سیستم خبره کمک به آموزش زبان برنامه نویسی
 

سیستم خبره کمک به آموزش زبان برنامه نویسی
:6:


Expert tutoring system for teaching computer programming languages

خلاصه
این مقاله یک سیستم خبره آموزشی E-Tcl برای آموزش زبان برنامه نویسی کامپیوتر از طریق اینترنت را نشان می دهد
در این مقاله تعدادی از مدرسین با همکاری یکدیگر برنامه آموزشی ازیک یا چند زبان برنامه نویسی کامپیوتر ارائه دادند
که همکاری آنها شامل:
1) اضافه یا اصلاح commands
2) ایجاد دیالوگ های متفاوت برای command
3)ایجاد نوع مختلف آموزشی
در مقابل student هم از طریق اینترنت به سیستم دسترسی دارد
این سیستم شامل:
یک agent شخصی برای مدرس PAA-T (personal assistant agent for teacher)
یک agent شخصی برای دانشجو PAA-S (personal assistant agent for student)
همراه واسط توافقی adaptive interface
یک agent آموزشی Tutoring agent
TA روی سرور مستقر است و بوسیله HTTP , IIOP با PAA-T , PAA-S ارتباط دارد
این ساختار اجازه می دهد به تغییرات بر روی PPA-T , PAA-S برای نیازهایی که Student , Teacher دارد که بدون قرار دادن بار اضافی روی سرور می باشد
بعلاوه می توانیم تعدادی عامل Teacher برای توجه به نیازهایی که عامل Student دارد داشته باشیم
مقدمه
EL-Khouly Far,Koono, یک نسخه agent-based آموزشی برای آموزش زبان برنامه نویسی کامپیوتر ارائه دادند
نیازی به نگرانی برای توزیع و نگهداری از کپی محتویات course نیست اما باید مراقب سرور های orginal بود
این سیستم شامل سه agent برای نمایش ارتباط server-client
TA به عنوان یک سرور
PAA-Tبه عنوان یک client
PAA-S به عنوان یک client
PAA-S با TA از طریق اینترنت برای بازیابی یا اصلاح دیالوگ Tutoring برای command هایی که student می خواهد تمرین کند و می تواند به مهارت هایش از طریق ماژول black board دسترسی داشته باشد
در حالی که PAA-T با TA برای اضافه و اصلاح قوانین معنایی زبان برنامه نویسی ارتباط دارد و درستی محتوای دیتابیس Black board را چک می کند
2.Personal assistant agent for teachers
PAA-T برای استاندارد کردن زبان تحت بررسی این مقاله می باشد
PAA-T شامل سه بخش:
Expertise module (1
Semantic rules base(2
Tutoring text base(3
PAA-T کمک می کند به Teacher برای از عهده برامدن knowledge base زبان برنامه نویسی کامپیوتر تحت بررسی برای اضافه یا اصلاح ساختار command هایی که آموزش می دهند

2.1 expertise module
ماژول expertise شامل دامنه دانشی است که teacher قصد دارد به student آموزش دهد
2.2 semantic rules
وقتی که teacher می خواهد یک قانون معنایی را بسازد یک صفحه ای ظاهر خواهد شد که شامل کلید های راهنما برای ایجاد پایگاه دانش است
در این فاز teacher ساختار هر command ایجاد می کند
2.3 tutoring text
tutoring text شامل یک متنی است که command های زبان برنامه نویسی کامپیوتر را نشان می دهد
هر teacher می تواند در این tutoring text همکاری کند او می تواند یک مسیر یادگیری بهینه را برای student فراهم کند
2.4 PAA-T and TA interaction
Teacher برای همکاری با TA اطلاعاتی باید بفرستد که شامل:

a)Teacher ID (b نام زبان کامپیوتر

(cنام (c Commandمتن توصیف شده Command
(eساختار (f Command متغیر توصیف شده
وقتی TA می خواهد به Teacher اطلاعاتی در مورد درستی ID student و تجربه ی student که ذخیره شده در دیتابیس blackboard بفرستد شامل:
(b student ID (aرفتار ثبت شده student
(cزبان کامپیوتر (d نام command
(eتوصیف مسئله(f حل نظریه یا پیشنهاد
3.Personal assistant agent for student
PAA-Sشامل سه بخش :
(1مدل Student
Tutoring module(2
User inter face module(3
3.1 student model
مدل student برای دسترسی به حالت دانش student و ایجاد فرضیه در مورد مفهوم های آن و استدلال استراتژی بکار برده شده برای رسیدن به حالت صحیح دانش است
زیرا بیشتر سیستم های (intelligent computer aided instruction) ICAIحالت دانش student به عنوان یک زیرمجموعه ای از یک Knowledge base خبره نشان می دهد این مدل ایجاد شده توسط مقایسه بین عملکرد student روی وظایف این تکنیک overlay model نام دارد
3.1.1 Lexical phase
PAA-S مدل student طلب می کند برای چک کردن جواب student و برای پذیرفتن انواع جواب های متفاوت از student ,یکی از فازهای compiler است که فاز Lexical می باشد
این فاز رشته را به اجزای سازندش می شکند
برای مثال:
If salary > 200 then tax=salary*0.1
این عبارت به کلمه 'IF' ومتغیر'salary' وعملگر '>' و عدد '200' و کلمه 'then' و عبارت tax=salary*0.1 واین عبارت اخیر به متغیر 'tax' وعملگر '=' ومتغیر 'salary' و عملگر '*' وعدد '0.1' شکسته می شود
هر token شامل دو قسمت class part , value part
Class part مشخص می کند که token در یکی از مجموعه های متناهی از کلاس می باشد و اطلاعاتی دارد که شامل value part است
علاوه بر این در فاز lexical برای چک کردن کلمه رزرو شده کاراکتر به کاراکترمی باشد
برای مثال then یک کلمه رزرو شده در زبان basic می باشد اگر student 'tha' را وارد کند سیستم یک پیغام خطا می دهد و student را به صحیح نوشتن این کلمه راهنمایی می کند
3.2 using the tutoring module
وقتی که student به ماژول دسترسی پیدا می کند سیستم درباره زبان کامپیوتر می پرسد و سیستم دیالوگ tutoring از این زبان را دانلود می کند و منتظر می ماند برای student که command که تمایل به یادگیری دارد را انتخاب کند
سیستم متنی که شامل توصیف command است را ارائه می دهد و از student می پرسد که ان را فهمیده یا نه
اگر جواب 'No' است سیستم متن دیگری را ارائه می دهد و اگر هنوز جواب 'No' است تبدیل می کند به نوع دیگری که برای نمایش command است
اگر پاسخ 'yes' است سیستم از student نوشتن یک مثال از عبارت برای چک کردن ان می خواهد
سیستم مدل student برای چک کردن این عبارت استنتاج می کند اگر عبارت صحیح است 2 شمارنده را افزایش می دهد یکی برای تعداد سوالات که پرسیده می شود و دیگری برای شمارش پاسخ صحیح است
در غیر این صورت فقط 1 شمارنده اضافه می شود
برای کامل کردن این گام سیستم منو را برای انتخاب یک مورد توسط student نشان می دهد
1)انتخاب command دیگر 2)نمایش نمره (رتبه بندی کردن) 3)خروج
3.3 PAA-S and TA inter face
Student می تواند مهارت هایش را از ماژول ,black board share کند
Blackboard Module سه بخش دارد که شامل:
1) یک دیتابیس سراسری که black board نام دارد(میزبان در سرورTA)
2) منابع دانش مستقل (از هر PAA-S)
3) زمانبندی برای کنترل منابع دانش و دیتابیس Black board
تمام این المنت ها در یک ساختار وجود دارند به این دیتا بیس سراسری black board می گویند
ساختار black board عامل مهارت بصورت دو بعدی سازماندهی می کند:
نام زبان کامپیوتر و نام command
هر رکورد شامل فیلدهای زیر است:
Student ID (1 (2 زبان کامپیوتر (3 نام (4 Commandتوصیف مسئله (5 حل نظریه یا پیشنهاد

وقتی student با مسئله ای روبرو می شود و نمی تواند بفهمد او پیامی را در یک ماژول black board می فرستد
یک عبارت از مسئله موجود توسط مرکز پیام برای همه student های روی خط نمایش داده می شود
وقتی که یک شرکت کننده احساس کند که می تواند حل کند به مرکز پیام می فرستد سیستم با سازمان دهی زمانبندی و فعالیت منابع دانش محتویات همزمان برای چک کردن صحت ان برای teacher فرستاده می شود
اگر صحیح بود ان را به دیالوگ دیتابیس قبلی منتقل می کند

4. Tutoring agent

TA شامل:

در سیستم های (ITS) دو ویژگی وجود دارد:
ترتیب دهی برنامه آموزشی و حل کردن مسائل
برای درس دادن این command ها اغلب در همه زبان ها راهی یکسان است مانند آموزش یک command در basic درست مانند اموزش ان در زبان fortran است

نتیجه
در این مقاله سیستم E-TCL برای آموزش زبانهای کامپیوتر نمایش داده شده است
E-TCL شامل سه agent : TA ,PAA-T,PAA-S می باشد
که با هر نوع client-server از طریق اینترنت همکاری می کنند
به سیستم امکان همکاری با agent های دیگر برای مبادله قوانین معنایی و tutoring text با زبان های مختلف می دهد
درPAA-S محیط آموزشی وفقی استفاده شده است
علاوه بر این student می تواند مهارت هایش را طریق سیستم blackboard share, کند
i.e. سیستمی است که می تواند dynamically باشد و توسط همه عضوهایش افزایش یابد (teachers and student)