Материал: Веб-версия инструментального комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ

Веб-версия инструментального комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ

Реферат

Отчет о практике содержит 36 страниц, 19 рисунков, 2 таблицы.

Ключевые слова: веб-версия инструментального комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ, средства мониторинга процесса функционирования обучающей ИЭС, подмодуль анализа текущего уровня компетенций обучаемых, компетенция, модель целевых компетенций, компетентностный подход, уровень текущих компетенций обучаемого, обучающие веб-ориентированные интегрированные экспертные системы (веб-ИЭС).

Цель работы: Разработка алгоритмов и программных средств поддержки взаимодействия компетентностно-ориентированных моделей в обучающих ИЭС (комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ)

В первом разделе производится анализ функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов, функционирующих в комплексе АТ-ТЕХНОЛОГИЯ. Также ставятся задачи дипломной работы.

Во втором разделе производится разработка алгоритмов анализа текущего уровня компетенций обучаемых, также приводится общая характеристика подхода к анализу текущего уровня компетенций обучаемых.

Содержание

Введение

1. Анализ функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов (подсистема поддержки построения обучающих веб-ИЭС, комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ)

1.1 Общая характеристика функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов

1.2 Экспериментальное программное исследование базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов

1.3 Требования на создание алгоритмов анализа текущего уровня компетенций обучаемых

1.4 Постановка задачи курсового проекта

2. Разработка алгоритмов анализа текущего уровня компетенций обучаемых

2.1 Общая постановка задачи

2.2 Разработка алгоритмов анализа текущего уровня компетенций обучаемых

2.2.1 Алгоритм анализа текущего уровня компетенций обучаемых

2.2.2 Алгоритм прогноза уровня компетенций обучаемых

Заключение

Литература

Введение

ориентированный инструментальный компетентностный

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. Комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ реализует задачно-ориентированную методологию компьютерного проектирования интегрированных экспертных систем, созданную профессором Рыбиной Г.В. в середине 90-х годов. Важной особенностью веб-версии комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ является наличие специальных программных средств, позволяющих создавать обучающие веб-ИЭС.

Важной 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. Это удовлетворяет всем требованиям образовательного мониторинга, представляю­щего собой систему сбора, хранения, анализа и представления информации о состоянии наблюдаемых объектов, явлений, про­цессов с целью их оценки, контроля или прогноза.

В связи с возникшей необходимостью в анализе уровня текущих компетенций обучаемых, а также в статической обработке соответствующих данных, был проведен анализ функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов (подсистема поддержки построения обучающих веб-ИЭС, комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ). По результатам приведенных исследований сформулированы требования на создание алгоритмов анализа текущего уровня компетенций обучаемых, а также поставлена задача разработки подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых (средства мониторинга процесса функционирования обучающей ИЭС).

В первом разделе производится анализ функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов, функционирующих в комплексе АТ-ТЕХНОЛОГИЯ., а именно: приводится общая характеристика функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов, а также проводится экспериментальное программное исследование базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов. И наконец, ставятся задачи дипломной работы.

Во втором разделе дается общая характеристика подхода к анализу текущего уровня компетенций обучаемых и представлены разработанные алгоритмы анализа текущего уровня компетенций обучаемых.

В третьем разделе приведены функциональные требования на создание подмодуля, описание архитектуры подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых. Указаны характерные черты программной реализации подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых, исследовано совместное функционирование разработанного модуля с компонентом выявления текущего уровня компетенций обучаемого. Также представлены результаты тестирования подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых, тест-примеры, проверяющие функционирование подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых. И наконец, приводится отчет об апробации в учебном процессе подмодуля анализа текущего уровня компетенций обучаемых.

1.Анализ функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов (подсистема поддержки построения обучающих веб-ИЭС, комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ)

.1Общая характеристика функциональных возможностей базовой версии компонента выявления текущего уровня компетенций обучаемого и модуля статистической обработки результатов

Задачно-ориентированная методология (ЗОМ) построения ИЭС [1] и поддерживающий ее инструментарий нового поколения - комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ позволяют осуществлять разработку широкого класса обучающих ИЭС, обладающих развитыми интеллектуальными средствами обучения, мониторинга и тестирования обучаемых.

Инструментальный комплекс АТ-ТЕХНОЛОГИЯ является динамически развивающимся отечественным инструментарием типа WorkBench, т.е. в контексте автоматизации программирования - это интегрированная инструментальная система, поддерживающая полный жизненный цикл создания на основе ЗОМ и сопровождения прикладных ИЭС в статических проблемных областях, включая интеллектуализацию процессов построения ИЭС. Важнейшими особенностями современных компьютерных технологий обучения являются процессы индивидуализации, интеллектуализации и веб-ориентации традиционных обучающих систем, программ и технологий, что в значительной степени определяется практическим использованием при их разработке методов и средств искусственного интеллекта, в частности экспертных систем и интегрированных экспертных систем, а также успехами бурно прогрессирующей технологии обучения через веб [2]. Важной особенностью комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ является наличие специальных инструментальных средств в виде подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС.

Этап детального проектирования компонентов обучающей веб-ИЭС проводится при помощи средств подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС и включает в себя:

построение эталонной модели курса Ме

построение модели обучаемого M1

построение модели обучения M2.

Построение модели проблемной области (ПрО) M3 и модели объяснения M4 обеспечивается базовыми средствами комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ. Построение Ме осуществляется в режиме работы преподавателя (DesignTime), а построение M1 и М2 - в режиме работы с обучаемым (RunTime). Общая архитектура подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС, включая средства взаимодействия подсистемы с другими средствами комплекса, представлена на Рис. 1.

Подсистема поддержки построения обучающих веб-ИЭС состоит из следующих средств: средства построения модели обучаемого M1, средства построения модели обучения M2, средства построения эталонной модели курса Ме, средства мониторинга процесса функционирования обучающей веб-ИЭС.

Рис.1. Общая архитектура подсистемы поддержки построения обучающих веб-ИЭС и её взаимосвязь с остальными средствами комплекса АТ-ТЕХНОЛОГИЯ

В фокусе внимания данной работы находятся программные средства формирования модели обучаемого М1, а также - средства мониторинга процесса функционирования обучающей ИЭС, поэтому подробно рассмотрим функциональность этих средств.

Средства мониторинга процесса функционирования обучающей ИЭС

Мониторинг ( лат. Monitor - тот, кто напоминает, предупрежда­ет; англ. Monitoring - осуществление контроля, слежения) представляет собой специально организованное, систематическое наблюдение за состоянием объектов, явлений, процессов с целью их оценки, контроля или прогноза. Образовательный мониторинг представляет собой систему сбора, хранения, анализа и представления информации о качестве образовательного процесса в образовательном учреждении.

В процессе мониторинга выявляются тенденции в развитии системы образования, соотнесенные во времени, а также последствия принимаемых решений. В рамках мониторинга проводится выявление и оценивание проведенных педагогических действий. При этом обеспечивается обратная связь, осведомляющая о соответствии фактических результатов деятельности педагогической системы ее конечным целям.

К основным функциям мониторинга относятся[17]:

диагностическая - сканирование состояния системы образования и происходящих в ней изменений, что позволяет дать оценку данным явлениям;

экспертная - в рамках мониторинга возможно осуществление экспертизы состояния, концепции, форм и методов развития системы образования, ее компонентов и подсистем;

информационная - мониторинг является способом регулярного получения сопоставимой информации о состоянии и развитии системы, необходимой для анализа и прогноза состояния и развития системы;

интегративная - мониторинг является одним из системообразующих факторов, обеспечивающих комплексную характеристику процессов.

При организации мониторинга важно выполнить следующие задачи[18,19]:

. Определить критерии качества реализации мониторинга, выработать комплекс показателей, обеспечивающих целостное представление о состоянии системы, качественных и количественных изменениях в ней.

. Отобрать средства диагностики.

. Установить уровень соответствия реального состояния объекта ожидаемым результатам.

. Систематизировать информацию о состоянии и развитии системы.

. Обеспечить регулярное и наглядное представление информации о происходящих процессах.

. Организовать информационное обеспечение анализа и прогнозирования состояния и развития системы образования, выработки управленческих решений.

Информация, собираемая в процессе мониторинга, должна соответствовать требованиям объективности, точности, полноты и достаточности[20].

Архитектура средств мониторинга процесса функционирования обучающих ИЭС представлена на рис.2. Данная архитектура включает два основных компонента: компонент обработки данных и компонент формирования отчетов для преподавателя.

Рис.2. Архитектура средств мониторинга процесса функционирования обучающих веб-ИЭС

База данных проекта. Обеспечивает хранение информации веб-ИЭС. Логическая схема текущей базы данных, с описанием её сущностей описана в приложении.

База данных находится под управлением СУБД MySQL 5. Текущая информация хранится в БД FBSTS. Периодически происходит резервное копирование данных.

Компонент обработки данных. Данный компонент обеспечивает сбор, хранение и анализ данных.

Компонент формирования отчетов. Данный компонент обеспечивает визуальное представление отчетов и сохранение отчетов в виде документов заданного формата.

Далее рассмотрим подробнее компонент обработки данных, а именно, - параметры статистической обработки информации и модуль статистической обработки данных.

Параметры статистической обработки информации

Статистики, характеризующие обучаемых, анализируются при помощи уровня знаний и уровня умений.

Уровень знаний определяется на основе тестирования, реализованного в обучающих веб-ИЭС. Результаты тестирования представляют из себя список тем, по которым обучаемый отвечал на вопросы, баллы, рассчитанные по обобщенной оценке Ричардсона, а так же общий балл за каждое тестирование. Количество прохождений тестов для всех курсов равно n >=2.

Рис.4. Параметры аналитической и статистической обработки результатов использования обучающих ИЭС

В данной работе уделяется внимание следующим статистикам:

Степень достижение целевых компетенций по конкретным курсам и дисциплинам: определение текущих компетенций обучаемых в зависимости от их уровня знаний и умений.

Прогноз уровня компетенций: прогнозирование компетенций обучаемых в будущем на основе статистики по имеющимся компетенциям до текущего момента.

Модуль статистической обработки информации

Архитектура модуля представлена на рис 3.

Рис.3. Архитектура модуля статистической обработки данных

Данная архитектура включает в себя 6 подмодулей: Подмодуль анализа текущего уровня компетенций обучаемых, подмодуль прогноза результатов экзамена, подмодуль анализа “проблемных зон” по конкретным курсам/дисциплинам, подмодуль анализа корреляции умений и знаний обучаемых по конкретным курсам/дисциплинам, подмодуль анализа эффективности применения индивидуальных планов обучения по конкретным курсам/дисциплинам.

Так как при мониторинге важную роль играет обработка данных, то рассмотрим параметры статистической обработки информации, используемой в процессе функционирования обучающих веб-ИЭС, характеризующих обучаемого и контингент обучаемых, сформулированные Рыбиной Г.В., для анализа огромного количества накопленных данных, с целью улучшения качества обучения и выполнения функций мониторинга.

Средства построения модели обучаемого