Построение информационной образовательной среды вуза на основе технологий управления знаниями

Дидактические материалы разрабатывались на протяжении более чем 7 лет и состояли из учебной и рабочей программ, конспекта и текста лекций, комплектов практических заданий для самостоятельной работы, тестов, методических указаний, демонстрационных материалов.

Группы, принимавшие участие в эксперименте, не были отобранными специально, поэтому в них присутствовали как сильные студенты, так студенты со средней и слабой успеваемостью. Кроме того, предварительно по итогам успеваемости были выявлены студенты, имеющие склонность к работе с компьютером и испытывающие дискомфорт от общения с вычислительной техникой. Была также определена профессиональная склонность студентов (выделены студенты, отдающие предпочтение предметам гуманитарного и естественно-научного цикла).

На основе ранее созданной методики был проведен анализ постановки дидактической задачи (диагностируемые цели обучения, начальное состояние развития обучаемого, конечное прогнозируемое состояние, содержание обучения).

Анализ педагогической значимости КПУЗ был проведен при использовании одного фрагмента, связанного с изучением курса «Информатика» (специальность «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем»).

Перед проектированием КПУЗ был проведен анализ существующего учебного программного обеспечения по данному предмету, который показал, что в настоящее время, в основном разрабатываются и имеются отдельные компьютерные программы. На основании этого, было рекомендовано спроектировать целостный компьютеризированный курс, включающий в себя две части (лабораторный и компьютерный практикумы). Каждая часть состоит из отдельных компьютерных уроков по темам.

Выяснив цели обучения, требования к начальному уровню подготовленности обучаемых, проанализировав содержание, а также, что должен уметь выполнять до обучения обучаемый и что он потом сможет сделать после сеанса работы с КПУЗ на занятии в компьютерном классе, мы установили, что учебно-познавательная деятельность обучаемого может осуществляться со ступеней абстракции А или Б (задействованы механизмы адаптации) и завершиться на ступени Б или В (представлены задания для более продвинутых в обучении обучаемых). Кроме того, мы предварительно установили экспозицию времени в 25 мин с ориентиром, что по окончании обучения обучаемые будут уже оцениваться на ступени Б.

Данные для прогнозирования развития личности были получены на основе вычисления оценки в автоматизированном режиме на компьютере в процессе диалогового опроса. Результаты вычисления приведены в таблице 1.

Анализ полученных данных показывает, что КПУЗ в начале обучения позволяет адаптироваться обучаемым в соответствии с их исходным уровнем подготовленности и начать учебный цикл не только с различных ступеней абстракции, но и с разных уровней усвоения учебного материала. Кроме того, из анализа следует, что цели обучения, установленные по норме, предусмотрены в одном из вариантов завершения обучения. Цели обучения выбраны по уровню из совокупности конечных результатов процесса обучения. Для продвинутых в обучении обучаемых имеются задания повышенной сложности. Окончание обучения представлено достаточным множеством различных выходов и возможных вариантов его завершения или продолжения. Это позволяет использовать КПУЗ для обучаемых различной учебной ориентации и специализации.

Опираясь на установленную норму ступени абстракции, результаты последствий обучения обучаемых могут быть оценены и на более высокой ступени, чем это предусмотрено нормой.

Таблица 1

Оценка степени научности

Установлено, что содержание КПУЗ соответствует изучаемой учебной программе. Она может быть адаптирована для обучаемых с различной начальной подготовкой и специализацией. КПУЗ имеет значительные резервы для продвинутых в обучении обучаемых. Полученная совокупность образовательных траекторий показывает достаточное количество возможных вариантов обучения. Установленная норма обучения достигается при наличии резерва, при этом норма может переопределяться с переходом на другие траектории. Это позволяет управлять эффективностью образовательного процесса.

Для практического использования желательно разработать рекомендации по совершенствованию содержания и структуры КПУЗ, уточнить диагностируемые цели обучения, откорректировать смоделированные в КПУЗ дидактические процессы для исключения неэффективных образовательных траекторий.

Если КПУЗ будет использоваться в реальном педагогическом процессе, то требуется разработать инструктивные указания разработчикам и педагогам для обеспечения эффективности желаемых образовательных траекторий.

При апробации КПУЗ в реальных условиях требуется уточнить норму обучения или экспозицию времени сеанса работы с КПУЗ, так как в ней имеются значительные резервы увеличения эффективности процесса обучения.

Можно также провести дальнейший анализ педагогической значимости с учетом суммы учебных элементов и по содержанию обучения установить прогнозируемую степень осознанности. Затем пересчитать дидактический объем по образовательным траекториям, уточнить норму и получить полное представление о модели педагогической системы с компьютерной поддержкой.

Дальнейшие исследования можно проводить при накоплении практического опыта работы с КПУЗ, сборе реальных данных и анализе соответствия их прогнозируемым. Установить основные (модальные) траектории и тем самым определить реальные характерные пределы дидактических возможностей учебной компьютерной технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении обобщены и систематизированы результаты теоретического исследования; сформулированы выводы, подтверждающие гипотезу и доказывающие обоснованность положений, выносимых на защиту. Разработанная методика проектирования и использования систем управления знаниями на основе корпоративных порталов управления знаниями может успешно, как показал эксперимент, применяться в высших учебных заведениях.

В ходе теоретического и практического исследования проблем применения технологий управления знаниями в информатизации процесса обучения в вузе были получены следующие результаты:

1. Предложены принципы проектирования и создания системы управления знаниями вуза на основе онтологического моделирования и семантических методов, удовлетворяющие специфическим требованиям к поддержке бизнес-процессов и стратегии деятельности вуза. На основе предложенных принципов разработана структура системы управления знаниями, предоставляющая возможность объединять поддержку различных бизнес-процессов на основе использования единой онтологической модели знаний вуза и семантических методов работы с ней. Установлено, что наиболее эффективным является реализация системы управления знаниями в виде корпоративного портала управления знаниями.

2. Доказано, что использование технологий управления знаниями при реализации электронных образовательных ресурсов позволяет осуществить переход от обучения, управляемого только компьютерной системой, к обучению, управляемому как компьютерной системой, так и обучаемым. Использование в процессе обучения системы управления знаниями на основе КПУЗ приводит к тому, что обучаемый получает возможность не только отвечать на вопросы системы, но и задавать ей свои вопросы, на которые система либо отвечает сразу, либо за несколько итераций позволяет пользователю получить правильный ответ. Такой диалог все более приближается к живому диалогу педагога с обучаемым. Важным является и то, что система управления знаниями способна самообучаться, т.е. в процессе общения с конкретным обучаемым может с течением времени выработать оптимальный способ общения, зная предпочтения и особенности характера обучаемого.

3. Установлено, что педагогическая значимость разработки и использования КПУЗ оценивается педагогической целесообразностью и педагогической эффективностью, а в целом сама педагогическая значимость гарантирует обеспечение (воспроизведение) пределов задаваемых качеств в формировании личности обучаемого. Педагогическая целесообразность разработки и применения в процессе обучения КПУЗ определяет соответствие процесса обучения конкретному состоянию модели педагогической системы, позволяющему достигать поставленные цели обучения, а педагогическая эффективность - производительность (эффективность) КПУЗ как модели педагогической системы по формированию в процессе обучения предписанных (спрогнозированных) свойств и качеств личности обучаемого.

4. Разработано и внедрено программное обеспечение поддержки систем интеграции информации и управления знаниями на основе онтологического моделирования и семантических методов, включающее такие основные системы, как:

· система управления результатами образовательной деятельности на основе создания базы знаний с описаниями объектов интеллектуальной деятельности и набора функциональных подсистем для ведения базы знаний и организации коллективной работы с объектами интеллектуальной собственности;

· Web-портал для работы с явными и скрытыми знаниями для формирования метаданных документов и профилей компетентности обучаемых с целью повышения эффективности поиска и предоставления доступа к требуемым знаниям. Поддержка взаимодействия обучаемых посредством он-лайн общения и дискуссий. Ранжирование обучаемых, в зависимости от их активности в процессе распространения знаний, и курирование экспертами процессом обмена знаниями;

· онтологическая база знаний для хранения онтологических моделей знаний образовательной организации и семантических метаописаний объектов знаний в реляционных СУБД и предоставления эффективного доступа к ним с использованием набора прикладных программных интерфейсов и средств поддержки;

· корпоративный портал управления знаниями, включающий серверы онтологий и метаданных объектов знаний образовательной организации для реализации функциональных подсистем и доступа к онтологической базе знаний.

5. Результаты эксперимента по применению созданного программного обеспечения на основе разработанных моделей, методов и алгоритмов по управлению знаниями вуза показали его эффективность в части совершенствовании учебного процесса, автоматизации процессов сбора информации, выявления и формализации новых знаний, адаптации к индивидуальным особенностям обучаемых, сокращении сроков освоения и повышении эффективности использования средств информатизации образования.

Необходим комплекс взаимосвязанных дальнейших исследований во всех областях информатизации вуза. В ходе таких исследований следует выявить оставшиеся за рамками данной диссертации положительные и отрицательные аспекты предложенной методологии информатизации обучения в вузе на основе технологий управления знаниями.

По теме диссертационной работы было опубликовано более 30 научных работ (8 из которых в рекомендованных ВАК РФ ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях).

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

I. Публикации в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Принципы построения интеллектуальных обучающих сред на основе технологий управления знаниями. // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия информатизация образования. / М.: РУДН - 2008, N3. _ С. 17-22

2. Технологии управления знаниями как базис информатизации обучения в вузе // Вестник Московского университета МВД России. / М.: 2010, N1. _ С. 51-64

3. Принципы создания образовательных корпоративных порталов управления знаниями // Информатика и образование. / М.: - 2010, N2. _ С. 114-117

4. Методические основы использования корпоративных образовательных порталов управления знаниями для организации адаптивного обучения // Вестник Московского государственного областного университета. / М.: - 2010, N1. _ С. 169-172

5. Модель образовательной области на основе технологий управления знаниями // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия информатизация образования. / М.: РУДН - 2010, N1. _ С. 89-94

6. Методология построения и использования корпоративных порталов управления знаниями в системе образования // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия информатизация образования. / М.: РУДН - 2010, N1. _ С. 52-59

7. Принципы проектирования образовательных порталов управления знаниями. // Вестник Московского государственного областного университета. / М.: - 2010, N1. _ С. 156-159

8. Методические основы использования корпоративных порталов управления знаниями для организации адаптивного обучения // Информатика и образование. / М.: - 2010, N3. _ С. 108-110

II. Монографии

9. Информатизация обучения в вузе на основе технологий управления знаний. Монография. // Курск: Из-во КГУ, - 2008. 200 с.

10. Методология проектирования корпоративных порталов управления знаниями для образовательных организаций. Монография. // Курск: Из-во КГУ, - 2009. 190 с.

III. Статьи, тезисы

11. Экспертные системы в обучении. // Тезисы докладов 6 Всероссийской конференции "Информатизация образования _ 98", Курск, КГПУ, 1998._ С. 67_68.

12. Некоторые вопросы проектирования экспертных обучающих систем // Педагогическая информатика, 1999._ №1._ С. 26_27

13. Принципы организации диалога в экспертных обучающих системах. // Материалы 10 Международной конференции “Применение новых технологий в образовании”, Троицк, 1999._ С. 46_47.

14. Особенности организации диалога в экспертных обучающих системах. // Сборник трудов 9 Международной конференции “Информационные технологии в образовании, Москва, 1999._ С.163_164

15. Принципы организации диалога в обучающих программах. // "Физико-математические науки и информационные образовательные технологии". Сборник статей. Курск, КГПУ, 1999._ С. 32_36.

16. Проект стандарта образовательной дисциплины "Информатика". // “Интернет в системе образования”. Сборник материалов научно-практической конференции. Курск, КГПУ, 2001._ С. 39_50.

17. Дидактические требования к программным педагогическим средствам дистанционного обучения английскому языку. “Интернет в системе образования”. Сборник материалов научно-практической конференции. Курск, КГПУ, 2001._ С. 51_56.

18. Принципы отбора заданий для тестирования по информатике в общеобразовательной школе. // Развитие системы тестирования в России. Тезисы докладов III Всероссийской научно-методической конференции. М.: Центр тестирования МО РФ, 2001. _ С. 145.

19. Принципы создания системы дистанционного образования на основе мультиагентных технологий. // XIII Международная конференция «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции. Часть 5._ М.: Просвещение, 2003. _ С. 87_88.

20. Информационные ресурсы образования. // Электронный учебник. Теория и практика. Межвузовский сборник статей. Курск, КГУ, 2004. _ С.47_57.

21. К вопросу проектирования интеллектуальных обучающих систем для образовательной области "Технология". // Электронный учебник. Теория и практика. Межвузовский сборник статей. Курск, КГУ, 2004._ С.108_112.

22. Интеллектуальная программа-тренажер для изучения архитектуры компьютера. // Информатизация сельской школы. Труды II Всероссийского научно-методического симпозиума. М.: МГОПУ, 2004. _ С. 215-218.

23. Обучающие системы на основе мультиагентных технологий. // Информатизация сельской школы (Инфосельш-2005) Труды III Всероссийского научно-методического симпозиума - Анапа. М.; Типография ФГУП «ПИК Винити», 2005. _ С. 225-229.

24. Некоторые аспекты индивидуализации обучения в интеллектуальных обучающих системах. // Информатизация сельской школы. Труды II Всероссийского научно-методического симпозиума. М.: МГОПУ, 2004. _ С. 266-269.

25. IDEF0 в моделировании бизнес-процессов управления качеством образования в вузе. // Деятельность университета по подготовке конкурентоспособных кадров, обеспечению качества жизни в регионе, развитию его духовно-нравственной среды: сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава и научно-педагогических работников Курского государственного университета/ отв. ред. А.Н. Худин - Курск: Изд-во Курск. гос. ун-та , 2007. - 279 с. _ с.9 - 14.

26. Проблема реализации развивающего личностно ориентированного потенциала информационно-коммуникационных технологий. // Инновации в непрерывном профессиональном образовании конкурентоспособных кадров: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (Курск 23-24 октября 2007г.). - Курск: Изд-во КГУ, 2007 . - Ч . I . - 284с. _ с.133-138).

27. Архитектура обучающей системы на основе мультиагентных технологий. // Сборник трудов международной научно-практической конференции «Информатизация образования - 2005». - Елец: Елецкий ГУ, 2005. - с. 304 - 307.

28. Возможности применения информационной обучающей среды для обучения студентов гуманитарных специальностей // Сборник трудов международной научно-практической конференции «Информатизация образования - 2005». - Елец: Елецкий ГУ, 2005. - с. 302-304.

29. Модель представления учебного материала в интеллектуальных обучающих системах. // Известия Курского государственного технического университета. / Курск: КурскГТУ - 2008, N3. _ с. 55-60.

30. Основы проектирования интеллектуальных информационных обучающих сред. // Информационная образовательная среда. Теория и практика: Бюллетень. Вып.2. - М.:ИСМО РАО, 2007. _ с. 41-48

31. Информатизация вузовского образования на основе технологий управления знаниями. // Информационные технологии в образовании: Бюллетень. Вып.№3. - М.:ИСМО РАО, 2009. _ с. 119-133

32. Применение технологий управления знаниями при разработке интеллектуальных обучающих сред. // Вестник Московского городского педагогического университета. / М.: МГПУ - 2008, N1. _ с. 77-83

33. Информатизация современного профессионального образования на основе технологий управления знаниями. // Психолого-педагогический поиск. / Рязань: РГУ им. С.А. Есенина - 2009, N3. _ с. 47-56

34. Информатизация профессионального образования как фактор повышения качества подготовки специалистов // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «От качества образования - к качеству жизни». - Старый Оскол: ТНТ, 2009. - Т.1. - с. 270-277