Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Управление в социальных и экономических системах

Диссертационная работа:

Филосова Елена Ивановна. Управление многоуровневыми адаптивными обучающими системами как элементами формирования качества образовательного процесса : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.10 / Филосова Елена Ивановна; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т]. - Уфа, 2008. - 143 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/456

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1 МЕТОДЫ И АШГОРИТМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ БАЗ ЗНАНИЙ В ОБУЧАЮЩИХ СИСТЕМАХ 10

1.1 Классификация электронных обучающих сред и средств управления

образовательным процессом с их помощью 10

1.2 Принципы представления баз знаний в распределенных автоматизированных обучающих системах 17

1.3 Системы поддержки адаптивных режимов 21

1.4 Методы контроля знаний в обучающих системах 25

1.5 Требования, предъявляемые к распределенным адаптивным электронным учебным ресурсам 32

Выводы и результаты (основные направления исследования) 35

2 МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОУРОВНЕВОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗНАНИЙ НА ПРИМЕРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА 38

2.1 Жизненный цикл обучающей системы 38

2.2 Модель предметной области

2.2.1 Модель освоения учебного материала 43

2.2.2 Модель знаний 45

2.2.3 Модель процесса прохождения обучения

2.3 Модель обучаемого. 58

2.4 Модель контроля знаний 63

Выводы и результаты по второй главе 66

3 ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИЕЙ ЗНАНИЙ В МНОГОУРОВНЕВОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ АДАПТИВНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ 69

3.1 Принцип построения структуры обучающей системы 69

3.2 Принципы организации контента 77

3.3 Особенности работы подсистемы контроля знаний 82

3.4 Шкалирование результатов контроля знаний

3.5 Оценка равномерности распределения дистракторов 92

Выводы и результаты по третьей главе 94

4 РЕАЛИЗАЦИЯ МНОГОУРОВНЕВОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ АДАПТИВНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ 96

4.1 Функции управления в обучающей системе 96

4.2 Описание программного комплекса 98

4.3 Архитектура системы 104

4.4 Подсистема контроля знаний 106

4.5 Оценка качества программного комплекса 108

Выводы и результаты по четвертой главе 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 120

ПРИЛОЖЕНИЕ А 130

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 135 

Введение к работе:

Болонская "Декларация о Европейском пространстве для высшего образования", подписанная Россией в 2003 г., и "Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г." основными целями образования определяют повышение его качества, доступности, эффективности и требуют создания системы гарантий качества. С 2001 г. в образовательных организациях России ведутся работы по формированию систем менеджмента качества в соответствии с требованиями и рекомендациями ISO серии 9001:2001 (ГОСТР ИСО серии 9001-2001) [ 7, 21, 58]. Их выполнение является общепринятой гарантией устойчивого качества оказываемых услуг и хорошо отлаженной управленческой системой. Задача создания электронной обучающей системы (ЭОС) с соответствующим качеством может быть решена на основе применения CASE-технологий функционального моделирования и проектирования сложных организационных процессов [11, 14, 15, 15, 46, 57, 108] . Данный подход обеспечивает использование преимуществ объектно-ориентированных методов на уровне анализа и проектирования с использованием языка моделирования и объектно-ориентированных технологий управления учебным процессом.

Проведенный анализ отечественной и зарубежной литературы по оценке качества образовательных систем [18, 39, 52, 62, 94, 102] показал, что в основном рассматриваются вопросы мониторинга знаний обучающихся или внешней оценки образовательной организации со стороны государства. Вопросы построения личностно-ориентированных образовательных ресурсов с заданными критериями качества системы для повышения эффективности управления процессом обучения менее изучены.

Проблемой повышения эффективности образовательного процесса (ОП) с использованием информационных и компьютерных технологий занимались многие ученые [4, 7, 23, 28, 30, 32, 40, 42, 48, 55, 60]. Компьютерная технология основывается на использовании некоторой формализованной модели содержания, которая представлена программными средствами как педагогическими, так и телекоммуникационным. Совершенствование информационных технологий ОП включает разработку как новых методов управления ОП, так и методов и алгоритмов их использования в учебном процессе [13, 34, 47, 53, 58, 65, 67, 98, 105]. Наименее решенными в данной области являются задачи эффективного хранения учебно-методических материалов,, организации оптимального пути получения знаний с учетом индивидуальных характеристик обучаемых.

Исследование литературы и опубликованных в Интернет материалов [5, 6, 24, 36, 41, 49, 51, 53, 60, 68, 109] по проблемам разработки и применения информационных и компьютерных технологий позволило выявить наличие противоречий между:

-традиционными видами связей в представлении учебно-методического обеспечения и потребностью практики в инновационных формах подачи и обработки информационных материалов;

- абсолютизацией структур и форм построения- учебно-методических материалов для студентов и необходимостью изменения организационных структур на основе расширения их функциональных и информационных возможностей;

- процессом развития информатизации образования и отсутствием общего подхода к разработке новых программных средств обучения, интегрирующих современные педагогические и информационные технологии.

Наибольшая эффективность от процесса обучения достигается с применением адаптивных технологий [10, 12, 70, 27, 29, 40, 66, 103]. Адаптивные обучающие системы являются наследниками двух более ранних разновидностей компьютерных средств учебного назначения: интеллектуальных обучающих систем (ИОС) и автоматизированных обучающих систем (АОС). ИОС используют связи предметной области, обучаемого и сценария ОП для поддержки индивидуализации обучения. В настоящее время существует некоторое количество адаптивных обучающих систем, основанных на сложных и ресурсоемких алгоритмах искусственного интеллекта и обеспечивающих приемлемый уровень адаптации, поэтому встает задача разработки такого алгоритма поддержки адаптивного ОП; который позволяет проводить личностно-ориентированное обучение в произвольной предметной области с реализацией управления траекторией развития обучающегося. Не менее важны адекватная статистическая обработка результатов контроля знаний, представление их в виде показателей и графиков, понятных каждому специалисту, тщательный анализ всех факторов, влияющих на валидность (обоснованность) выводов по результатам ОП [1, 2, 3, 19, 26, 42, 45, 56, 63, 96, 97, 99, 106].

Необходимость решения всех этих задач определили актуальность темы диссертационной работы, предопределили ее цель и задачи.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов интеллектуальной поддержки принятия решений при работе с базами знаний в многоуровневых распределенных адаптивных обучающих системах и методов контроля знаний, а также создание профаммного комплекса управления обучением, соответствующего требованиям системы менеджмента качества ИСО 9001:2001.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов и средств управления образовательным процессом с помощью электронных обучающих сред для выявления и развития наиболее перспективных из них;

2. Спроектировать многоуровневую адаптивную систему с помощью CALS-технологий для организации управления качеством обучения согласно требованиям международных стандартов ИСО серии 9001;

3. Разработать модель управления организацией баз знаний учебных материалов, позволяющую сформировать обучающее пространство для мотивации развития личностных компетентностей;

4. Разработать метод и критерии оценки знаний, позволяющие принимать решение об усвоении учебного материала и формировании дальнейшей траектории обучения;

5. Разработать профаммный комплекс, предназначенный для реализации управления базами знаний в многоуровневых адаптивных обучающих системах и получить экспериментальное подтверждение практической применимости разработанного профаммного комплекса в учебном процессе.

Методы исследования. При решении поставленных задач в работе использованы элементы математического и имитационного моделирования, теории графов и множеств, математической статистики, теории автоматизированного проектирования информационных систем на основе инструментального объектно-ориентированного средства Rational Rose, основанного на применении стандартного языка моделирования Unified Modeling Language (UML), теории организации баз знаний и данных, а также методы и средства объектно-ориентированного программирования. На защиту выносятся:

• результаты анализа существующих методов и средств управления образовательным процессом с помощью электронных обучающих сред, с помощью которых было выявлены наиболее перспективные;

• алгоритм проектирования обучающих систем с учетом требований стандартов ИСО 9001:2001, позволяющий учитывать требования всех заинтересованных участников ОП;

• модель организации и управления базой знаний учебных материалов, позволяющую эффективно организовать знания о предметной области и формировать обучающее пространство для реализации личностных компетенций обучаемых для любой дисциплины;

• метод и критерии оценки результатов контроля знаний с учетом неполных ответов и вероятности угадывания правильного ответа и алгоритм шкалирования результатов обучения в единой метрической шкале, использующей заданное количество узловых точек, позволяющий сделать процесс более объективным, эффективным и управляемым;

• программный комплекс, предназначенный для реализации управления базами знаний в многоуровневых адаптивных обучающих системах.

Научная новизна. К новым результатам диссертации можно отнести:

• модель адаптивной структуры учебного курса управления образовательным процессом, позволяющую, в отличие от существующих, отображать знания и их взаимосвязи в виде квантово-структурного пространства обучения и формировать рациональную траекторию прохождения обучения в соответствии с принципом максимальной вероятности квантов структуры обучения;

• метод управления учебными воздействиями, учитывающий, в отличие от существующих, не только начальный уровень знаний обучающихся, но и такие параметры, как время изучения раздела, коэффициент забывчивости и другие индивидуальные особенности обучения;

• метод контроля знаний и алгоритм шкалирования результата, позволяющие принимать решение об усвоении учебного материала и формировании дальнейшей траектории обучения, отличающиеся возможностью учета вероятности угадывания правильного ответа и неполных, частично правильных ответов, а также получение результатов обучения в рейтинговой и/или единой метрической шкале, использующей заданное количество узловых точек.

Практическая ценность работы заключается в:

• алгоритме проектирования ЭОС с учетом требований системы менеджмента качества ИСО 9001:2001, позволяющие получить систему с заданными критериями качества;

• методе организации контента и формирования рациональной траектории обучения с учетом индивидуальных особенностей обучающегося, решающим задачи управления процессом обучения;

• методе и критериях контроля знаний обучающихся и средствах оценки достоверности полученных результатов, позволяющие принимать решение об успешности обучения;

• программном комплексе, позволяющем осуществлять управление адаптивным обучением.

Основания для выполнения работы.

Научно-исследовательская работа по тематике диссертации проводилась в рамках следующих проектов:

• грант аналитической ведомственной целевой программы Министерства образования Российской Федерации «Формирование системы менеджмента качества образовательных услуг университетского округа», проект № НЧ-НЧ-01-06-ПГ «Развитие научного потенциала высшей школы» в 2006-2007 г.

• Государственный контракт от 09 августа 2006 г. № П-156 на выполнение работ по проекту «Разработка информационно-методической поддержки систем управления качеством в образовательных учреждениях ВПО»

• инновационная образовательная программа подготовки кадров в области информационных технологий проектирования, производства и эксплуатации сложных технических объектов.

Апробация работы.

Результаты работы были представлены на следующих научных конференциях: V Всероссийской научно-практической конференции «Интеграция методической (научно-методической) работы в системе повышения квалификации кадров» (Челябинск, 2004), XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2004» (С.-Петербург, 2004), II международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатики и информационных технологий» (Тамбов, 2005), XIV международной научной конференции «Новые технологии в образовании» (Воронеж, 2006), Всероссийской научной конференции «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2007» (Астрахань, 2007), Всероссийской научно-практической конференции «Информационная среда вуза XXI века» (Петрозаводск, 2007). 

По результатам выполненных исследований опубликовано 19 печатных работ, в том числе 1 статья в рецензируемом научном журнале из списка ВАК.

Разработанный программный комплекс, а также полученные с его помощью данные используются в учебном процессе УГАТУ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объём работы составляет 143 страницы, 27 рисунков, 22 таблицы, 110 наименований использованной литературы. 

Подобные работы
Нугаева Камила Радиковна
Информационная система поддержки принятия решений при управлении качеством образовательного процесса университета на основе онтологии
Захаров Александр Александрович
Управление качеством учебного процесса профессионального образования на основе комплексных тестовых измерительных систем с использованием экспертных композиций
Зеленин Александр Юрьевич
Управление инвестиционным процессом развития региональной системы телерадиовещания на основе моделей и алгоритмов принятия решений
Фронкин Александр Витальевич
Управление процессами информационного обмена в распределенных библиотечных системах регионального уровня
Галкин Владимир Евгеньевич
Управление процессами построения и функционирования локальных вычислительных сетей как систем с распределенной обработкой данных
Жижина Светлана Валерьевна
Структурно-лингвистический способ управления процессами подтверждения качества фармацевтической продукции на предприятиях оптовой торговли
Синявская Ирина Анатольевна
Совершенствование процесса управления вузом на основе разработки и адаптации методики оценки качества деятельности
Зайцева Татьяна Владимировна
Инструментарно-технологическое управление процессами инновационного взаимодействия субъектов научно-образовательной сферы
Кан Ен Бок
Управление процессами реформирования социальной сферы в регионе
Бирюков Владимир Петрович
Управление процессами сокращения масштабов теневой экономики в России

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net