WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная в ходе исследования и внедренная в учебный процесс методическая система обучения студентов теории экспертных систем и инженерии знаний позволила повысить уровень предметной подготовки будущих учителей информатики. Методическая система, учебно-методические материалы, а также программная поддержка
могут использоваться при обучении студентов педагогических вузов в рамках курсов «Введение в искусственный интеллект», «Интеллектуальные информационные системы», а также на курсах повышения
квалификации учителей информатики.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Растущее влияние методов и технологий искусственного интеллекта на образование, перспективность их применения в целях
    повышения эффективности обучения, а также введение в общеобразовательную школу профильного обучения существенно влияют на требования к уровню подготовки будущих учителей информатики. Это обусловливает необходимость корректировки и расширения компонентов методической системы обучения основам искусственного
    интеллекта будущих учителей информатики.
  2. Обучение теории экспертных систем и инженерии знаний на основе логико-семантического подхода к систематизации и структурированию понятий учебного курса, применения методов искусственного интеллекта, в частности, сетевого моделирования и тезаурусного метода, позволяет повысить уровень предметной подготовки учителей информатики.
  3. Обучение будущих учителей информатики теории экспертных систем и инженерии знаний на основе разработанной методи­ческой системы способствует повышению уровня предметной подготовки будущих учителей информатики, а именно: 1) эффективному усвоению ими знаний и умений в области искусственного интеллекта; 2) повышению уровня готовности к профессиональной деятельности; 3) повышению уровня информационной и логической культуры мышления.

Диссертационное исследование проводилось в 2001–2006 гг.

База исследования: математический факультет и факультет информатики и экономики Пермского государственного педагогического университета.

Основные этапы работы:

– анализ общей и специальной литературы по проблеме, опыта преподавания информатики в вузе (2001–2004 гг.);

– формулировка основных теоретических положений, разработка методики обучения теории экспертных систем и инженерии знаний в педвузе и проведение педагогического эксперимента; разработка программного обеспечения, учебно-методических материалов и учебного пособия для студентов педвузов (2002–2006 гг.).

Достоверность полученных результатов исследования обеспечивается научной обоснованностью исходных теоретических положений, внутренней непротиворечивостью логики исследования, проведением педагогического эксперимента, адекватностью применяемых
методов целям и задачам исследования, использованием математических методов обработки результатов и педагогических критериев в их качественной интерпретации.

Апробация. Материалы диссертации были представлены в докладах на семинарах и конференциях: IX областная научно-методи­ческая конференция «Рождественские чтения» (Пермь, 2005), Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы информатизации образования: региональный аспект» (Чебоксары, 2005), X областная научно-методическая конференция «Рождественские чтения» (Пермь, 2006), IV региональная научно-практическая конференция «Образование в Уральском регионе: научные основы развития и инноваций» (Екатеринбург, 2006), Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании» (Москва, 2006), Пермский городской научно-методический семинар
«Информационные и коммуникационные технологии в образовании» (Пермь, 2006), XI Всероссийская научно-методическая конференция по вопросам применения ИКТ в образовании «Рождественские чтения» (Пермь, 2007).

Внедрение результатов проведенного исследования осуществлялось путем создания и публикации учебного пособия для студентов по экспертным системам, в ходе проведения занятий по теории
экспертных систем и инженерии знаний для студентов дневного и
вечернего отделения математического факультета и факультета инфор­матики и экономики Пермского государственного педагогического университета.

На основе материалов диссертационного исследования опубликовано учебно-методическое пособие «Экспертные системы», адресованное студентам, обучающимся по специальностям «Информатика» и «Прикладная информатика». Учебное пособие соответствует программе спецкурса «Экспертные системы» и посвящено рассмотрению
таких вопросов из теории экспертных систем и инженерии знаний, как архитектура, схема работы и основные принципы построения экспертных систем и оболочек экспертных систем, средства представления знаний в экспертных системах, различные виды нечетких знаний,
основные классы инструментальных средств создания экспертных систем, роль экспертных систем в образовании. Практические и лабораторные работы направлены на освоение методов моделирования
знаний, технологии разработки прототипных экспертных систем,
получение навыков работы в среде оболочек экспертных систем.

Структура диссертации определена логикой научного исследования. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы диссертационного исследования, его актуальность, определяются цель, объект и предмет исследования, сформулированы гипотеза, задачи диссертационного исследования, раскрываются его научная новизна, теоретическая и практическая значимость.

В первой главе «Теоретические основы предметной подготовки будущих учителей информатики в процессе обучения основам искусственного интеллекта» проведен анализ современных
проблем предметной подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе, в процессе структурирования и систематизации понятий выделены основные элементы теории экспертных систем (ЭС) и инженерии знаний как объекта изучения, рассмотрены современные тенденции использования методов и технологий искусственного интеллекта (ИИ) в образовании. На основании прове­денного теоретического исследования сделаны следующие выводы.

1. Общие тенденции развития системы профессионального образования, основанные на принципах личностно-ориентированного подхода к обучению, фундаментализации содержания подготовки специалистов, привели к изменениям в понимании целей, содержания, форм и методов подготовки педагогических кадров, места и роли предметной подготовки в системе педагогического образования.

2. Модернизацию программ предметной подготовки, соответствующую требованиям более адекватного отражения в содержании программ современных тенденций развития информатики как науки, задач информатизации образования, необходимо ориентировать на обучение теории экспертных систем и инженерии знаний с точки зрения подготовки студентов к овладению идеологией и методологией экспертных систем как интеллектуальных систем обработки знаний.

3. Анализ указанных разделов теории искусственного интеллекта на основе системного подхода показал, что центральным системообразующим понятием является понятие «знания», а понятиями первого уровня в иерархической системе теории – понятия «приобретение знаний», «представление знаний» и «обработка знаний». Вследствие фундаментального значения и актуальности для будущих учителей информатики понятия «знания», необходимо конкретизировать его смысл и структуру с точки зрения искусственного интеллекта, акцентировать внимание на технологическом подходе к знанию как таковому.

Указанные понятия, а также остальные компоненты системы и связи между ними можно рассматривать в качестве учебных элементов теории экспертных систем и инженерии знаний, в частности, в системе предметной подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе. Составленная нами структурнологическая схема курса отражает выявленную структуру знаний, содержит основные учебные элементы и их взаимосвязи, не зависящие от порядка изложения, а также связи с другими науками (рис. 1). Особое значение приобретает обеспечение оптимальных межпредметных связей, поскольку наличие многообразия этих связей обусловливает значительную роль курсов по искусственному интеллекту в подготовке учителей информатики в целом.

Рис. 1. Элементы теории экспертных систем и инженерии знаний

как объекта изучения

4. Развитие внутрипредметных связей информатики при обучении теории экспертных систем и инженерии знаний может осуществляться за счет разделов: извлечение и структурирование знаний, представление и обработка знаний, экспертные системы. Развитие межпредметных связей информатики с другими учебными дисциплинами связано с рассмотрением достижений других наук, использование которых повышает эффективность теоретических и практических разработок в области искусственного интеллекта, а также обзора современных приложений методов и программных систем искусственного интеллекта в различных предметных областях.

5. Широкое использование интеллектуальных систем в образовании – это скорее перспектива, чем сегодняшний день. Их успешное внедрение в образовательный процесс невозможно без соответствующей опережающей подготовки учителей по нескольким направлениям:

  • фундаментальная теоретическая подготовка в области искусственного интеллекта, в частности в теории экспертных систем и
    инженерии знаний;
  • овладение методами систематизации, формализации предметных знаний в той области, по которой специализируются учителя-предметники;
  • умение применять методы искусственного интеллекта для обработки учебно-методических материалов;
  • знание особенностей применения методов искусственного интеллекта, экспертных систем в обучении;
  • знание и умение решать профессиональные задачи, используя современные интеллектуальные программные системы.

Во второй главе «Методическая система обучения теории экспертных систем и инженерии знаний в предметной подготовке будущих учителей информатики» представлены спроектированная методическая система обучения теории экспертных систем и инженерии знаний, разработанная методика организации обучения будущих учителей информатики теории экспертных систем и инженерии знаний в педагогическом вузе, описан проведенный педагогический эксперимент, статистическая обработка экспериментальных данных и полученные выводы.

Система подготовки будущих учителей информатики включает три составляющие: теоретическую, практическую и методическую подготовку. Влияние курса по теории экспертных систем и инженерии знаний на каждую из этих составляющих можно представить в виде схемы (рис. 2).

Рис. 2. Влияние курса по теории экспертных систем и инженерии знаний

на подготовку учителя информатики

Изучение фундаментальных основ, специфических методов и приемов искусственного интеллекта, устоявшихся парадигм состав­ляет теоретическую базу, на основе которой происходит дальнейшее практическое овладение некоторыми методами обработки знаний, а также технологией создания баз знаний экспертных систем. При этом, осваивая на практике методы извлечения, структурирования и представления знаний, будущие учителя информатики повышают уровень логического мышления и приобретают ряд важных с методической точки зрения умений, владение которыми необходимо для будущей педагогической деятельности.

Организовать обучение теории экспертных систем и инженерии знаний в системе подготовки будущих учителей информатики возможно следующими путями:

– первый – в рамках предмета «Основы искусственного интеллекта», регламентированного на сегодняшний день стандартом подготовки учителей информатики;

– второй – с помощью спецкурса, обобщающего и углубляющего изучение теории экспертных систем и инженерии знаний на
завершающем этапе предметной подготовки будущих учителей
информатики (без включения указанных фрагментов методической системы в регламентированный стандартом предмет).

Вторая модель организации обучения теории экспертных систем и инженерии знаний предполагает, что данный спецкурс должен быть включен в учебные планы после изучения студентами следующих дисциплин: математическая логика, теория вероятностей и математическая статистика, теоретические основы информатики, основы искусственного интеллекта, программирование, программное обеспечение ЭВМ, информационные системы, компьютерные сети, Интернет и мультимедиа технологии, информационные и коммуникационные технологии в образовании.

Учебная дисциплина «Основы искусственного интеллекта» призвана формировать совокупность идей, обеспечить использование методов, закономерностей, понятий и средств подхода к проектированию компьютерных систем, характерного для искусственного интеллекта.

Основная цель изучения курса по теории экспертных систем и инженерии знаний в системе подготовки будущих учителей информатики включает в себя две составляющие:

– фундаментальную – углубление теоретической и общеобразовательной подготовки будущих учителей в области искусственного интеллекта;

– профессионально-практическую – формирование знаний о том, как можно использовать методы и технологии искусственного интеллекта для решения профессиональных задач, и умения это делать.

Можно выделить следующие уровни подготовки специалистов в области инженерии знаний и экспертных систем:

  1. общетеоретический,
  2. уровень пользователя,
  3. уровень проектировщика баз знаний экспертных систем,
  4. уровень разработчика-программиста экспертных систем.

Для достижения поставленной цели изучения курса, по нашему мнению, будущему учителю информатики необходимо владеть первыми тремя из перечисленных уровней.

Выделим соответствующие целям задачи курса:

– выработка представлений о новых технологиях обработки знаний и решении задач с помощью экспертных систем;

– выработка практических навыков извлечения, структурирования и формализации знаний в некоторой предметной области;

– выработка практических навыков проектирования баз знаний экспертных систем и реализации их с помощью инструментальных средств.

Отбор содержания обучения выполнен нами на основании анализа теории экспертных систем и инженерии знаний как объекта изучения с целью фундаментализации предметной подготовки
будущих учителей информатики в педагогическом вузе и реализации ее опережающей функции.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.