автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методы моделирования элементов предметной области для вычислительных систем в задачах интерактивного тестирования

г'

о*

*сг*

—---НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МОДЕЛЮВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ

ЗА ПЛА ПІНСЬКИЙ ВОЛОДИМИР ДМИТРОВИЧ

УДК 519.95

МЕТОДИ МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ДЛЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМ У ЗАДАЧАХ ІНТЕРАКТИВНОГО ТЕСТУВАННЯ

Спеціальність 05.13.13 - обчислювальні машини, системи та мережі

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 1998 (“Науковий світ” №1 1998 р.)

Робота виконана в Інституті проблем моделювання в енергетиці НАН України

Науковий керівник- доктор технічних наук, завідувач відділу

Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України

Коростіль Юрій Мирославович

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, завідувач відділу Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України Романцов Володимир Петрович;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Інституту системних досліджень та інформаційних технологій, АННП України Саурін Антон Анатолійович.

Провідна установа: Державний університет “Львівська політехніка”, м. Львів.

Захист відбудеться “24” грудня 1998 р о і£" годині на засіданні спеціалізованої ради Д.26.185.01 Інституту проблем моделювання в енергетиці Національної Академії наук України за адресою: 252164, Київ, вул. Генерала Нумова, 15.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці ІПМЕ НАН України.

Автореферат розісланий “2.0 ” /ШЄЇС'ГсіС к 1998 року.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої Ради Д.26.185.01, кандидат технічних наук СЕМАГ1НА Е.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

ВСТУП. Розв'язання завдань, які сприяють створенню та розвитку нових комп’ютерних технологій навчання, перепідготовки і тестування, є необхідною умовою становлення нових підходів до забезпечення потрібного рівня підготовки спеціалістів різної фахової орієнтації. Існуючі програмні системи, що орієнтовані на тестування, в багатьох випадках реалізуються в межах найпростіших способів програмного забезпечення, що знижує ефективність використання відомих методик навчання і тестування при їх комп'ютерній реалізації.

АКТУАЛЬНІСТЬ. В сучасних умовах динаміка розвитку науки, техніки і технологій досягла такого рівня, коли професійні знання швидко старіють. Для успішного подолання можливої нестачі кваліфікованих спеціалістів необхідно докорінно змінити ставлення до їх професійної підготовки. У розвинутих країнах тестування реалізується на належному рівні. Наприклад, у США існують декілька найбільших у світі центрів оцінки знаннь. Так, служба тестування в освіті ETS (Education Testing Service) була організована в 40-х роках і сьогодні близько двох з половиною тисяч осіб працюють у цьому закладі. Служба займається проблемами тестування в школах, вищих навчальних закладах і співпрацює з багатьма приватними фірмами з оцінки профпридатності осіб, бажаючих вчитися чи працевлаштуватися в Америці. Саме ця організація розробила TOEFL - тест з англійської мови для іноземців.

У наш час існуюча технічна база також дає змогу реалізувати інтерактивне навчання і тестування навіть у дистанційній формі. Якість такого навчання і тестування буде визначатися якістю використовуваних програм, рівнем кваліфікації викладачів та рівнем організації навчального процесу.

У зв'язку з цим виникає необхідність у використанні ширшого спектра засобів і методів навчання і тестування в межах комп'ютерних інтерактивних технологій. Важливим чинником, що забезпечує ефективність використання цих технологій, є формування оптимальної методики взаємозв’язку системи зі споживачем. Основу будь-якої методики визначають засоби подання матеріалу, який передбачається вивчити чи за яким необхідно проводити тестування.

Одна із форм подання такого матеріалу передбачає широке використання наочного обладнання. Тому важливим завдання розвитку комп'ютерних технологій є розробка способів моделювання наочних засобів навчання і тестування, що створить передумови для їх практичного використання в комп'ютерних технологіях.

ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ. ПЛАНАМИ ТА ТЕМАМИ. Запропоновані в роботі способи і засоби організації моделювання наочного обладнання для систем інтерактивного тестування розроблялись у межах науково-дослідної роботи, що проводиться в Інституті проблем моделювання в енергетиці НАН

України і виконується за тематикою, визначеною НАН України, -"Розробка та дослідження принципів побудови систем технічної діагностики з елементами розпізнавання непрогнозованих помилок з метою упередження розвитку аварійних ситуацій".

МЕТА І ЗАДВАННЯ ЛОСЛІПЖЕННЯ. Метою роботи є розв'язок науково-технічних задач підвищення ефективності процесів розробки програмних систем інтерактивного тестування на основі використання формалізованих способів програмно-орієнтованого опису наочного обладнання (НО). Обладнання використовується для відображення конкретної предметної галузі, завдяки чому виникає можливість створення інтерактивних систем тестування, що легко адаптуються до змін в предметній галузі та до методичних вимог, пов'язаних з особливостями споживача.

Основні завдання дослідження:

- розробка програмно-орієнтованого способу формалізованого опису НО, як окремої компоненти;

- розробка способу формалізованого опису функціональної структури НО;

- теоретичне обгрунтування способів опису взаємозв'язків між окремими НО;

- розробка способів інтерпретації формалізованих засобів опису НО для компонент, що мають різну міру фізичної реалізації.

НАУКОВА НОВИЗНА ОЛЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ. Сукупність проведених у роботі досліджень становить собою розв'язання нових задач у .галузі розробки засобів, що дають змогу автоматизувати процес створення інтерактивних комп'ютерних систем для тестування на основі використання моделей НО. Ці моделі легко адаптуються до змін у предметній галузі та до вимог споживача. Забезпечення зазначених можливостей досягнуто завдяки: .<■

- дослідженню окремих способів реалізації систем інтерактивного тестування та виявленню їх можливості в забезпеченні автоматизації процедур створення окремих компонент інтерактивних систем;

- розробленню способів формалізованого опису НО як окремих компонент що дає змогу автоматизувати процес опису фрагментів предметного середовища, в якому передбачається проводити тестування;

- розробленню способів формалізованого опису функціональної структури окремої компоненти НО, що дають змогу відображати логічні зв'язки між параметрами, які описують компоненту;

- запропонуванню програмно-орієнтовані способів опису взаємозв’язків між окремими компонентами НО, внаслідок чого стало можливим автоматизувати процес формування програмної реалізації опису предметної галузі.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОЛЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ. Практичне значення роботи полягає у тому, що одержані результати

з

становлять теоретичну та практичну основу для розробки інтерактивних систем тестування. Результати досліджень - це методи'автоматизації процесів - розробки і модифікації окремих компонент інтерактивних систем тестування. Практичну цінність мають наступні результати:

- моделі, способи та алгоритми опису компонент НО, що можуть використовуватись для формування опису предметного середовища;

- способи використання програмних і технічних засобів для створення інтерактивних систем тестування.

Впровадження результатів роботи подані в дисертації як результати досліджень, які проводились у межах держбюджетної НДР Інституту проблем моделювання в енергетиці НАН України за планами НАН України, Львівського державного університету ім. І. Франка та Міносвіти України.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на конференціях і семінарах, у тому числі на Міжнародній науково-технічній конференції “Сучасні проблеми засобів телекомунікації, комп’ютерної інженерії та підготовки спеціалістів” (Львів, 1998), конференції “Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів “ЛЕОТЕСТ-98” (Київ, 1998), семінарах у Львівському державному університеті ім. І. Франка та Інституті проблем моделювання в енергетиці НАН України.

ПУБЛІКАЦІЇ З РОБОТИ. Результати проведених наукових досліджень відображені у дев’яти публікаціях. Серед них - п’ять статей, три матеріали доповідей на науково-технічних конференціях. Список найважливіших праць, що відображає результати виконаних досліджень, приведено в кінці реферату.

Особистий внесок автора у сумісних публікаціях [4-6] полягає у розробці основних ідей формального опису компонент системи інтерактивного тестування, внутрішнього опису наочного обладнання у системах інтерактивного тестування та програмно-орієнтованого опису взаємодії наочного обладнання із зовнішніш середовищем.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ ДИСЕРТАЦІЇ Дисертація складається з вступу, чотирьох роділів, списку літератури і додатків. Загальний обсяг основного тексту - 136 сторінок. Список літератури має 109 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБО ТИ

У ВСТУПІ обгрунтовано актуальність виконаного дослідження, сформульовано його мету і завдання стосовно методів моделювання наочного обладнання в інтерактивних системах тестування, визначено напрям досліджень, описано їх методи, сформульовано основні положення, що виносяться на захист.

У ПЕРШОМУ РОЗДІЛІ показано, що одним із перспективних напрямів розв’язання завдань забезпечення необхідного рівня кваліфікації спеціалістів у різних галузях діяльності виступає сьогодні дистанційне навчання і тестування на основі комп'ютерної і телекомунікаційної техніки. В межах реалізації інтерактивних систем тестування виникає необхідність у розв’язанні низки задач стосовно реалізації технології тестування. До останніх належать передусім:

- автоматизація процесу перетворення опису предметної галузі, з якої передбачається проводити тестування, в опис, придатний для введення його в тестову систему;

- розробка стратегій здійснення процедур тестування при використанні телекомунікаційних засобів;

- створення засобів ідентифікації результатів тестування з суб'єктом тестування. Розв’язання цього завдання можна здійснити двома напрямами:

- на основі ідентифікації й аутентифікації суб’єкта тестування під час проведення тестування;

- підходом, що грунтується на аутентифікації суб'єкта тестування після проведення тестування, за умови позитивного проходження суб'єктом тестів;

- супроводження окремих систем, яке полягає у визначенні оптимальних періодів тестування;

- завдання автоматизації засобів модифікації тестів відповідно до потреб розширення знань у тій чи іншій галузі;

- завдання дослідження значущості та способів використання різних компонент, за допомогою яких здійснюється процес тестування. Такими компонентами є:

- питальні структури діалогових підсистем тестування;

- модельні системи предметної галузі тестування (тренажерні комплекси);

- моделі наочних засобів предметної області (проміжні засоби між тренажерними комплексами та іншими компонентами),

- завдання організації режиму співбесіди як альтернативного питальним режимам тестування.

Розглядаються деякі засоби реалізації систем дистанційного тестування. Технічні засоби ПЕОМ у межах стандартних комплектів є базовими, які допускають апаратні розширення, необхідні для розв’язку

окремого класу задач.

Масова комп'ютеризація всіх сфер діяльності людини привела до такого феномена, як віртуалізація реальних задач, ситуацій і в певному розумінні деякої дійсності, в котрій доводиться розв’язувати ті або інші задачі. Цьому сприяли дві обставини: -

- виникнення великої кількості програмно-апаратних засобів моделювання, емулювання та інших способів імітації;

- відповідність теоретичного рівня більшості науково-технічних і практичних задач тим можливостям, що необхідні для їх розв'язку і надаються обчислювальними засобами (ПЕОМ).

Однією з галузей, яка зазнає в найближчому майбутньому масової віртуалізації, буде освіта, зокрема в тій частині, що стосується підвищення кваліфікації, переатестації та інших видів набуття нових знань і контролю їх рівня у споживачів.

РозТлядаються способи формального опису компонент системи дистанційного тестування, оскільки вони дають змогу виявити загальні закономірності, характерні для відповідних компонент. Окрім цього, такі описи простіше реалізовувати програмно, оскільки вони конструктивніш!, ніж неформалізовані описи. Один з формальних методів опису становить векторну модель, що у ролі основної компоненти має певний вектор змінних, кожна з яких приймає значення з множини {0,1}. Формально окремий вектор записується у вигляді

îF,~{v;x;, v-x,,..., іусл}, дех,/Хіє{0,і}.

Кожне v,- визначає окремий елемент або явище з предметної області, .V, - ідентифікує факт використання відповідної компоненти предметної області у векторі Wr

Прикладом моделі іншого виду може служити модель, що грунтується на уявленнях про питальники. Задається кінцева множина L, яка складається з N елементів у, що називаються подіями. Кожній події в L приписана невід’ємна вагова функція w(yj)> яка називається вагою події yj. Задається кінцева множина Т разподілу множини L на класи. Елементи і множини Т називаються питаннями. Підмножини, на які питання t розбиває множину L, називають відповідями на питання і. Кожному питанню /єГ приписано додатне число c(t), що називається ціною питання t. Нехай першим задано питання t}, яке розбиває множину L на класи L0(t1), Lj(tj), ..., La(tJ. Сукупність QqT питань і послідовність, в котрій вони задаються для повної ідентифікації N подій множини L, називають питальником для L.

У ДРУГОМУ РОЗДІЛІ розглядаються способи моделювання наочного обладнання. Для формування моделей НО необхідно визначитися з вимогами, яким повинна задовільняти така модель, із можливостями, що, завдяки таким моделям з’являються. Деякі можливості та вимоги до цих моделей можуть полягати у наступному:

- опис НО дає змогу ідентифікувати одну або декілька предметних

областей інтерпретації, в яких може мати місце дане НО;

- опис НО дає змогу будувати гіпотези про його довкілля в певній предметній області інтерпретації середовища (ПОЮ);

- НО не повинно допускати вільного розширення інтерпретації своєї функціональної орієнтації;

- НО може бути перетворено в ПОІС за рахунок внутрішньої функціональної насиченості через процедури деталізації НО.

Пропонується підхід до формального опису НО, який грунтується на одному з можливих формальних уявлень про інформаційну систему, що дає змогу розглядати НО в межах достатньо широкого класу математичних моделей, одна з яких записується у вигляді: (Д,, \9а, Соп^а) або скорочено Ва.

Корисним для практичного використання є уявлення про апроксимуюче відображення/: А-+В, де А і В - дві інформаційні системи. Апроксимуючим відображенням / називається таке бінарне співвідношення між множинами Сопа і Сопь, що:

1. 0/0, 2. (и/у & мД’)-*цДуиу'),

2. {(1/'-*а и)&іи/У)&(У-*вУ)}-*(иуУ).

Апроксимуючі відображення допускають композиції відношень. Наприклад, якщо/: А ->В і В->С два апроксимуючих відображення, то апроксимуюче відображення /: А ~>С має місце, якщо:

1. {и(яхЛ^’}&(Зі'єСояв)->Ум(Сояа)У»і-'єСопв)(гф)&(у§\и),

2. \/х(х є\А |)(?х/)(л-)=Я(/(л:)).

Для того, щоб формальний апарат був достатньо конструктивним, необхідно його наблизити до однієї’ з форм, які близькі до мов програмування. Оскільки одна з важливих задач, що буде досліджуватися в подальшому полягає в автоматизації процесу перетворення предметної області в програмно-орієнтований опис, який може розв’язуватися шляхом побудови певного інтерпретатора для системи N. то будемо дотримуватися опису, прийнятого в лямбда численні. Системи доведень у цих. численнях можна будувати подібно до генценовських систем натурального виведення формул.

Якщо існує вивід формули х:а, в якому виключені всі гіпотези, то можна записати: —>Х:а. Якщо х;, х2,.... хп • різні змінні та існує виведення х:а, що не має гіпотез за винятком тих, які входять у {х].^])хп^п }, то можна записати: ..., хп^п->х:а. Наприклад, якщо ^-^хуг.хг(уі) і

а,Ь,ц довільні типові схеми, то доведення формули 8>;(а—>Ь—хі) ~>(а~>Ь) -хі-щ можна записати у вигляді

[л-:ci-*b-*q] [г/я]

xz:b-xj __

lv:a—>b] [::a] yz:b

Axz(y:):q

................. (виключення гіпотез z:a)

Az.xz(yz):a~xj

..................... (виключення y:a—>b)

' ?„yz.xz(yz):(a-»b)-»a->q

................................ (виключення x:a~>b->q).

Xxyz.xz(yz):(a-»b->q)-Ka-»b)-»a->q

Для конструктивнішого розгляду системи виведень і засобів внутрішнього опису НО необхідно звернутися до правил перетворень Х-виразів. Одним з основних перетворень, які використовуються в Х-численні, виступає p-редукція, що полягає в копіюванні тіла абстракції зі заміною всіх входжень зв’язаної змінної на вирази аргумента. Крім Р-редукції, використовується a-підстановка, яке здійснює перейменування всіх незв’язаних змінних оригінальними іменами і записується у вигляді Ах.х—Ау.у. Для реалізації складніших структур, таких як рекурсія, необхідно використовувати комбінатори. Наприклад, якщо є рекурсивна функція

sum(n) <if п—0 then 0 else n+sum(n-l), то для запису її у вигляді Х-абстракції необхідний Y-комбінатор, що задовольняє рівняння Yj=f(Yf). Використовуючи Y в sum, одержимо вираз

У SUM

= y(Xs.Xn.COND(=n0)0(+n(s(-nl))))

^(Xs.Xn.COND(=nO)()(+n(s(-nl)))) (Y SUM) -*(Xn.COND(=n0)0(+n((YSUM)(-nl)))).

Внутрішній вираз (Y SUM) розписується так:

->(Xn.COND(=nO)

0

(+n((Xn.COND(=nO)()(+n((Y SUM)(-nl))))

(-nl)))).

Приведений вираз засвідчує, що він веде себе так, як вихідне рекурсивне визначення sum. Y може бути записаним у вигляді Х-виразу так:

Ah. (Ах. h (х х))(Ах. h (х х) ).

Якщо використати даний вираз до функції f, то отримаємо:

s

Уг

=(ХЬ.(Хх.Ь(х х))(Хх.Ь(х х)))Г

-КХхДх х))(А.х.Г(х х))

-»ДХх.Дх х))(Хх!(х х))

=Г(УО-

Крім структур Х-виразів, для розв’язання конкретних задач опису НО необхідно володіти засобами опису вхідних і вихідних змінних. Для цього використовуються уявлення про типи, які описують ці дані. Описи типів, як і опис Х-абстракцій, можуть перетворюватись за допомогою правил виведення, що є достатньо природним, оскільки типи безпосередньо зв’язані з функціональною частиною опису НО. Ці правила мають такий вигляд:

A.x:t=>x:t

[УАК] (змінні);

А => е: truvalA => е1: t А => е": t А => (if е then е' else е1'): t

[COND] (умовні вирази);

A.x:s=>e:t А =>(Лх.е):s —> t

[АВБ] (абстракції);

A=>e:s-*t A->e':s A=>(ee'):t А=> e':s A.x:~>e:t А => (let x = e' in e): t

[АРР] (використання);

[ЬЕТ] (Іеі-вирази);

A.x: t => e: t A => (fix x.e): t

[РІХ] (фіксована точка);

A => e:t A=>e: Va.t

[GEN] (а не є вільною в А);

А => е: Va.t A=>e:[s/a]t

[SPEC] (спеціалізація).

Доцільність використання вузького числення предикатів (ВЧП) для реалізації описів НО зумовлена тим, що вона несуперечна у межах низки своїх розширень. Використання ВЧП або секвенціального числення предикатів (СЧП) еквівалентно, оскільки класи формул, що можуть доводитись у СЧП і ВЧП, збігаються. Це випливає з доведення засобами СЧП формул, що виводяться в ВЧП. Наприклад, дерево виведення

А(І),0*ОА(х)=>А(і)

.................. . (¥=>).. - - ' '

_ (Ух)А(х)=>А(г)

.................. (=>-*) ^

=>(Ух)А(х)-^А(0 "

є доказом в СЧП аксіоми (у.х)Л(х1-+Л(і). Це має місце для кожної аксіоми в ВЧП. Дійсно, всяка аксіома С,А=>Н,А в СЧП відповідає виведенню у ВЧП формулі Є&Л-їНиА. Можна показати, що правила виведення в СЧП дійсні також у ВЧП, якщо секвенцію А}, А2, Ап=>В!,

В2,Вт розглядати як формулу . Л.~>В1 и В2 и ... и Вт.

У межах цього підходу несуперечлнвість ВЧП доводиться, якщо прийняти такі зіставлення формул числення тверджень (ЧТ) з формулами ВЧП:

1. Якщо А - елементарна формула, Р(х], х„), то Іг(а)~Р.

2. Якщо формули А і В з ВЧП зіставлювані з формулами Іг(А) і Іг(В) в ЧТ, то к(ТА)-'Пі(А), 1і(А *В)=Іг(А)*к(В), де * - один із знаків &,У,->.

3. Якщо формулі А (х) зіставляється формула Іг(А), то має місце співвідношення Іг((х)А (х))=И(А), Ь((х)А (х))=/і(А), тобто квантори разом з їх змінними стираються, що у випадку НО допустимо, оскільки практично розглядаються кінцеві множини атрибутів внутрішнього опису НО і у межах даного підходу породження нових найпростіших атрибутів обмежено у відповідних правилах їх перетворень.

У ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ досліджуються способи інтерпретації опису наочного обладнання, яке має безпосередню фізичну реалізацію, а також НО, де така фізична реалізація виражена слабо, або коли НО фізичної реалізації не має. НО є реалізацією образів, що мають різні рівні адекватності предметній області. Можна виділити такі рівні адекватності:

- перший рівень відповідає випадку, коли НО, яке використовується в ролі образу, є безпосереднім об'єктом предметної області;

- другий рівень віповідає випадку, коли НО використовується як макет об'єкта предметної області (макет від об'єкта відрізняється геометричними параметрами і зберігає всі фізичні параметри ідентичними самому об’єктові);

- третій рівень відповідає випадку, коли НО імітує реальний об'єкт предметної області (імітація полягає у відображенні зовнішньої поведінки реального об'єкта в деякому середовищі, при цьому методи досягнення такої імітації не мають ніякого відношення до закономірностей і процесів, властивих самому імітованому об'єктові в реальній предметній області);

- четвертий рівень відповідає випадку, коли НО становить модель певного об'єкта предметної області (модель об'єкта відрізняється від самого об'єкта предметної області тим, що в моделі фігурують всі внутрішні закономірності ідентичні закономірностям, які мають місце

в самому об’єкті; модель відображає зовнішні прояви об'єкта ідентично зовнішньому прояву самого об'єкта в деякій предметній області, але засоби моделювання належать предметній області або її фрагменту, що не відповідають предметній області або фрагменту предметної області самого об'єкта);

- п’ятий рівень відповідає випадку, коли НО становить ілюстрацію певного об'єкта предметної області, котра частково відображає ті або інші особливості реального об'єкта (ілюстрація може зображати деяку фізичну сутність, за допомогою котрої відображається одна або декілька властивостей об'єкта, що має безпосереднє відношення до зовнішнього прояву факту існування об’єкта").

У випадку опису НО, які мають слабо виражену фізичну реалізацію, доцільно використовувати уявлення про функції порядкової логіки. В цьому випадку опис НО подається як деяка матриця, котра складається з компонент, що описують НО. Взаємозв'язок між компонентами описується матрицею розподілу, елементи якої позначаються через Хф Вибір конкретного значення елемента хп$ в матриці X означає:

1, якщо елемент а,- зв’язаний з елементом о,,

хпі

- 0 у протилежному випадку.

Отже, вибір конкретної матриці Х-\\х^\\ означає конкретний вибір структури взаємозв’язку на множині компонент Л=||а,||. Взаємозв’язок між хп* і ац реалізується завдяки взаємному визначенню індексів однієї матриці через індекси іншої. Цей взаємозв’язок буде грунтуватися на аналізі деякої узагальненої упорядкованості елементів матриці А. Така упорядкованість може здійснюватися рядково:

^стр \Рії' @12* 0-13* ^ІП’ (@21 &п+і, &22“~.®л+2* ^23‘~^п+3г

£Ьи-а,1+и. аЗІ~а2п+1> а32~а2л+2’ — > а33~а2п*-3>

..., Озп~взп> ■■■' ®т1~®п(т-1 )+1’ ^т2~^п(т~1)+2>

•••' @тп~@пт)}-

Крім того, будемо розглядати впорядкованість елементів я,, у стовпцях, що записується у вигляді

■^спи {^11' @12> Я31' ’ @І№ (^21 ат+1> ^22 ^гп +2' &32 ^т+З*

Ят2~@т+т’ &13~~®2т+1> @23~&2т+2’ •••> ®тЗ~@Зт’ @1п~@(т-1)(п-1)*І’ @2п~@(т-1)(п-1)+2’

@3>!~®(т-])(п-1)+3' (-!г;т~атп) }■

Взаємозв'язок між елементами матриці X описується завдяки взаємозв’язку між індексами матриці X та індексами матриці А на основі приведених впорядкованостей елементів матриці А. Якщо матрицю X записати у вигляді

*11 х№ хп .. -

*21 *3 -

х = *3. хл -V ••

х*г х„, X

то взаємозв’язок між індексами, за допомогою якого встановлюється взаємозалежність між елементами матриці А й елементами матриці X, запишеться у вигляді

-

4~і+т (1-1).

З наведенних співідношень можна вивести залежність елементів а від елементів х. Ці залежності запишуться формулою

%-тт)-п + \ '

і = ■

у = -л

тт]-\ £-2тт}-п + 2

тц-\

У випадку інтерпретації НО, що не мають безпосередньої фізичної реалізації, основна увага приділяється методиці опису та викладання матеріалу деякої предметної області.

У ЧЕТВЕРТОМУ РОЗДІЛІ досліджуються способи організації компонент інтерактивних систем, серед яких окремо розглядаються можливості технічних засобів, методи організації засобів реалізації функцій системи тестування на основі використання наочного обладнання і деякі програмні засоби, що використовуються для опису фрагментів предметної області з використанням наочного обладнання. Основою технічних засобів реалізації інтерактивного тестування, орієнтованого на використання у сфері навчання і перевірки знань, є локальні та глобальні обчислювальні мережі.

Структурна схема технічних засобів реалізації задач інтерактивного тестування приведена на рисунку.

Оскільки опис предметної області та сценаріїв проведення сеансів тестування з використанням НО становить достатньо великі інформаційні масиви, то у випадку глобальної організації процесів тестування, по суті, реалізується псевдоінтерактивний режим роботи. У випадку розвинутих сценаріїв псевдоінтерактивні режими є допустимим наближенням до реального інтерактивного режиму.

Вихід на зов. мережу

Структурна схема технічних засобів реалізації задач інтерактивного тестування

Функціонування системи в межах локальної мережі ініціюється відповідно до алгоритму розв'язку задачі інтерактивного тестування. Відповідно до предметної області та мети розв’язання конкретної задачі в системі реалізуються різні режими роботи, що полягають у наступному: основний режим виконання завдань перевірки користувача; режим підготовки користувача до проведення перевірки; режим консультацій, повторення з коментуванням і підказками; режим жорсткого тестування; режим м’якого тестування; режим ідентифікації користувача.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі сформульовано, досліджено і вирішено ряд науково-технічних завдань, які- мають народно-господарське значення, перш за все завдань, які торкаються підвищення ефективності процесів розробки й експлуатації програмних систем інтерактивного тестування, дякуючи використанню формалізованих методів програмно-орієнтованого опису наочного обладнання (НО), 'яке використовується для відображення конкретної предметної області. В процесі виконання дисертаційної роботи вирішені слідуючі завдання:

1. Проведений аналіз відомих методів реалізації систем інтерактивного тестування і засобів реалізації систем тестування в рамках окремих ПЕОМ і локальних мереж, що позволило в процесі дослідження вибрати найбільш ефективні підходи до вирішення завдань розробки засобів моделювання НО.

2. Розроблений програмно-орієнтований метод формалізованого опису НО, як окремої компоненти, який базується на логічних моделях інформаційних систем, що дозволяє автоматизувати процеси змін в описах предметної області, що складається із окремих елементів - НО.

3. Розроблені методи формалізованого опису функціональної структури окремого компонента НО, що дозволяють відображати внутрішні логічні зв’язки між параметрами, які описують цей компонент, завдяки чому при програмній реалізації систем інтерактивної діагностики процедури включення в систему нових компонентів в предметну область реалізуються програмними засобами обробки, які складені на мові близькій до мови описання предметної області.

4. Запропоновані методи описання взаємозв’язків між окремими компонентами НП, які складають предметну область, завдяки- чому стало можливим автоматизувати процес формування або модифікації програмного представлення предметної області.

5. Досліджені методи інтерпретації формалізованих засобів описання НО, які мають безпосередню фізичну реалізацію, а також таких, фізична реалізація яких є частковою або є відсутня, що дозволяє будувати відповідні формальні взаємозв’язки при описах відповідних предметних областей.

6. Досліджені методи побудови на базі сучасних технічних і програмних засобів інтерактивних систем тестування і розглянуті можливості використання в рамках цих засобів програмних і апаратних компонентів НО, що дозволяє автоматизувати процес реалізації методик вивчення і тестування.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬ ТА ТИ РОБОТИ ВИСВІТЛЕНІ У ТАКИХ ПУБЛІКАЦІЯХ:

1. Заплатгтський В.Д. Методы формального описания компонент системы

дистанционного тестирования // 36. наук, праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - Львів: Світ, - 1998. Вип.1.

- С. 29-40. .

2. Заплатинський В.Д. Внутренние описания наглядных пособий в системах

интерактивного тестирования // 36. наук, праць Ін-ту проблем

моделювання в енергетиці НАН України. - Львів: Світ, - 1998. Вип.1. - С. 90-100. •

3. Заплатинський В.Д. Методы программно-ориентированного описания взаимодействия наглядных пособий с внешней средой // 36. наук, праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. - Львів: Світ, - 1998. ВИП.2.-С. 31-42.

4. Заплатинський В., Клос Є., Фалинська 3. До питання про застосування та інтерпретації опису наочних посібників у комп’ютерних технологіях навчання // Педагогіка і психологія проф. освіти. - 1998. - № 3. - С. 35-39

5. Заплатинський В.Д. Программные средства и описание реализации фрагментов предметной области с использованием наглядных пособий // 36. наук, праць Ін-ту проблем моделювання в енергетиці НАН України. -Львів: Світ, - 1998. Вип.З. - С. 54-61.

6. Заплатинський В., Коростиль Ю., Притуляк Я. Впровадження в учбовий процес методів моделювання- наочного обладнання в інтерактивних системах тестування // Матеріали наук.-техн. конф. “Сучасні проблеми засобів телекомунікації, комп’ютерної інженерії та підготовки спеціалістів.” - Львів:, Вид-во держ. ун-ту “Льівіська політехніка”, 1998. -С. 156.

7. Коростіль Ю., Притуляк Я., Заплатинський В., Клюйник І. Відбір інформації у вихрострумовій томографії. // Матеріали наук.-техн. конф. “Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів (ЛЕОТЕСТ-98). Київ;-Львів: Вид-во держ. ун-ту “Льівіська політехніка”, 1998. - С. 34-35.

8. Коростиль Ю., Заплатиский В., Клюйньгк И., Притуляк Я. Визуализация

магнитных полей электрически сканирующими датчиками // Матеріали наук.-техн. конф. “Фізичні метода та засоби контролю матеріалів та виробів (ЛЕОТЕСТ-98). Київ;-Львів: Вид-во держ. унів. “Льівіська політехніка”, 1998. - С. 36-37. •

АНОТАЦІЯ

Заплатинський В.Д. Методи моделювання елементів предметної області для обчислювальних систем у задачах інтерактивного тестування,

- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.13 - обчислювальні машини, системи та мережі. - Інститут проблем моделювання в енергетиці НАН України, м. Київ, 1998 р.

Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності процесів розробки програмних систем інтерактивного тестування з використанням формалізованих програмно-орієнтованих способів опису наочного обладнання (НО), яке використовується для відображення конкретної предметної області. Досліджено програмно-орієнтовані способи формалізованого опису НО як окремої компоненти, що дає змогу (в межах предметної області) виділяти її у вигляді окремого програмного модуля. Розроблено способи формалізованого опису функціональної структури НО як окремої компоненти. Досліджено способи інтерпретації формалізованих засобів опису НО, що мають безпосередню фізичну реалізацію, в яких фізична реалізація є частковою, а також розглядаються випадки, коли така реалізація відсутня.

Ключові слова: моделі, програмне забезпечення, технічні засоби, наочне обладнання, предметна область, обчислювальні системи.

Заплатинский В.Д. Методы моделирования элементов предметной области для вычислительных систем в задачах интерактивного тестирования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.13 - вычислительные машины, системы и сети. - Институт проблем моделирования в энергетике НАН Украины, г. Киев, 1998 г.

Диссертация посвящена вопросам повышения зфективности процессов разработки программных систем интерактивного тестирования с использованием формализованы* методов программноориентированного описания наглядного оборудования (НО), которое применяется для отображения конкретной предметной области. Исследуются программно-ориентированные способы

формализированного описания НО как отдельной компоненты, что позволяет в пределах предметной области выделять его в виде отдельного программного модуля. Разработаны способы формализиро-ваного описания функциональной структуры НО как отдельной

компоненты. Исследованы способы интерпретации формализированных средств описания НО, имеющие непосредственную физическую реализацию, в которых физическая реализация является частичной, а также рассматриваются случаи, когда таковая реализация отсутствует.

Ключевые слова: модели, программное обеспечение, технические средства, наглядное оборудование, предметная область, вычислительные системы.

Zaplaiynsky V.D. Modelling methods of elements of application domain for computing system in interactive testing problems. - Manuscript.

Thesis for a candidate’s degree by speciality 05.13.13 -computers, computer systems and networks. Institute of Simulation Problem in Power Engineering of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 1998.

The dissertation is devoted to the problems of the efficiency increasing of the development of program systems for interactive testing owing to the formalized methods using of program-oriented description of visual equipment (VE), which used to represent concrete application domain. There have also been studied the program-oriented methods of formalized description of a single VE component, that permits, to separate it as a single program modulus within the application domain. The methods of formalized description of a single VE component functional structure have been developed. The methods of interpretation of formalized facilities of VE description have been studied, which have direct physical realization. Two cases are considered: when physical realization is partial one and when the realization is absent at all.

Key words: models, software, hardware, visual equipment, application domain, computing systems.