WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Стандартизации подлежат элементы образовательных систем и процессы, при этом особое значение уделяется представлению учебного материала в электронном виде. Для определения этих элементов и процессов необходима формализация структур, обеспечивающих функционирование системы. Крупным шагом в направлении такой формализации является разработка в комитете IEEE LTSC (P1484 – Learning Technology Standard Committee) архитектуры для технологий образовательных систем LTSA (Learning Technology Systems Architecture) [3]. Эта спецификация относится к стандартизации технологий обучения для проведения лицензирования информационных систем в области образования и снижения рисков при проектировании и разработке информационных систем в области обучения. Стандарт IEEE P1484 охватывает достаточно широкий круг систем, обычно известных как обучающие системы, тренинговые системы, системы компьютерного тестирования, интеллектуальные обучающие системы.

Эффективность работы обучающей системы в первую очередь определяется структурой и наполнением базы знаний, содержащей в себе ресурсы обучения (LRs).

Вторая глава посвящена разработке концепции информационной поддержки процесса обучения в рамках компетентностного подхода для повышения его эффективности с использованием интеллектуальных информационных систем (ИИС) на основе игровых моделей и ОБЗ.

В качестве объекта управления рассматривается учебный материал как совокупность типизированных активных учебных объектов, используемых для автоматизированного обучения группы обучаемых.

Рассматриваются такие задачи управления учебным материалом, как управление материалом конкретного курса обучения на основе модели обучаемых, формирование учебных объектов с помощью средств конфайнмент-моделирования, планирование проведения практических занятий с использованием типизированных активных учебных объектов, построение последовательности курса изучения дисциплины.

Предлагаемая концепция управления учебным материалом при репродуктивном обучении с использованием ИИС, основана на модификации и адаптации для образовательных целей известных игровых систем для выполнения дидактических упражнений в форме групповых интеллектуальных игр, с применением компетентностного и онтологического подходов для разработки моделей представления информации в ИИС.

Такие формы деятельности, как знакомство, запоминание и понимание основных понятий предметной области (первый-третий уровни) служат для формирования когнитивной компетенции. Владение умениями, навыками (четвертый уровень) реализуется в виде функциональной компетенции. Поведенческие способности (пятый уровень) являются творческим процессом и проявляются в форме личностно-этической компетенции.

Предлагается разработка интеллектуальной информационной системы, в которой внутреннее представление учебно-методического материала организовано в виде базы знаний, из которой, в зависимости от требуемого уровня сложности материала и продолжительности курса обучения, формируется как теоретический материал, с которым необходимо ознакомиться обучаемому, так и практический материал для занятий в виде интеллектуальных обучающих игр, а также тестовые задания, соответствующие необходимым уровням овладения требуемыми компетенциями.

Процесс управления обучением в работе рассматривается как процесс принятия решений, в котором выбор пути продолжения обучения на занятии существенно зависит от предыстории обучения студента. Обучающая система на основе ИИС позволяет по результатам деятельности обучаемого определить, какие знания недостаточны или ошибочны и вернуть обучаемого на соответствующий раздел теории или практики, либо дать дополнительные разъяснения.

Учебный материал представляется непосредственно на языке представления знаний одновременно для репродуктивного обучения и тестирования.

На рис. 1 представлена схема предлагаемой подсистемы управления процессом обучения с обратными связями, которая разработана в соответствии с требованиями стандарта IEEE P1484.1.

Рекомендации для принятия решений Методист, Время, администратор, дидактические Преподаватель инженер по Параметры единицы, знаниям базы знаний методы обучения Характеристики работы системы Последовательность Формирование упражнений, План плана обучения оценивание обучения Интеллектуальная информационная компетенций система Обучаемые Объект управления Предпочтения обучаемых, результаты оценивания Внешняя среда Рисунок 1 – Подсистема управления процессом обучения Объект управления включает план обучения, интеллектуальную обучающую систему, обучаемого, субъект управления – преподаватель. Методист, администратор, инженер по знаниям занимаются технической поддержкой, наполнением баз знаний интеллектуальной обучающей системы. Внешняя обучающая среда – некие внешние факторы, воздействующие на процесс обучения.

Преподаватель может управлять программой обучения через параметры: t – время, ДЕ – дидактические единицы, МО – методы обучения. Методист, администратор, инженер по знаниям наполняют или задают параметры базы знаний ИИС и контролируют характеристики работы ИИС. Обучаемый выполняет последовательности упражнений, при этом происходит оценивание его компетенций, результаты оценивания подаются в ИИС и преподавателю с выдачей рекомендаций для принятия решений, на основе которых изменяется программа обучения на практических занятиях.

Концепция может применяться как в случае разработки нового обучающего курса, так и для расширения возможностей использования уже существующих курсов. Предложенная концепция является основой для разработки математического, информационного и алгоритмического обеспечения ИИС для проведения занятий в том числе и в групповой (игровой) форме. В табл.1 приведены примеры правил, используемые в ИИС для поддержки принятия решений при управлении процессом обучения.

Таблица 1 – Примеры правил для принятия решений Правила Уровень исполнения Если средний уровень усвоения ДЕ низ- Преподаватель кий/высокий, То увеличить/уменьшить время, отводимое на изучение этой ДЕ.

Если уровень усвоения отдельных ДЕ ниже ос- Преподаватель, ответсттальных, венный за специальность То перераспределить часы внутри аудиторной (зам.зав.каф.), научнонагрузки для дополнительных/альтернативных методический совет (НМС) занятий по изучению этой ДЕ (лекций, лабораторных работ, практических занятий).

Если не хватает времени аудиторной нагрузки на Преподаватели, ответстизучение всех ДЕ и уровень самостоятельного венный за специальность усвоения ДЕ ниже, чем на занятиях, (зам.зав.каф.), НМС То перераспределить учебное время между ауди- (национальноторной и самостоятельной работой (меняется региональный вузовский общее количество часов, затрагивается несколько компонент и дисциплины дисциплин) и усилить методическое обеспечение по выбору) самостоятельной работы.

Если имеется расхождение между требуемым и Ответственный за специсформированным наборами компетенций, альность (зам.зав.каф.), То ввести/исключить дисциплины специализации НМС (национальноили по выбору (корректировка перечня дисцип- региональный вузовский лин, затрагиваются профильные дисциплины). компонент и дисциплины по выбору) Третья глава посвящена разработке моделей и методов поддержки обучения с использованием игровых методов обучения, а также разработке метода интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений при репродуктивном обучении, для реализации предложенного подхода.

В работе выделены основные типы представления учебного материала в онтологической базе знаний (примеры взяты из курса «Технология разработки программного обеспечения» для студентов специальностей 010503 – Математическое обеспечение и администрирование информационных систем и – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем).

1) Определение понятий. «Библиотека – это набор функций для разработчиков программных продуктов».

2) Перечень характеристик объекта. «Программный продукт должен иметь: цену, гарантию качества, документацию, существовать независимо от разработчика, сопровождаться».

3) Упорядоченная последовательность действий, событий или состояний.

«Основные этапы жизненного цикла: разработка, производство, эксплуатация».

4) Типы семантических отношений между понятиями (обобщение, включение, пересечение и т.д.).

Предлагается формализация задачи формирования методического материала по преподаваемым дисциплинам (см. табл. 2). Приведённые примеры аксиом представлены на языке дескриптивной логики SHIQ и хранятся в формате языка OWL DL. Для формирования содержания игровых объектов применяются приведённые запросы на языке SPARQL. В зависимости от типа игрового объекта происходит перемешивание полученных в результате запроса данных.

Таблица 2 – Типы представления учебного материала Аксиомы Запросы Описание имеет_понятие, SELECT z y Найти все понятия (z) WHERE и их определения (y), имеет_описание { например, видов проowl:DataTypeProperty x:имеет_описание y. граммных продуктов, Определение x:имеет_понятие z для игры типа «Опреимеет_описание.Описание } деление» имеет_понятие.Дидактическая_единица SELECT x y Найти все характериотносится_к WHERE стики (y) понятия (x), owl:ObjectProperty { например, программобладает :обладает ного продукта, для игowl:inverseOf.относится_к rdfs:domain x. ры типа «Характери :обладает стики» rdfs:range y } SELECT x y Найти все понятия (x), следует_за WHERE которые следуют за owl:TransitiveProperty { указанным (y), для игпредшествует x :предшествует y ры типа «Структура» owl:inverseOf. следует_за } Тестовое задание служит тем инструментом, который позволяет выявить уровень усвоения компетенции. Рассмотрены тесты пяти уровней (по В.П. Симонову), позволяющие оценивать соответствующие уровни компетенций (по Б.

Блуму).

В работе используется предположение о том, что любой вид игровой активности может быть представлен как некая суперпозиция конечного (или ограниченного) числа неких базовых игровых процессов. В таком случае возможна однозначная типизация и структуризация игровых систем. Это позволит в зависимости от способностей и возможностей обучающего и обучаемых повысить эффективность образовательного процесса при сокращении сроков обучения.

Метод интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений при планировании процесса обучения, для реализации предложенного подхода, в отличие от известных, основан на:

правилах выработки управленческих решений, с применением онтологической базы знаний;

модели описания процесса репродуктивного практического обучения для автоматизированного обучения и тестирования.

Это составляет теоретическую основу для реализации предлагаемого подхода.

В четвертой главе разрабатывается информационное, алгоритмическое и программное обеспечение для поддержки принятия решений при управлении репродуктивным обучением, проводится исследование эффективности разработанных моделей и методов.

Методика проведения занятий с использованием ИИС включает следующие этапы.

1. Преподаватель вырабатывает методы обучения и формирует программу обучения на занятии с учетом предпочтений обучаемых.

2. Требуемый учебный материал извлекается из базы знаний и преобразуется в форму, пригодную для его изучения, выполнения упражнений и оценивания компетенций.

3. Обучаемый изучает материал. В ходе изучения его знания постоянно оцениваются интеллектуальной информационной системой с учетом программы обучения.

4. По окончании изучения раздела или дисциплины знания обучаемого оцениваются в процессе аттестации или как суммарная оценка за выполнение текущих заданий.

5. Информация об исполнении заданий запоминается в базе данных ИИС.

6. Преподаватель регулярно просматривает оценки обучаемых за выполнение текущих заданий, результаты аттестации и сопоставляет поставленные цели обучения для каждого конкретного обучающегося и его успехи для достижения поставленных целей.

7. Преподаватель исследует ресурсы обучения, наборы тестов, вопросов и информационные каталоги для формирования наиболее подходящего для конкретного обучаемого содержания обучения.

8. Информационная интеллектуальная система выдает рекомендации для принятия решений по изменению учебного плана, таким образом, формируется программа обучения, ориентированная на конкретного обучаемого.

Информационное обеспечение для реализации предложенного подхода, в виде базы знаний на языке OWL DL, позволяет применять унифицированное представление учебно-методического материала для автоматизированного обучения и тестирования.

На рис. 2 представлен фрагмент разработанной онтологической модели учебно-методического материала по дисциплине «Технология разработки программного обеспечения» для специальностей 010503 – Математическое обеспечение и администрирование информационных систем 230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем.

Процесс жизненного цикла rdfs:subClassOf rdfs:subClassOf...

Разработка rdf:type rdfs:subClassOf rdfs:subClassOf разработка Реализация Проектирование rdfs:subClassOf...

rdfs:subClassOf rdf:type rdfs:subClassOf rdf:type...

реализация rdfs:subClassOf rdfs:subClassOf следует_за проектирование Кодирование rdfs:subClassOf <> Определение Автономная требований следует_за отладка <> rdf:type следует_за Составление спецификаций rdf:type кодирование rdf:type следует_за rdf:type определение требований <> автономная следует_за отладка следует_за составление спецификаций Рисунок 2 – Фрагмент онтологической модели дидактической единицы «Процесс жизненного цикла» по дисциплине «Технология разработки программного обеспечения» Разработан алгоритм управления процессом обучения (рис. 3), позволяющий применять правила на соответствующих уровнях принятия решений.

Рисунок 3 – Алгоритм управления процессом обучения Разработан прототип программного обеспечения ИИС, в котором формируется методический материал на основе онтологического представления.

Для демонстрации применения предложенного подхода используется упрощенный пример плана проведения занятия по дисциплине «Технология разработки программного обеспечения» для студентов специальности «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем».

В примере производится формирование компетенций, связанных с усвоением следующих дидактических единиц (ДЕ): ДЕ №1 – характеристики программных продуктов (ПП), ДЕ №2 – классификация ПП, ДЕ №3 – Жизненный цикл (ЖЦ) разработки программного обеспечения (ПО), ДЕ №4 – ошибки в ПП, ДЕ №5 – график разработки ПП, ДЕ №6 – специализации программистов.

Результаты тестирования обучаемых представлены в табл. 3.

Pages:     | 1 || 3 |






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