Методы построения обучающих интегрированных экспертных систем. Анализ функциональных возможностей средств подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС. Разработка алгоритмов учета степени достижения целевых компетенций по конкретным дисциплинам.
Аннотация к работе
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» ФАКУЛЬТЕТ КИБЕРНЕТИКИ И ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ Разработка алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС (комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ)ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к дипломной работе на тему: Разработка алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС (комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ) Поиск и анализ литературы по методам построения обучающих интегрированных экспертных систем (ИЭС) и компетентностно-ориентированным подходам с целью разработки алгоритмов взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС. Анализ функциональных возможностей средств подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС (средства мониторинга процесса функционирования обучающих ИЭС и средства построения модели обучаемого) с целью разработки требований на создание программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС. Программная реализация подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых: ? конкретным курсам/дисциплинам и прогноза уровня компетенций для обучаемого; ? о реализация алгоритмов учета степени достижения целевых компетенций п ? реализация алгоритмов учета степени достижения целевых компетенций по конкретным курсам/дисциплинам и прогноза уровня компетенций для группы обучаемых.Заключение ....................................................................................................................................51 Литература.....................................................................................................................................52
4Цель выпускной квалификационной работы - разработка алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС, разработанных с помощью средств комплекса АТ- Веб-версия инструментального комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ, разработанного в лаборатории «Интеллектуальные системы и технологии» кафедры Кибернетики МИФИ, предназначена для автоматизированного построения веб-ориентированных интегрированных экспертных систем (веб-ИЭС) в статических проблемных областях. Особенностью разработки и использования обучающих ИЭС и веб-ИЭС является то, что обеспечивается автоматизация практически всех процессов, которые возникают в ходе обучения и контроля знаний/умений обучаемых. При этом вся информация об обучаемых, темах курсов/дисциплин, результатах прохождения обучения, результатах контроля обучаемых, индивидуальных рекомендациях на основании полученных результатов обучения и т.д. находится в единой среде и в любое время доступна обучаемому и/или контролирующему процесс обучения, что обеспечивается за счет специальных средств мониторинга процесса функционирования обучающих ИЭС. Первый раздел пояснительной записки посвящен анализу функциональных возможностей подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС (средства мониторинга процесса функционирования обучающих ИЭС) с целью разработки требований на создание программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС.В соответствии с [1,3,4,9], обучающие ИЭС обладают масштабируемой архитектурой, позволяющей расширять функциональность традиционных ЭС с помощью дополнительных подсистем и компонентов, реализующих, в том числе характерные для интеллектуального обучения средства, а именно: индивидуальное планирование методики изучения учебного курса (конкретизация для каждого студента последовательности тем/разделов курса, индивидуальный контроль и выявление проблемных зон обучаемых, оптимизация индивидуального обучения); интеллектуальный анализ решений учебных задач (моделирование рассуждений студентов, решающих учебные задачи; выявление типов ошибок, пробелов в знаниях и т.д. вместо их констатации; обратная связь через динамическое обновление знаний обучаемых); интеллектуальная поддержка принятия решений (интеллектуальная помощь на каждом этапе решения учебных задач, подсказка следующего этапа, объяснения типа «как?» и «почему?»). При этом вся информация об обучаемых, темах курсов/дисциплин, результатах прохождения обучения, результатах контроля обучаемых, индивидуальных рекомендациях на основании полученных результатов обучения и т.д. находится в единой среде и в любое время доступна обучаемому и/или контролирующему процесс обучения, что обеспечивается за счет специальных средств мониторинга процесса функционирования обучающих ИЭС.
1. Исследование функциональных возможностей подсистемы поддержки построения обучающих интегрированных экспертных систем (инструментальный комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ) ................................................................................................7
1.1. Особенности подсистемы поддержки построения обучающих интегрированных экспертных систем .....................................................................................................................7
1.2. Средства мониторинга процессов функционирования обучающих ИЭС............11 1.2.1. Модуль статистической обработки данных...........................................................12 1.2.2. Параметры статистической обработки информации...........................................13 1.3. Анализ базовой версии компонента обработки данных..........................................15
1.4. Требования на создание алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС ...17
1.5. Цели и задачи выпускной квалификационной работы...........................................18
2. Теоретические аспекты алгоритмов поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС ..........................................................................20
2.1. Постановка задачи ..........................................................................................................20
2.2. Разработка алгоритмов поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС ..................................................................21
2.2.1. Разработка алгоритмов учета степени достижения целевых компетенций по конкретным курсам/дисциплинам для обучаемого ..........................................................21
2.2.2. Разработка алгоритмов учета степени достижения целевых компетенций по конкретным курсам/дисциплинам для группы обучаемых ............................................23
2.2.3. Алгоритм прогноза уровня компетенций обучаемых..........................................25
3. Проектирование и программная реализация алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС
27
3.1. Анализ требований к разрабатываемым программным средствам.....................27
3.2. Архитектура программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС..................................28
3.3. Особенности программной реализации средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС..................................29
3.3.1. Физическая модель БД, предназначенная для хранения данных в процессах функционирования в Обучающих ИЭС ..............................................................................29
3.3.2. Описание работы интеллектуального планировщика........................................32 3.4. Описание тестирования программных средств........................................................33
3.5. Тест-примеры функционирования средств поддержки взаимодействия компетентностно -ориентированных моделей обучающих ИЭС...................................35
3
3.5.1. Тест-пример функционирования подмодуля анализа текущего уровня компетенций для обучаемого/группы обучаемых .............................................................36
3.5.2. Тест-пример функционирования подмодуля анализа и кластеризации психотипов обучаемых............................................................................................................40
3.5.3. Тест-пример функционирования подмодуля прогноза результатов экзамена 42
3.5.4. Тест-пример функционирования подмодуля анализа корреляции умений и знаний обучаемых по конкретным курсам/дисциплинам ...............................................49