Дипломная работа: Информационная технология формирования компетенций в области использования геометрических эффектов в изобретательской деятельности

Т. А. Ильина понимает под методом обучения «способ организации познавательной деятельности учащихся».

Остановимся еще на одной классификации - классификации методов по характеру (степени самостоятельности и творчества) деятельности обучаемых. Эту весьма продуктивную классификацию еще в 1965 г. предложили И. Я. Лернер и М. Н. Скаткин. Они справедливо отметили, что многие прежние подходы к методам обучения основывались на различии их внешних структур или источников. Поскольку же успех обучения в решающей степени зависит от направленности и внутренней активности обучаемых, характера их деятельности, то именно характер деятельности, степень самостоятельности, проявление творческих способностей и должны служить важным критерием выбора метода. И. Я. Лернер и М. Н. Скаткин предложили выделить пять методов обучения, причем в каждом из последующих степень активности и самостоятельности в деятельности обучаемых нарастает.

1. Объяснительно-иллюстративный метод. Учащиеся получают знания на лекции, из учебной или методической литературы, через экранное пособие в «готовом» виде. Воспринимая и осмысливая факты, оценки, выводы, студенты остаются в рамках репродуктивного (воспроизводящего) мышления. В вузе данный метод находит самое широкое применение для передачи большого массива информации.

2. Репродуктивный метод. К нему относят применение изученного на основе образца или правила. Деятельность обучаемых носит алгоритмический характер, т.е. выполняется по инструкциям, предписаниям, правилам в аналогичных, сходных с показанным образцом ситуациях.

3. Метод проблемного изложения. Используя самые различные источники и средства, педагог, прежде чем излагать материал, ставит проблему, формулирует познавательную задачу, а затем, раскрывая систему доказательств, сравнивая точки зрения, различные подходы, показывает способ решения поставленной задачи. Студенты как бы становятся свидетелями и соучастниками научного поиска. И в прошлом, и в настоящем такой подход широко используется.

4. Частично-поисковый, или эвристический, метод. Заключается в организации активного поиска решения выдвинутых в обучении (или самостоятельно сформулированных) познавательных задач либо под руководством педагога, либо на основе эвристических программ и указаний. Процесс мышления приобретает продуктивный характер, но при этом поэтапно направляется и контролируется педагогом или самими учащимися на основе работы над программами (в том числе и компьютерными) и учебными пособиями. Такой метод, одна из разновидностей которого - эвристическая беседа, - проверенный способ активизации мышления, возбуждения интереса к познанию на семинарах и коллоквиумах.

5. Исследовательский метод. После анализа материала, постановки проблем и задач и краткого устного или письменного инструктажа обучаемые самостоятельно изучают литературу, источники, ведут наблюдения и измерения и выполняют другие действия поискового характера. Инициатива, самостоятельность, творческий поиск проявляются в исследовательской деятельности наиболее полно. Методы учебной работы непосредственно перерастают в методы научного исследования.

Итак, в педагогической литературе представлен широкий спектр методов обучения. Но какие методы обучения использовать? Какие взять за основу? Какие из них содержат оптимальные обучающие возможности?

Известен подход, в котором удачно обобщен в алгоритме «оптимальный выбор метода обучения» (Ю. К. Бабанский). Он состоит из семи шагов:

1. Решение о том, будет ли материал изучаться самостоятельно или под руководством педагога; если студент может без излишних усилий и затрат времени достаточно глубоко изучить материал самостоятельно, помощь педагога окажется излишней. В противном случае в той или иной форме она необходима.

2. Определение соотношения репродуктивных и продуктивных методов. Если есть условия, предпочтение должно отдаваться продуктивным методам.

3. Определение соотношения индуктивной и дедуктивной логики, аналитического и синтетического путей познания. Если эмпирическая база для дедукции и анализа подготовлена, дедуктивные и синтетические методы вполне по силам для взрослого человека. Они, бесспорно, предпочтительнее как более строгие, экономные, близкие к научному изложению.

4. Меры и способы сочетания словесных, наглядных, практических методов.

5. Решение о необходимости введения методов стимулирования деятельности студентов.

6. Определение «точек», интервалов, методов контроля и самоконтроля.

7. Продумывание запасных вариантов на случай отклонения реального процесса обучения от запланированного [7].

1.1.6 Методы многокритериальной оценки

При применении большинства методов возникают две основные проблемы: как получить оценки по отдельным критериям и как объединить, агрегировать эти оценки в общую оценку полезности альтернативы. В типичном методе принятия решения роли трех участников (или групп участников) - лиц, принимающих решение (ЛПР), экспертов и консультантов - определены следующим образом. Консультанты (иногда вместе с ЛПР) разрабатывают обычно перечень критериев. При этом определяется, как измерять уровень качества по каждому критерию, т. е. как строить шкалу измерений. Чаще всего используют балльные шкалы (от 1 до 10 или от 0 до 1). Далее на сцену выступают эксперты, которые рассматривают обычно в качестве «измерительных приборов». Эксперты оценивают каждую из альтернатив по шкале из критериев. Если экспертов несколько, то их оценки сводятся к единой. При наличии оценок каждой из альтернатив по каждому из критериев возможен переход к получению общей ценности альтернативы. Такой переход осуществляется обычно на основании формулы, агрегирующей (т. е. объединяющей) оценки по отдельным критериям в общую оценку полезности альтернативы. Существует масса подобных формул. Выбор той или иной из них чаще всего определяется консультантом. На этом этапе иногда (при большом числе альтернатив и критериев) используется ЭВМ, в которую вводятся общий вид формулы, оценки альтернатив по критериям, а получают на выходе общие оценки альтернатив.

Разные методы принятия решения при многих критериях отличаются способом перехода к единой оценке полезности альтернатив. Можно выделить ряд групп таких методов.

Прямые методы. В них зависимость общей полезности альтернативы от оценок по отдельным критериям известна заранее. Чаще всего используется вид зависимости, при котором определяются численные показатели важности критериев (т. е. их удельный вес), умножаемые на оценки по критериям. Этот метод называется методом «взвешенной суммы оценок критериев». Из других прямых методов необходимо назвать метод «дерева решений». Через просмотр всех вариантов выбора определяются альтернативные варианты решения. Для каждого альтернативного варианта подсчитываются вероятности осуществления, которые умножаются на его ценность в деньгах.

Методы компенсации, при которых оценки одной альтернативы пытаются уравновесить (скомпенсировать) оценками другой альтернативы. Это наиболее простой метод, при котором выписывают достоинства и недостатки каждой из альтернатив. Затем вычеркивают попарно достоинства (или недостатки) и изучают то, что осталось.

Методы порогов несравнимости задают правила сравнения двух альтернатив, при котором одна альтернатива считается лучше другой (например, оценки первой по большинству критериев лучше). В соответствии с заданным правилом альтернативы делятся (попарно) на сравнимые (одна лучше другой, либо эквивалентные) и несравнимые. Изменяя отношения сравнимости, получаем разное число пар сравниваемых альтернатив.

Аксиоматические методы определяют ряд свойств, которым должна удовлетворять зависимость общей полезности альтернативы от оценок по отдельным критериям. Эти свойства проверяются путем получения информации от ЛПР. В соответствии с этой информацией делается вывод о той или иной форме зависимости.

Человеко-машинные методы применяются в том случае, когда модель проблемы известна частично. Человек, используя ЭВМ, определяет желаемые соотношения между критериями.

Этими пятью группами методов охвачено большинство известных на сегодняшний день методов принятия управленческих решений, которыми я руководствовался и применял в дипломном проекте [7].

1.2 Постановка цели и задач исследования

В данной дипломной работе встала задача - в рамках ТРИЗ, помочь обучаемому, предлагая ему пути реализации его изобретения, при этом отталкиваясь от близких к его тематике патентов, но не используя их напрямую, а обходя, путем использования геометрических эффектов, на которых они основываются.

1.2.1 Цели и задачи разрабатываемого комплекса

Основные цели разрабатываемого комплекса:

1) позволять эксперту индексировать патентную информацию по геометрическим эффектам, добавляя их в связи к патентам;

2) помогать студенту повышать компетенции по использованию геометрических эффектов в патентах, при работе подсказывая по нужным ему функциям полезные геометрические эффекты и приводя соответствующие патенты-аналоги.

Для выполнения поставленных целей необходимо выполнять следующие задачи:

1) коэффициент патентов по степени их близости к предметной области изобретения;

2) индексирование патентной информации по геометрическим эффектам;

3) разработка алгоритма оценки релевантности геометрических эффектов относительно цели изобретения;

4) расчет и вывод наиболее подходящих геометрических эффектов.

5) разработка итогового теста для контроля сформированности компетенций и формирования отчетов о динамике повышения компетентности отдельным студентом и группы студентов.

6) Разработка схемы технологии формирования компетенций

1.3 Инноватор WEB

Базирующееся на ТРИЗ программное обеспечение поддержки Структурированных Инноваций. Программа разработана для групповой и индивидуальной работы и обеспечивает процесс создания высокоэффективных концепций.

Программа содержит инструменты для:

ѕ определения проблемы;

ѕ определения целей;

ѕ функционального моделирования;

ѕ формулирования направлений генерации идей;

ѕ рекомендации по генерации идей (изобретательские приемы);

ѕ инструменты оценки идей;

ѕ создания и выбора концепций.

В программу так же входит электронный учебник по основам ТРИЗ и Структурированным Инновациям.

1.3.1 Активатор

Базирующееся на ТРИЗ программное обеспечение поддержки Структурированных Инноваций. Программа разработана для индивидуальной работы, обеспечивает процесс освоения метода направленной генерации идей.

Программа содержит:

ѕ электронный учебник по основам Структурированных Инноваций;

ѕ поддержку процесса Структурированных Инноваций;

ѕ рекомендации по генерации идей (изобретательские приемы).

Путь к изобретению - это электронная книга по основам ТРИЗ. Разработана для индивидуальной работы, обеспечивает процесс освоения метода генерации идей с использованием изобретательских приемов.

Все программные комплексы используют ТРИЗ, но их общая проблематика не схожа. Разрабатываемая система направлена на развитие компетенций в области использования геометрических эффектов в ТРИЗ, чем и отличается от рассмотренных программных комплексов.

Таблица 1 - Сравнение аналогов

1.4 Разработка информационно-логической структуры системы

Язык UML представляет собой унифицированный язык визуального моделирования, который разработан для специфицирования (создания спецификации), конструирования, визуализации и документирования компонентов программного обеспечения и бизнес-процессов. Язык UML может быть использован для построения концептуальных и логических моделей сложных систем самого различного целевого назначения.

Конструктивное использование языка UML основывается на применении общих принципов объектно-ориентированного проектирования:

- Принцип абстрагирования, который предписывает включать в модель только те аспекты проектируемой системы, которые имеют непосредственное отношение к выполнению системой своих функций;

- Принцип многомодельности, который представляет собой утверждение о том, что никакая единственная модель не может с достаточной степенью адекватности описывать различные аспекты сложной системы. При этом наиболее общими представлениями сложной системы принято считать статическое (структурное) и динамическое (описание логики процессов) представления;

Принцип иерархического построения моделей сложных систем, который предписывает рассматривать процесс построения модели на разных уровнях абстрагирования или детализации в раках фиксированных представлений.

Представления о модели сложной системы фиксируются на языке UML в виде специальных графических конструкций - диаграмм: