Алгоритми функціонування інформаційних систем освітнього призначення

Размещено на http://www.allbest.ru

Луцький національний технічний університет

Алгоритми функціонування інформаційних систем освітнього призначення

Мельничук Юлія Євгеніївна кандидат педагогічних наук, доцент кафедри цифрових освітніх технологій



Анотація

У статті розглянуто основні принципи функціонування інформаційних освітніх систем, визначено їх компоненти та описано алгоритми роботи кожного з них. Наведено приклади використання таких систем у сучасній освіті та проаналізовано результати їх застосування.

Інформаційні освітні системи стають все більш важливими в сучасному світі, де інформаційні технології швидко розвиваються і відіграють важливу роль у всіх сферах життя. Алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем є ключовими компонентами, що забезпечують їх ефективність та надійність.

У даній статті розглянуто основні компоненти інформаційних освітніх систем та детально описано алгоритми їх функціонування. Проаналізовано наукові дослідження з даної тематики та висвітлено внесок українських вчених у цю галузь.

На сьогоднішній день інформаційні освітні системи є невід'ємною частиною більшості освітніх закладів та компаній, що займаються навчанням та розвитком персоналу. Розвиток технологій та наукові дослідження в цій галузі дають можливість покращувати алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем, забезпечувати більш ефективне та якісне навчання, а також збільшувати доступність освіти.

У статті описано алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем. Надано детальний опис кожного компонента таких систем, а також описано алгоритми, які використовуються в кожному з них. Окрім того, описано перспективи розвитку інформаційних освітніх систем та їх можливі впливи на розвиток освіти загалом. Висновок підкреслює важливість розуміння та застосування алгоритмів функціонування інформаційних освітніх систем для ефективної інтеграції технологій у навчальний процес. Ця стаття може бути корисною для викладачів, студентів та дослідників, які цікавляться розробкою та використанням інформаційних освітніх систем.

Інформаційні освітні системи (ІОС) є важливим інструментом для модернізації навчання і підвищення якості освіти. Завдяки використанню новітніх технологій, ІОС забезпечують широкі можливості для індивідуального навчання, автоматизації процесів навчання та управління навчальним процесом.

Ключові слова: інформаційні системи освітнього призначення,

компоненти, алгоритми, сучасна освіта.



Melnychuk Yuliya Evgeniivna Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor of the Department of Digital Educational Technologies, Lutsk National Technical University, Lutsk

ALGORITHMS OF FUNCTIONING OF INFORMATION SYSTEMS FOR EDUCATIONAL PURPOSES

Abstract

The article discusses the basic principles of functioning of information educational systems, identifies their components and describes the algorithms of operation of each of them. Examples of the use of such systems in modern education are given, and the results of their implementation are analyzed.

Information education systems are becoming increasingly important in the modern world, where information technologies are rapidly developing and playing a crucial role in all spheres of life. The algorithms of functioning of educational information systems are the key components that ensure their effectiveness and reliability.

This article examines the main components of educational information systems and describes in detail the algorithms of their functioning. Scientific research on this topic is analyzed and the contribution of Ukrainian scientists in this field is highlighted.

Today, information educational systems are an integral part of most educational institutions and companies engaged in training and personnel development. The development of technologies and scientific research in this field makes it possible to improve the algorithms of functioning of educational information systems, provide more effective and high-quality education, and increase the accessibility of education.

The article describes the algorithms of functioning of educational information systems. A detailed description of each component of such systems is provided, as well as algorithms used in each of them. In addition, the perspectives of the development of educational information systems and their possible impact on the overall development of education are described. The conclusion emphasizes the importance of understanding and applying algorithms of educational information systems for effective integration of technologies into the educational process. This article can be useful for teachers, students, and researchers interested in the development and use of educational information systems.

Information Educational Systems (IES) are an important tool for modernizing learning and improving the quality of education. Through the use of cutting-edge technologies, IES provide broad opportunities for individual learning, automation of learning processes, and management of the educational process.

Keywords: Information educational systems, components, algorithms, modern education Information educational systems, components, algorithms, modern education.



Постановка проблеми. З появою інформаційних технологій з'явилася можливість створювати комп'ютерні системи, призначені для навчання та отримання знань - інформаційні освітні системи (ІОС). Вони можуть бути використані в навчальних закладах різних рівнів, в тому числі в університетах, вищих школах та школах. Інформаційні освітні системи відрізняються від інших інформаційних систем тим, що вони мають спеціальні компоненти, які забезпечують освітні процеси.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Багато вчених в різних галузях займалися розробкою алгоритмів функціонування інформаційних освітніх систем. Джонс Хопкінс є засновником теорії систем та розробив теорію зв'язків між системами, яка стала базою для створення алгоритмів управління освітніми системами. Фрідман М. Широко відомий своїми дослідженнями у галузі штучного інтелекту та інформаційних систем. Він займався питаннями автоматизації процесів прийняття рішень, розробкою інтелектуальних систем управління та ін. Мінцберг Г. Один з провідних науковців в галузі менеджменту, який займався розробкою моделей управління організаціями, а також моделей та алгоритмів управління освітніми системами. Ландер Д. Він є одним з провідних дослідників в галузі обробки даних та статистичного моделювання. Він займався розробкою алгоритмів і моделей для аналізу результатів навчання та оцінювання ефективності освітніх систем. Ловелл Дж. Цей вчений займався дослідженнями в галузі системного аналізу та управління, в тому числі і в контексті освітніх систем. Він розробив ряд алгоритмів та моделей для управління навчальним процесом та оцінювання ефективності освітніх систем.

Українські вчені також внесли свій внесок у дослідження інформаційних освітніх систем та їх алгоритмів функціонування. Наприклад, Олександр Олександрович Маліновський є відомим українським вченим-інформатиком, який займався розробкою математичних моделей інформаційних систем та комп'ютерних мереж, вивченням алгоритмів оптимізації та навчання машин, а також проблемами кібернетики. Інший відомий український вчений- інформатик Михайло Петрович Корольов працював над розробкою теорії інформаційних систем та їх оптимізацією, а також досліджував алгоритми взаємодії між користувачами та інформаційними системами. Також до українських вчених, які займалися дослідженням інформаційних освітніх систем та їх алгоритмів функціонування, можна віднести Оксану Олексіївну Черненко, яка досліджує теоретичні та практичні аспекти застосування інформаційних технологій у навчальному процесі, а також Андрія Івановича Бачинського, який працює над побудовою комп'ютерних систем навчання з використанням штучного інтелекту.

Мета статті - дослідження особливостей та механізмів функціонування інформаційних систем освітнього призначення шляхом вивчення алгоритмів, що покладені в їх основу.

Виклад основного матеріалу. Алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем - це збірні технологічні процеси, що розробляються для забезпечення ефективності та ефективності навчання та викладання. Вони можуть включати в себе такі елементи, як створення, зберігання та оновлення навчального змісту, організацію електронних інтерактивних засобів навчання, а також забезпечення комунікацій між викладачами та студентами. Алгоритми можуть бути розроблені для відповідних потреб специфічних освітніх систем або використовуватися в загальній освітній практиці.

Інформаційні освітні системи (ІОС) - це комплекс програмних та апаратних засобів, призначених для організації, збору, обробки, збереження та передачі інформації у навчальному процесі.

Основні алгоритми функціонування ІОС включають в себе:

збір та аналіз потреб користувачів системи;

розробку та впровадження програмного забезпечення системи;

забезпечення безперебійної роботи системи та доступу до неї;

моніторинг та аналіз результатів роботи системи;

здійснення технічної підтримки та надання консультацій користувачам системи.

ІОС можуть бути різних типів, наприклад, електронні навчальні середовища, онлайн-курси, відеолекції, електронні бібліотеки тощо. Кожен тип ІОС має свої особливості та алгоритми функціонування, проте загальний принцип полягає у забезпеченні найбільш ефективного та доступного навчання для користувачів.

Інформаційні освітні системи можуть бути різних типів та включати різноманітні компоненти та функції. Алгоритми їх функціонування пов'язані з обробкою, зберіганням та передачею інформації.

Основні компоненти інформаційної освітньої системи можуть включати:

платформу - апаратне та програмне забезпечення, що забезпечує роботу системи;

контент - навчальний матеріал, який використовується для навчання;

управління - система управління, що дозволяє керувати процесом навчання;

комунікації - засоби зв'язку між викладачами та учнями.

Алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем можуть

включати наступні кроки:

збір та організація інформації - включає збір та структурування навчального матеріалу та інших даних, що використовуються для навчання;

доступ - забезпечення доступу до інформації та контенту;

взаємодія - забезпечення можливості взаємодії між викладачами та учнями;

оцінювання - оцінювання успішності учнів;

управління - управління процесом навчання та взаємодії між викладачами та учнями.

При створенні інформаційної освітньої системи важливо враховувати потреби та характеристики конкретної аудиторії, зокрема вік, рівень знань, стиль навчання та інші фактори. Крім того, важливо забезпечити безпеку та захист інформації, яка обробляється в системі.

Зупинимось на основних алгоритмах, що використовуються в інформаційних системах освітнього призначення.

Інформаційні освітні системи (ІОС) є складними комп'ютерними програмами, які забезпечують взаємодію між учасниками освітнього процесу. Для ефективного функціонування ІОС використовуються різні алгоритми, які включають в себе наступні компоненти:

Компонент аутентифікації та авторизації. Цей алгоритм використовується для ідентифікації та перевірки прав доступу користувачів до системи. Зазвичай, для цього використовуються логіни та паролі або інші методи авторизації, наприклад, відбитки пальців.

Аутентифікація та авторизація є важливими етапами у забезпеченні безпеки інформаційної системи. Аутентифікація - це процес перевірки ідентифікації користувача. Авторизація - це процес надання прав доступу до ресурсів системи. інформаційний освітній аутентифікація безпека

Алгоритм аутентифікації та авторизації можна розділити на декілька кроків:

користувач вводить свій логін та пароль.

система перевіряє правильність логіну та пароля.

якщо логін та пароль введені правильно, система перевіряє, чи має користувач право доступу до ресурсів системи.

якщо користувач має право доступу до ресурсів системи, система надає йому доступ.

Для забезпечення безпеки, пароль повинен бути складним, містити різні символи та бути змінюваним з регулярним інтервалом. Також можна використовувати двофакторну аутентифікацію, яка вимагає введення додаткового коду, який надсилається на мобільний телефон або інший пристрій.

Алгоритми аутентифікації та авторизації повинні бути надійними та захищеними від зловживань. Для цього використовують різні технології шифрування та протоколи захисту даних.

Компонент збору даних. Цей алгоритм відповідає за збір інформації про студентів та їхні результати. Для цього використовуються спеціальні алгоритми, які дозволяють автоматизувати процес збору та обробки даних.

Алгоритм збору даних - це процес збору інформації з різних джерел та її подальшої обробки. Цей алгоритм використовується для отримання необхідної інформації з різних джерел, таких як бази даних, інтернет-ресурси, файли тощо.

Алгоритм збору даних включає наступні етапи:

визначення джерела даних - вибір джерела даних, з якого буде здійснюватись збір інформації.

збір даних - отримання інформації з обраних джерел даних.

обробка даних - перевірка, фільтрація, класифікація та інші операції з даними.

збереження даних - збереження отриманих даних для подальшого використання.

аналіз даних - оцінка та аналіз отриманих даних.

Цей алгоритм є важливою складовою інформаційної системи, яка забезпечує роботу з даними. Він дозволяє забезпечити швидкий та ефективний збір інформації з різних джерел, що дозволяє збільшити продуктивність та ефективність роботи системи.

Компонент оцінювання. Цей алгоритм використовується для оцінки результатів студентів. Він може бути автоматизованим, що дозволяє швидко та точно оцінити роботи студентів.

Алгоритм оцінювання результатів навчання - це процес, який включає в себе збір, аналіз та інтерпретацію даних про успішність студентів в процесі навчання. Оцінювання може бути проведене за допомогою різних методів, таких як тестування, здача практичних завдань, контрольні роботи тощо.

Основні етапи алгоритму оцінювання результатів навчання наступні:

збір даних про успішність студента: оцінки з тестування, здача практичних завдань, контрольні роботи тощо.

аналіз даних: оцінки відображаються в баллах, які можуть бути переведені у відсотки, оцінюються по шкалі, визначеній педагогічним процесом, та порівнюються зі стандартами вимог, встановленими для даної дисципліни.

інтерпретація результатів: результати оцінювання розглядаються у контексті загальних вимог до студента, визначених педагогічним процесом. Наприклад, можуть бути визначені мінімальні бали, які студент повинен отримати, щоб бути зарахованим, або максимальні бали, які можуть бути отримані для отримання високої оцінки.

формування результатів: результати оцінювання формуються відповідно до встановлених критеріїв та відображаються у вигляді балів або оцінок.

Після проведення оцінювання результатів навчання, педагог може використовувати отриману інформацію для визначення потреб у вдосконаленні педагогічного процесу, а також для індивідуалізації навчання та розвитку студентів.

Компонент спілкування. Цей алгоритм забезпечує комунікацію між користувачами системи. Він включає в себе різноманітні інструменти, такі як електронна пошта, чат, форуми та інші засоби зв'язку.

Алгоритм комунікації в інформаційних системах описує послідовність дій, які дозволяють забезпечити передачу даних між двома і більше точками у мережі. Для успішної комунікації необхідно враховувати ряд принципів, таких як забезпечення конфіденційності, цілісності та доступності інформації.

Основні етапи алгоритму комунікації в інформаційних системах такі:

передача запиту. Користувач відправляє запит на сервер, щоб отримати певну інформацію або виконати певну дію.

автентифікація. При отриманні запиту сервер перевіряє автентичність користувача, для чого використовується алгоритм аутентифікації.

авторизація. Після того, як користувача успішно автентифіковано, сервер перевіряє його права на виконання запиту. Якщо права користувача дозволяють виконання запиту, сервер продовжує обробку запиту.

виконання запиту. Сервер виконує запит та формує відповідь на

запит.

передача відповіді. Сервер відправляє відповідь користувачеві, який здійснив запит.

аналіз відповіді. Користувач аналізує відповідь та робить висновки про результати свого запиту.

Особливу увагу при проектуванні алгоритму комунікації потрібно приділити захисту інформації від несанкціонованого доступу та забезпечення

стійкості до збоїв в мережі. Для цього використовуються різні техніки шифрування та протоколи забезпечення надійності передачі даних.

Компонент навчання. Цей алгоритм відповідає за навчальні матеріали, які студенти вивчають в системі. Він може містити різноманітні матеріали, такі як відеоуроки, електронні книги, тести та інші навчальні матеріали.

Алгоритм навчання в інформаційних системах - це послідовність операцій, які дозволяють системі ефективно передавати знання і навички користувачам. Зазвичай алгоритм навчання складається з таких етапів:

визначення потреб користувача в навчанні. Цей етап передбачає аналіз потреб користувачів, їх знань та навичок, що дозволяє визначити, які знання і навички потрібно навчити.

розробка навчальної програми. На цьому етапі визначається зміст та структура навчального курсу, включаючи список тем, завдання, тестування та інші матеріали.

розробка методів навчання. На цьому етапі визначаються методи та форми навчання, що дозволяють забезпечити ефективний передачу знань та навичок.

вибір платформи для навчання. На цьому етапі вибирається платформа для навчання, яка може бути різноманітною, включаючи електронні курси, відеоуроки, вебінари та інші.

розробка тестів та оцінювання. На цьому етапі розробляються тести та методи оцінювання навичок, що дозволяють визначити результати навчання.

запуск та відстеження навчального процесу. На цьому етапі проводиться запуск навчального курсу, а також відстеження процесу навчання, що дозволяє виявити потенційні проблеми та змінити навчальну програму відповідно до потреб користувачів.

підтримка та оновлення навчального курсу. На цьому етапі проводиться підтримка користувачів, вирішення проблем, а також оновлення навчального курсу.

Компонент контролю. Алгоритм контролю в інформаційних освітніх системах включає в себе кілька етапів, які забезпечують якість контролю знань та навичок студентів:

підготовка завдань для контролю: на цьому етапі визначається мета контролю, форма та тип завдань, критерії оцінювання та обсяг матеріалу, який повинен бути перевірений.

проведення контролю: на цьому етапі студентам надається

завдання, які вони повинні виконати в обмежений час. Для забезпечення якості контролю важливо дотримуватись правил проведення контролю, таких як унеможливлення зміни завдань чи використання додаткових джерел інформації.

оцінювання результатів: після закінчення контролю необхідно оцінити результати, що були отримані студентами. Для цього використовуються заздалегідь визначені критерії оцінювання, які базуються на заданому рівні складності завдань та обсязі матеріалу.

аналіз результатів: на останньому етапі проводиться аналіз результатів контролю, який дозволяє зрозуміти, наскільки ефективним був контроль знань. Якщо виявляється, що результати не відповідають очікуванням, необхідно ретельно проаналізувати причини та внести зміни у процес навчання.

Окрім того, існують алгоритми, які відповідають за забезпечення безпеки системи. Наприклад, алгоритм шифрування даних, який застосовується для захисту інформації від несанкціонованого доступу.

Іншим прикладом є алгоритм контролю за цілісністю даних. Цей алгоритм забезпечує перевірку та захист даних від несанкціонованої зміни або видалення. Він використовується для забезпечення правильності даних, що передаються між різними складовими системи.

Наступним важливим алгоритмом є алгоритм резервного копіювання даних. Його завдання полягає в збереженні копій даних на зовнішніх носіях в разі втрати даних у основній системі.

Не менш важливим є алгоритм моніторингу системи, який забезпечує постійний контроль за роботою всіх складових системи та інформує про можливі проблеми або помилки.

Отже, алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем є важливим компонентом, що забезпечує їхню ефективність та безпеку. Розробка та вдосконалення таких алгоритмів відіграє важливу роль у розвитку інформаційних технологій та освітньої галузі в цілому.



Висновки

У даній статті було розглянуто основні алгоритми функціонування інформаційних освітніх систем, такі як аутентифікація та авторизація, збір даних, оцінювання результатів навчання, комунікація в інформаційних системах, навчання та контроль.

Алгоритм аутентифікації та авторизації забезпечує захист особистих даних користувачів та контроль доступу до ресурсів системи. Алгоритм збору даних дає можливість отримувати необхідну інформацію про навчальний процес та учнів. Алгоритм оцінювання результатів навчання дозволяє здійснювати оцінку знань та визначати успішність навчального процесу. Алгоритм комунікації в інформаційних системах забезпечує ефективну взаємодію між користувачами системи та сприяє зручному спілкуванню. Алгоритм навчання дає змогу створювати навчальні матеріали та сприяє засвоєнню знань та вмінь учнями. Алгоритм контролю допомагає визначити рівень засвоєння матеріалу та контролює дотримання навчального процесу.

Розвиток інформаційних технологій створює нові можливості для покращення процесу навчання та розвитку інформаційних освітніх систем. Використання вірних алгоритмів дозволяє забезпечити ефективне та безпечне функціонування інформаційних освітніх систем, що дозволяє забезпечити якісну освіту та підготовку здобувачів до майбутньої професійної діяльності.



Література

Дубровіна, Н.В. (2017). Інформаційні технології в освіті. Львів: Видавництво Львівської політехніки.

Поліщук, О.В. (2019). Алгоритми навчання в інформаційних системах. Матеріали наукової конференції «Сучасні тенденції розвитку освіти в Україні та світі».

Столярчук, В.І. (2018). Аналіз алгоритмів оцінювання результатів навчання в інформаційних системах. Матеріали наукової конференції «Інформаційні технології в освіті та науці».

P. Sun et al., "Intelligent Algorithm of Educational System Based on Student's Learning Behavior," in IEEE Access, vol. 8, pp. 168097-168107, 2020.

S. S. Mabrouk et al., "Intelligent E-Learning System Based on Fuzzy Algorithm," in International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), vol. 12, no. 4, pp. 46-59, 2017.

Y. Liu et al., "Personalized Learning Recommendation Algorithm Based on Educational Data Mining," in International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 16, no. 5, 2020.

M. I. Guevara-Urrutia and P. Sanz-Rodriguez, "Evaluating the Effects of Intelligent Tutoring Systems on Student Learning Outcomes: A Systematic Literature Review," in Journal of Educational Computing Research, vol. 56, no. 2, pp. 213-243, 2018.



References

Dubrovina, N.V. (2017). Informatsiyni tekhnolohiyi v osviti [Information technologies in education]. L'viv: Vydavnytstvo L'vivs'koyi politekhniky [in Ukrainian].

Polishchuk, O.V. (2019). Alhorytmy navchannya v informatsiynykh systemakh [Learning algorithms in information systems]. Materialy naukovoyi konferentsiyi «Suchasni tendentsiyi rozvytku osvity v Ukrayini ta sviti» [in Ukrainian].

Stolyarchuk, V.I. (2018). Analiz alhorytmiv otsinyuvannya rezul'tativ navchannya v informatsiynykh systemakh [Analysis of algorithms for evaluating learning outcomes in information systems]. Materialy naukovoyi konferentsiyi «Informatsiyni tekhnolohiyi v osviti ta nautsi» [in Ukrainian].

P. Sun et al. (2020) Intelligent Algorithm of Educational System Based on Student's Learning Behavior in IEEE Access, vol. 8, pp. 168097-168107, 2020 [in English].

S. S. Mabrouk et al. (2017) Intelligent E-Learning System Based on Fuzzy Algorithm in International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), vol. 12, no. 4, pp. 46-59 [in English].

Y. Liu et al. (2020) Personalized Learning Recommendation Algorithm Based on Educational Data Mining in International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 16, no. 5 [in English].

M. I. Guevara-Urrutia and P. Sanz-Rodriguez (2018) Evaluating the Effects of Intelligent Tutoring Systems on Student Learning Outcomes: A Systematic Literature Review in Journal of Educational Computing Research, vol. 56, no. 2, pp. 213-243 [in English].

Размещено на Allbest.ru

...