Компьютерные нейросетевые технологии как средство индивидуализированного обучения студентов физико-математических специальностей

• Автор: Добровольская, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 13.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 260 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Педагогические основы применения информационных технологий для организации индивидуализированного обучения

1.1. Проблемы индивидуализации обучения

1.2. Личностно ориентированное обучение как теоретическая основа проектирования индивидуализированных обучающих систем
1.3. Этапы педагогического проектирования обучающих систем. Анализ подходов к моделированию характеристик обучаемого

1.4. Нейросетевая компьютерная обучающая система как когнитивная

технология индивидуализации обучения

Выводы к главе 1

Глава 2. Применение нейросетевых технологий в

индивидуализированном обучении студентов
2.1. Функциональная модель проектирования нейросетевой обучающей системы
2.2. Формирование индивидуальной траектории обучения в компьютерной обучающей системе
2.3. Проектирование модели характеристик обучаемого
Выводы к главе
Глава 3. Технология конструирования нейросетевой компьютерной обучающей системы
3.1. Технология индивидуализированного обучения с применением нейронных сетей
3.2. Этапы конструирования нейросетевой компьютерной обучающей системы
3.3. Технология диагностики и контроля знаний в нейросетевой обучающей системе. Методика построения практических заданий по программированию на основе фасетных тестов

3.4. Методика обучения студентов конструированию нейросетевых компьютерных обучающих систем
3.5. Экспериментальное обоснование эффективности использования нейросетевых компьютерных технологий в индивидуализированном
обучении программированию
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Содержательные линии учебных курсов
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Данные по составам кластеров обучаемых
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Элементы интерфейса нейросетевой компьютерной
обучающей системы по программированию
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Фрагмент учебного материала на примере темы
«Оператор цикла с параметром»
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Фасетные тесты по программированию
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Результаты тестирования
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Бланки тестовых вопросов
Введение
Глобальная информатизация всех сторон человеческой деятельности -одна из доминирующих тенденций современного общества. В связи с этим информатизация образования является одним из важнейших направлений реализации современной образовательной парадигмы. Синтез
педагогических и интеллектуальных информационных технологий позволяет качественно изменить дидактический процесс, индивидуализировать обучение. Согласно Концепции Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы одной из ключевых приоритетных задач модернизации российского образования является повышение качества профессионального образования, разработка технологий обучения, содержания и методов оценки образовательного процесса в соответствии с требованиями к уровню подготовки современного специалиста.
Проблеме индивидуализации обучения в современной педагогической литературе посвящены исследования A.A. Кирсанова, И.Э. Унт, JT.C. Выгодского, В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, Ю.К. Бабанского,
H.A. Менчинской, Э.Ю. Голубева и др. По мнению авторов под индивидуализированным обучением, сложным и многозначным явлением, понимается обучение с учетом индивидуальных особенностей студентов, позволяющее создавать оптимальные условия наилучшего развития обучаемых, формирования их способностей, реализации возможностей студентов в различных сферах деятельности.
Внедрение современных интеллектуальных информационных технологий, в частности технологий нейронных сетей, позволяет по-новому подойти к проблеме индивидуализации обучения. Использование компьютерных дидактических средств, основанных на принципах искусственного интеллекта, прежде всего, осуществляет идеи личностно ориентированного обучения, позволяет максимально индивидуализировать

обратной связи, при которых обучаемый активно воздействует на способ, последовательность и интенсивность подачи учебного материала.
Анализом существующих систем, используемых в обучении, занимались Ю.И. Норенков, Т.И. Михеева, М.Ю. Афанасьев, A.B. Уральский,
О.Д. Авраамова. Результаты их исследований позволяют выделить следующие основные типы КОС [2, 16, 132, 138].
1. Электронные учебники, представляющие собой замкнутый курс лекций. Электронные учебники сочетают в себе свойства собственно обучающих и контролирующих систем.
2. Программы, ориентированные на развитие у обучаемого навыков в решении практических задач из некоторой предметной области. Такие программы обычно строятся на основании модели изучаемого объекта или явления и предлагают обучаемому выполнить ряд действий над моделью. В этом случае сочетаются признаки репетирующих и контролирующих систем.
3. Гипертекстовые системы, позволяющие не только накапливать новые знания, но и иерархически их систематизировать. Подобные системы ориентированны на самостоятельный поиск обучаемым необходимых ему сведений и включают свойства справочно-консультационных систем.
4. Адаптированные для обучения версии прикладных программных комплексов, так называемые демонстрационные программы. Подобные системы можно отнести к репетирующим и справочно-консультационным.
Рассмотрим перечисленные типы КОС с точки зрения индивидуализации процесса обучения.
Электронные учебники предполагают достаточно жесткую заданность сценариев освоения учебного материала, в которых не могут быть предусмотрены все возникающие в процессе обучения ситуации. Подобные системы не позволяют обучаемому проявлять инициативу, предлагая сформированную авторами последовательность фрагментов, что исключает адаптацию системы к текущим потребностям обучаемого. Кроме того,