Разработка моделей и методов принятия решений с применением искусственного интеллекта для организации учебного процесса

• Автор: Коробкин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава I. Обзор и сравнительный анализ существующих моделей и методов организации учебного процесса.1.

1.1. Разработки в области создания учебных планов.

1.2. Сравнительный анализ существующих разработок, направленных на решение задачи составления расписания.

1.3. Обзор и сравнительный анализ существующих моделей

прогнозирования.

Выводы по первой главе

Глава II. Разработка модели и методов синтеза учебного плана

2.1. Постановка задачи синтеза рабочего учебного плана

2.2. Систематизация исходной информации.

2.3. Описание операторов разработанного генетического алгоритма
2.4. Результаты практического применения разработанной модели синтеза
учебного плана
Выводы по второй главе
Глава III. Решение задачи составления расписания занятий ВУЗа, с использованием генетических алгоритмов
3.1. Постановка математической модели задачи составления расписания
3.2 Описание структурной модели предметной области генетического алгоритма.
3.3 Описание разработанного агрегативного генетического алгоритма
Выводы по третьей главе.
Глава VI. Разработка моделей прогнозирования для темпов развития учебного заведения
4.1. Обоснование выбора стратегии методов нечеткой логики для решения задачи прогнозирования
4.2. Структуризация исходной информации для решения задачи прогнозирования.
4.3. Анализ исходных экспериментальных данных
4.4. Разработка модели прогнозирования, основанной на методах нечеткой
4.5.1фактические результаты работы созданной модели и ее настройка. 0 Выводы по четвертой главе.
Глава 5. Описание программного продукта.
5.1. Описание модулей, организующих работу с базой данных.
5.2. Организация инструмента синтеза учебного плана.
5.3. Описание особенностей работы модуля, производящего синтез расписания
5.4. Принципы функционирования модуля прогнозирования, основанного
на методах нечеткой логики
Выводы по пятой главе.
Заключение
Список используемой литературы


Под основными целями обучения понимается знания и умения выпускающегося специалиста Каждой цели соответствует определенный круг дисциплин из учебного плана. Изначально объем учебного плана известен, основной задачей здесь является наполнение его максимально важным и нужным содержанием. Кратность блоков часам обуславливается количеством учебных недель в каждом семестре. Коэффициенты важности каждой цели учебного процесса, а также веса целей второго уровня относительно целей первого уровня являются входными данными. Исходя из этого, определяются коэффициенты относительной важности целей второго уровня, а также веса целей третьего уровня, относительно целей второго уровня. Далее определяются коэффициенты относительной важности целей третьего уровня. Так как объем учебного плана известен заранее, становится возможным перевести его в элементы. Потом, после размещения всех элементов в убывающем порядке групповых весов элементов учебного плана, необходимо осуществить отбор в учебный план N элементов, стоящих впереди. Это соответствует всему объему учебного плана. После этого проводится экспертный опрос на основе связей между теми N элементами, которые попали в учебный план. Разбиение учебного плана на семестры проводится по следующему алгоритму: удаление контуров из графа связей учебного материала, построенного она основе экспертных оценок. Происходит удаление дуг, имеющих наименьший вес; разбиение графа на слои; размещение блоком учебного плана по семестрам. Алгоритм размещения блоков по семестрам довольно прост. Первый семестр заполняется элементами первого слоя. Если семестр имеет еще свободное место, то в него включаются элементы из следующего слоя. Эти элементы выбираются таким образом, чтобы сумма весов дуг, попавших в один семестр, была минимальной. В противном случае, при невозможности первого семестра включить все блоки первого слоя, происходит перенос элементов в следующий семестр по тому же правилу минимизации суммы весов дуг. Видно, что данная работа решает многокритериальную задачу. Первая часть разработки предполагает отбор элементом в состав учебного плана па основе суммарного группового веса. Л во второй части производится распределение элементов по семестрам по критерию минимального суммарного штрафа. Штраф начисляется в случае попадания дуг из разных слоев в один семестр, а также распределение дуг одного слоя по нескольким семестрам. Применение фиксированного размера элемента учебного плана. При разбиении крупной цельной дисциплины на мелкие элементы возникает трудность установления связей; о Определение коэффициентов относительной важности целей, а также весов целей, возложенное на плечи экспертов, представляет весьма трудоемкую задачу без описания четких принципов определения этих коэффициентов. Отсутствие учета связи между отдельными элементами приводит к ситуации, когда из учебного плана исключаются модули, имеющие невысокие коэффициенты важности для достижения целей обучения. Однако на них может базироваться изучение модулей - потомков. Это крайне отрицательно сказывается на понимании и усвоении материала, который несут модули, являющиеся потомками исключенных из плана модулей — родителей. Слабо рассматриваются ограничения на учебный план. Существует также ряд разработок, основанный па методологии системного моделирования применительно к образовательным системам. Функциональная модель - отражает требуемые для составления учебного плана организационные ресурсы, а именно, необходимые действия и существующие между ними связи, нормативно - правовую базу и другие; о Информационная модель — отражает требуемые для автоматизации процесса синтеза учебного плана информационные ресурсы, которые дают четкое представление об информационном пространстве объекта автоматизации; о Логическая модель - отражает структуру учебного плана, логические связи между дисциплинами, позволяющие организовать направленность учебного процесса и отсутствие в нем противоречий; о Временная модель - отражает распределение дисциплин учебного плана по семестрам. Построение логической модели позволяет максимально учесть связи между дисциплинами, которые отражают преемственность.