Модели и средства представления знаний в информационных обучающих системах

• Автор: Сарвилина, Ирина Юрьевна
• Шифр специальности: 05.13.17, 05.25.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 178 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СРЕДСТВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ
1.1 Анализ тенденций развития информационных обучающих систем
1.2 Исследование принципов разработки средств представления знаний
в информационных обучающих системах
1.2 Л Анализ способов формализации знаний о процессе
компьютерного обучения
1.2.1 Анализ современных методологий и технологий проектирования информационных обучающих систем
1.3 Выводы по главе
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ
2.1 Онтология базы знаний информационной обучающей системы на основе методологии ГОЕБ5
2.2 Математическая модель предметных знаний на основе теории нечетких множеств и отношений
2.3 Математическая модель персональных знаний на основе теории нечетких множеств и отношений
2.4 Математическая модель методических знаний на основе нечеткой логики
2.4.1 Построение базы нечетких лингвистических правил сценария обучения
2.4.2 Построение базы нечетких лингвистических правил сценария контроля знаний
2.4.3 Разработка схемы нечеткого вывода на основе лингвистических правил
2.4.4 Разработка способа количественной оценки меры возможности оптимального представления методических знаний на основе теории нечеткой меры
2.5 Выводы по главе
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ В ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ
3.1 Построение функциональной модели компьютерного обучения с учетом лингвистической неопределенности знаний эксперта
3.2 Построение информационной модели компьютерного обучения с учетом лингвистической неопределенности знаний эксперта
3.3 Связывание функциональной и информационной моделей компьютерного обучения
3.4 Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
4.1 Разработка объектно-ориентированной модели информационной обучающей системы
4.2 Результаты апробации информационной обучающей системы «Educate» в учебном процессе
4.3 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Имитационная модель компьютерного обучения
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Руководство пользователя информационной обучающей системы «Educate»
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Текст программы
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Акты, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы
Актуальность темы. Настоящий этап развития системы образования связан с внедрением в учебный процесс информационных технологий, использование которых позволяет повысить доступность образования для широких слоев населения. Новые информационные технологии, постепенно входящие в практику обучения, предоставляют как преподавателю, так и учащемуся более широкие (по сравнению с традиционным обучением) возможности в преподавании и изучении дисциплин самых различных циклов. Информационная обучающая система (ИОС) представляет взаимосвязанный комплекс программно-технических и учебно-методических средств, предназначенный для автоматизации и индивидуализации обучения. Использование ИОС в системе образования позволяет выстроить для каждого обучаемого индивидуальную образовательную траекторию, независимо от того, где бы территориально он ни находился. Таким образом, разработка ИОС обусловлена потребностью их применения на различных этапах обучения в соответствии с современной концепцией открытого образования.
Методологической основой проектирования ИОС являются исследования Брусиловского П.Л., Савельева А.Я., Растригина Л.А., Соловова A.B., Лобанова Ю.И., Пака Н.И. и многих других. Среди зарубежных исследователей необходимо отметить работы D.Callear, A.Bork, D.Sleeman, J.Brown, G.Weber, M.Specht, E.Soloway и др. Однако, несмотря на заметные успехи в этом направлении, существует ряд причин, препятствующих широкому использованию подобного рода программ в школах, вузах и различных предприятиях. Главными среди них являются выполнение большинством ИОС лишь некоторых из основных функций процесса обучения, а также малая приспособленность для реализации основных учебных этапов и разнообразных методических приемов, применяемых педагогом при традиционной форме обучения. Это обусловлено применением точных количественных методов при исследовании процессов создания, накопления, обработки информации и
Преподаватель формирует условия и заключения базы правил нечетких продукций, определяя, таким образом, базовые терм-множества лингвистических переменных. Тогда множество различных уровней рейтинга 7~ = {??,-1 г = 1 ,п}, определенных преподавателем, является терм-множеством входной лингвистической переменной Р. Согласно определению рейтинга, область определения нечетких значений есть множество В(К) = [ОД]. Следует определить способ представления функций принадлежности каждого терма входной лингвистической переменной.
Поскольку уровень рейтинга измеряется в порядковой шкале (в баллах на отрезке [ОД]), то при построении функций принадлежности значений лингвистической переменной К целесообразно использовать прямой метод построения функций принадлежности. При прямом построении функций принадлежности следует учесть то обстоятельство, что теория нечетких множеств не требует абсолютно точного задания функций принадлежности, поэтому достаточно определить лишь наиболее характерные значения функции принадлежности, каковыми в условия данной задачи являются модальные значения либо точки перехода лингвистической переменной, а также тип функции принадлежности.
Поскольку термы входной лингвистических переменных являются, исходя из контекста сценария обучения, определяемыми преподавателем нечеткими интервалами, то для их представления целесообразно использовать трапециевидную или П-образную функцию принадлежности. Однако при использовании трапециевидного представления функций принадлежности значений лингвистических переменных в любой форме от преподавателя будет требоваться ввод как нижнего, так и верхнего модальных значений каждого из термов, также не вполне удобна сама форма трапециевидного представления в виде выражения «условие, накладываемое на переменную -значение функции». Рассмотрим класс функций, относящихся к П-образным функциям. Проведя анализ наиболее часто используемых П-образных