автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Разработка алгоритмического и программного обеспечения интеллектуальных адаптивных систем обучения химиков-технологов

4.1.2.ктура курса «Введение в процессы и аппараты химической технологии».

4.2. Проверка и тестирование программы создания интеллектуальных адаптивных систем обучения химиков технологов.

4.3. Проверка и тестирование комплекса программ обучения и контроля усвоения знаний для химиков технологов.

4.3.1 .Тестирование программы преподавателем

4.3.2. Лабораторный эксперимент

4.3.3. Тестирование на группе обучаемых

4.4. Выводы по результатам тестирования

Неоднократно было сказано, что компьютеры изменят мир больше, чем какое либо другое изобретение в истории человечества и что компьютеры приведут к коренным изменениям во всём обществе. А поскольку образование играет самую существенную роль в современном обществе то и область образования не будет исключением скорее наоборот, будучи доминирующим фактором, в жизни каждого человека. Следует ожидать, что перемены, которые испытает образовательная система, будут самые глубокие и коснутся основ этой системы. Компьютеризация процесса обучения окажет неоценимую помощь не очень способным учащимся и одновременно даст возможность одарённым ученикам продвигаться по учебной лестнице гораздо быстрее.

Использование технологий глобальной сети Интернет и достижений в области искусственного интеллекта дает возможность создания перспективных обучающих систем, которые позволяют адаптировать учебный процесс под конкретного учащегося с учетом его индивидуальных характеристик.

В настоящее время на базе персональных компьютеров (ПК) строятся специальные интерактивные обучающие системы. А беспрерывный процесс улучшения учебных программ и их немедленного распространения по всему свету обеспечит наивысшее качество преподавания учебного материала.

Использование интеллектуальных адаптивных систем обучения (ИАСО) при подготовке специалистов в области химико-технологических производств позволяет повысить уровень практической подготовленности к управлению объектами химической технологии, сократить сроки переподготовки специалистов не снижая её качества. Статистический анализ процесса обучения позволяет дать объективную оценку степени обученности и при необходимости осуществлять профессиональный отбор.

Реализация ИАСО с одной стороны связанна, с созданием и совершенствованием программной системы, обеспечивающей вывод обучающей информации в наиболее удобной форме, имитацию технологического процесса, выдачу тестовых заданий. С другой стороны она должна обеспечивать управление процессом обучения, согласование и контроль всех подсистем ИАСО гарантирующую максимальную гибкость и эффективность процесса обучения.

Интенсивность развития современных химико-технологических систем диктует необходимость быстрой модернизации ИАСО, поэтому представляется необходимым объединить систему позволяющую модернизировать существующие ИАСО, путём добавления нового лекционного материала и проверочных задач не нарушая при этом методической целостности учебного курса, непосредственно с самой интеллектуальной адаптивной системой обучения.

С этой точки зрения наилучших результатов работы электронных компьютерных ИАСО, можно добиться с использованием в процессе обучения средств интеллектуальной обработки в процессе обучения, и для самообучения системы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав выводов, заключения и приложений.

Общие выводы по работе.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Сформулированы основные принципы построения программной системы обучающего комплекса, определяющей эффективность обучения специалистов

2. Предложен новый специализированный язык сценариев процесса обучения, позволяющий легко переносить разработанные курсы на разные платформы, модернизировать существующие и создавать новые сценарии обучения на основе уже существующих.

3. Разработаны алгоритмы структурного анализа учебной информации, максимально эффективно использующие ресурсы вычислительной техники.

4. На основе системного анализа существующих методов построения систем создания и поддержки интеллектуальных адаптивных систем обучения, разработан новый алгоритмический подход к проектированию компьютерных обучающих систем. 5. На основе системно-структурного анализа общей задачи создания интеллектуальных адаптивных систем обучения, а так же принципов функциональной гибкости и ориентации на конечного пользователя разработан многофункциональный информационно моделирующий комплекс прикладных программ «Тренажёр» для подготовки специалистов в области химии и химической технологии

1. Мархель И.И., Овакимян Ю.О. Комплексный подход к использованию технических средств обучения: Учеб.-метод. пособие. - М.: Высш. шк., 1987.- 175 е.: ил.

2. Автоматизированные обучающие системы на базе ЭВМ / А.Ф. Чернявский, A.M. Мухтарский, А.В. Орлов и др.; под ред. А.Ф.Чернявского. Минск: Изд-во БГУ, 1980. 175 с.

3. Полат Е.С. Новые педагогические технологии. М., 1999

4. Злочевский С.Е. Психологические вопросы восприятия текстовой и графической информации. Киев: Вища школа, 1967.

5. Егоров А.Ф., Капустин Ю.И., Щербаков В.В., Некоторые аспекты создания электронного учебника // Электронные учебники и учебно-методические разработки в открытом образовании: Тез. докл. Семинара (07.09.2000 г., Москва) М.: Изд-во МЭСИ, 2000.

6. Турбин В.П., Денисов П.Г., Передрей Ю.М.; под ред.проф. В.В. Усманова. Разработка электронных учебных изданий: Справ, пособие // Пенза: Изд-во Пенз. техно л. ин-та, 2001г. 34 с.

7. Шигина Н.А., Солодилова Н.В. Оценка качества и сложности электронных учебно-методических комплексов // Учебно методическое обеспечение открытого инженерного образования: Материалы научно практического семинара 25.04.01. г. Пенза, 2001.

8. Батаршев А.В. Преемственность в дидактических приемах обучения. Сов. Педагогика №4 1987г.

9. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989.; с 11-15

10. Ю.Савельев А.Я. Особенности управления познавательной деятельностью//Методы и средства кибернетики в управлении учебным процессом высшей школы. Рига, 1985

11. Мальковский М.Г., Диалог с системой искусственного интеллекта. М.: Техника, 1985.

12. Brusilovsky, P.: Methods and techniques of adaptive hypermedia //User Modeling and User-Adapted Interaction, 1996, v 6, n 2-3

13. Обучающие машины, системы и комплексы. Справочник /Под;общ. ред. дт.н. проф. А.ЯСавельева Киев: Вища школа, 1986.

14. Карпов К. Б. Применение технических средств в обучении иностранным языкам.- М.: Высш. шк.,. 1971. 112 с.

15. Ричмонд У.К. Учителя и машины. Введение в теорию и практику программированного обучения/ Пер. с англ. М.: Мир, 1968. 277с.

16. Скиннер Б.Ф. Наука об учении и искусство обучения // Программированное обучение за рубежом. М., Высшая школа, 1968.

17. Беспалько В.П. Программированное обучение (дидактические основы). М.: Высшая школа, 1970.;

18. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний.-М.: Изд-во МГУ, 1984.

19. Кривошеев А.О. Разработка и использование компьютерных обучающих программ // Информационные технологии, 1996. №2. С. 14-18

20. Галеев И.Х. Модели и методы построения автоматизирован-ных обучающих систем (обзор) // Информатика. Научно-технический сборник. Серия Кадровое обеспечение. Выпуск 1. М.: ВМНУЦ ВТИ, 1990. - С.64-72.

21. Искуственный Интеллект.- В 3-х кн. Кн 2. Модели и методы: Справочник/ Под ред. Поспелова М.: Радио и связь, 1990.- 304с.: ил с. 114-115

22. Хартли Д. К вопросу об оценке обучающих программ// Кибернетика и проблемы обучения. М.: Прогресс, 1970. - С.350-380

23. Bork, A. Computers and educational systems. Australian Educational Computing, 1991, 6 (2)

24. Jonson F., Fun and games // IBM Personal Computer Textbook. Berkley: California Press, 1984

25. Машбиц Е.И., Л.П. Бабенко, JIB. Верник и др.; Под редакцией А.А. Стогния и др., Основы компьютерной грамотности Киев, Выща школа, Головное издательство, 1988. 215 с.

26. Брусиловский П.Л. Интеллектуальные обучающие системы // Информатика. Информационные технологии. Средства и сис-темы, 1990. №2. С. 3-22

27. Беспалько В.П. и др., "Системно-методическое обеспечение учебно-воспитательного процесса подготовки специалиста", Учебно -методическое пособие, М. Высшая школа 1989 г.

28. Д.Грис. Наука программирования. М.:Мир, 1984.29. http://www.nntu.sci-nnov.ru/DISLRN

29. Нетушил А.И., Никитин А.В. О методе синтеза учебных программ// Проблемы нейрокибернетики. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост, ун-та, 1969

30. Методика разработки автоматизированных учебных курсов. Методические указания./РПИ, Рига, 1988.

31. Довгялло A.M., Ющенко ЕЛ. Обучающие системы нового поколения //УСиМ. 1988. - №1 - С. 83-86

32. А.Ахо, Дж.Хопкрофт, Дж.Ульман. Построение и анализ вычислительных алгоритмов. М.:Мир, 1979.

33. Feigenbaum Е.А., Artificial intelligence: themes in the second decade, Stanford Artificial Intelligence Project, Stanford University, Memo № 67, August 1968.

34. T.Cormen, C.Leiserson, R.Rivest. Introduction to algorithms.

35. Cambridge (Mass.): The MIT Press, 1990.

36. М.Гэри, Д.Джонсон. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. М.:Мир, 1982.

37. Kostyukova N.I., Kvashnin G.A. Adaptable System for Conducting Problem-Oriented Dialogue (ASPOD)//Proc. Int. Conf. AMCA-95. Novosibirsk. NCC Publisher, 1995.

38. Белкин E.JI. Метод, указания по психолого-педагогическому обеспечению АОС./МТИПП, М., 1981.

39. Романов Г.М., Туркина Н.В., Колпащиков JI.C. Человек и дисплей. -JT.Машиностроение, 1986.

40. Дмитриева Е.И. Технологичность как основной методический подход к созданию курсов дистанционного обучения через Internet // Иностранные языки в школе. 1998.

41. Brusilovsky, P., Ritter, S., and Schwarz, Е.: Distributed intelligent tutoring on the Web. In: du Boulay, B. and Mizoguchi, R. (eds.) Artificial Intelligence in Education: Knowledge and Media in Learning Systems. IOS, Amsterdam (1997)

42. Евреинов Э.В., Каймин B.A. Информатика и дистанционное образование. М.: "ВАК", 1998. 88 с.

43. Brusilovsky, P. Intelligent tutoring systems for World-Wide Web. In: R. Holzapfel (ed.) Proceedings of Third International WWW Conference, Darmstadt, Darmstadt, April 10-14, 1995, Fraunhofer Institute for Computer Graphics

44. Возможности использования электронно-вычислительной техники в учебном процессе М.: Прометей 1989. 135 с.

45. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения: (Педагогическая наука реформе школы). - М.: Педагогика, 1988.- 192 с.

46. Мельников А.В, асс. Цытович П.Л. Принципы построения обучающих систем и их классификация. hltp://scholar.urc.ac.ru/LANG/pediournal/lsit3.himl.ru

47. Готлиб М. Структура АОС//Информатика и образование. -1987. N3. -С. II-I3.

48. Новиков С.В., Шумляев B.C. Программное обеспечение автоматизированной обучающей системы. Минск: изд-во БГУ, 1982.- 143 с.

49. Домрачев В.Г., Ретинская И.В. О классификации компьютерных образовательных информационных технологий // Информационные технологии, 1996. №2.

50. Автоматизированные обучающие системы. Методические указания. Вып. 1. Введение в АОС/ГПИ, Горький:, 1987.

51. Рубцов В.В., Мульдаров В.К., Нежнов П.Г. Логико-психологические основы использования компьютера в процессе формирования учебной деятельности. Вопросы психологии №6 1986г.

52. Агеев В. Н. Примеры гипертекстовых и гипермедиа систем (обзор) // Компьютерные технологии в высшем образовании: Сб. статей. М.: изд-во МГУ, 1994.

53. Симонов В.П. Педагогический менеджмент: 50 НОУ-ХАУ в области управления образовательным процессом. Учебное пособие. М., 1997. -264 е., 13 рис. 2-е издание, исправленное и дополненное.

54. Горелов И. Н. Разговор с компьютером, М.: Наука, 1987.

55. Метод, рекомендации по применению автоматизированных систем обучения и контроля на базе микро-эвм. /Под ред. проф. Васильева. /МИИГА, М., 1989.

56. Куписевич Ч. Основы общей дидактики. /Пер.;с польск. О.В. Долженко М.: Высшая школа, 1986.

57. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем СПб.: Питер, 2000. - 384 е.: ил66. http://web.uvic.ca/hrd/hotpot/.

58. Якушина Е. Изучаем Интернет, создаём WEB страничку.- СПб.: Питер, 2001, - 350 с.: ил.68. http://www.do.sssu.ru/idzo/lib/index.shtml.

59. Омельченко Л., Фёдоров А. Самоучитель Windows Millennium. СПб.: БХВ - Петербург, 2002. - 456 е.: ил.

60. Щербаков В. В., Капустин Ю. И., Федосеев А. С. Подготовка электронных учебных изданий: Учеб.-метод. пособие/ РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2001.- М., 84 с.

61. Капустин Ю.И., СёмкинаИ.С., Федосеев А.С., Щербаков В.В. Возможности программы " HYPER METHOD" при создании электронного учебника по инженерно химическим дисциплинам/ Тез. докл М.: Изд-во МЭСИ, 2001. с. 105-107

62. Институт международных образовательных программ. СПбГТУ, 1999

63. Хорошевский В. С. Поведение интеллектуальных агентов: модели и методы реализации// В сб. трудов 4-го международного семинара по прикладной семиотике, семиотическому и интеллектуальному управлению ASC/ IC'99. М.

64. Машбиц Е. И., Андриевская В. В., Комисарова Е. Ю. Диалог в обучающей системе. К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989. - 184с.

65. Красильников И.В. Бобров Д.А. Капустин Ю.И. Шумакова О.П. Элементы искусственного интеллекта в программах дистанционного обучения. // Программные продукты и системы. 2001, №3, с.38-41.

66. Виноград Т., Программа понимающая естественный язык// Пер. с англ. М.: Мир. 1976.

67. Апресян Ю. Д. Экспериментальное исследование семантики русского языка. М.: Наука 1979.

68. Woods W. A., Bookman L. A., Hoston A., Fraser В. Linguistic Knowledge Can Improve Information Retrieval // Knowledge Technology Group , Sun Microsystems, TR-99-83 /- httpA//www.sun.com/research/techrep/1999

69. Красильников И.В. Бобров Д.А. Капустин Ю.И. Шумакова О.П. Процедура анализа безопасности технологических систем. Сборник трудов 14 международной научной конференции "Математические методы в технике и технологиях" том 6 Смоленск, 2001 г., с.127-129.

70. Войскунский А. Е. О двусторонней коммуникации в системах «человек-ЭВМ». // Искусственный интеллект и психология. М., 1976. - с. 197-314

71. Охлопков А. Н., Королёва М. В., Клочков И. А. Новые информационные технологии в преподавании общественных наук. М.- ГАВС 1991.

72. Микк Я. А. Оптимизация сложности учебного текста,-М.: Просвещение 1981. 118 с.

73. Матюшкин А. М. Психологическая структура, динамика и развитие познавательной активности.// Вопр. психологии. 1982. - № 4 с. 8-15.

74. Кэнту М. Delphi 6 для профессионалов. СПб.: Питер, 2002. - 1088 е.: ил

75. Жуков А. Изучаем Delphi . СПб.: Питер, 2001. -352с.: ил

76. Бен-Ари М. Языки программирования, практический сравнительный анализ. Пер. с англ. М.: Мир, 2000. -366 е., ил.

77. Красильников И.В. Шумакова О.П. Гартман Т. Н. Бобров Д.А. Работа на персональном компьютере (Windows, Word, Excel, Access) Учебное пособие. Типография «Нефтяник» М., 2002 г.

78. Akademiemiglied der IAI, Prof., Dr.-Ing.habil. Meschalkin

79. W.P.(Russ. Chemisch-Technologische Mendeleew-Univ.): Expert Systems as Computer-Aided Instruction Tools //Vortage des II Russisch-Deutsches Symp. «Neue Medien in der Informatik Aus - und Weiterbildung», Moskau, 25-28 Nov., 1996, p.p. 124-129

80. Ross P. Intelligent tutoring systems // Journal of Computer Assisted Learning. 1987. - V.3.- N 4. - P.194-203.

81. Обучающие машины, системы и комплексы: Справочник / Подобщ. ред. А.Я.Савельева. К.: Вища шк., Головное изд-во, 1986,- 303.

82. Dear B.L. Al and the Authoring Process II IEEE Expert Magazine,Summer, 1987. P.17-23.

83. Когдов H.M., Сазонов Б.А., Скуратович Э.К. Опыт использования ЭВМ в вузах // Автоматизированные системы научных исследований, обучения и управления в вузах. Межвузовский сборник научных трудов. Новосибирск: Изд-во ИГУ, 1985. - С.3-24.

84. Дьячко А.Г. Состояние и перспективы развития автоматизированных обучающих систем II Материалы всесоюзной научной конференции по моделированию и оптимизации учебного процесса с использованием ЭВМ. М.: Изд-во МЭИ, 1985. - С.5-9.

85. Новиков В.А. Разработка типовых автоматизированных обучающих систем // Материалы всесоюзной научной конференции по моделированию и оптимизации учебного процесса с использованием ЭВМ. М.: Изд-во МЭИ,1985.- С.16

86. Довгялло A.M., Ющенко Е.Л. Обучающие системы нового поколения //Управляющие системы и машины. 1988. - N 1. - С.83-86.

87. Тимошенко А.Т., Михайлов С.Ф. Состояние и перспективы развития автоматизированных обучающих систем II Измерения, контроль, автоматизация. 1988. - N 1(65). - С.40-46.

88. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические аспекты компьютеризации // Вестн. высш. шк. 1986. - N 4. - С. 22-28.

89. Корнейчук В.И., Сороко В.И., Кунцевич М.В. Состояние и перспективы развития технических средств автоматизации учебного процесса // Автоматика. 1983. - N 3. - С.80-90.

90. Краснов Н.Ф. Технические средства обучения. М.: БСЭ. Т.25. -1977. -С.529.

91. Пасхин Е.Н., Митин А.И. Автоматизированная система обучения ЭКСТЕРН. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985.- 144 с.

92. Раатс Ю.Ю., Толмачева А.Ю. Автоматизированные обучающие системы // Измерения, контроль, автоматизация. 1982. - N 1(41). -С.51-55.

93. Борисов В.М., Ефанова Л.Н., Кокарев М.А. Вопросы использования программных средств учебного назначения на гуманитарных факультетах МГУ им. М.В. Ломоносова // Информатика вычислительных систем. М.: Изд-во МГУ, 1990

94. Броновицкий В.И., ГецкоЛ.Н. Вопросы организации генерирующих обучающих систем (на базе ППП ПРОЛОГ-ЕС) // Управляющие систе-мы и машины. 1983. - N 4. - С.75-80.

95. Сороко В.Н., Кунцевич М.В. О структурном анализе автоматизированных обучающих систем // Управляющие системы и машины. 1982. - N 1. - С.97-102.

96. Bottino R.M., Molfino М.Т. From CAI to ICAI: an educational and technical evolution // Education and comput. 1985.-V.1.- N4,- P.229-233.

97. Основные операторы языка сценариев процесса обучения

98. Все операторы разделяются точкой с запятой (;)

99. УТВЕРЖДАЮ: Ректор БЕЛГТАСМа1. Профессор Гридчин A.M.2003 г.1. ПОДПИСЬ ПЕЧАТЬ2003 г.1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ.

100. H.П. от БЕЛГТАСМа с другой стороны, составили настоящий акт о следующем:

101. Разработан универсальный программно методический комплекс по проведению процесса обучения студентов по произвольной дисциплине в Белгородской академии строительных материалов.

102. Разработанный методический программно-алгоритмический комплекс передан и принят Белгородской Технологической Академии Строй Материалов (БЕЛГТАСМ) и может быть использован в процессе обучения и подготовки студентов, аспирантов данного ВУЗа.

103. От РХТУ и АО "НИИЦемент" От БЕЛГТАСМа

104. Бобров Д.А.подпись Несмеянов Н.Пподпись1. Шумакова О.П. подпись1. Красильников И.В.подпись1. Вердиян М.А.подпись1. Копия верна Декан фг1. УТВЕРЖДАЮ:

105. Технический ДИРЕКТОР ОАО "ОсколЦемент" к. т.н. Тынников И.М.2003 г.подпись ПЕЧАТЬ1. АКТ ВНЕДРЕНИЯ.

106. Разработанный программно-алгоритмический комплекс передан и принят ОАО vОсколЦемент" и может быть использован в процессе переподготовки повышения квалификации работников цементного производства.

107. От РХТУ И АО "НИИЦемент" Бобров Д.А. подпись

108. От ОАО "ОсколЦемент" Текучева Е.В.подпись1. Шумакова О.П.подпись1. Красильников И.В.подпись1. Вердиян М.А.подпись1. Копия верна1. Дека1. КХТП Бобров Д. А