Автоматизированная система обучения и оценки знаний

 

Требования  при создании курсов Дистанционного Обучения

 

    При создании курсов ДО необходимо учитывать  следующие требования:

    Мотивация. Мотивация - необходимая составляющая обучения, которая должна поддерживаться на протяжении всего процесса обучения. Большое значение имеет четко  определенная цель, которая ставится перед студентом. Мотивация быстро снижается, если уровень поставленных задач не соответствует уровню подготовки студента.

    Постановка  учебной цели. Студент с самого начала работы за компьютером должен знать, что от него требуется. Задачи обучения должны быть четко и ясно сформулированы в программе.

    Создание  предпосылок к восприятию учебного материала. Для создания предпосылок к восприятию учебного материала могут быть полезны вспомогательные материалы (руководства для студентов), входящие в комплект готового пакета или подготовленные самим преподавателем. Возможно проведение предварительного тестирования.

    Подача  учебного материала. Стратегия подачи материала определяется в зависимости  от решаемых учебных задач. Важной проблемой  является оформление кадров, подаваемых на экран дисплея. Необходимо использовать известные принципы удобочитаемости.

    Обратная  связь. Этот критерий имеет ключевое значение для обучаемого, меньше - в  тестирующей программе, больше - в  тренажерной. Компьютер способен обеспечивать обратную связь, причем помощь эта может  быть индивидуальной.

    Оценка. В ходе работы с компьютером студенты должны знать, как они справляются с учебным материалом. Однако предпочтительно не указывать количество неправильных ответов до окончательного подведения итогов. Большинство студентов, как правило, стимулирует небольшое число оставшихся заданий, большое число выполненных заданий стимулирует меньше.   Наиболее важным в дистанционном курсе является организация коммуникаций "студент - преподаватель - студенты". Для этих целей рекомендуется организация работы студентов в проектах или "обучение в сотрудничестве", дискуссии.

    При создании курсов ДО широко используются гипертекстовые технологии и мультимедийные средства. Использование гиперссылок  приводит к нелинейной структуре  курса, к возможности перемещаться  обучаемому по своей собственной стратегии обучении по всему тексту курса.  Гипертекст - возможность создания "живого", интерактивного учебного материала,  снабженного ссылками между различными частями материала. Возможности гипертекста дают преподавателю  возможность разделить материал на большое число фрагментов, соединив их гиперссылками в логические цепочки. Следующим шагом здесь может быть создание на основе одного и того же   материала "собственных" учебников для каждого учащегося, в зависимости от его уровня знаний.  Гиперссылки позволяют обращаться к внешним источникам информации, делать курс частью сети Интернет.

    Тем не менее, практический опыт использования WWW в учебном процессе говорит  о том, что эта структура имеет  много недостатков. Огромный объем  информации в Интернете, отсутствие общей структуры осложняет поиск информации в Интернете. Способность отвлекаться на случайные раздражители типа побочных, но очень интересных ссылок, способность восприятия огромного количества совершенно ненужной информации, радость от отсутствия строгого наставника за спиной - всё это гораздо больше подходит психологически для обучения обезьяны, нежели эффективно работающего зрелого специалиста. Суровый жизненный опыт многих стран показывает, что студент, предоставленный сам себе и оставленный без контроля, немедленно начинает заниматься именно сбором "бананов" - он идет на чаты, анекдоты, игрушки и порносайты.

    Как критики, так и сторонники онлайнового  обучения согласны в том, что качество обучения не улучшается просто от того, что студентам дается доступ к новым технологиям. Качество зависит от методов, которыми эти технологии используются в учебном процессе…

    Нечто похожее творится и с использованием в образовании других сервисов Интернет. Электронная почта, Интернет - конференции и учебные форумы - прекрасные средства обсуждения учебного материала и взаимопомощи студентов. Но практика показывает, что без контроля преподавателя они либо используются для болтовни, либо не используются вообще. Преподаватели многих американских вузов "оживляют" Интернет-общение простым, но эффективным методом: они заранее объявляют перед началом курса, что 10-20 суммарного балла по курсу студент получит за вклад в дискуссии. Для "затравки" преподаватель обычно предлагает свои собственные вопросы, но дает возможность открывать свои собственные темы для обсуждения и студентам.

    Как и всякое техническое новшество, каждый из сервисов Интернет, от электронной  почты до WWW, имеет свою нишу оптимального применения в учебном процессе. И  у этой ниши есть границы. Возможно, одно из важнейших решений при создании веб-курса - это мера, в какой степени он может дополнять или заменять очный курс, в какой мере он может и должен использовать преимущества, даваемые другими формами обучения.

    Например, для класса живописи, предполагающего тесное личное общение студента и преподавателя, веб-курс может быть лишь скромным дополнением, сборником общих инструктивных материалов и онлайн-галереей обсуждаемых работ. В классе же экономической теории, как и в тысячах других, весь учебный процесс может быть переосмыслен и организован по-новому с применением Интернет.

    Современные курсы ДО отличаются сжатым, реферативным изложением материала, делают необязательным сплошного чтение материала, позволяют  строить процесс обучения в зависимости от уровня подготовки, быстроты усвоения материала, интересов обучаемого и т.п.

    Мультимедиа – это комплекс аппаратных и программных  средств, позволяющий человеку общаться с компьютером, используя самые  разнообразные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

    Мультимедиа - богатейшие возможности иллюстрации  изучаемого явления. Это повышает качество образования и позволяет удерживать внимание обучающегося. Если раньше пределом мечтаний был изношенный черно-белый  фильм, то современные технические средства позволяют создать гораздо более зрелищное учебное пособие в виде компьютерной анимации или даже игры. Использование средств мультимедиа позволяет активно использовать графику, цвет, мультимедиа, анимацию, звук.

    В работе с гипертекстом студент занимает более активную позицию в процессе обучения, т.к. он должен делать выводы по поводу прочитанного материала и сам выбирать последовательность переходов по гиперссылкам, в отличие от обычной книги, где материал излагается последовательно страница за страницей. Обучение становится ориентированным на студента.

    Использование средств мультимедиа и гиперссылок  на страницах курсов позволяет:

• Улучшить представления учебного материала.
• Организовать широкомасштабные дискуссии.
• Обеспечить удобный интерфейс.

 

    Назначение  экспертных систем, преимущества использования

 

    В начале 80-х годов в исследованиях  по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название "экспертные системы" (ЭС). Основным назначением ЭС является разработка программных средств, которые при решении задач, трудных для человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решения, решениям получаемым человеком-экспертом. ЭС используются для решения так называемых неформализованных задач, общим для которых является то, что:

• задачи не могут быть заданы в числовой форме;
• цели нельзя выразить в терминах точно определённой целевой функции;
• не существует алгоритмического решения задачи;
• если алгоритмическое решение есть, то его нельзя использовать из-за

ограниченности  ресурсов (время, память).

    Кроме того неформализованные задачи обладают ошибочностью, неполнотой, неоднозначностью и противоречивостью как исходных данных, так и знаний о решаемой задаче.

 

 

    Экспертная  система - это программное средство, использующее экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения неформализованных задач в узкой предметной области. Основу ЭС составляет база знаний (БЗ) о предметной области, которая накапливается в процессе построения и эксплуатации ЭС. Накопление и организация знаний - важнейшее свойство всех ЭС.

    Знания  являются явными и доступными, что  отличает ЭС от традиционных программ, и определяет их основные свойства, такие, как:

    1) Применение для решения проблем  высококачественного опыта, который представляет уровень мышления наиболее квалифицированных экспертов в данной области, что ведёт к решениям творческим, точным и эффективным.

    2) Наличие прогностических возможностей, при которых ЭС выдаёт ответы  не только для конкретной ситуации, но и показывает, как изменяются эти ответы в новых ситуациях, с возможностью подробного объяснения каким образом новая ситуация привела к изменениям.

    3) Обеспечение такого нового качества, как институциональная память, за  счёт входящей в состав ЭС базы знаний, которая разработана в ходе взаимодействий со специалистами организации, и представляет собой текущую политику этой группы людей. Этот набор знаний становится сводом квалифицированных мнений и постоянно обновляемым справочником наилучших стратегий и методов, используемых персоналом. Ведущие специалисты уходят, но их опыт остаётся.

    4) Возможность использования ЭС  для обучения и тренировки  руководящих работников, обеспечивая  новых служащих обширным багажом  опыта и стратегий, по которым  можно изучать рекомендуемую политику и методы.

    Возникает вопрос: "Зачем разрабатывать  экспертные системы? И не лучше ли обратиться к человеческому опыту, как это было в прошлом?". Отметим  лишь основные преимущества, которые  даёт использование ЭС. Преимуществами и положительными качествами искусственной компетенции являются:

    1) Её постоянство. Человеческая  компетенция ослабевает со временем. Перерыв в деятельности человека-эксперта  может серьёзно отразиться на  его профессиональных качествах.

    2) Лёгкость передачи или воспроизведения. Передача знаний от одного человека другому — долгий и дорогой процесс. Передача искусственной информации — это простой процесс копирования программы или файла данных.

    3) Устойчивость и воспроизводимость  результатов. Эксперт-человек может принимать в тождественных ситуациях разные решения из-за эмоциональных факторов. Результаты ЭС — стабильны.

    4) Стоимость. Эксперты, особенно высококвалифицированные  обходятся очень дорого. ЭС, наоборот, сравнительно недороги. Их разработка  дорога, но они дёшевы в эксплуатации.

    Вместе  с тем разработка ЭС не позволяет  полностью отказаться от эксперта-человека. Хотя ЭС хорошо справляется со своей работой, тем не менее в определённых областях человеческая компетенция явно превосходит искусственную. Однако и в этих случаях ЭС может позволить отказаться от услуг высококвалифицированного эксперта, оставив эксперта средней квалификации, используя при этом ЭС для усиления и расширения его профессиональных возможностей.

    Особенности ЭС, отличающие их от обычных программ, заключаются в том, что они  должны обладать:

    1. Компетентностью, а именно:

• Достигать экспертного уровня решений (т.е. в конкретной предметной области иметь тот же уровень профессионализма, что и эксперты-люди).
• Быть умелой (т.е. применять знания эффективно и быстро, избегая, как и люди, ненужных вычислений).
• Иметь адекватную робастность (т.е. способность лишь постепенно снижать качество работы по мере приближения к границам диапазона компетентности или допустимой надёжности данных).

    2. Возможностью к символьным рассуждениям, а именно:

• Представлять знания в символьном виде
• Переформулировать символьные знания. На жаргоне искусственного интеллекта символ — это строка знаков, соответствующая содержанию некоторого понятия. Символы объединяют, чтобы выразить отношения между ними. Когда отношения представлены в ЭС они называются символьными структурами.

    3. Глубиной, а именно:

• Работать в предметной области, содержащей трудные задачи
• Использовать сложные правила (т.е. использовать либо сложные конструкции правил, либо большое их количество)