авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


УДК 004.67(85)+519.688

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

АДАПТИВНОЙ СРЕДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ

НА ОСНОВЕ КОГНИТИВНЫХ

МОДЕЛЕЙ

А.Н. Ветров

г. Санкт-Петербург

Программный комплекс предназначен для автоматизации системного анализа

информационной среды автоматизированного обучения со свойствами адаптации на

основе параметрических когнитивных моделей, включает: электронный учебник на основе процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов, учитывающий индивидуальные особенности субъектов и технические возможности средств обучения;

основной диагностический модуль для тестирования уровня остаточных знаний обучаемых;

прикладной диагностический модуль для обеспечения автоматизации процесса исследования параметров когнитивных моделей субъекта Когнитивная модель, технология когнитивного моделирования, процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов Информатизация информационно-образовательных сред (ИОС) обуславливает по явление новых научных проблем и частных прикладных задач, актуализирует необхо димость создания, внедрения и использования различных средств автоматизации для системного анализа и повышения эффективности информационного взаимодействия между субъектами и средствами управляемого процесса формирования знаний обучае мых в информационной среде образовательного учреждения как технологического процесса включающего последовательность заделов на каждом из которых использует ся организационное, аппаратное, программное, методическое и прочее обеспечение [1].

Традиционные подходы, методы, алгоритмы и информационные технологии в ос нове автоматизированных ИОС существенно теряют свою первичную актуальность, что инициирует стремительное появление инновационных адаптивных моделей и ин дивидуально-ориентированных технологий для поддержки процесса обучения в учреж дениях среднего (общего) и специального образования, высшего профессионального образования, профессиональной переподготовки и повышения квалификации [2, 3].

Автором были предложены: подход к созданию, анализу и повышению эффектив ности функционирования системы автоматизированного обучения со свойствами адап тации на основе когнитивных моделей, технология когнитивного моделирования для системного анализа ИОС и комплекс программ для автоматизации задач исследования [3-10].

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Особенности системы автоматизированного обучения со свойствами адаптации на основе блока параметрических когнитивных моделей Система автоматизированного обучения (САО) со свойствами адаптации на осно ве параметрических когнитивных моделей (КМ) [1, 3-5, 9] создана автором посредством технологии когнитивного моделирования (ТКМ) [2, 5, 8], включает шесть каналов ин формационного обмена на двух уровнях информационного взаимодействия между раз ными субъектами и средствами управляемого процесса формирования знаний (рис. 1):

• первый уровень – между источниками информации и компонентами САО;

• второй уровень – между компонентами САО и потребителями информации.

nm Администратор Автор Тьютор Гость Абитуриент Учащийся Электронный учебник канал канал инкапсуляции модели репрезентации (с поддержкой адаптивной генерации Потребители информации (знаний):

требуемых знаний информации Источники информации (знаний):

обучающих воздействий) {ПИ1, ПИ2, ПИ3, …, ПИm} {ИИ1, ИИ2, ИИ3, …, ИИn} Обратная связь Обратная связь Когнитивная Когнитивная первого уровня модель средства модель субъекта второго уровня информационного информационного обучения обучения Блок параметрических взаимодействия взаимодействия когнитивных моделей Прикладной диагностический модуль канал анализа канал диагностики параметров с процедурами диагностики параметров параметров когнитивной модели когнитивной модели когнитивной модели Основной диагностический модуль канал анализа канал диагностики эффективности уровня остаточных с процедурами оценки уровня обучения знаний обучаемых остаточных знаний обучаемого Рис. 1. Структура среды автоматизированного обучения со свойствами адаптации на основе когнитивных моделей Информационное взаимодействие между разнородными источниками и потреби телями информации в САО со свойствами адаптации на основе КМ является опосредо ванным и происходит на двух независимых уровнях: субъекты обучения взаимодейст вуют через технические средства обучения, что выступает существенным недостатком любой существующей САО на расстоянии, который необходимо технологически уст ранять посредством внедрения различных средств автоматизации на основе современ ных достижений в области новых информационных и коммуникационных технологий, актуализируется исследование индивидуальных особенностей контингента обучаемых.

Источники информации подразделяются на две независимые категории: естествен ного происхождения (квалифицированные специалисты), искусственного происхожде ния (традиционные и электронные книги, серверы, базы данных, накопители информа ции на гибких и жестких дисках, оптических дисках и электронных картах памяти).

Потребители информации: авторы курсов, тьюторы, обучаемые, сотрудники.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Структура комплекса программ для поддержки функционирования системы автоматизированного обучения со свойствами адаптации на основе блока параметрических когнитивных моделей Разработанный автором комплекс программ [3-6, 9] предназначен для поддержки функционирования САО со свойствами адаптации на основе блока параметрических КМ [3-6] и автоматизации задач исследования информационной среды образовательного уч реждения [1, 3, 5], при этом его структура включает несколько основных программных компонентов реализующих определенный набор функций и задач [6, 7, 10] (рис. 2):



• адаптивный электронный учебник (ЭУ) [3, 5-7, 9, 10] – реализует индивидуально ориентированную генерацию последовательности разнородных образовательных воздействий обучаемому посредством разработанного процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов на основе блока параметрических КМ;

• основной диагностический модуль (ДМ) [3-6, 9] – реализует автоматизацию тес тирования уровня остаточных знаний контингента обучаемых (УОЗО) посредст вом использования набора тестов по разным предметным областям на основе функции оценивания и двух интервальных шкал, которые независимо позволяют учесть количество правильных ответов на вопросы и сумму набранных баллов за каждый выбранный испытуемым правильный вариант ответа на вопрос;

• прикладной ДМ [3, 5, 6, 9] – обеспечивает автоматизацию диагностики значений параметров КМ субъекта обучения в форме тестирования на основе предвари тельно подобранного набора прикладных методов исследования из области фи зиологии анализаторов, когнитивной психологии и прикладной лингвистики;

• блок параметрических КМ [3-5, 8] – включает два основных типа разных КМ:

o КМ субъекта обучения – концентрирует параметры, которые отражают ин дивидуальные особенности личности обучаемого (ИОЛСО) при первичном сенсорном восприятии (физиологический потрет), вторичной обработке (психологический портрет) и понимании содержания (лингвистический порт рет) последовательности информационных фрагментов на заданном языке;

o КМ средства обучения – агрегирует множество различных параметров отра жающих потенциальные технические возможности средства обучения при генерации образовательных воздействий разного вида разным способом:

текст, статическая плоская или объемная схема, статический или динамиче ский аудио- или видео-поток с возможностью подбора цвета и гарнитуры шрифта и фона, цветовой схемы для протанопов, дейтеранопов и тританопов.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Архитектура комплекса программ следует непосредственно на рис. 2, включает уровень интерфейса взаимодействия с пользователем, микропрограммного ядра и банка данных для сохранения и резервирования апостериорных результатов тестирования [9].

Тьютор (преподаватель) Эксперт (консультант) Обучаемый (испытуемый) Интерфейс Интерфейс Интерфейс обучаемого тьютора эксперта Интерфейсный модуль Режим регистрации в системе Режим Режим Режим Режим Режим Режим администри- диагностики администриро администри- диагностики рования вания тестов (адаптивного) рования параметров уровня тестов по предметам обучения предметного когнитивной остаточных ИОЛСО изучения наполнения модели (ИОЛСО) знаний Адаптивное средство обучения (ЭУ) Прикладной модуль диагностики Основной модуль диагностики Процедура первичной инициализации и обработки событий Процессор Процедура Модуль язы- Процедура Процедура Процедура адаптивной аутенсифи- ковой под- выбора и управления обработки репрезентации кации и держки при анализа процессом событий ЭУ(процедура добавления отображении данных диагностики пользователя управления) пользователя элементов тестирования Процедура Процедура Процедура Процедура Процедура Ядро системы модификации модификации администриро администриро проверки структуры КМ структуры КМ вания вания тестов корректности субъекта средства предметных ИОЛСО данных обучения обучения тестов Процедура обеспечения доступа к данным Процедура выбора и обработки запросов к банку данных Банк данных База данных с База данных База данных предметным База данных Базы апостериор пользователей наполнением предметных данных тестов ных обучающей электронного ИОЛСО результатов тестов системы учебника (ЭУ) исследования Процедура проверки целостности данных Процедура архивирования и резервного копирования данных хранилище Резервное База данных Резервная база Резервная база Резервная данных Архив с временно данных по данных тестов база данных результатами неактивных изучаемым по изучаемым тестов прошлых лет пользователей дисциплинам дисциплинам ИОЛСО Рис. 2. Структурно-функциональная схема комплекса программ для задач автоматизации исследования адаптивной среды автоматизированного обучения PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Компоненты комплекса программ функционируют в трех различных режимах:

• администрирование – позволяет модифицировать содержание базы данных;

o администрирование базы данных пользователей – позволяет изменить пара метры учетных записей пользователей и просмотреть апостериорные данные тестирования уровня остаточных знаний и диагностики индивидуальных особенностей контингента испытуемых посредством набора методов;





o администрирование базы данных методов исследования – обеспечивает из менение значений каждого метода исследования в интерфейсе и базе дан ных, реализующего диагностику значений параметров физиологического, психологического и лингвистического портретов КМ субъекта обучения;

o администрирование базы данных адаптивного ЭУ – реализует модификацию структурированной последовательности информационных фрагментов, отра жающих содержание предмета изучения: модуль, раздел, подраздел, параграф;

• адаптивное обучение – реализует индивидуально-ориентированную генерацию ряда информационных фрагментов разного типа различным способом посредст вом использования созданного процессора адаптивной репрезентации информа ционных фрагментов, рассчитывающего оптимальные параметры отображения;

• анализ данных – позволяет просмотреть апостериорные данные, которые были получены в ходе автоматизированного обучения, тестирования уровня остаточных знаний и диагностики индивидуальных особенностей контингента обучаемых, а затем непосредственно реализовать математическую обработку апостериорных данных посредством использования набора методов статистического анализа.

ЭУ выступает основным компонентом САО со свойствами адаптации на основе КМ, реализует индивидуально-ориентированную генерацию последовательности образо вательных воздействий посредством использования разработанного процессора адаптив ной репрезентации информационных фрагментов, которые отражают предварительно структурированное содержание набора определенных предметов изучения и хранятся непосредственно в базе данных с предметным наполнением и резервной базе данных.

Переключение между различными режимами функционирования прикладного ДМ осуществляется посредством использования главной кнопочной формы программ ной реализации САО со свойствами адаптации на основе блока параметрических КМ, что позволяет активизировать режим администрирования, диагностики и анализа данных.

Каждый из имеющихся режимов функционирования компонентов комплекса про грамм реализует определенный ограниченный набор функций и различных задач.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Электронный учебник на основе процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов Интерфейс адаптивного ЭУ в режиме администрирования представлен на рис. 3, позволяет реализовать модификацию параметров предварительно структурированного содержания имеющихся предметов изучения, ввести перечень групп и список пользова телей, а затем непосредственно реализовать редактирование параметров учетных записей пользователей и обеспечить просмотр значений параметров блока параметрических КМ [10].

EA1 EA2 EA EА4. EА4.1 EА4. EА5. EА5. EА5. EА5. Рис. 3. Интерфейс адаптивного электронного учебника в режиме администрирования базы данных с параметрами предмета изучения Для администрирования контента адаптивного ЭУ используется набор различных элементов интерфейса, которые сосредоточены на соответствующих вкладках формы:

• вкладка «Languages/Disciplines» – позволяет редактировать параметры дисцип лины, при этом содержит поле кодов и наименований языков изложения мате риала дисциплины, код, наименование и описание дисциплины, параметры КМ средства обучения по умолчанию: значения этих параметров используются в случае отсутствия предустановленных значений параметров средства обучения, а в противном случае процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов сразу деактивируется и режим адаптивного обучения выключается;

• вкладка «Units» – непосредственно позволяет модифицировать код, наименова ние, статус отображения и описание каждого раздела выбранной дисциплины;

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com • вкладка «Modules» – позволяет изменить кодификатор, наименование, статус ото бражения и описание каждого модуля в пределах выбранного раздела дисциплины отображаемого на определенном национальном или иностранном языке, при этом содержание дисциплины предварительно вводится в режиме администрирования и доступно для последующего использования в режиме адаптивного обучения;

• вкладка «Pages» – позволяет вначале выбрать дисциплину и язык изложения ма териала (EА1), раздел (EА2) и модуль (EА3), а затем позволяет редактировать кодификатор (EА4.1), номинальное значение интервала времени отображения страницы (EА4.2), параметры отображения страницы (EА4.3), текстологическое содержание вопроса (EА5.1) и графическое содержание вопроса (EА5.2) с ис пользованием цветовых схем замещения или компенсации определенных цветов спектра на графических изображениях для трихроматов, полных или частичных дихроматов (протанопов – не воспринимают полутона красного, дейтеранопов – не ощущают оттенки зеленого и тританопов – не различают синий и фиолетовый);

• вкладка «Database» – позволяет изменить список доступных кодов и наименова ний групп, перечень параметров учетных записей пользователей, а также про смотреть и редактировать параметры КМ субъекта обучения и КМ средства обу чения измеренных или заданных для определенного пользователя или средства.

Значения параметров КМ субъекта обучения диагностируются с использованием методов исследования посредством прикладного ДМ в основе комплекса программ.

Для диагностики значений параметров КМ субъекта обучения применяется мето дика исследования параметров КМ субъекта обучения имеющаяся в основе ТКМ, кото рая позволяет сформировать актуальное множество различных параметров в экспери ментальной структуре КМ, а затем подобрать новые и усовершенствовать имеющиеся методы исследования определенных параметров физиологического, психологического или лингвистического портрета КМ в виде набора различных разработанных процедур для последующей реализации автоматизации процесса исследования ИОЛСО.

Значения параметров КМ средства обучения устанавливаются и систематически обновляются на основе существующего технического описания в течении жизненного цикла разработанной программной реализации определенного средства обучения.

Для диагностики значений параметров КМ средства обучения применяют опреде ленную методику исследования параметров КМ средства обучения в основе ТКМ, кото рая позволяет модифицировать существующее актуальное множество параметров на ос нове заданной теоретической структуры КМ, а также реализовать добавление новых и удаление устаревших параметров КМ и соответствующих им методов исследования.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Для реализации процесса автоматизированного формирования знаний контингента обучаемых используется разработанный адаптивный ЭУ (рис. 4) функционирующий на основе процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов, которые непосредственно отражают содержание одного или нескольких предметов изучения.

EE1 EE2 EE EE EE Рис. 4. Интерфейсная форма электронного учебника в режиме адаптивного обучения при отображении информации в виде плоской схемы В режиме адаптивного обучения обучаемому предоставляется возможность по следовательного выбора раздела (EE1), модуля (EE2) и страницы (EE3) содержащей оп ределенный информационный фрагмент по дисциплине (EE4), а кнопка (EE5) реализует скрытие или отображение панели навигации соответственно для увеличения или умень шения эффективного размера просматриваемой рабочей области окна интерфейса.

Имеется возможность автоматического и ручного переключения между информа ционными фрагментами предмета изучения посредством использования разных пане лей навигации двух основных типов: первого типа – иерархическое дерево, которое от ражает структуру одного или нескольких предметов изучения;

второго типа – панель для обеспечения последовательного линейного переключения раздела, модуля, страницы с элементарным информационным фрагментом по определенному предмету изучения.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов Структура процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов выполнена на основе принципа параллельной и блочно-модульной архитектуры, при этом включает три основных модуля и несколько процедур и алгоритмов для обеспече ния возможности расчета оптимального сочетания значений параметров отображения информации на основе значений параметров КМ субъекта обучения и средства обучения.

Процедура подбора Когнитивная модель Когнитивная модель Процедура Процедура и установки загрузки загрузки средства обучения субъекта обучения параметров алгоритма параметров параметров репрезентации субъекта средства Блок параметрических когнитивных моделей информационных фрагментов Процедура обработки Алгоритм анализа Алгоритм учета Алгоритм установки параметров зрительной аномалий восприятия информации пространства сенсорной системы параметров восприятия параметров фона и сенсорного физиологических параметров для Модуль управления обработкой образовательных воздействий (острота, поле зрения) субъекта обучения обеспечения индивидуально шрифта (тип, размер, ориентированной генерации гарнитура) Алгоритм Алгоритм анализа учета аномалий параметров слуховой Алгоритм установки восприятия цвета сенсорной системы параметров цветовой субъекта обучения (цветоощущение) схемы при отображении информации Алгоритм анализа Процедура обработки средством обучения Алгоритм учета параметров визуальной репрезентации аномалий восприятия информации Алгоритм установки репрезентации информа параметров звукового потока ции средством обучения громкости, тембра и типа звукового потока Алгоритм анализа (звуковой схемы) параметров звуковой репрезентации информа ции средством обучения Алгоритм Алгоритм установки уровня понимания Процедура учета учета уровня владения уровня изложения лингвистических параметров при информации Модуль управления обработкой субъектом языком субъекта материала обучения образовательных воздействий Алгоритм вывода перечня обучения (информации) уровней изложения адаптивной генерации информации (материала) Алгоритм учета уровня Алгоритм установки средством обучения понимания словаря набора терминов и терминов и определений (для Алгоритм вывода определений конкретного субъекта) наборов уровня изложения Процедура учета используемых информации Алгоритм Алгоритм установки терминов и определений средством обучения учета уровня владения набора элементов в элементами основе интерфейса Алгоритм вывода программы интерфейса программы наборов используемых элементов в основе интерфейса программы Процедура учета Алгоритм расчета Алгоритм установки ориентированной генерации образовательных воздействий скорости представления скорости представ- скорости предъявле информации средством ления информации ния информационных Модуль управления обработкой психологических обучения средством обучения фрагментов параметров для обеспечения индивидуально Процедура учета Алгоритм выбора Алгоритм установки дополнительных дополнительных дополнительных возможностей средства параметров репрезентации возможностей (информационных фрагментов) информации средства обучения Процедура учета вида обучаемости субъекта Алгоритм выявления Алгоритм установки обучения предрасположенности вида представления субъекта к имплицитной информационных Алгоритм анализа интеллектуальных субъекта обучения или эксплицитной фрагментов средством Процедура учета конвергентных обучаемости способностей способностей субъекта Алгоритм установки уровня обучения стиля представления информационных Алгоритм анализа фрагментов средством дивергентных способностей субъекта Алгоритм выбора вида обучения представления информационных Процедура учета фрагментов средством способа представления информации средством Алгоритм выбора стиля Алгоритм выявления представления когнитивных стилей Процедура учета информации средством обработки информации когнитивных стилей обучения обучаемого обучаемым Рис. 5. Процессор адаптивной репрезентации информационных фрагментов PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Основной диагностический модуль для тестирования уровня остаточных знаний контингента обучаемых Основной ДМ является важным компонентом САО со свойствами адаптации на основе КМ, реализует автоматизированное тестирование УОЗО посредством использо вания набора тестов по разным предметным областям в основе базе данных (рис. 6)[3, 5].

BA3 BA BA BA BA11 BA BA BA BA5 BA BA BA BA12 BA Рис. 6. Структура интерфейса основного диагностического модуля в режиме администрирования выборки вопрос-ответных структур и списка испытуемых Для администрирования параметров теста используется ряд элементов интерфейса:

поле редактирования текстологического содержания вопроса (BА1);

поле редактирова ния признака корректности, текстологического содержания вариантов ответа и весовых коэффициентов для активизации точной шкалы на основе суммы набранных баллов (BА2);

поле редактирования количества вариантов ответа и типа селектора вариантов от вета (BА3);

поле модификации статуса активизации точной шкалы на основе весовых коэффициентов (BА4);

поле редактирования формулировки объяснения (BА5);

поле мо дификации статуса отображения объяснения в случае неверного ответа на вопрос (BА6);

поле модификации статуса активизации таймера для учета интервала времени отображе ния вопроса (BА7);

поле модификации статуса активизации мультимедиа сопровождения из файла с потоковым аудио (BА8);

поле индикации статуса испытуемого содержащее количество верных и неверных ответов, номинал уровня владения материалом по грубой шкале на основе количества верных ответов, сумму баллов за все правильные варианты PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com ответа на вопросы, оценку УОЗО посредством точной шкалы на основе суммы набранных баллов, сумму штрафных баллов за все некорректные варианты ответа на вопрос (BА14).

Интерфейс основного ДМ в режиме диагностики УОЗО с выборкой контрольных вопросов по дисциплине «Информатика» для тестирования представлен на рис. 7.

BT BT BT3 BT BT Рис. 7. Интерфейс основного диагностического модуля в режиме диагностики уровня остаточных знаний контингента обучаемых по дисциплине «Информатика»

В режиме диагностики УОЗО имеется возможность использования различных элементов интерфейса для обеспечения последовательного выбора и ввода правильных вариантов ответа на каждый вопрос, а также реализации подтверждения выбора для инициализации запуска алгоритма проверки и перехода к следующему заданию: поле отображения текста формулировки вопроса (BT1);

поле отображения текста вариантов ответа (BT2);

поле отображения текста объяснения в случае неверного варианта ответа испытуемого (BT3);

кнопка для подтверждения ответа на данный вопрос инициирую щая переход к следующему вопросу (BT4);

панель статуса испытуемого (BT5).

В процессе автоматизированного тестирования УОЗО рассчитываются значения коэффициентов и формируется статус испытуемого, а апостериорные данные сохраня ются в реальном масштабе времени в базу данных, что позволяет непосредственно обеспечить математическую обработку посредством набора статистических методов:

корреляционный, дисперсионный, регрессионный, дискриминантный и факторный анализ.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Прикладной диагностический модуль для диагностики индивидуальных особенностей контингента обучаемых Прикладной ДМ является неотъемлемым компонентом САО со свойствами адаптации на основе КМ и обеспечивает диагностику параметров КМ субъекта обучения [3-7, 10].

AA AA AA AA AA AA AA AA7 AA AA AA AA AA AA AA AA15 AA16 AA Рис. 8. Структура интерфейса основного диагностического модуля в режиме администрирования параметров метода исследования и списка испытуемых Для администрирования параметров метода исследования цветоощущения Е.Н.

Юстовой и Е.Б. Рабкина используется ряд элементов интерфейса: поле редактирования наименования и описания локализации (AA1);

поле редактирования наименования, описания во всплывающем окне, описания в строке статуса (AA2);

поле редактирова ния текста вопроса (AA3);

поле графического сопровождения вопроса (AA4);

панель управления рисунком (AA5);

панель селектора параметров отображения контента во проса (AA6);

поле статуса таймера для учета интервала времени отображения вопроса PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com (AA7);

поле статуса мультимедиа (AA8);

панель навигации вопросов (AA9);

панель се лектора параметров отображения контента вариантов ответа (AA10);

панель отображе ния перечня вариантов ответа (AA11);

панель статуса учета варианта ответа в расчетах, модификации текста варианта ответа, типа патологии (AA12) и степени ее выраженно сти (AA13);

панель навигации вариантов ответа (AA14);

панель редактирования групп пользователей (AA15);

панель редактирования перечня пользователей (AA16);

панель переключения попыток тестирования (AA17);

панель отображения номинальных зна чений коэффициентов индицирующих разные патологии цветоощущения и степени их выраженности (AA18), панель отображения и редактирования диагноза (AA19).

На рис. 9 содержится изображение интерфейса прикладного ДМ в режиме диагностики.

AT AT AT AT4 AT AT Рис. 9. Интерфейс прикладного диагностического модуля в режиме диагностики параметров цветоощущения испытуемого по методу Рабкина Е.Б.

В режиме диагностики параметров цветоощущения интерфейс прикладного ДМ содержит: поле отображения текстологического содержания формулировки вопроса (AT1);

поле отображения графического изображения в формулировке вопроса (AT2);

поле отображения перечня вариантов ответа испытуемого на данный вопрос (AT3);

поле отображения и удаления выбранного и добавления нового варианта ответа испытуемо го (AT4);

кнопка для подтверждения перечня вариантов ответа на данный вопрос ини циирующая переход к следующему заданию (AT5);

панель статуса испытуемого (AT6).

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Выводы и результаты практического использования 1. Информатизация ИОС достигается за счет создания, внедрения и использования раз нородных средств автоматизации, которые позволяют существенно повысить эффек тивность производственной и непроизводственной деятельности специалистов в раз личных сферах на основе инноваций в области новых информационных технологий.

2. Традиционные подходы, методы и технологии теряют свою актуальность, что обу славливает появление адаптивных и индивидуально-ориентированных сред и средств.

3. С 2003 г. в результате многолетней научной работы и написания диссертации мне удалось разработать комплекс программ для автоматизации задач исследования ИОС и повышения эффективности САО со свойствами адаптации на основе блока параметри ческих КМ, которая включает разные компоненты: ЭУ, основной и прикладной ДМ.

4. Наблюдалось успешное практическое использование разработанного ранее ЭУ обес печивающего индивидуально-ориентированную генерацию образовательных воздейст вий на основе процессора адаптивной репрезентации информационных фрагментов.

5. Комплекс программ выполнен по блочно-модульному принципу, выступает модер низируемым посредством замены различных программных модулей, добавления новых и удаления устаревших процедур для реализации диагностики параметров КМ.

6. Разработано техническое описание для различных категорий пользователей.

7. Практическое использование полученных ранее научных теоретических и практиче ских результатов осуществлялось в учебном процессе Международного банковского института с 2004 г. и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" с 2003 г., а в ходе проведенных экспериментов и исследований получены акты о практическом использовании и три авторских свидетельства.

8. Оценка эффективности САО со свойствами адаптации на основе блока параметриче ских КМ производилась с использованием общепринятых показателей эффективности (результативности) технологического процесса автоматизированного формирования зна Y Y Y ний: K = {k1;

k2 ;

k3} = Y2 Y1;

2 ;

2 1 100%, где коэффициенты k1, k2, k3 соответст Y1 Y венно обозначают абсолютный, сравнительный и относительный показатели эффектив ности (результативности) формирования знаний обучаемых [12, 13], а результаты стати стической обработки апостериорных данных серии экспериментов сведены в табл. 1.

Абсолютный, сравнительный и относительный показатели эффективности процесса формирования знаний контингента обучаемых отражают на сколько, во сколько и на сколько процентов изменилось номинальное значение относительно базового периода.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Таблица Результаты первичного статистического анализа результативности обучения Номер группы обучаемых Показатель 1 2 3 4 5 6 7 Показатели результативности обучения за 2004 г.

Объем выборки 20 21 25 18 18 15 0 Средний 4,05 4,286 4,24 4,611 4,056 4,4 - СКО ср. балла 0,686 0,845 0,779 0,502 0,802 0,507 - Показатели результативности обучения за 2005 г.

Объем выборки 24 22 24 25 24 22 23 Средний 4,333 4,046 4,375 4,16 4,042 4,091 4,696 СКО ср. балла 0,817 0,785 0,824 0,8 0,859 0,811 0,559 0, Показатели результативности обучения за 2006 г. (с исп. ТКМ в 3х группах) Объем выборки 26 23 29 24 25 22 22 Средний 4,5 4,609 4,379 3,708 3,92 3,773 4,455 3, СКО ср. балла 0,707 0,656 0,775 0,751 0,572 0,612 0,858 0, Итоги первичного статистического анализа Показатели, отражающие изменение эффективности обучения за 2004-2005 г.

0,283 -0,240 0,135 -0,451 -0,014 -0,309 - k 1,07 0,944 1,032 0,902 0,997 0,93 - k 6,996 -5,606 3,184 -9,781 -0,345 -7,023 - k3, % Изменение 0,131 -0,06 0,045 0,298 0,057 0, СКО Показатели, отражающие изменение эффективности обучения за 2005-2006 г.

0,167 0,563 0,004 -0,452 -0,122 -0,318 -0,241 -0, k 1,039 1,139 1,001 0,891 0,97 0,922 0,949 0, k 3,854 13,915 0,091 -10,865 -3,018 -7,773 -5,132 -4, k3, % Изменение -0,11 -0,129 -0,049 -0,049 -0,287 -0,199 0,299 -0, СКО 9. Применение корреляционного и дисперсионного анализа не отразили существенных и интересных научно-обоснованных тенденций, зависимостей и закономерностей.

10. В результате проведенного регрессионного анализа апостериорных данных полу ченные значения коэффициента множественной корреляции (КМК=0,558) и коэффици ента множественной детерминации (КМД=0,312) свидетельствуют, что 31,2% диспер сии зависимой переменной Y i (оценка УОЗО) определяется вариацией значений коэф фициентов (предикторов) K i находящихся в полученной линейной регрессионной мо дели Y ( K i ). Значения исходных ( ) и стандартизованных коэффициентов ( ' ) линей ной регрессионной модели Y ( K i ) представлены в табл. 2-3. Константа равна 4,653.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Таблица Значения исходных и стандартизованных коэффициентов ' Предиктор Vozr K 7 K 8 K 9 K14 K15 K16 K17 K18 K Значение исходного -0,006-0,002 -0,156 0,121 0,064 -0,0290,006 -0,0740,025 -0, - коэффициента Стандартизованный -0,017-0,010-0,7140,611 0,247 -0,104 0,034 -0,262 0,159 -0, - коэффициент Таблица Значения исходных и стандартизованных коэффициентов ' (продолжение) K 20 K 23 K 25 K 27 K 28 K 29 K K 21 K 22 K Показатель Значение исходного -0,0260,001 0,0350,013 0,009 -0,008 -0,111 -0,008 0,032 0, - коэффициента Стандартизованный -0,1470,002 0,1820,052 0,052 -0,113 -0,226 -0,018 0,172 0, - коэффициент Фактором (зависимой переменной) выступает непосредственно результативность формирования знаний контингента обучаемых Y, а предикторами в полученной линейной множественной регрессионной модели выступают: Vozr – возраст, K 7 – протанопия, K 8 – дейтеранопия, K 9 – тританопия, K14 – вербальный интеллект, K15 – обобщение, K16 – классификация, K17 – аналитичность, K18 – арифметический счет, K19 – комбинатори ка, K 20 – мнемоника и память, K 21 – плоскостное мышление, K 22 – объемное вообра жение, K 23 – вербальная ассоциативность, K 24 – вербальная оригинальность, K 25 – вербальная селективность, K 27 – образная ассоциативность, K 28 – образная оригиналь ность, K 29 – образная селективность, K 45 – уровень владения языком изложения.

Тогда уравнение множественной регрессии принимает вид:

Y = 4,653 0,006VOZR 0,002 K 7 0,156 K8 + 0,121K 9 + 0,064 K14 0,029 K15 + 0,006 K 0,074 K17 + 0,025 K18 0,009 K19 0,026 K 20 + 0,001K 21 + 0,035K 22 + 0,013K 23 + 0,009 K 0,008K 25 0,111K 27 0,008K 28 + 0,032 K 29 + 0,022 K 11. ТКМ позволяет реализовать дополнительный контур адаптации на основе блока па раметрических КМ, а также быстро провести комплексный системный анализ ИОС на правленный на повышение эффективности информационного взаимодействия между субъектами и средствами обучения, увеличение результативности технологического процесса формирования знаний обучаемых в процессе функционирования системы АДО.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com 12. В ходе дискриминантного анализа выделено несколько групп обучаемых в зависи мости от динамики значения показателя результативности обучения (оценки УОЗО):

«5» – группа отличников;

«4» – группа хорошистов;

«3» – группа троечников.

Рис. 10 отражает геометрическую интерпретацию взаимного относительного рас положения центроидов классов соответствующих выделенным группам обучаемых в заданном пространстве координат двух канонических дискриминантных функций.

Канонические Discriminant Functions Canonical дискриминантные функции Y – УОЗО Y + 3 – «троечники»

+ 4 – «хорошисты»

5 – «отличники»

+ центроид Group Centroid + классов Function Функция + + + 0 - - -2 0 2 -2 0 2 Функция Function Рис. 10. Центроиды трех классов обучаемых в пространстве двух канонических функций Информативность обоих канонических дискриминантных функций примерно одинакова, а их разрешающая способность существенно дифференцируется по отноше нию к центроидам классов: первая каноническая дискриминантная функция позволяет различать центроиды классов троечников и хорошистов относительно центроида клас са отличников, но плохо различает между собой центроиды классов троечников и хо рошистов;

вторая каноническая дискриминантная функция позволяет различать цен троиды классов хорошистов и отличников относительно центроида класса троечников, но плохо различает между собой центроиды классов хорошистов и отличников.

Комплекс программ позволяет реализовать автоматизацию задач исследования и системного анализа ИОС, информационного взаимодействия между субъектами и средствами обучения, а также существенно повысить эффективность функционирова ния САО со свойствами адаптации на основе блока параметрических КМ.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com Литература 1. Ветров А.Н. Факторы успеха в образовательной деятельности ВУЗа: Тенденции раз вития информационной среды дистанционного образования / А.Н. Ветров, Н.А. Ветров;

колл. монография под ред. члена-корр. Междунар. академии наук ВШ И.Н. Захарова. – СПб: МБИ, 2004. – С.54-65 (148 с.).

2. Ветров А.Н. Факторы успеха в образовательной деятельности ВУЗа: Когнитивная модель для адаптивных систем дистанционного обучения / А.Н. Ветров, Е.Е. Котова;

колл. монография под ред. члена-корр. Междунар. академии наук ВШ И.Н. Захарова. – СПб: МБИ, 2004. – С.65-78. (148 с.).

3. Ветров А.Н. Особенности структуры информационной среды адаптивных систем ДО / А.Н. Ветров, Н.А Ветров// «Актуальные проблемы экономики и новые технологии преподавания»: материалы IV междунар. науч.-практ. конф., г. С.-Петербург, 15- марта 2005. – СПб.: МБИ, 2005. – С.45-46.

4. Ветров А.Н. Информационная среда автоматизированного обучения на основе ког нитивных моделей / А.Н. Ветров, Е.Е. Котова, Н.Н. Кузьмин // Известия Междунар.

академии наук ВШ, №3(37). – М.: МАН ВШ, 2006. – 18с.

5. Ветров А.Н. Среда автоматизированного обучения со свойствами адаптации на основе когнитивных моделей: Монография. – М.: Деп. РАО. – 2007. – 256с.

6. Ветров А.Н. Программный комплекс для исследования адаптивной информационно образовательной среды на основе когнитивных моделей / А.Н. Ветров // «Современное образование:

содержание, технологии, качество»: материалы XIII междунар. науч.-практ. конф., г. С.-Петербург, 19 апреля 2007. – СПб.: СПбГЭТУ, 2007. – С.142-144.

7. Ветров А.Н. Адаптивное средство обучения в автоматизированной образовательной среде на основе блока параметрических когнитивных моделей / А.Н. Ветров // «Управление качеством в современном ВУЗе»: материалы V междунар. науч.-метод. конф., г. С.-Петербург, 21- июня 2007. – СПб.: МБИ, 2007. – С.110-113.

8. Ветров А.Н. Методики и алгоритмы в основе технологии когнитивного моделирования / А.Н. Вет ров // «Управление качеством в современном ВУЗе»: материалы V междунар. науч.-метод. конф., г.

С.-Петербург, 21-22 июня 2007. – СПб.: МБИ, 2007. – С.86-89.

9. Ветров А.Н. Реализация адаптивного обучения в автоматизированной образова тельной среде на основе когнитивных моделей / А.Н. Ветров // Известия СПБГЭТУ "ЛЭТИ", Вып. 1, Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2007. – 9с.

10. Ветров А.Н. Электронный учебник на основе процессора адаптивной репрезентации инфор мационных фрагментов в автоматизированной образовательной среде. – М.: Машинострое ние, ВКИТ №11, 2008. Деп. ВИНИТИ РАН. – 2008. – 15с.

PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com PROGRAM COMPLEX FOR THE TASKS OF RESEARCH OF ADAPTIVE ENVIRONMENT OF AUTOMIZED TRAINING BASED ON THE COGNITIVE MODELS A.N. Vetrov Saint-Petersburg Program complex oriented to automation of system analysis of information environment of automized training with properties of adaptation based on parametrical cognitive models, includes:the electronic textbook on the basis of the adaptive representaion of information fragments processor that take into account individual properies of person and technical op portunities of training means;

basic diagnostic module for testing of the residual knowledge level of the subject of training;

applied diagnostic module for automation of research process of cognitive model of the subject parameters Keywords: Cognitive model;

cognitive modeling technology;

adaptive representation of information fragmrnts processor PDF Created with deskPDF PDF Writer - Trial :: http://www.docudesk.com

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.