Размещено на http://www.allbest.ru/

Черкаський державний технологічний університет

УДК 681.518+37.012 : 378

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Методи та засоби самоорганізації моделі знань в автоматизованих системах контролю знань та навчання

05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

Оксамитна Любов Павлівна

Черкаси 2003

Загальна характеристика роботи

модель знання автоматизована система

Актуальність теми. Необхідність ефективної організації навчального процесу у вищих навчальних закладах висуває невідкладні проблеми його інформатизації, впровадження сучасних інформаційних технологій в навчально-пізнавальну діяльність студентів, формування на їх основі якісно нових навчаючих та навчальних стратегій.

Використання традиційних методів навчання та контролю знань не може забезпечити підвищення ефективності навчального процесу, тому особливої цінності набувають методи автоматизованого навчання і контролю знань з використанням досягнень в різних областях науки.

Існуючі в теперішній час системи автоматизованого навчання та контролю знань, в тому числі системи дистанційної освіти, що базуються на технологіях клієнт-сервер, не забезпечують рішення таких задач, як персоналізоване та адаптивне навчання. Вирішення цих проблем вимагає інтелектуалізації процесу дистанційного навчання при впровадженні сучасних комп'ютерних методів та засобів удосконалення навчального процесу.

Таким чином, актуальність теми цілком обумовлена сучасними потребами в автоматизації процесу навчання та контролю знань.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційну роботу виконано згідно з планом науково-дослідних робіт Черкаського державного технологічного університету відповідно до держбюджетної науково-дослідної теми (державний реєстраційний №0197U015155) “Методи та засоби логіко-динамічних моделей планування та керування життєвими циклами об'єктів нової техніки з використанням ресурсо- та енергозберігаючих технологій”.

Мета і задачі дослідження. Метою даної дисертаційної роботи є створення адаптивних систем контролю знань та навчання для використання в технологіях автоматизованого і адаптивного навчання, в основі яких лежать методи та засоби самоорганізації моделі знань особи, яка навчається, через моделювання процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання.

Для досягнення поставленої мети в дисертаційній роботі розв'язуються наступні задачі:

- аналізу предметної області;

розробки методів моделювання знань особи, що навчається, на основі застосування та вдосконалення методик, пов'язаних з вимірюванням рівня знань та простеженням за трансформуванням їх у процесі навчання;

побудови методу самоорганізації моделі знань особи, що навчається, в автоматизованій системі контролю знань та навчання;

розробки математичної моделі оптимізації часу опитування осіб, які навчаються;

розробки програмного забезпечення і структури бази даних модуля самоорганізації моделі знань (МСМЗ) особи, що навчається;

розробки засобів контролю знань та навчання, які базуються на використанні методу самоорганізації моделі знань;

експериментального дослідження розроблених засобів контролю знань і навчання, які базуються на використанні методу самоорганізації моделі знань.

Об'єкт дослідження - процес навчання і контролю знань.

Предмет дослідження - методи та засоби самоорганізації моделі знань особи, що навчається.

Методи дослідження грунтуються на використанні: теорії систем, теорії інформаційної взаємодії, теорії ймовірності. При побудові моделі опитування або навчання особи, що навчається, використаний метод моделювання порядку опитування контролюючих в режимі навчання автоматизованої системи та метод виміру дидактичних характеристик питань дисципліни. Для процесу валідизації тестів використаний метод покрокової ітерації компонентів системи з постійним наближенням їх до оптимальних.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше розроблено методи відображення знань осіб, які навчаються, в системах контролю знань та навчання на основі моделювання процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчального матеріалу. В межах розвитку методів адаптації моделі знань особи, що навчається, отримані такі наукові результати:

побудовано математичну модель оптимізації часу опитування осіб, які навчаються;

розроблені методи моделювання знань особи, що навчається, на основі застосування та вдосконалення методик, пов'язаних з вимірюванням рівня знань та простеженням за трансформуванням їх у процесі навчання;

побудовано метод самоорганізації моделі знань особи, що навчається, в автоматизованій системі контролю знань та навчання;

розроблено метод обчислення оцінки спільної умовної ймовірності знання відповіді на питання дисципліни по окремих умовних ймовірностях;

розроблено програмне забезпечення і структуру бази даних модуля самоорганізації моделі знань (МСМЗ) особи, що навчається, в автоматизованій системі контролю знань та навчання.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що на основі узагальнення відомих результатів та результатів, отриманих автором, здобув подальший розвиток науково-методичний базис проектування автоматизованих систем контролю знань і навчання з адаптивною структурою.

Проведені дослідження дозволили реалізувати інформаційну технологію проведення навчального процесу на базі розроблених особисто автором самоорганізуючих засобів контролю знань та навчання. Розроблена автоматизована система контролю знань та навчання (АСКЗН) з використанням модуля самоорганізації моделі знань, дозволяє створювати на одній і тій же програмній основі інформаційні бази різноманітних дисциплін, гнучко змінювати їх структуру в залежності від поставлених задач. Поведінка таких систем при виборі контрольного набору питань максимально наближується до поведінки викладача. Широке впровадження таких систем дозволяє організувати процеси автоматизованого контролю знань і навчання з мінімізацією затрат на побудову інформаційної бази навчальних систем.

Отримані в ході виконання дисертаційної роботи результати знайшли застосування в теорії та практиці створення автоматизованих інформаційних систем контролю знань та навчання в Черкаському державному технологічному університеті, що підтверджено відповідними актами. Наукові положення, висновки, пропозиції та рекомендації, викладені в дисертації, статтях та інших публікаціях, використовуються в навчальному процесі в Черкаському державному технологічному університеті при підготовці спеціалістів в області розробки і експлуатації автоматизованих систем управління і систем обробки інформації.

Особистий внесок здобувача полягає в аналізі існуючих і розробці нових методів та засобів підвищення ефективності управління навчальним процесом, виборі й удосконаленні математичних та експериментальних методів дослідження. Дослідження підтверджені 7 індивідуальними публікаціями і 5 - у співавторстві. Автором виконаний аналіз літературних джерел за напрямком дослідження, розглянуто сутність і особливості найбільш обґрунтованих класифікацій методів навчання, комп'ютерного забезпечення різних форм навчального процесу.

Запропоновано ефективну технологію проведення навчального процесу на базі самоорганізуючих засобів контролю знань та навчання.

Всі основні результати отримано автором самостійно. В роботах, що опубліковані в співавторстві, здобувачу належить: в [3] - розробка методу обчислення оцінки спільної умовної ймовірності знання відповіді на питання по окремих умовних ймовірностях та модуль самоорганізації моделі знань (МСМЗ) автоматизованих систем контролю знань та навчання; в [6] - запропоновано метод використання коротких вибірок в процесі розпізнавання системи відношень предметної області; в [7] - розробка логічної структури інформаційної бази АСКЗН та програмних модулів, які входять до складу модуля самоорганізації моделі знань програмно-інформаційної системи; в [8] - розробка методів моделювання знань особи, що навчається, на основі застосування методик, пов'язаних з вимірюванням рівня знань та простеженням за трансформуванням їх у процесі навчання; в [11] - розробка засобів, які реалізують основні методи адаптивного автоматизованого навчання.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і отримали позитивну оцінку на наступних наукових конференціях і семінарах: другій Всеукраїнській міжнародній конференції “Укробраз - 94” (Київ - 1994); на науково-методичній конференції “Программно-технические средства информатизации образования” (Київ - 1995); на Сьомій науково-методичній конференції “Роль комп'ютеризації навчального процесу в підготовці фахівців” (Івано-Франківськ - 2000); на Третій міжнародній конференції “Наука і освіта `2000” (Дніпропетровськ - 2000); на Третій Всеукраїнській конференції молодих науковців “Інформаційні технології в науці, освіті і техніці” (Черкаси ІТОНТ - 2002), а також на семінарах кафедр комп'ютерних технологій, інформатики ЧДТУ.

Публікації. Результати дисертації викладені в 12 публікаціях, у тому числі в 5 статтях у фахових журналах та в 5 матеріалах конференцій.

Структура дисертації. Структура дисертаційної роботи визначена задачами дослідження та включає вступ, чотири розділи, висновки, список літературних джерел (130 найменувань) і містить 127 сторінок основного тексту, 41 ілюстрацію, з них 9 на повних сторінках, 27 таблиць і додатки.

Основний зміст роботи

У вступі наведена загальна характеристика роботи, яка підкреслює її актуальність, відповідність науковим програмам, наукову новизну та практичне значення, визначено об'єкт та предмет дослідження, сформульовані мета та задачі.

В першому розділі, в результаті огляду літературних джерел, встановлено, що методологічною базою опрацювання системи вищого навчального закладу, як моделі побудови оптимальних проектів навчання, є системний підхід. Можливість його застосування до педагогічних об'єктів грунтується на системності, як важливій якості об'єктивності дійсності. При аналізі процесу навчання, як системи, розглянуто його з точки зору цілісності. Також розглянуто традиційні методи організації навчального процесу, їх теоретична і практична сторона, сутність і особливості найбільш обгрунтованих класифікацій методів навчання, приведено погляд стану проблеми методу навчання, який має місце в працях дидактів.

Для аналізу методів і засобів автоматизованого контролю знань і навчання, розглянуто структурну схему навчального процесу, можливості використання даних систем в цій схемі, їх ефективна технічна підтримка, а також особливості комп'ютерного забезпечення різних форм навчання.

На основі виконаних досліджень показано, що існуючі системи з можливістю адаптації, розроблені без врахування методів та засобів самоорганізації, не відповідають сучасним вимогам навчання. Основні підходи до розробки адаптивних систем контролю знань та навчання базуються або на індуктивних методах, які включають в себе емпірику, або на абстрактно-математичних підходах, які в основному є областю використання сучасної математики. Але при цьому забувається, що методи навчання - це методи “виробництва” нової інформації, яку не можна отримати безпосередньо з зовнішнього середовища. Ця інформація - це осмислені суб'єктом навчання знання. Інформаційна сутність задач адаптивного навчання дозволяє використовувати для їх рішення методи та підходи інформатики. Пропонується підхід до задач створення адаптивних систем контролю знань та навчання, в основі якого лежать наукові результати, отримані в теорії інформаційної взаємодії.

Для того, щоб розробити необхідні властивості інтелектуалізації в широкій множині навчальних дисциплін, потрібно розробити спеціальні методи і засоби автоматизованого контролю знань та навчання, а також організувати підготовку викладачів до ефективного застосування цих методів і засобів в навчальному процесі.

Здійснена постановка задачі дослідження - розробка наукових основ моделювання знань особи, що навчається, в адаптивних засобах систем контролю знань та навчання через відображення процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання.

В другому розділі представлено ефективну технологію проведення навчального процесу на базі самоорганізуючих засобів контролю знань та навчання. Для забезпечення достатнього рівня досліджень методичних проблем до процесу навчання, проаналізовано особливості інформаційної взаємодії при автоматизованому навчанні з допомогою структурних схем традиційного та комп'ютерного процесів навчання, інформаційних потоків між їх компонентами.

Аналіз особливостей інформаційної взаємодії при автоматизованому навчанні показав, що справді ефективними можуть бути системи, здатні адаптуватися до рівня та структури знань навчання. Сформульовано основну задачу дисертації, як задачу створення систем, які б могли моделювати знання особи, яка навчається, і на основі цього виробляти шляхи навчання та опитування. Запропоновані системи реалізують процес відображення варіантів відповідей на всю генеральну сукупність тестів.

Тобто, якщо особа, котра навчається, дала неправильну відповідь на перше питання і правильну - на друге, то буде дана оцінка того, що на третє, четверте і п'яте питання відповідь буде вірною, оскільки кожне питання має взаємовизначальні зв'язки з іншими питаннями цієї бази (рис.1).

Макроінформаційна модель предметної області

Размещено на http://www.allbest.ru/

R_і -- питання;

-- ймовірність правильної відповіді на питання;

-- зв'язок між питаннями в макроінформаційній моделі знань;

-- зв'язок, який враховується для визначення оцінки.

Рис. 1. Задача самоорганізації моделі знань особи, що навчається, в автоматизованій системі контролю знань та навчання

Така взаємовизначеність може бути описана з використанням математичного апарату теорії інформаційної взаємодії.

Таким чином, процес самоорганізації здійснюється на основі відображення моделі опитування на інформаційну базу системи. Самоорганізація при розв'язанні даної задачі є процесом побудови і модифікації системи взаємовизначальних зв'язків інформаційної бази дисциплін в залежності від спрямованості навчання (контроль знань або навчання), тобто структура інформаційної бази попередньо не визначається, а формується як наслідок процесу автоматизованого розпізнавання структурних зв'язків в предметній області дисципліни.

Автоматизована система контролю знань та навчання, реалізована на вказаних ідеях та принципах самоорганізації, дає можливість мінімізувати час контролю.

В зв'язку з цим, для одержання точної оцінки ефективності запропонованої системи, розроблено математичну модель оптимізації часу опитування осіб, які навчаються.

Згідно цієї моделі цільова функція має вигляд:

, , ,

Обмеження:

, ,

де функція, що відображає інформативність зв'язку питань ;

термін продовження опитування осіб, що навчаються;

;

множина допустимих послідовностей.

В режимі навчання автоматизованої системи відбувається корекція ваги зв'язків інформаційної бази, обгрунтованих апріорною інформацією і одержаною ймовірнісною характеристикою взаємозв'язку питань. Корекція ваги зв'язків є відображенням процесу налаштування інформаційної бази системи на знання особи, що навчається, - самоорганізація моделі знань. Ймовірнісні характеристики визначаються на основі моделювання порядку опитування осіб, що навчаються, в режимі навчання автоматизованої системи. Основою для корекції ваги зв'язку служить відхилення величини ваги зв'язку від абсолютної ймовірності.

Невизначеність стану знань та формування технології опитування запропоновано розв'язати за допомогою методу обчислення оцінки спільної умовної ймовірності знання відповіді на питання дисципліни по окремих умовних ймовірностях (рис.2).

В основу цього методу покладені результати, отримані в теорії інформаційної взаємодії. У якості інформаційних об'єктів виступають:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схема інформаційної взаємодії в модулі самоорганізації моделі знань

можливі відповіді;

питання.

Крок 1. Обчислення величини інформаційного впливу отримання відповідей на кожне з питань

- при ;

- при ,

Крок 2. Обчислення сумарного впливу даних відповідей на наступне питання

Крок 3. Обчислення оцінки умовної ймовірності правильної відповіді на невикористані питання

де - оцінка безумовної ймовірності правильної відповіді на питання .

Запропоновано метод самоорганізації моделі знань з метою адаптації технології опитування чи навчання до рівня та розподілу знань особи, що навчається, в предметній області дисципліни. Він виконує функцію оптимізації послідовності питань, що задаються, проводить аналіз наявної макроінформаційної моделі знань особи, яка навчається, і визначає питання, відповідь на яке максимально змінить визначеність цієї моделі. Схема інформаційних потоків в модулі самоорганізації моделі знань та взаємодії представлена на рис.3.

В третьому розділі розглянуто питання розробки програмно-інформаційних засобів контролю знань та навчання з використанням методу самоорганізації моделі знань особи, що навчається. Розроблена структура бази даних модуля самоорганізації моделі знань особи, що навчається. Модуль призначений для визначення за результатами тестування можливості відповіді на кожне з питань, наявних у базі, наступного питання, базових дисциплін (для предметної області тестування) недостатньо вивчених, оцінки, яка відображає рівень знань особи, що навчається. Він виконує функцію оптимізації послідовності питань, що задаються, проводить аналіз наявної макроінформаційної моделі знань особи, що навчається, і визначає питання, відповідь на яке максимально змінить її визначеність.

Схема алгоритму модуля самоорганізації моделі знань (МСМЗ) представлена на рис.4. Обчислення максимальної визначеності відбувається наступним чином: система моделює відповідь особи, що навчється, на кожне з незаданих питань і обчислює при цьому зміну визначеності макроінформаційної моделі знань, після чого вибирається питання, яке викликало максимальну її зміну. Якщо визначеність досягає якоїсь наперед заданої величини, то процес завершується, а величина вибирається від типу та цілей контролю.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема інформаційних потоків в модулі самоорганізації моделі знань

Автором також розроблено модулі первинного наповнення інформаційної бази, контролю знань та навчання, класифікації, інтерфейсу до прикладних навчаючих програм, формування вихідних документів, довизначення, оптимізації інформаційної моделі предметної області дисципліни та сутності кожного питання, що має зв'язки не тільки з даною дисципліною, а й з іншими базовими дисциплінами. Дані модулі входять в склад програмно-інформаційної системи, призначеної для розв'язку задач автоматизованої обробки інформації для контролю знань та навчання.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Схема алгоритму модуля самоорганізації моделі знань

В четвертому розділі, на основі критеріїв кількісного аналізу категорій процесу тестування, розроблено алгоритми валідності тестів та тестових завдань.

Виконано експериментальну перевірку ефективності модуля самоорганізації моделі знань з перевіркою наступних гіпотез:

Підвищення ефективності навчання за умови використання модуля.

Мінімізація часу контролю за рахунок самоорганізації інформаційної бази.

Кількість питань, необхідна для отримання оцінки в трьох режимах тестування.

Підвищення якості тестування.

Виконано розробку та експериментальну перевірку у виробничих умовах схеми тестування з використанням модуля самоорганізації моделі знань. В процесі розроблення і експлуатації системи контролю знань та навчання з використанням модуля самоорганізації моделі знань перевірено ряд варіантів реалізації процедур інформаційної взаємодії в середовищі предметної області дисципліни. За рахунок врахування зв'язків між питаннями предметної області дисципліни модуль мінімізує кількість питань, які необхідно задавати для отримання оцінки знань із заданою точністю.

Запропонований підхід до розробки систем контролю знань та навчання, з використанням модуля самоорганізації моделі знань, дозволяє створювати на одній і тій же програмній основі інформаційні бази різноманітних дисциплін, гнучко змінювати їх структуру в залежності від поставлених задач. Поведінка таких систем при виборі контрольного набору питань максимально наближується до поведінки викладача. Широке впровадження таких систем дозволить організовувати процеси автоматизованого контролю знань та навчання з мінімізацією затрат на побудову інформаційної бази навчальних систем.

Використання модуля самоорганізації моделі знань має значні резерви в автоматизації багатьох сфер інтелектуальної діяльності людини.

У висновках стисло сформульовано основні наукові та практичні результати дисертаційної роботи.

В додатках наведено акт про впровадження результатів дисертаційної роботи та наведено результати експериментальних досліджень ефективності модуля самоорганізації моделі знань осіб, що навчаються.

Висновки

В дисертаційній роботі розв'язана наукова задача розробка наукових основ моделювання знань особи, що навчається, в адаптивних засобах систем контролю знань та навчання через відображення процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання.

Основними результатами якої є:

Аналізом літературних джерел встановлено, що існуючі системи з можливістю адаптації, розроблені без врахування процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання. Ефективна автоматизація контролю знань та навчання можлива тільки на базі впровадження самоорганізуючих методів і засобів контролю знань та навчання з моделюванням процесу інформаційної взаємодії в предметній області дисципліни.

Аналіз особливостей інформаційної взаємодії при автоматизованому навчанні показав, що справді ефективними можуть бути системи, здатні адаптуватися до рівня та структури знань навчання.

Сформульована основна задача дисертації - розробка наукових основ моделювання знань особи, що навчається, в адаптивних засобах систем контролю знань та навчання через відображення процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання.

Для одержання точної оцінки ефективності автоматизованої системи контролю знань та навчання, реалізованої на вказаних ідеях та принципах самоорганізації, розроблено математичну модель оптимізації часу опитування осіб, які навчаються.

Побудовано метод самоорганізації моделі знань особи, що навчається, з метою адаптації технології опитування чи навчання до рівня та розподілу знань осіб, які навчаються, в предметній області дисципліни.

В зв'язку з тим, що розв'язання невизначеності стану знань та формування технології опитування, неможливо розв'язати за допомогою традиційних методів, розроблено метод обчислення оцінки спільної умовної ймовірності відповіді на питання по окремих умовних ймовірностях.

Розроблено програмне забезпечення і структуру бази даних модуля самоорганізації моделі знань, оскільки програмні засоби самоорганізації в межах поставленої дисертаційної задачі є основним інструментом програмно-цільового підходу до навчання у заданій предметній області.

Проведено експериментальне дослідження ефективності модуля самоорганізації моделі знань. Визначена схема експериментів, яка включає три етапи: перевірка ефективності навчання, перевірка якості навчання, порівняння системи з використанням модуля самоорганізації моделі знань (МСМЗ) і викладача. В результаті досліджень виявлено, що ефективність навчання при використанні автоматизованої системи контролю знань та навчання (АСКЗН) складає в середньому 51, 9%, при використанні АСКЗН з модулем самоорганізації моделі знань 56,8%, при самостійному навчанні 43,1%, при навчанні з викладачем 64%. Використання модуля самоорганізації моделі знань осіб, які навчаються, дає можливість значно підвищити ефективність навчання при самостійній роботі. Необхідна для отримання оцінки кількість питань в трьох режимах тестування: лінійному, розгалуженому, розгалуженому з самоорганізацією - зменшується. Використання режиму самоорганізації дає можливість зменшити кількість питань, що задаються.

Розроблено технологію тестування з використанням модуля самоорганізації моделі знань та виконано його експериментальну перевірку.

Список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Оксамитна Л.П Структурна самоорганізація інформаційної бази навчаючих систем // Експрес-новини: Наука. Техніка. Виробництво.-1997.- №19-20.-С.36-37.

2. Оксамитна Л.П. Особливості інформаційної взаємодії при автоматизованому навчанні // Вісник ЧІТІ.- Черкаси.- 2001.- №2.- С.132-134.

3. Тесля Ю.М., Оксамитна Л.П. Рефлекторна система обробки відповідей в навчальних тестах // Вісник ЧДТУ.- Черкаси.- 2002. - № 4. - С.32 -35.

4. Оксамитна Л.П. Структура та складність тестів в системах контролю знань та навчання, що використовують метод самоорганізації моделі знань // Вісник ЧДТУ. - Черкаси.- 2003.- №1.- С.34-38.

5. Оксамитна Л.П. Вимір розподільної здатності в адаптивних навчаючих системах контролю знань та навчання // Вісник ХДТУ.- Херсон.-2003.-№2(18).- С.460-462.

6. Тимченко А.А., Тесля Ю.М., Оксамитна Л.П. Розпізнавання образів у задачах структурної самоорганізації інформаційної бази навчальних систем // Праці другої Всеукраїнської міжнародної конференції “Укробраз - 94”.- Київ.-1994.- С. 122-123.

7. Тесля Ю.Н., Тимченко А.А., Оксамытная Л.П., Дяченко П. В. Методы контроля знаний и обучения в автоматизированной информационной системе ЧИТИ // Тезисы докладов на научно-методической конференции “Программно-технические средства информатизации образования”.-Киев: Институт системных исcледований.- 1995.- С.117-118.

8. Тесля Ю.М., Оксамитна Л.П., Заспа Г.О. Використання інформаційних потоків при комп'ютерному процесі навчання // Тези доповідей на VII науково-методичній конференції “Роль комп'ютеризації навчального процесу в підготовці фахівців”.- Івано-Франківськ.- 2000 .- С.123-126.

9. Оксамитна Л.П. Аналіз методів і засобів автоматизованого контролю знань та навчання // Матеріали III-ї міжнародної конференції “Наука і освіта' 2000”.-Том 5.- Дніпропетровськ: Наука і освіта.- 2000. - С.19.

10. Оксамитна Л.П. Структура та складність тестів в системах контролю знань та навчання // Тези доповідей на третій Всеукраїнській конференції молодих науковців “Інформаційні технології в науці, освіті і техніці (ІТОНТ-2002) ”. -Черкаси: ЧДУ.-2002 .- С.138.

11. Тесля Ю.Н., Оксамытная Л.П. Методы и средства контроля знаний и обучения в АИС // Збірник статей аспірантів і викладачів ЧІТІ. - Черкаси: ЧІТІ. -1994. - С. 40 - 44.

12. Оксамытная Л.П. Автоматизированные информационные системы и их место в компьютерной технологии обучения // Збірник статей аспірантів і пошукачів ЧІТІ. - Черкаси: ЧІТІ.- 1995.- С.61-62.

Анотація

Оксамитна Л.П. Методи та засоби самоорганізації моделі знань в автоматизованих системах контролю знань та навчання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2003.

Дисертаційна робота присвячена створенню адаптивних систем контролю знань та навчання для використання в технологіях автоматизованого і адаптивного навчання, в основі яких лежать методи та засоби самоорганізації моделі знань особи, яка навчається, через моделювання процесів інформаційної взаємодії в предметній області навчання.

Розроблено методи моделювання знань осіб, які навчаються, на основі методик, пов'язаних з вимірюванням рівня знань та простеженням за трансформуванням їх у процесі навчання. З метою адаптації технології опитування чи навчання до рівня та розподілу знань осіб, що навчаються, в предметній області дисципліни побудовано метод самоорганізації моделі знань. Для одержання точної оцінки ефективності автоматизованої системи контролю знань та навчання з використанням модуля самоорганізації моделі знань, розроблено математичну модель оптимізації часу опитування осіб, які навчаються. Розроблено програмне забезпечення і структуру бази даних модуля самоорганізації моделі знань АСКЗН. Проведені дослідження дозволяють підвищувати ефективність навчального процесу на базі самоорганізуючих засобів контролю знань і навчання.

Ключові слова: метод, автоматизована система, інформаційна взаємодія, модуль самоорганізації, модель знань, контроль знань та навчання.

Аннотация

Оксамытная Л.П. Методы и средства самоорганизации модели знаний в автоматизированных системах контроля знаний и обучения. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук за специальностью 05.13.06 - Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. - Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, 2003.

Использование традиционных методов обучения и контроля знаний не может полностью обеспечить повышение эффективности учебного процесса. Поэтому особую ценность приобретают интеллектуальные методы автоматизированного обучения и контроля знаний.

Диссертационная работа посвящена созданию адаптивных систем контроля знаний и обучения с целью использования в технологиях автоматизированного и адаптивного обучения, которые базируются на методах и средствах самоорганизации модели знаний обучаемого через моделирование процессов информационного взаимодействия в предметной области обучения. Для достижения поставленной цели в диссертации разработаны методы моделирования знаний обучаемого на основании использования и усовершенствования методик, связанных с измерением уровня знаний и прослеживанием за трансформированием их в процессе обучения.

Основная идея данной научной работы состоит в том, что решение поставленной задачи возможно при условии: раскрытия сущности информационных потоков в компьютеризированном обучении; разработке эффективной информационной технологии на основании создания методов и средств самоорганизации модели обучаемого; разработки средств контроля знаний и обучения, которые базируются на использовании метода самоорганизации. Реализация этих идей в рамках проведенных исследований осуществлялась на основании построения модели самоорганизации знаний та процессов информационного взаимодействия в среде управления учебным процессом.

С целью адаптации технологии опроса или обучения к уровню и распределению знаний обучаемого в предметной области дисциплины, разработан метод самоорганизации модели знаний обучаемого в автоматизированной системе контроля знаний и обучения. Для получения точной оценки эффективности автоматизированной системы контроля знаний и обучения с использованием модуля самоорганизации модели знаний, разработана математическая модель оптимизации времени опроса обучаемых, которая дает возможность минимизировать время. Разработано программное обеспечение и структура баз данных модуля самоорганизации модели знаний автоматизированной системы контроля знаний и обучения. Разработаны средства контроля знаний и обучения, которые базируются на использовании метода самоорганизации модели знаний.

Таким образом, процесс самоорганизации осуществляется на основании отображения модели опроса обучаемого на информационную базу системы. Самоорганизация при решении данной задачи является процессом построения и модификации системы определительных связей информационной базы в зависимости от целенаправленности обучения (контроль или обучение), то есть структура информационной базы первоначально не определяется, а формируется как следствие автоматизированного распознавания структурных связей в предметной области дисциплины.

Проведенные исследования позволяют повышать эффективность учебного процесса на базе самоорганизующих средств контроля знаний и обучения.

Автоматизированная система контроля знаний и обучения, с использованием модуля самоорганизации модели знаний, позволяет создавать на одном и том же программном обеспечении информационные базы различных дисциплин, изменять их структуру в соответствии от поставленных задач. Поведение таких систем при выборе контрольного набора вопросов максимально приближается к поведению преподавателя. Широкое использование их позволяет проводить процессы автоматизированного контроля знаний и обучения с минимизацией затрат на построение информационной базы обучающих систем.

Ключевые слова: метод, автоматизированная система, информационное взаимодействие, модуль самоорганизации, модель знаний, контроль знаний и обучение.

Summary

The Oksamytny L. P.Methods and facilities of self-organization of model of knowledges in the automated systems checking knowledges and teaching. - Manuscript.

Dissertation on gaining a scientific degree of candidate of engineering sciences after the speciality 05.13.06 - Automated systems of management and progressive information technologies.- Cherkasy state technological university, Cherkasy, 2003.

Dissertational work is dated to creation of adaptive monitoring systems of knowledge and training for use in technologies of the automated training in which basis methods and means of self-organizing of model of knowledge of the person which is trained lay, through modelling of processes of information interaction in a subject domain of training. Methods of design of knowledges are developed teaching on the basis of methods, related to measuring a level of knowledges and tracing after transformation them in the process of teaching. With the purpose of adaptation of technology of questioning or teaching to the level and distribution of knowledges teaching in the subject domain of discipline a method of self-organization of model of knowledges is built teaching. For the receipt of exact estimation of the automated systems checking knowledges and teaching efficiency a mathematical model of optimization of questioning time is developed teaching. A software and structure of data-base module of self-organization of model of the automated systems checking knowledges and teaching knowledges is developed. The conducted researches allow to promote efficiency of educational process on base self-organization facilities of control of knowledges and teaching.

Key words: methods, automated systems, information interaction, module of self-organization of , model of the, control of knowledges and teaching.

Размещено на Allbest.ru

...