Введение 7
1 Проблематика автоматизированного формирования индивидуального
маршрута изучения дисциплины 10
1.1 Автоматизированные обучающие системы 10
1.2 Способы построения маршрута изучения дисциплины 14
1.2.1 Специфика маршрута при автоматизированном обучении 16
1.2.2 Специфика индивидуализации начального маршрута 19
1.2.3 Существующие подходы к автоматизированному формирования
индивидуализированного маршрута 21
1.3 Интеллектуальные АОС при обеспечении индивидуализации обучения.. 22
1.4 Постановка задачи 25
1.5 Выводы по главе 1 27
2 Методика синтеза индивидуального маршрута изучения дисциплины 29
2.1 Модельное обеспечение 29
2.1.1 Модель электронного учебного курса 29
2.1.2 Модель учителя 34
2.1.3 Модель ученика 35
2.2 Формирование дерева принятия решений по индивидуализации маршрута
обучения 38
2.3 Методика принятия решений по синтезу индивидуального маршрута
изучения дисциплины 49
2.4 Выводы по главе 2 53
3 Экспериментальная отработка методики 55
3.1 Описание моделей 55
3.2 Проведение эксперимента 59
3.3 Анализ результатов 62
3.4 Выводы по главе 3 65
Заключение 67
Список сокращений 69
Список использованных источников 70
Приложение А Экземпляр модели электронного учебного курса 75
Приложение Б ER-модель БД экспериментальной программы 79
Внедрение новых технологий и систем происходит во всех сферах деятельности, в том числе и в сфере образования. Все ВУЗы в той или иной степени применяют электронное обучение: начиная с электронных учебников и заканчивая дистанционным образованием с возможностью получения диплома государственного образца. Формат электронного образования уже хорошо зарекомендовал себя, предоставляя ученику выбирать комфортное для себя время, место и темп обучения, и имеет ряд преимуществ перед традиционным обучением [1].
Обучение студента и связь с преподавателем при электронном обучении обеспечивается за счет программных и технических средств, в том числе с помощью автоматизированных обучающих систем, которые берут на себя часть обязанностей преподавателя. Под автоматизированной обучающей системой (АОС) понимают организованный на базе ЭВМ комплекс программного и учебно-методического обеспечения, предназначенный для поддержки процесса обучения. На АОС возлагают множество задач, которые сопутствуют процессу обучения, в том числе: предоставление учебного материала, проведение контрольных тестов, анализ результатов тестов, сбор статистики процесса обучения. Помимо поддержки процесса обучения, особенно важна задача повышения качества образования посредством технических и информационных средств, которую учитель при работе с множеством студентов обеспечить не может. Исследование альтернативных вариантов обучения с целью разработки более эффективного освоения новой информации ведется с середины прошлого века. Одним из таких вариантов является формирование индивидуального маршрута изучения дисциплины. Эта задача предполагает построение такого плана обучения, который соответствует не только стандартам образования, но и личным качествам ученика. Положительный эффект от такого подхода описан многими исследованиями [2].
Применение индивидуального маршрута изучения дисциплины способствует большему раскрытию потенциала ученика по сравнению с традиционными, общими для всех, обучающими курсами. В тоже время, индивидуальны маршрут отвечает необходимой полноте, наглядности, достоверности курса. Используя индивидуальные маршруты при подготовке молодых кадров различных предприятий космической отрасли, в частности предприятия в г. Железногорска АО «ИСС», можно повысить качество обучения и поднять интерес молодых специалистов к тем или иным дисциплинам.
Целью диссертационного исследования является разработка методики синтеза индивидуального маршрута изучения дисциплины в интеллектуальных автоматизированных обучающих системах при сохранении полноты учебного материала электронных курсов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) изучить проблемы автоматизации индивидуального маршрута;
2) сформировать модельное обеспечение задачи индивидуализации маршрута;
3) разработать методику синтеза индивидуального маршрута для интеллектуальных автоматизированных обучающих систем;
4) провести эксперимент со студентами СФУ направлений «Информационные системы космических технологий и центров управления полетами» и «Навигация и управление движением» в г. Железногорске в рамках учебной программы МБК «Прикладная физика и космические технологии».
Научная новизна: методика позволит сформировать маршрут изучения дисциплины, ориентированный на индивидуальные особенности ученика и соответствующий стандартам образования.
Практическая значимость: повышение мотивации освоения учебного материала студентов СФУ в г. Железногорске за счет вовлечения их в процесс формирования собственных индивидуальных маршрутов изучения дисциплин.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.
В первой главе будет рассмотрена область индивидуализации процесса обучения. Приведены основополагающие принципы индивидуального подхода, показаны существующие способы построения маршрутов и специфика применения автоматизированных систем к данной задаче. Будут подробно рассмотрены возможности интеллектуальной АОС при обеспечении индивидуализации обучения.
Во второй главе диссертации будет приведено модельное обеспечение методики индивидуализации маршрута и сама методика. В подробностях расписаны структуры моделей ЭУК, учителя и ученика, представлено дерево принятия решения формирования индивидуального маршрута изучения дисциплины. Определены действия на каждом этапе методики.
В третьей главе будет представлено программное средство проведение эксперимента, описаны используемые экземпляры моделей и процесс проведения эксперимента. Будет представлены результаты эксперимента и показана адекватность разработанной методики
Диссертационное исследование было посвящено проблеме индивидуализации маршрута изучения дисциплины в интеллектуальных автоматизированных обучающих системах. Цель диссертации была достигнута, а адекватность разработанной методики экспериментально подтверждена. В ходе работы были выполнены следующие задачи:
1) сделан обзор методов адаптации маршрута в рамках АОС, показавший отсутствие полноценного практического решения автоматизированного формирования индивидуального маршрута изучения дисциплины.
2) сформировано модельное обеспечение задачи индивидуализации маршрута, включающее модель ЭУК, модель учителя и модель ученика. Приведено визуальное представление структуры ЭУК в виде ККДЗ для компактного отображения маршрута изучения дисциплины.
3) разработана методика синтеза индивидуального маршрута изучения дисциплины на основе интеллектуального принятия решения о формировании БМ, ММУ и ИМИД. Методика использует продукционную ЭС, в БЗ которой 723 правила.
4) проведен эксперимент со студентами магистратуры СФУ в г. Железногорске направлений «Информационные системы космических технологий и центров управления полетами» и «Навигация и управление движением» МБК «Прикладная физика и космические технологии», который показал соответствие настроя студентов и их ИМИД при удовлетворении требований ФГОС.
Научная новизна заключается в том, что методика позволяет сформировать маршрут изучения дисциплины, ориентированный на индивидуальные особенности ученика и соответствующий стандартам образования.
Практическая значимость заключается в повышение мотивации освоения учебного материала студентов СФУ в г. Железногорске за счет вовлечения их в процесс формирования собственных индивидуальных маршрутов изучения дисциплин.
Дальнейшее развитие методики может быть направленно на:
- дополнение факторов, влияющих на индивидуализацию маршрута изучения дисциплины;
- совершенствование принципов формирования ИМИД;
- проектирование эффективного программного модуля,
позволяющего автоматизировать формирование ИМИД по разработанной методике для применения в интеллектуальной АОС.
Применение методики в процессе обучения студентов СФУ в г. Железногорске позволит повысить качество образования выпускников и молодых специалистов АО «ИСС».
По результатам диссертационного исследования опубликована научная статья [38].
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
