznať, do akej miery je nástroj nápomocný v skupine jeho používateľov - študentov,
  2. zaujímalo nás, aké nové vizualizácie a vlastnosti nástroja vo všeobecnosti používatelia očakávajú.

       Vyjadrené názory sme plánovali využiť ako zdroj motivácie a inšpirácie v rámci ďalšieho vývoja platformy. Ankety sa zúčastnilo 53 študentov zo štyroch študijných skupín predmetu Údajové štruktúry a algoritmy. Jedná sa o povinný predmet v rámci bakalárskeho stupňa študijného programu Informatika. Anketa pozostávala z piatich otázok.

Záver
       Podľa našich skúseností, na vizualizácie algoritmov možno nazerať ako na užitočný podporný nástroj, používaný ako doplnok v rámci výučby algoritmov a údajových štruktúr. Veríme (a anketou získané výsledky to podporujú), že vizualizácie môžu prispieť ku skvalitneniu výučby v danej oblasti a pomôcť tak riešiť niektoré problémy vyššieho vzdelávania v regióne.
       Na všeobecné preukázanie užitočnosti vizualizácií je potrebný ďalší výskum, nakoľko v súčasnosti dostupné dôkazy nie sú dostatočne komplexné a sú skôr neformálneho charakteru [4]. Ďalšou nevýhodou z nášho pohľadu je nedostupnosť nástroja, ktorý by poskytoval potrebné vizualizácie v jednom balíku so uniformným rozhraním. Platforma VizAlgo môže byť tiež chápaná ako krok v tomto smere.
       Podľa výsledkov ankety, požadovaný je vývoj ďalších zásuvných modulov z oblasti triedenia a komplexnejších štruktúr údajov. Niektoré z navrhovaných zmien sa týkajú aj jadra aplikácie (spôsob a ovládanie vizualizácie, dynamické zmeny vlastností algoritmov), avšak niektoré z nich by mohli vyžadovať hlbšie úpravy a tým aj viac času potrebného na realizáciu.

Literatúra
  1. Computer Science Curriculum 2008, Association for Computing Machinery (ACM), IEEE Computer Society. Available: http://www.acm.org/education/curricula
  2. Curriculum Guidelines for Undergraduate Degree Programs in Information Technology, IT 2008 Curriculum, Association for Computing Machinery (ACM), IEEE Computer Society. Available: http://www.acm.org/education/curricula
  3. Mehlhorn, K., Sanders, P.: Algorithms and Data Structures, Springer-Verlag, 2008.
  4. Khuri, S.: Designing Effective Algorithm Visualizations, First International Program Visualization Workshop, ITiCSE, Finland, 2000. Available: http://www.cs.sjsu.edu/~khuri/invited.html
  5. Šimoňák, S.: Algorithm Visualization Using the VizAlgo Platform, Acta Electrotechnica et Informatica, Vol.13, No.2 (2013).
  6. Tudoreanu, M. E., Wu, R., Hamilton-Taylor, A., Kraemer, E.: Empirical Evidence that Algorithm Animation Promotes Understanding of Distributed Algorithms, IEEE 2002 Symposium on Human Centric Computing Languages and Environments, 2002.
  7. Diehl, S.: Software visualization: Visualizing the Structure, Behaviour, and Evolution of Software. Springer, New York, 2007, 187 p.
  9. JSPF: Java Simple Plugin Framework. Available: http://code.google.com/p/jspf/
  11. Šuchová, Ž.: Visualization of Algorithms and Data Structures, DCI FEEI TU of Košice, Bachelor thesis, 2010 (in Slovak).
  12. Diehl, S. (Ed.): Software Visualization, Lecture Notes in Computer Science, Vol.2269, 2002.
  13. TRAKLA2 Software Project, Available: http://www.cse.hut.fi/en/research/SVG/TRAKLA2/
  14. Rosling, G., Freisleben, B.: ANIMAL: A system for supporting multiple roles in algorithm animation, Journal of Visual Languages and Computing, 2002.
  15. ANIMAL Home Page, Available: http://www.algoanim.info/AnimalAV/
  16. The JAWAA Homepage, Available: https://www.cs.duke.edu/csed/jawaa2/
  17. Algorithms in Action, Available: http://ww2.cs.mu.oz.au/aia/
  18. Sajko, A.: Algorithm Visualization, DCI FEEI TU of Košice, Bachelor thesis, 2012 (in Slovak).
  19. Hundhausen, C. D., Douglas, S. A., and Stasko, J. T.: A Meta-Study of Algorithm Visualization Effectiveness, Journal of Visual Languages and Computing, Vol. 13, 2002.
  20. Lazaridis, V., Samaras, N. and Sifaleras, A.: An empirical study on factors influencing the effectiveness of algorithm visualization. Computer Applications in Engineering Education, Vol. 21, 2013.
  21. Jarc, D.J., Feldman, M. B., Heller, R.S.: Assessing the benefits of interactive prediction using Web-based algorithm animation courseware. Proceedings of SIGCSE 2000, ACM Press, New York, 2000.
  22. Gogeshvili, A.: AVL Tree visualization, 2007. Available: http://www.qmatica.com/DataStructures/Trees/AVL/AVLTree.html
  23. Morris, J.: Hash Table Animation, 1998. Available: http://people.cs.pitt.edu/~kirk/cs1501/animations/Hashing.html
  24. Genči, J.: Possibilities to Solve Some of the Slovak Higher Education Problems Using Information Technologies, ICETA 2012, 10th IEEE International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications, November 8-9, 2012, Stará Lesná, The High Tatras, Slovakia.

Branislav Madoš, Dudláková Zuzana (KPI FEI): Služba E6: Terminologický slovník

Služba E6 Terminologický slovník, vytvorená v rámci projektu IT4KT, je e-learningový autorský/vyučovací nástroj určený pre kolaboratívnu prácu autorov vo fáze vytvárania znalostnej bázy pre jednotlivé vyučovacie predmety a vedné oblasti s cieľom umožniť ustálenie terminologickej bázy a jej výkladu. Služba disponuje grafickým rozhraním umožňujúcim vizualizáciu vzťahom medzi jednotlivými termínmi. Webové rozhranie služby sprístupňuje službu širokému okruhu autorov ako aj študentov, ktorí môžu publikovanú bázu dát využívať pri svojom štúdiu.

Zdeněk Havlice, Csaba Szabó, Veronika Szabóová (KPI FEI): Služba SDEDiag – editor diagramov – prepojenie so systémom Moodle

Editor UML diagramov bol nápad ako vyriešiť problémy pri overení znalosti UML u študentov hlavne na predmetoch TSWP-I a TSWP-II. Použitie systému Moodle poskytuje objektívnejšie hodnotenie, dĺžka testov je rovnaká pre každého študenta. Odovzdané zadania by boli taktiež na jednom mieste – a v rovnakej notácii, t.j. študenti by použili rovnaký editor pri riešení úloh zadania a pri zodpovedaní testovacích otázok (na skúške i na zápočtových písomkách). Táto prezentácia porozpráva jeho príbeh.

Miroslav Biňas (KPI FEI): Rozšírenie študijných materiálov o službu poskytujúcu diskusiu k vybranej problematike

Dôležitou súčasťou „životného cyklu“ štúdijných materiálov predstavuje získavanie spätnej väzby od koncových čitateľov, resp. v tomto prípade – od samotných študentov. Dobrá spätná väzba totiž umožňuje vznikať „legendám“, akými sú napríklad knihy Učebnice jazyka C od P. Herouta pre študentov programovania v jazyku C alebo Myslíme objektově v jazyku Java od R. Pecinovského (ľudovo tiež nazývaná ako „Modrá učebnica Javy“) pre študentov objektového programovania v jazyku Java. Dobrý materiál sa totiž „podarí“ vytvoriť málokedy už na prvýkrát a musí zažiť niekoľko iterácií, počas ktorých dôjde k potvrdeniu resp. zavrhnutiu niektorých použitých konceptov.
       V dnešnom svete internetu a elektronického nakupovania sa stalo bežným, že používatelia (vo všeobecnosti spotrebitelia) sa pri rozhodovaní pre konkrétny produkt častokrát obracajú aj na skúsenosti používateľov, ktorí sa pre daný produkt už rozhodli. V ich reakciách je možné vidieť, do akej miery sú s výrobkom alebo službou spokojní. Rovnako tak je možné vidieť konkrétne dôvody ich nespokojnosti poprípade nedostatky výrobku zistené pri jeho používaní a celkové hodnotenie, ktoré vzniká zo skúseností v niektorých prípadoch až tisícov používateľov. Výrobcovia následne môžu na tieto reakcie zareagovať, aj keď najčastejšie sa jedná len o formu inovovanej podoby výrobku.
       Rovnako tak je možné pristupovať aj ku vzdelávaniu – ako ku službe, v ktorej študenti figurujú ako spotrebitelia. A rovnako, ako je to pri zdieľaní skúseností s reálnymi produktami, je možné zdieľať sa aj so skúsenosťami (a nie len s tými) so študijnými materiálmi.
       V tomto prípade však (nám učiteľom) nejde len o celkové hodnotenie kurzu, ale je dôležité sledovať skúsenosť, ktorú študentom vo forme vzdelávacieho materiálu ponúkame. V prípade poskytnutia priestoru študentom, kde môžu voľne diskutovať o zverejnených materiáloch, je možné napr. sledovať, s ktorými časťami materiálu majú študenti problém. Na túto skutočnosť môže učiteľ následne dynamicky zareagovať a problematické časti upraviť. Rovnako tak môžu študenti upozorňovať na nedostatky v texte, poprípade na konkrétne chyby. Jedným z bočných efektov takéhoto fóra je aj skutočnosť, že niektorí študenti preberajú rolu učiteľa a v prípade výskytu problému, ktorý už oni majú zvládnutý, vedia naň sami reagovať a pomôcť tak svojim spolužiakom.
       Tento príspevok sa venuje problematike poskytovania priestoru pre zdieľanie spätnej väzby so študentami pomocou služby Disqus a jej nasadeniu v predmete Objektové programovanie v zimnom semestri roku 2013.

Ján Buša (KMTI FEI): Využívanie E-služby na tvorbu študijných materiálov

V prezentácii bude uvedený príklad použitia balíka LaTeXovských makier určených na vytváranie zdrojových súborov xml, následne použitých na tvorbu študijných materiálov pomocou e-služby E1. Tento postup je výhodný pre používateľov zvyknutých vytvárať texty v typografickom systéme [La]TeX.

 

IT4KT 2014 Posledná úprava:
11. februára 2014