Исследование и разработка принципов построения адаптивных обучающих систем

• Автор: Норенков, Ю. И.
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1993
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Концепция построения адаптивных АОС

1.1 Основные компоненты процесса обучения

1.2 Целесообразность применения АОС

1.3 Место и роль АОС в учебном процессе

1.4 Требования к адаптивной АОС

1.4.1 Функциональные требования

1.4.1.1 Реализация индивидуализированного подхода

1.4.1.2 Требования к дидактическим способностям АОС

1.4.1.3 Требования к организации поиска информации в АОС

1.4.1.4 Требование обеспечения использования АОС в качестве обучающей среды
1.4.2 Практические требования.
1.4.2.1 Требования к обеспечению массовости АОС
1.4.2.2 Требования к обеспечению открытости АОС
1.4.2.3 Требования к надежности
1.4.3 Эргономические требования
1.4.3.1 Требования к пользова
тельскому интерфейсу АОС
1.4.3.2 Требования к способам предъявления учебных
материалов
1.5 Анализ предметной области исследований
1.5.1 Классификация обучающих систем
1.5.2 Основные виды обучающих систем
Выводы по главе 1
Глава 2. Архитектура адаптивной АОС.
2.1 Основные компоненты АОС
2.2 Состав знаний адаптивной АОС.
2.3 Предметные знания и их представление
2.4 Представление педагогических знаний
2.5 Представление диагностических знаний
2.6 Структура адаптивной АОС.
Выводы по главе 2
Глава 3. Организация решения типовых задач
в автоматизированной обучающей системе.
3.1 Основные задачи, решаемые АОС
3.2 Планирование учебных воздействий
3.2.1 Алгоритм формирования рациональной последовательности изучения материалов.
3.3 Управление процессом обучения в АОС.
3.4 Обеспечение взаимодействия с внешними прикладными программами
3.5 Обеспечение эффективного поиска и
отбора учебных материалов.
3.6 Обеспечение интеграции учебных курсов.
3.7 Реализация процесса обучения принятию инженерных решений
Выводы по главе 3.
Глава 4. Методы и средства программной реализации адаптивной обучающей системы
4.1 Основные принципы реализации адаптивной обучающей системы
4.2 Выбор средств для реализации
обучающей системы.
4.3 Реализация компонент системы
4.4 Реализация языка представления знаний.
4.5 Интерфейс с внешними программами
4.6 Некоторые временные характеристики работы реализации обучающей
системы .
4.7 Создание учебных курсов с
применением .
Выводы по главе 4.
Заключение
Литература


В третьей главе рассмотрены методы и алгоритмы, предлагаемые для использования в адаптивных АОС при построении индивидуальных учебных программ. Рассмотрены особенности нелинейного представления информации в АОС. Предложены способы интеграции учебных курсов. Рассмотрены методы и алгоритмы, используемые в АОС при обучении процессу принятия инженерных решений. В четвертой главе рассматриваются методы программной реализации адаптивной АОС. Выполнен анализ средств для ее построения и сделаны выводы о адекватных операционных средах и системах программирования. Для каждой из компонент АОС рассмотрены особенности реализации, предложены адекватные инструментальные средства. Дано описание языка представления знаний, используемых в реализованной версии обучающей системы. Приведены временные характеристики работы реализованной версии системы. Рассмотрены учебные курсы. ДОС. В приложении приводятся конкретные примеры описаний педагогических знаний на предложенном в диссертационной работе языке представления знаний. Методологической основой в иссследованиях. Положения, излагаемые в диссертационной работе, опираются на следующие разделы дискретной математики: теория графов. В диссертации разработаны принципы построения автомати-зироаванных обучающих систем, адаптируемых к потребностям и способностям конкретных обучаемых, изучаемой проблемной области и решаемым задачам. Предложен способ структурирования предметных знаний, обеспечивающий эффективный подбор учебных материалов. Разработаны критерии и алгоритмы формирования индивидуальных учебных программ. Практическая значимость полученных результатов. На основе исследований, предпринятых в рамках настоящей работы, реализована автоматизированная обучающая система CTS. В процессе ее опытной эксплуатации были созданы и успешно использованы такие учебные курсы, как "Алгебра и начала анализа (для учащихся X класса)", "Искусственный интеллект в САПР", "Expert systems" (на английском языке), "Техническое обеспечение САПР", "Оптимизация в САПР". Моделирование дискретных устройств" и другие. Учебные курсы, созданные при помощи разработанных инструментальных средств, включены в фонды учебных программ НИИ ВО и РОСНИИИС и нашли применение в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана, Рязанском радиотехническом институте, Воронежском и Омском политехнических институтах. Michigan state university (США), а также в ряде средних учебных заведений России (около школ и гимназий). Апробация результатов. Основные результаты исследований диссертационной работы докладывались на 4 научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах. Отдельные положения диссертации отражены в 5 публикациях. Принципы построения адаптивных автоматизированных обучающих систем, ориентированных на индивидуализированный подход к обучению. Модель представления знаний в автоматизированной обучающей системе. Методы программной реализации автоматизированной обучающей системы, основанной на предложенных принципах. Процесс обучения предполагает наличие субъекта обучения и обучающей системы. Последняя обладает некоторым объемом знаний (теоретических и/или практических), которые требуется передать от обучающей системы субъекту обучения. В настоящей работе не рассматриваются вопросы обучения искусственных систем. Поэтому под субъектом обучения понимается че-. Далее используются два равноценных термина: обучаемый и ученик. Под проблемной (предметной) областью понимается некоторая отрасль знаний, выбранная для обучения. Обучаемый обладает должными практическими навыками. Обучаемый обладает необходимыми теоретическими знаниями. Обучаемый имеет возможность осознанно применять эти знания в релевантных ситуациях. Выполнение условия (а) предполагает наличие у обучаемого способности выполнять некоторые действия должным образом. При этом обучаемый не обязательно обладает знаниями, объясняющими его действия. Под знаниями, указанными в условии (б), понимается та информация, которая может быть использована обучаемым при Формулировании ответов на вопросы и при решении практических (учебных) задач.