автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка программного инструментария построения сценариев диалога при оценке квалификации сотрудников фирмы

4.1.2. Автоматизированный учебный курс "Введение в операционную систему MS DOS и Norton Commander".

4.2. Разработка основных принципов и сценариев АУК по оценке знаний.

4.3. Методика дистанционного обучения с использованием автоматизированных учебных курсов

Выводы по главе

Непрерывный рост объемов информации, связанных с новыми знаниями, требует поиска новых путей интенсификации и совершенствования качества обучения и подготовки квалифицированных специалистов различных областей. Для этого в настоящее время широко используются автоматизированные обучающие системы, интеллектуальные системы, локальные и глобальные вычислительные сети для дистанционного обучения.

Развитие форм и средств обучения, равно как и увеличение объемов знаний требует создания систем автоматизации проектирования процесса обучения, призванных решить проблему подготовки и внедрения новых учебных технологий, реализовать учебно-тренировочный процесс в сжатые сроки и с высоким качеством

Особую роль обучение с помощью компьютерных технологий приобретает при создании множества отделений и филиалов центральных государственных и негосударственных институтов по всей России, когда преподаватели центральных вузов из-за финансовых и временных ограничений не могут проводить занятия на местах организации филиалов. Большую роль также компьютерные технологий имеют при контроле знаний, когда за короткие сроки необходимо проверить знания сотен и даже тысяч человек.

В этой связи актуальной задачей является разработка и внедрение в обучение компьютерных технологий, интеллектуальных и автоматизированных обучающих систем.

Однако реализация компьютерных технологий в обучении затрудняется сложностью решения этой проблемы, что связано с многообразием решения задач как информационных, так и сложностью технической реализации.

При решении проблемы проектирования и внедрения компьютерных технологий обучения приходится решать широкий круг задач: => определять выбор назначения обучающей системы; определять средства обучения среди автоматизированных обучающих систем, средств автоматизированного моделирования и средств искусственного интеллекта; решать теоретические вопросы разработки компонент программного обеспечения для анализа ответов обучаемого и построения моделей сценариев диалога с целью повышения эффективности автоматизированных учебных курсов.

Таким образом, сформировался широкий круг задач, являющихся актуальными при решении проблемы внедрения компьютерных технологий в обучающий процесс.

Предметом исследования являются системы автоматизации проектирования автоматизированных учебных курсов (АУК), позволяющие повысить качество обучения и интенсифицировать контроль знаний сотрудников центральных и региональных отделений фирм, вузов, предприятий и различных организаций.

Современная теория и практика построения компьютерных обучающих систем ставит целью исследования и разработки комплекса средств методического и программного обеспечения автоматизированных обучающих систем, направленных на повышение эффективности учебных курсов и сокращения трудоемкости их проектирования (САПР АУК)[62].

Для достижения поставленной цели необходимо: обосновать выбор автоматизированной системы для обучения сотрудников фирм, студентов и слушателей систем повышения квалификации специалистов; обеспечить непрерывный контроль знаний обучаемых в процессе решения ими задач предметной области; обеспечить содержательный анализ ответов обучаемых с использованием знаний о предметной области с целью повышения качества обучения; повысить гибкость взаимодействия обучаемого с автоматизированной обучающей системой по сравнению с традиционными средствами; совершенствовать методику и технологию разработки учебных курсов с целью сокращения ее трудоемкости за счет создания системы автоматизации проектирования учебных курсов, обеспечивающей адаптивный характер диалога обучаемого с системой.

Особую значимость поставленная задача приобретает в современных условиях при интенсивном развитии дистанционных форм обучения с использованием средств, предоставляемых современными глобальными вычислительными сетями, в частности, сетью Интернет. Дистанционное обучение [89] предоставляет возможность широкого распространения высокотехнологичных форм и методов обучения, реализуемых в реальном масштабе времени.

Цель диссертации - исследование и разработка комплекса средств методического и программного обеспечения, направленных на повышение эффективности учебных курсов и сокращение трудоемкости их проектирования.

Основные направления работы сводятся к следующему:

- обеспечение непрерывного контроля знаний обучаемого в процессе решения им задач предметной области;

- содержательный анализ ответов обучаемого с использованием знаний о предметной области с целью повышения качества обучения;

- повышение гибкости взаимодействия обучаемого с АОС по сравнению с традиционными средствами;

- совершенствование методики и технологии проектирования учебных курсов с целью сокращения ее трудоемкости

- экспериментальные исследования предлагаемых средств и методов при проектировании и применении АУК.

Выводы по главе

1. На основе предложенного в диссертационной работе подхода к построению автоматизированных учебных курсов, ориентированных на использование средств работы с моделями ответов обучаемого и сценариев диалога, реализованы: => курсы по технологии программирования, в которых реализован современный подход к созданию программ и использованию программных средств; курсы по оценке знаний обучаемых в диалоговых адаптивных средах, позволяющие автоматизировать контроль знаний и навыков и обеспечивающие современный уровень освоения знаний в режиме самотестирования.

2. Рассмотрены структура и содержание разработанных АУК, типовые модели решения задач и особенности программной реализации указанных курсов. Показана возможность и практическая целесообразность применения разработанных в диссертации средств и методов проектирования автоматизированных учебных курсов.

3. Разработанные курсы внедрены в учебный процесс и используется для обучения и контроля знаний обучаемых. Предложена методика применения АУК при реализации систем дистанционного образования, получающих в настоящее время все большее распространение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе теоретического обобщения работ автора по проблеме исследования и разработке сценариев диалога при оценке знаний осуществлено решение научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Разработаны теоретические положения и предложены решения, совокупность которых является вкладом в теорию исследования и практику разработки сценариев диалога, использующих компьютерные технологии в обучении.

В диссертации получены следующие теоретические и прикладные результаты:

1. Проведен анализ современного состояния автоматизированных обучающих систем (АОС), на основании которого выделены характерные проблемы и тенденции их развития. Перспектива решения таких проблем, как трудоемкость разработки автоматизированных учебных курсов и ограниченный характер взаимодействия обучаемого с АОС, связана с использованием методов и результатов исследований в области искусственного интеллекта.

2. На основе анализа современного состояния, проблем и тенденций развития АОС сформулирована задача диссертации в плане исследования и разработан комплекс средств, обеспечивающих:

• непрерывный контроль процесса обучения на всех этапах решения задачи;

• анализ ответов обучаемого на основе знаний о предметной области;

• гибкое взаимодействие обучаемого с АУК;

• совершенствование методики и технологии разработки АУК с целью сокращения ее трудоемкости.

3. Разработан метод представления процесса решения задачи обучаемым на основе граф-схемы, включающей в себя совокупность шагов и объектов предметной области АУК с учетом их взаимосвязей. Предложена методика построения схем процессов, основанная на моделировании предметной области посредством семантической сети.

4. Разработана технология описания сценариев диалога с применением блок-схем и диаграмм, обоснована возможность ее практического использования при проектировании АУК, а также необходимость ее развития и совершенствования с целью сокращения трудоемкости разработки учебных курсов.

5. Предложен метод моделирования сценариев диалога в АОС на основе формального аппарата сетей переходов, позволяющего описать все необходимые действия по построению моделей ответов и их использованию при анализе.

6. На основе анализа типовых фрагментов учебного материала построен набор типовых базовых функций реализующих действия с моделями.

1. Автоматизированная обучающая система для вузов АОС ВУЗ, т. 1,2. -Киев: Институт Кибернетики АН УССР, 1983, 190с.

2. Автоматизированные учебные курсы и пути повышения их эффективности.-М.: НИИВШ. Обзорная информация, 1984, вып.8, 32с.

3. Агеев О.В., Калитин С.С., Смагина И.А., Тураева И.В. и др. Разработка автоматизированных обучающих курсов по работе в средах TURBO-C и TURBO-PASCAL. Отчет о НИР(1), МЭИ, №гос.рег.01940004113. -М., 1994, 17с.

4. Барыбина И.А. Тенденции развития автоматизированных обучающих систем для средней школы. М.: МГПУ, http://lito.bitpro.ru/1995 /barybina.html

5. Башмаков И.А., Бесфамильный М.С., Смагина И.А. Генератор вычислительных схем как средство автоматизации решения типовых задач. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Математическое моделирование сложных систем»-Киев, 1977, с32-33.

6. Башмаков H.A., Бесфамильный М.С., Смагина H.A. Генератор вычислительных схем как средство автоматизации решения типовых задач М.: Труды МЭИ, 1978, с.46-49.

7. Башмаков И.А., Смагина И.А. Генератор вычислительных схем для пакетов прикладных программ. Тезисы докладов научно-технической конференции студентов Тбилиси, 1977, с. 19.

8. Ю.Битцер Д.Л., Джонсон Д. Система PLATO техническое средство обучения, использующее ЭВМ. - В кн.: Кибернетика и педагогика. -М.: Мир, 1972, с.21-23.

9. Брюзгин A.A. Программирование в системе Windows. Практическоеруководство, М.: МП "Малип", 1992, 280 с.

10. Бурыкин И.Г., Билянский Ю.Г., Одинцов A.A. Экспертная система предварительной дифференциальной диагностики "Терапия"/"Мат. обесп. автом. систем".- М.: Изд-во МГУ, 1990, 14с.

11. Бухараев Р.Г., Сулейманов А.Ш. К разработке АОС с развитыми возможностями семантического анализа ответов обучаемого. //Автоматизированные обучающие системы и их применение. Казань: КГУ, 1983, с.7-9.

12. Виноград Т. Программа, понимающая естественный язык. М.: Мир, 1976, 280с.

13. Вудс В.А. Сетевые грамматики для анализа естественных языков. В кн.: Кибернетический сборник, вып. 13. - М.: Мир, 1976, с. 120-158.

14. Гаврилова Т., Воинов А., Зудикова Е. Использование технологии моделирования в интеллектуальных системах проектирования и взаимодействия. Труды международной конференции по человеко-машинному взаимодействию НСГ95. М.,1995, с. 115-128

15. Генералов B.C. Обработка неформализованных сообщений в автоматизированных обучающих системах. //Исследование и применение АОС в учебном процессе. М.: НИИВШ, 1986, с.73-83.

16. ГИПЕРКЛАСС 1.0. Автоматизированная обучающая система. НПО «Зареалье». http://www.zarealye.ru/sostav.htm, 16.12.1999.

17. Горбатов В.А. Фундаментальные основы дискретной математики.

18. Информационная математика. -М: Наука, Физматлит, 1999, 544с.

19. Гради Буч. Объектно-ориентированное проектирование с примерами применения. М.: Конкорд, 1992, 519с.

20. Денинг В., Эссинг Г., Маас С. Диалоговые системы "человек" ЭВМ. Адаптация к требованиям пользователя / Пер. с англ. - М.: Мир, 1984, 114с.

21. Довгялло A.M., Брановицкий В.И., Вершинин К.П. и др. Диалоговые системы. Современное состояние и перспективы развития. Киев: Наукова думка, 1987, 214с.

22. Дракин В.И., Попов Э.В., Преображенский А.Б. Общение конечных пользователей с системами обработки данных. М.: Радио и связь, 1988, 288с.

23. Ефимов Е.И. Решатели интеллектуальных задач. М.: Наука, 1982, 320с.

24. Калитин С.С., Раевская Л.Я., Смагина И.А., Тураева И.В. и др.

25. Программный комплекс для обучения основам компьютерной подготовки на персональных ЭВМ. Отчет о НИР(2), МЭИ, №гос.рег. 01910046314, М., 1993, 54с.

26. ЗО.Каналюнас Р., Рекдайтис В. Обучение решению задач программирования на базе АОС // Исследование и применение АОС в учебном процессе. М.: НИИВШ, 1981, с.130-156.

27. ЗККарниган Е., Ритчи Д. Язык программирования С. М.: Финансы и статистика, 1986, 279с.

28. Клещев A.C. Представление знаний. В кн.: Прикладная информатика, вып. 1. - М.: Финансы и статистика, 1983, с.49-94.

29. Клоксин У., Меллиш К. Программирование на языке ПРОЛОГ. М.: Мир, 1987, 336с.

30. Костин Ю.Н., Крепков И.М., Смагина И.А. «Информатика: Введение в MS Windows 95». Учебное пособие, рекомендованное Министерством общего и профессионального образования РФ. М.,ИИТЭМ, 1998, 70с.

31. Костин Ю.Н., Лизунов А.Н., Смагина И. Разработка аттестационных тестов по блоку дисциплин профессиональной подготовки на соискание степени бакалавра по направлению «Экология и природопользование». Учебно-методическая документация М., МНЭПУ, 1996, 53с.

32. Костин Ю.Н., Лизунов А.Н., Смагина И.А. Разработка аттестационных тестов по учебной дисциплине «Теория государства и права».

33. Отчетная научно-техническая документация по НИР «Курс-3»-М., МНЭПУ, 1996,44с.

34. Костин Ю.Н., Лизунов А.Н., Смагина И.А. Учебно-методическая документация по самоаттестации учебных дисциплин при аккредитации высших учебных заведений М., МНЭПУ, 1996, 38с.

35. Костин Ю.Н., Мальцев В.Н., Смагина И.А. Состояние и тенденции развития современного сетевого сервиса. Сборник трудов 2-ой международной практической конференции «Современные средства управления бытовой техникой». - М., 2000, с.42-44.

36. Костин Ю.Н., Смагина И.А. Некоторые вопросы использования автоматизированного контроля знаний учащихся В сб. Труды Международной академии информатизации. -М., 1998, с.91-96.

37. Костин Ю.Н., Смагина И.А. Практические аспекты применения методов сжатия данных. В сб. Проблемы информатизации. - «Терек», Владикавказ, 1997, с.53-54.

38. Костюкова Н.И., Попков В.К. Об одном подходе построения автоматизированных обучающих систем. Вычислительный центр СО РАН www.nsu.ru/conf/nit/1997/c7/nodel2/

39. Крепкое И.М., Смагина И.А. и др. Разработка программно-информационного комплекса АРМ преподавателя, администратора. Отчет о НИР(1), МЭИ, №гос.рег. 01910046314, М., 1991, 45с.

40. Кузнецов С.И. "Садко" Система автоматизированного диалога иколлективного обучения* В кн.: Вопросы кибернетики. Человеко-машинные обучающие системы / Под общ. ред. Ю.И.Клыкова. - М., 1989, с.150-160.

41. Лебедев В.Н., Соколов А. П Введение в систему программирования ОС ЕС. М.: Финансы и статистика, 1985, 167с.

42. Мендельсон Э. Введение в математическую логику, М.: Наука, 1971, 320с.

43. Минский М. Фреймы для представлены знаний. М.: Энергия, 1979, 152 с.

44. Нильсон Н. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1973, 270с.

45. Пасхин E.H. Архитектура автоматизированной системы обучения ЭКСТЕРН. В кн.: Проблемы вычислительной математики. - М., 1980. с.108-132.

46. Попов Э.В. Общение с ЭВМ на естественном языке. М.: Наука, 1982, 360с.

47. Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованных задачв диалоге с ЭВМ. М.: Наука, 1987, 288с.

48. Представление знаний в АОС. М.: НИИВШ "Обзорная информация".1985, вып.4, 40с.

49. Представление знаний в человеко-машинных и робототехнических системах. Том А: Фундаментальные исследования в области представления знаний. М.: ВИНИТИ, 1984, 260с.

50. Представление знаний в человеко-машинных и робототехнических системах. Том В: Инструментальные средства разработки систем, ориентированных на знания. М.: ВИНИТИ, 1984, 236 с.

51. Представление и использование знаний. /Под ред. X. Уэно, М. Исудзука,- М.: Мир, 1989, 124с.

52. Рыбина Г.В., Строганова H.A., Фардзинова М.И., Храмов A.A. Системы представления понятийных знаний с использованием фреймов. Вопросы кибернетики. Интеллектуальные банки данных. -М„ 1979, с.23-26.

53. Савельев А.Я., Новиков В.А., Лобанов Ю.И. Подготовка информации для автоматизированных обучающих систем. М.: Высшая школа,1986, 176с.

54. Сетевые модели для анализа учебного процесса с использованием АОС. М.: НИИВШ. Обзорная информация, 1988, вып.2, 44с.

55. Смагина И.А. Препроцессорная обработка абстрактных типов данных в языке ПЛ/1. М.: Труды МЭИ, 1980, с.71-74.

56. Смагина И.А., Кутепова Л.Ф., Меренков В.И., Тураева И.В. Каталог автоматизированных учебных курсов системы дисплейных классов ЕС ЭВМ НИО ВТ МЭИ М., МЭИ, 1989, 29с.

57. Соловов A.B. Проектирование компьютерных систем учебного назначения /Учебное пособие. Самара: СГАУ, 1995. 138с.

58. Средства диалогового взаимодействия с пользователями АОС на базе микроЭВМ. М.: НИИВШ. Обзорная информация, 1988, вып.1, 40с.

59. Страуструп Б. Язык программирования С++. М.: Радио и связь, 1991, 352с.

60. Тэлло Э.Р. Объектно-ориентированное программирование в среде Windows. М.: Наука-Уайли, 1993, 347с.

61. Уинстон П. Искусственный интеллект. М.: Мир, 1980, 520с.

62. Филиппов А.Н. Проблема адаптации в авторских системах //Применение ЭВМ в учебном процессе высших и средних специальных учебных заведений. Душанбе: ТПИ, 1987, с.59.

63. Филиппов А.Н., Полетаев В.М., Пасхин А.Е. Программное обеспечение авторских систем на базе микроЭВМ //Методы и системы технической диагностики / Саратовский ун-т, межвуз. сборник научных трудов, вып.8. Саратов, 1987, с.92.

64. Фролов Ю.В. Перспективы экспертных систем для решения задач обучения. М.: МГПУ, http://www.bitpro.aha.ru/ITO/ITO98-99/k/ 01.11.1998

65. Хомский Н., Миллер Дж. Введение в формальный анализ естественных языков. В кн.: Кибернетический сборник, вып.1, М.: Мир, 1965, с.229-290.

66. Цаленко M.GI. Реляционные модели баз данных. В кн.: Алгоритмы и организация решения экономических задач. М.: Статистика, 1977, вып. 9,10.

67. Шмелев А.Г., Бельцер А.И., Ларионов А.Г., Серебряков А.Г. Адаптивное тестирование знаний в системе «ТЕЛЕТЕСТИНГ»- М.: МГУ, http://www.gpntb.ru/win/inter-events / Crimea 2000 /doc / toml /333/ docl0.html.

68. Щербин B.M., Калитин С.С., Смагина И.А. и др. Итоги разработкиавтоматизированных учебных курсов и средств анализа ответа обучаемого. Отчет о НИР(4),МЭИ,№гос.рег.01870065443,М., 1990, 81с.

69. Щербин В.М., Смагина И.А. Учебное пособие по курсу «Технология применения ЭВМ в обучении». Диалоговые средства авторов автоматизированных учебных курсов в системе АОС ВУЗ ЕС М., МЭИ, 1988, 124с.

70. Щербин В.М., Смагина И.А. Методическое пособие по курсу «Технология применения ЭВМ в обучении». Использование языка ЯОК при разработке обучающих курсов в системе АОС ВУЗ ЕС М., МЭИ, 1988,47с.

71. Щербин В.М., Смагина И.А. Учебное пособие по курсу «Технология применения ЭВМ в обучении». Диалоговые средства авторов автоматизированных учебных курсов в системе АОС ВУЗ М., МЭИ,1987, 108с.

72. Щербин В.М., Смагина И.А., Хорев П.Б. и др. Разработка и опытная эксплуатация второй очереди АУК «Структурное подмножество языка ПЛ/1» и АУК «Структурное подмножество языка Фортран». Отчет о НИР (3), МЭИ, №гос.рег. 01870065443, М., 1989, 91с.

73. Эскизный проект единой системы информатизации народного образования (ЕСИНО). Книга 22. Технические и инструментальные средства подсистемы ВУЗ (в 31 томе) //Колл. авт. под ред. Огнева И.В. -М., 1991, 112с.

74. Эскизный проект единой системы информатизации народного образования (ЕСИНО) Книга И. Подсистема ВУЗ (в 31 томе) //Колл. авт. под ред. Огнева И.В. М., 1991, 84с.

75. Barker P.G. NUMEDALA an approach to multimedia authoring // Computers in education, K. Duncan and D. Harris (eds) Else Science publishers B. V. (North - Holland), IFIP, 1985, p. 165-172.

76. Bobrow D.G., Winograd T. An overview of KRL, a knowledge representation language. Cognitive Science, 1977, vol.1, p.3-46.

77. Codd E.P, A relational model of Data for large scale shared data banks. -Communications of the ACM, 1970, V.17, №6.

78. Coursewriter III, Version 3, Author's Guide. New York, 1973.

79. Johanssen, G. Design of Intelligent Human-Machine Interfaces. Proc. 3rd IEEE International Workshop on Robot and Human Communications, Nagoya, 1994, p.97-114.

80. Merrill M.D. Doing it with the new CBL disciplines. Education technology, 1982, vol.22, №7, p.27-28.

81. Smith S.G., Sherwood B.A. Educational uses of the PLATO computer system. Science, 1976, 192, p.344-352.

82. Szolovits P., Hawkinson L.B., Martin W.A. An overview of OWL a language for knowledge representation. MIT LCS TM-86, 1977.

83. Takaoka R., Okamoto T. () An Intelligent Programming Supporting Environment based on Agent Model. IEICE Trans. INF. & SYST., vol. E80-D, №2, 1997, February.

84. Weiss G.,Sen S.,eds. Adaptation And Learning In:Multi-Agent Systems. Springer-Verlag, Lecture Notes in Artificial Intelligence, Vol.1042, 1996.