Інформаційна технологія автоматизованого навчання та контролю знань в управлінні учбовим процесом - Автореферат

Вплив Болонського процесу на освіту в Україні потребує вирішення важливих завдань забезпечення стабільної роботи вищих закладів освіти і розвитку нових освітніх програм в рамках існуючої системи управління вищими закладами освіти (ВЗО). Існує єдиний правильний шлях такої інтенсифікації - інформатизація системи управління вищими закладами освіти на основі створення автоматизованих інформаційних систем та технологій, які забезпечують вирішення задач збору, обробки, зберігання та ефективного використання інформації. Створення систем управління вищим закладом освіти з використанням компютерної техніки дасть змогу підвищити якість та оперативність рішення завдань, які виникають в системі управління вищими закладами освіти. Мета дисертаційної роботи полягає в підвищенні ефективності управління учбовим процесом через використання науково обґрунтованої технології збору і представлення необхідної інформації в процесі автоматизованого навчання і контролю знань студентів. побудовано нову математичну модель оптимальної взаємодії в трирівневому інформаційному середовищі системи управління навчанням, що забезпечує раціональну структуризацію процесів управління учбовим процесом з виділенням функцій автоматизованого навчання і контролю знань як підсистеми автоматизованої системи управління навчанням;У першому розділі проводиться аналіз існуючих систем управління вищими закладами освіти та систем контролю знань і навчання. На основі проведеного всебічного аналізу існуючих вітчизняних та закордонних систем управління показано, що для підвищення ефективності учбового процесу необхідно автоматизовані системи контролю знань і навчання розглядати як невідємну складову системи управління учбовим процесом. Другий розділ дисертації присвячений розробці математичної моделі інформаційного середовища ВЗО, структура якого задається двома компонентами - інформаційним середовищем системи управління навчанням і інформаційним середовищем системи управління ВЗО. В системі управління навчанням виділено три рівні представлення інформації - інформаційне середовище системи управління учбовим процесом, інформаційне середовище процесу навчання та інформаційне середовище субєктів навчання. Інформаційна технологія управління учбовим процесом повинна бути направлена на реалізацію такої системи інформаційних функцій ( - підмножини множини ) стосовно кожного студента, яка приводить до трансформації початкового стану (наповнення) інформаційних обєктів (), що відповідають знанням, умінням та навичкам, до необхідного рівня інформаційного наповнення (до рівня знань, умінь та навичок спеціаліста) () з мінімальними витратами.Аналіз існуючих систем управління вищими закладами освіти показав, що підвищення ефективності управління учбовим процесом в вищому закладі освіти вимагає створення теоретико-методичної основи для побудови інформаційних систем і технологій управління. Виділені інформаційні функції навчання та управління учбовим процесом і запропоновано схему наповнення обєктів інформаційного середовища системи управління навчанням. Сформульовано задачу оптимізації при формуванні в процесі навчання і контролю знань інформаційного ресурсу системи управління учбовим процесом. На основі розгляду процесу прийняття рішень щодо реалізації тих чи інших реакцій з позицій витрат і вигод розроблено концептуальну модель прийняття рішень в системі управління учбовим процесом і викладено підходи до використання методів інтелектуального аналізу даних для виділення сукупностей інформаційних обєктів системи навчання і контролю знань, які найбільш впливають на процес визначення ознак, причин та рішень щодо управління учбовим процесом. Виходячи з розробленої математичної моделі управління інформацією в системах управління учбовим процесом запропоновано структуру і наповнення інформаційної технології навчання і контролю знань як технології, яка визначає таку сукупність і порядок наповнення обєктів інформаційного середовища ВЗО, яка б забезпечила максимальну ефективність рішень, що приймаються.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова задача - розробка методів і моделей інформаційної технології навчання і контролю знань студентів, орієнтована на інформаційне забезпечення системи управління учбовим процесом. Основними результатами дисертаційної роботи є: 1. Аналіз існуючих систем управління вищими закладами освіти показав, що підвищення ефективності управління учбовим процесом в вищому закладі освіти вимагає створення теоретико-методичної основи для побудови інформаційних систем і технологій управління. Проведено аналіз існуючих автоматизованих систем навчання і контролю знань в нашій країні та за кордоном, що дозволило сформулювати задачу наукових досліджень.

2. Розроблено математичну модель інформаційного середовища ВЗО. Виділені інформаційні функції навчання та управління учбовим процесом і запропоновано схему наповнення обєктів інформаційного середовища системи управління навчанням. Сформульовано задачу оптимізації при формуванні в процесі навчання і контролю знань інформаційного ресурсу системи управління учбовим процесом. Розроблено математичну модель взаємозвязку знань, умінь і навичок субєктів навчання з наповненням інформаційного середовища процесу навчання, інформаційного середовища процесу навчання з множиною питань тестового контролю знань. Все це дозволяє формалізувати направлені на формування знань, умінь і навичок студентів обєкти і процеси системи управління навчанням.

3. На основі розгляду процесу прийняття рішень щодо реалізації тих чи інших реакцій з позицій витрат і вигод розроблено концептуальну модель прийняття рішень в системі управління учбовим процесом і викладено підходи до використання методів інтелектуального аналізу даних для виділення сукупностей інформаційних обєктів системи навчання і контролю знань, які найбільш впливають на процес визначення ознак, причин та рішень щодо управління учбовим процесом. Це забезпечує реалізацію науково обґрунтованих підходів до раціональної формалізації і структуризації інформаційного наповнення систем управління учбовим процесом і систем контролю знань і навчання.

4. Конкретизовано параметри оптимізації в задачах удосконалення управління учбовим процесом. Розроблено математичну модель управління інформацією в процесі навчання і контролю знань. Запропоновано схему формування керуючих дій в системах управління учбовим процесом. Виходячи з розробленої математичної моделі управління інформацією в системах управління учбовим процесом запропоновано структуру і наповнення інформаційної технології навчання і контролю знань як технології, яка визначає таку сукупність і порядок наповнення обєктів інформаційного середовища ВЗО, яка б забезпечила максимальну ефективність рішень, що приймаються.

5. Виходячи із структури інформаційних функцій, які забезпечують наповнення вибраних обєктів інформаційного середовища систем управління учбовим процесом, запропонована граф-схема технології наповнення тієї частини інформаційного середовища ВЗО, яка відноситься безпосередньо до контролю знань та навчання студентів. Визначено етапи реалізації інформаційної технології автоматизованого навчання та контролю знань, яка буде створювати інформаційний ресурс систем управління учбовим процесом. Це дозволяє раціонально структурувати інформаційне середовище управління учбовим процесом з виділенням функцій автоматизованого навчання і контролю знань як підсистеми автоматизованої системи управління навчанням. А це, в свою чергу, дозволяє створити раціональну по відношенню до системи управління учбовим процесом технологію автоматизованого навчання і контролю знань.

6. На основі відображення відібраних елементів інформаційного середовища системи управління навчанням в автоматизованій системі навчання і контролю знань виконана розробка структури інформаційної бази типової електронної системи тестування (ТЕСТ) та подано програмну реалізацію цієї системи, що дозволяє стандартизувати підходи до проектування, розробки і використання засобів автоматизованого навчання і контролю знань у вищих закладах освіти.

7. Наведено приклади тестів, які можуть реалізовуватися системою ТЕСТ. Розроблено алгоритм статистичної обробки матриці результатів тестування з метою визначення надійності тестів. Описано приклади використання системи ТЕСТ в дослідному режимі, що підтверджує успішність проведених досліджень.

8. Подані результати промислової експлуатації автоматизованої системи ТЕСТ, які свідчать про її ефективність і дозволяють підійти до рішення задач управління учбовим процесом на якісно новому рівні, через максимальну автоматизацію процесів навчання та контролю знань.

9. Основними науковими результатами роботи є: - двокомпонентна трирівнева математична модель інформаційного середовища ВЗО;

- математична модель оптимальної взаємодії в трирівневому інформаційному середовищі системи управління навчанням;

- метод та алгоритм виділення інформаційних обєктів системи управління учбовим процесом, наповнення яких доцільно виконувати в процесі автоматизованого навчання і контролю знань;

- структура інформаційної технології створення в процесі автоматизованого навчання і контролю знань інформаційного ресурсу системи управління учбовим процесом.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що, на використанні розроблених автором методів та засобів автоматизованих систем навчання і контролю знань як складових елементів системи управління учбовим процесом, закладаються сучасні методологічні основи підвищення ефективності управління вищими закладами освіти.

1. Тесля Ю.М., Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю., Придворна О.О. Інформаційна технологія автоматизованого навчання та контролю знань як елемент системи управління учбовим процесом // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2000. - № 3. - С. 92-97.

2. Тесля Ю.М., Мисник Л.Д., Оберемок І.І., Катаєва Є.Ю. Системний підхід до побудови інформаційної технології автоматизованого навчання у вищому навчальному закладі // Вісник ЧІТІ. - 2000. - № 4. - С. 50-55.

3. Катаєва Є.Ю., Олейникова Т.Ю. Інформаційна технологія розподілу обсягу навчального навантаження у вищих навчальних закладах // Вісник ЧІТІ. - 2001. - № 3. - С. 125-128.

4. Тесля Ю.М., Оберемок І.І., Катаєва Є.Ю., Аль-Шукрі Фатхі Мохамед Ахмед. Застосування моделі інформаційної взаємодії для прийняття рішень у проектах // Вісник ЧДТУ. - 2002. - № 1. - С. 154-159.

5. Катаєва Є.Ю. Модель інформаційної взаємодії в орієнтованих на управління учбовим процесом системах контролю знань і навчання // Радіоелектроніка та інформатика. - 2003. - № 1 - С.134-137.

6. Катаєва Є.Ю. Модель системної інтеграції інформаційного середовища системи автоматизованого контролю знань і навчання з системою управління учбовим процесом // Вісник ЧДТУ. - 2003. - №3. - С. 154-159.

7. Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю., Захарова М.В. Технологія та методика автоматизованого навчання та контролю знань на базі типової електронної системи тестування ТЕСТ. // Тези доповіді на Всеукраїнській конференції “ІТОН-2000”. - Черкаси, 2000. - С. 63-64.

8. Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю. Технологія та методика автоматизованого навчання та контролю знань на базі типової електронної системи тестування ТЕСТ // Тези доповіді на Міжнародній конференції “АВТОМАТИКА-2000”. - Львів, 2000. - С. 112-117.

9. Катаєва Є.Ю., Дейнека В.С. Автоматизована система контролю знань та навчання - „ТЕСТ” // Тези доповіді на VII Науково-методичній конференції „Роль компютеризації навчального процесу в підготовці фахівців”. - Івано-Франківськ, 2000. - С. 127-130.

10. Ланских Е.В., Косенкова Е.Н., Катаева Е.Ю. Модель дистанционного образования в высших учебных заведениях // Тезисы докладов на IV Международной конференции “Наука и образование "2001” - Днепропетровск, 2001. - С. 16-18.

11. Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю. Типова електронна система тестування (ТЕСТ) - базовий засіб для побудови сучасної методики автоматизованого навчання та контролю знань в межах ВНЗ // Тези доповіді на Всеукраїнській конференції “ІТОН-2002”. - Черкаси, 2002. - С. 136-137.

12. Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю. Дослідна експлуатація типової електронної системи тестування “TECT” у ЧДТУ // Тези доповіді на тридцятій науковій сесії наукового товариства ім. Шевченка. - Черкаси, 2002. - С. 70-72.

13. Катаєва Є.Ю., Олейникова Т.Ю., Савельєва Т.В., Степанушко І.В. Використання типової електронної системи тестування для проведення самостійної роботи студентів // Тези доповіді на V Всеукраїнській науково-практичної конференції “Компютерне моделювання та інформаційні технології в науці, економіці та освіті”. - Черкаси, 2003. - С. 51-53.

14. Мисник Л.Д., Катаєва Є.Ю. Автоматизована система навчання та контролю знань студентів у технічних ВНЗ // Тези на Міжнародній науково-практичній конференції “Україна наукова’ 2003”. - Дніпропетровськ, 2003. - С. 38-40.

15. Катаєва Є.Ю. Автоматизовані форми забезпечення зворотнього звязку в системах управління навчальним процесом. // Тези доповіді на Всеукраїнській конференції “ІТОН-2004”. - Черкаси, 2004. - С. 110-111.