Технология формирования семейства ЭОС, имеющего сетевую структуру

Лекция16

Последним из рассматриваемых компонентов технологии проектирования ЭОС является технология формирования семейства ЭОС, имеющего сетевую структуру. При этом должен поддерживаться механизм наследования свойств, обеспечивающий совместное использование различными ЭОС семейства общих компонентов информационных баз. Указанное свойство предлагаемой технологии обеспечивает эффективное использование памяти ЭВМ и минимизирует трудоемкость формирования новой ЭОС, принадлежащей семейству.

Необходимость формирования семейства ЭОС в некоторой ПО обучения обьясняется тем, что для различных категорий обучаемых целесообразно использовать различные ЭОС, отличающиеся друг от друга дидактическими характеристиками в рамках единой модели обучения (стратегии обучения). Поддерживаются следующие возможности организации сети ЭОС.

Если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга

значениями следующих параметров модели обучения: DP ₂, N, Dk, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файлов ПРЕДМЕТ и АЛГОРИТМ, а также файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, СЛОВАРЬ, ГРАММАТИКА). Рассматриваемый случай организации сети ЭОС представлен на рис. 5.1. Можно отметить, что в случае, когда системы отличаются друг от друга значениями параметра J и (или) , организация их в сеть невозможна.

Если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга естественно-языковой формой представления алгоритмического предписания при сохранении его смысла (свойство синонимичности естественного языка), то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла ПРЕДМЕТ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа АЛГОРИТМ (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, СЛОВАРЬ).

Если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга свойствами учебных задач, определяемые записями соответствующих файлов типа ПРЕДМЕТ, при неизменном составе выделенных операций алгоритмического предписания, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла АЛГОРИТМ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа ПРЕДМЕТ (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, ГРАММАТИКА).

Если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга внешней формой представления учебных задач с эквивалентными свойствами (описываемые эквивалентными файлами типа ПРЕДМЕТ) или количеством однотипных задач, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла АЛГОРИТМ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа ПРЕДМЕТ (для случая ЭОС GRAD: ГРАММАТИКА).

И наконец очевидно, что если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга только списками обучаемых, реализуемыми в виде различных файлов типа МОДЕЛЬ, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файлов АЛГОРИТМ и ПРЕДМЕТ, а также файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, СЛОВАРЬ, ГРАММАТИКА).

  ...

ФАЙЛ МОДЕЛЬ

ФАЙЛ МОДЕЛЬ

ФАЙЛ МОДЕЛЬ

О Б Щ И Е Ф А Й Л Ы С Е Т И Э О С

	ФАЙЛ АЛГОРИТМ		ФАЙЛ ПРЕДМЕТ

ПРЕДМЕТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ

РАСШИРЕНИЕ СРЕДЫ

ОБУЧЕНИЯ В ЭОС GRAD

Рис. 5.1. Пример информационной базы семейства ЭОС

Таким образом, выделено пять базовых вариантов отличий между проектируемыми ЭОС, при которых возможна организация сети ЭОС за счет совместного использования общих файлов ИБ (табл.5.1). В общем случае, если отличия между проектируемыми ЭОС можно описать как некоторую комбинацию из рассмотренных выше базовых вариантов, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файлов, полученных как пересечение подмножеств общих файлов, указанных в соответствующих базовых вариантах. Так например, если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга значениями следующих параметров модели обучения: ∆T, , ∆P ₁, ∆P ₂, N, ∆k, а также естественно-языковой формой представления алгоритмического предписания, то организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла ПРЕДМЕТ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориенти­рованное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа АЛГОРИТМ (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, СЛОВАРЬ). В то же время, если пересечение подмножеств общих файлов, указанных в базовых вариантах организации сети ЭОС, является пустым, то организация проектируемых ЭОС, с указанными отличиями, в виде сети невозможна. Например, если две или более проектируемые ЭОС отличаются друг от друга естественно-языковой формой представления алгоритмического предписания и свойствами учебных задач, то организация таких ЭОС в виде сети невозможна.

В заключение можно отметить, что рассмотренная технология проектирования ЭОС представляет собой принципиально новый подход к разработке компьютерных систем обучения, характеризуемый высокой степенью автоматизации проектирования систем обучения открытого типа, способных гибко изменяться и расширяться в соответствии с требованиями эксперта-педагога.

Таблица 5.1

Отличия между проектируемыми ЭОС	Общие компоненты сети ЭОС (общие файлы ИБ)
1.Значение параметров модели обучения: ∆T, , ∆P1, ∆P2, N, ∆k	1.ПРЕДМЕТ 2.АЛГОРИТМ 3.В расширении среды обучения (для ЭОС GRAD): - Банк учебных задач; - СЛОВАРЬ - ГРАММАТИКА.
2.Естественно-языковая форма представления алгоритмического предписания	1. ПРЕДМЕТ 2. В расширении среды обучения (для ЭОС GRAD): - Банк учебных задач; - СЛОВАРЬ.
3.Свойства учебных задач	1. АЛГОРИТМ 2. В расширении среды обучения (для ЭОС GRAD): - ГРАММАТИКА.
4.Естественно-языковая форма представления учебных задач и(или) количество однотипных задач	1. АЛГОРИТМ 2. В расширении среды обучения (для ЭОС GRAD): - ГРАММАТИКА.
5.Списки обучаемых	1. ПРЕДМЕТ 2. АЛГОРИТМ 3. В расширении среды обучения (для ЭОС GRAD): - Банк учебных задач; - СЛОВАРЬ - ГРАММАТИКА.

Вопросы для самоконтроля:

1. Чем объясняется необходимость формирования семейства ЭОС в некоторой ПО обучения?

2. Если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга значениями следующих параметров модели обучения: ∆P ₂, N, ∆k, то за счет чего возможна организация сети ЭОС?

3. За счет чего возможна организация сети ЭОС, если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга естественно-языковой формой представления алгоритмического предписания при сохранении его смысла (свойство синонимичности естественного языка)

4. При каких условиях организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла АЛГОРИТМ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориентированное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа ПРЕДМЕТ (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, ГРАММАТИКА)?

5. За счет чего возможна организация сети ЭОС, если две или более проектируемых ЭОС отличаются друг от друга только списками обучаемых, реализуемыми в виде различных файлов типа МОДЕЛЬ?

6. Приведите пример информационной базы семейства ЭОС.

7. За счет чего возможна организация сети ЭОС, если отличия между проектируемыми ЭОС можно описать как некоторую комбинацию из базовых вариантов?

8. В каком случае организация сети ЭОС возможна за счет общего использования файла ПРЕДМЕТ, а также тех файлов, входящих в предметно-ориенти­рованное расширение среды обучения, которые не связаны с файлами типа АЛГОРИТМ (для случая ЭОС GRAD: Банк учебных задач, СЛОВАРЬ)?

9. Возможна ли организация сети ЭОС, если две или более проектируемые ЭОС отличаются друг от друга естественно-языковой формой представления алгоритмического предписания и свойствами учебных задач?

10. Какими свойствами обладает рассмотренная технология

проектирования ЭОС?

Выводы.

1. Построение интеллектуальных компьютерных систем обучения или экспертных обучающих систем (ЭОС) не носит серийного характера и является трудоемким процессом. Разработана технология проектирования ЭОС некоторому виду формируемой деятельности (навыкам алгоритмической природы). Ядром указанной технологии является автоматизированное проектирование подсистемы управления процессом обучения, что существенно снижает трудозатраты, необходимые для проектирования ЭОС указанного класса и позволяет перейти к их серийной разработке при соблюдении введенных ограничений на область применения.

2. Особое внимание в разработанной технологии отводится тем этапам проектирования, в которых участвует эксперт-педагог и в которых возможна та или иная степень формализации его деятельности, инвариантной к содержанию предметной области (ПО) обучения. Это достигается разработкой следующих технологий, являющихся компонентами рассматриваемой:

§ технологии формирования алгоритмического предписания;

§ технологии выбора значений параметров модели обучения;

§ технологии модификации существующей ЭОС;

§ технологии формирования семейства ЭОС, имеющего структуру сети.

3. Существенные затруднения при разработке алгоритмического предписания вызывает выделение набора типовых операций. Сформулированы (на содержательном уровне) следующие критерии, использование которых экспертом педагогом оптимизирует выделение набора типовых операций:

§ соответствие определенному виду учебной деятельности;

§ соответствие уровню обученности обучаемого;

§ соответствие психофизиологическим характеристикам обучае­мого;

§ повышение качества контроля знаний обучаемого;

§ повышение уровня адаптивности управления процессом обуче­ния;

§ соблюдение ограничений на ресурсы обучающей системы.

4. Технология выбора значений параметров модели обучения обеспечивает эффективную помощь эксперту-педагогу при принятии обоснованного решения, существенно не ограничивая его при этом. Это объясняется тем, что она вскрывает взаимосвязи параметров модели обучения. Определяя значения указанных параметров, эксперт-педагог реализует свое представление о том, как должен осуществляться процесс обучения. Таким образом, в зависимости от присвоенных значений параметров, ЭОС будет принимать те или иные личностные характеристики эксперта-педагога от “терпеливой” и “снисходительной” до ”требовательной” и “строгой”.

5. В связи с тем, что знания эксперта-педагога о процессе обучения, обучаемых и ПО обучения характеризуются динамичностью, принципиальной неполнотой и нечеткостью, требуется наличие инструментальных средств и соответствующей технологии, обеспечивающих адекватность ЭОС, как системы управления учебным процессом, знаниям конкретного эксперта-педагога. Разработанная технология модификации существующей ЭОС полностью отвечает указанному требованию, обеспечивая тем самым открытость спроектированной ЭОС, ее способность гибко изменяться и расширяться в соответствии с требованиями эксперта-педагога.

6. Для различных категорий обучаемых в одной ПО обучения целесообразно использовать различные ЭОС, отличающиеся друг от друга дидактическими характеристиками в рамках единой модели обучения (стратегии обучения). В этом случае требуется поддерживать механизм наследования свойств, обеспечивающий совместное использование различными ЭОС общих компонентов информационных баз. Указанное требование реализовано в технологии формирования семейства ЭОС, имеющего структуру сети, что обеспечивает эффективное использование памяти ЭВМ и существенно минимизирует трудоемкость формирования новой ЭОС, принадлежащей семейству.

7. Разработанная технология проектирования ЭОС, представляет собой принципиально новый подход к построению интеллектуальных компьютерных систем обучения открытого типа. Он характеризуется с одной стороны высокой гибкостью и универсальностью, обеспечиваемых участием в процессе проектирования человека - эксперта-педагога, а на ряде этапов и инженера по знаниям (программиста), с другой стороны - высокой степенью автоматизации, поддерживаемой инструментальными средствами проектирования МОНАП-ПЛЮС.

Дата добавления: 2014-01-13