Засоби, моделі та технологія автоматизованого групового навчання

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МОДЕЛЮВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ ім. Г. Є. ПУХОВА

РАДЕЛЬЧУК Галина Іванівна

УДК 004.78:371.311

ЗАСОБИ, МОДЕЛІ ТА ТЕХНОЛОГІЯ АВТОМАТИЗОВАНОГО ГРУПОВОГО НАВЧАННЯ

05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Центрі таймерних обчислювальних систем

Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України, м. Київ

Науковий керівник: доктор технічних наук, с.н.с. Корольов Юрій Всеволодович, Центр таймерних обчислювальних систем

Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України,

заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти:

Заслужений діяч науки і техніки України, доктор технічних наук,

професор Додонов Олександр Георгійович,

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України, заступник директора з наукової роботи

Кандидат технічних наук, доцент Єлізаренко Геннадій Миколайович,

НТУУ “Київський політехнічний інститут” МОН України,

Учбово-науковий комплекс “АПРОДОС”,

кафедра автоматизації проектування енергетичних процесів та систем, професор

Провідна установа: Національний авіаційний університет МОН України, кафедра прикладної інформатики, м. Київ

Захист відбудеться 25 жовтня 2001 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.185.02 в Інституті проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України за адресою: 03680, м. Київ-164, вул. Генерала Наумова, 15

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України за адресою: 03680, м. Київ-164, вул. Генерала Наумова, 15

Автореферат розісланий 23 вересня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук Семагіна Е. П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема підвищення ефективності навчання з кожним роком стає все актуальнішою. Значні темпи ускладнення та оновлення технічної оснащеності усіх сфер виробництва та обслуговування викликали різке збільшення обсягу професійних знань, умінь та навиків, необхідних для успішного вирішення висунутих життям завдань. Разом з тим, як відзначено у Державній національній програмі “Освіта. Україна ХХІ століття”, система освіти в Україні не відповідає вимогам, які висуваються перед нею в сучасних умовах. Одним із шляхів практичної реалізації цілей та завдань, визначених у Законі України “Про освіту”, є розробка і впровадження сучасних технічних засобів навчання (ТЗН) та нових інформаційних технологій (НІТ) навчання на базі комп'ютерних засобів. Ці завдання вимагають нових технічних і технологічних вирішень.

Основною формою організації навчального процесу в усіх освітніх закладах є групове навчання з провідною участю викладача. Очевидно, що ще на протязі досить значного періоду інформаційні технології навчання будуть розвиватись у його надрах (за прогнозами, на початок ХХI ст. комп'ютеризоване навчання буде займати не більше 50% навчального часу): предметно-урочна (аудиторна) система навчання, класно-кабінетне групування учнів, концентрація навчального процесу в навчальному закладі тощо. Технологія групового навчання з викладачем складалась десятиліттями і надто стійка, щоб можна було на неї посягати, а не пристосовуватись до неї. Тому один із шляхів удосконалення процесу навчання полягає в розвитку саме групової системи, зокрема, в пошуках методів та засобів автоматизації як діяльності викладача, так і діяльності учнів, розробки методики проведення групових навчальних занять під управлінням викладача з комп'ютерною підтримкою. Однак на даний час недостатньо науково-обгрунтовані підходи до створення та впровадження в процес групового навчання комп'ютерних засобів та НІТ, а також науково-обгрунтованих моделей автоматизованого групового навчання з комп'ютерною підтримкою. До цього часу ще не сформовано єдиного погляду на застосування ТЗН та НІТ саме для групового навчання різноманітним дисциплінам. При значній кількості публікацій, присвячених окремим аспектам даної проблеми, вона до цього часу не має методологічного фундаменту та комплексного наукового обгрунтування. Тому розробка та впровадження у навчання НІТ є актуальною науковою проблемою, що має форму концепцій комп'ютерної технології навчання або інформатизації освіти. Аналіз положень існуючих варіантів цих концепцій дозволяє зробити наступні висновки: дослідження в галузі НІТ та комп'ютеризації навчання перш за все повинні включати роботи, що забезпечували б впровадження єдиної технічної політики з використанням ієрархії сумісних достатньо потужних ПК (з орієнтацією на ПК класу IBM PC), які задовільняють умовам їх використання для підтримки інтегрованого інформаційного середовища навчального процесу всіх рівнів освіти з урахуванням ергономічних та санітарно-гігієнічних вимог; дослідницькі роботи повинні бути орієнтовані на створення автоматизованих систем різноманітного призначення із застосуванням ідей когнітивної психології, технології інтегрованого використання даних різних типів, методів автоматичної побудови проблемно-орієнтованих баз знань, методів теорії прийняття рішень тощо; інформаційні технології навчання та комп'ютеризація освіти повинні задовільняти умові доцільності при мінімально необхідних витратах на серійне виготовлення програмно-апаратних засобів навчання. Це і визначило мету та задачі досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у відповідності з Державною національною програмою “Освіта. Україна ХХI століття”, в межах науково-дослідних робіт (НДР) Центру таймерних обчислювальних систем (ЦТОС) Інституту кібернетики ім. В. М. Глушкова НАН України (теми “Розробка таймерних обчислювальних пристроїв та систем автоматизованого управління і інформатики”, № ДР 0194U006283; “Розробка та впровадження перспективних таймерних технологій в інформаційно-обчислювальних системах”, № ДР 0100U004345); за замовленням Головного управління освіти Київської міської державної адміністрації (Договір №2/96 від 25.09.1996 р. на виконання інноваційного проекту “Розробка технічної документації та створення дослідних зразків екологічно чистого з точки зору електромагнітного випромінювання дисплейного класу для потреб навчальних закладів народної освіти”, № ДР 0196U022176).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є обгрунтування та розробка засобів і технології автоматизованого групового навчання під управлінням викладача, інваріантних до семантики навчальних дисциплін. В основу досліджень покладено принцип комплексного використання традиційного та автоматизованого навчання із застосуванням НІТ і нових підходів до моделювання процесу групового навчання. Для досягнення поставленої мети в дисертації вирішуються такі задачі:

1. Системний аналіз сучасних комп'ютерних систем і на його основі визначення структури програмно-апаратних засобів для побудови інформаційних навчальних комплексів (ІНК), які можуть бути використані для створення автоматизованих систем групового навчання з максимальною ефективністю та мінімально необхідними витратами.

2. Побудова та дослідження моделей автоматизованого групового навчання на базі ІНК.

3. Розробка: технології проектування комп'ютеризованих навчальних курсів (КНК) для підтримки навчання різноманітним дисциплінам; програмних засобів автоматизації управління процесом групового навчання на базі ІНК; інтерфейсу користувачів.

4. Розробка загальної технології автоматизованого групового навчання.

5. Реалізація ІНК на базі таймерної технології, орієнтованих на загальноосвітні школи.

Об'єкт дослідження - автоматизовані системи групового навчання.

Предмет дослідження - засоби та технологія автоматизованого групового навчання.

Методи дослідження. Для обгрунтування раціональної структури ІНК використано порівняльний аналіз архітектурних особливостей, функціональних, технічних та програмних параметрів сучасних комп'ютерних систем. Побудова інваріантної моделі та формалізація автоматизованого групового навчання під управлінням викладача виконувалась на основі загальної теорії багаторівневих ієрархічних систем прийняття рішень. Для розробки пакета програм управління використовувались засоби мультитермінальної багатозадачної операційної системи (ОС) DOSLine. Для розробки таймерного ІНК застосовано технологію побудови таймерних інформаційних систем.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Побудовано та формалізовано інваріантну модель автоматизованого групового навчання, що відображає механізми взаємодії викладача, групи учнів та програмно-апаратних засобів ІНК і не залежить від предметної області та умов навчання.

2. Побудована адаптивно-параметрична модель навчання, яка характеризує основні компоненти системи "викладач - ІНК - група учнів", відображає механізми перетворення підсистем із одного стану в інший та забезпечує адаптацію програмно-апаратних засобів ІНК і методики навчання до індивідуальних особливостей учнів.

3. На основі створених моделей розвинута та удосконалена технологія проектування і розробки КНК для підтримки навчання різноманітним дисциплінам; розроблена загальна технологія автоматизованого групового навчання на базі ІНК під управлінням викладача.

4. Розроблена таймерна мультиконсольна інформаційна система (ТМІС) із зниженим рівнем електромагнітного випромінювання (ЕМВ).

Обгрунтованість та достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується коректністю постановок задач, коректним використанням апарату теорії багаторівневих ієрархічних систем, результатами експериментальних досліджень, апробацією працездатності розроблених програм та їх впровадженнями у навчальний процес.

Наукове значення роботи полягає у вирішенні актуальної наукової задачі - створення сучасних засобів та технології автоматизованого групового навчання під управлінням викладача на основі нових науково-обгрунтованих моделей навчання. Отримані результати складають формальний апарат для вдосконалення методики автоматизації групового навчання та подальшого розвитку інформаційних технологій навчання.

Практичне значення отриманих результатів полягає у розробці комплексу програм управління процесом групового навчання, рекомендацій для проектування інтегрованого середовища КНК, технології автоматизованого групового навчання на базі ІНК під управлінням викладача (що дозволяє забезпечити досягнення якісно нового рівня викладання різних дисциплін), а також ТМІС на базі одного ПК, орієнтованої на загальноосвітні школи. Отримані результати не вимагають розробки спеціалізованих ТЗН, дозволяють виключити з навчального процесу використання складного та дорогого обладнання, а також ефективніше використовувати наявні комп'ютерні засоби. Застосування таймерної технології для розробки ІНК дозволяє додатково зменшити вартість ІНК та поліпшити його екологічні характеристики в порівнянні з відомими рішеннями. Технологія побудови ТМІС є основою для розробки вітчизняних мультиконсольних комплексів та таймерних ІНК з кольоровим графічним режимом роботи на робочих місцях (РМ) учнів.

За результатами досліджень виготовлено понад 100 учбових дисплейних класів (УДК) на дослідно-конструкторській базі Технологічного університету Поділля (ТУП, м. Хмельницький) для потреб ТУП та за замовленням Управління освіти Хмельницької обласної державної адміністрації, які були впроваджені у навчальний процес в учбових закладах Хмельницької області. Технологія автоматизованого групового навчання на базі ІНК апробована в Учбовому центрі комп'ютерних технологій Української Асоціації “УКРСТЕНО”, що діє на базі Міжнародного науково-навчального Центру інформаційних технологій і систем НАН України та МОН України. Отримані результати були також використані у наукових дослідженнях ЦТОС при виконанні ряду НДР.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідались та обговорювались на двох республіканських, двох міжнародних конференціях та двох наукових семінарах, а саме: на IV республіканській науково-технічній конференції “Проблеми нелінійної електротехніки”, м. Київ, 1992 р.; на Республіканській науково-методичній конференції “Програмно-технічні засоби інформатизації освіти”, м. Київ, 1995 р.; на Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми фізичної та біомедичної електроніки”, м. Київ, 1997 р.; на Міжнародній науковій конференції “Правове регулювання відносин в промисловій екології та інженерії”, м. Хмельницький, 1997 р.; на науковому семінарі Науково-методичного центру вищої освіти, м. Київ, 1995 р.; на наукових семінарах ЦТОС, м. Київ, 1995-2001 рр.

Технічні реалізації таймерних ІНК - УДК "ХТІБО" та "Квазар” - демонструвались на республіканських (м. Київ), всесоюзних (м. Москва) та міжнародних (м. Пловдив, Болгарія та м. Делі, Індія) виставках і ярмарках, і були нагороджені золотими і срібними медалями (здобувача нагороджено срібною медаллю ВДНГ СРСР - Посвідчення № 38401 від 16.12.1988 р.). Згідно з рішенням Української Ради Міжнародної Соросівської Програми підтримки освіти в галузі точних наук (протокол № 21 від 25.06.1997 р.) здобувачу присуджено грант Соросівського аспіранта № PSU071041.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 17 наукових робіт, з яких 14 - статті в періодичних виданнях (в тому числі 8 - у фахових виданнях), 1 - тези доповіді, 2 - звіти по НДР.

Особистий внесок здобувача у публікаціях із співавторами є наступним: а) обгрунтування доцільності побудови ІНК у вигляді багатотермінального комплексу (БТК); аналіз варіантів архітектурної побудови та функціональних можливостей багатотермінальних ІНК стосовно до потреб навчання; методологія побудови та використання розподілених навчаючих комплексів таймерного типу, розробка програмного забезпечння (ПЗ) для УДК; принципи побудови та структура ТМІС, яка базується на нових пристроях - таймерна клавіатура (ТК), контролер введення таймерних сигналів (КВТС), багатоканальний текстовий відеоадаптер (БТВА) (роботи [1, 2, 3, 9); б) побудова та дослідження інваріантної моделі автоматизованого групового навчання під управлінням викладача на базі ІНК (роботи [4, 5]); в) принципи побудови, структура та функції ПЗ для УДК (робота [6]); г) дослідження рівня ЕМВ ТК і таймерних ІНК (роботи [7, 8]).

Структура та об'єм роботи. Дисертація складається із списку скорочень, вступу, чотирьох розділів, висновків, які викладені на 142 сторінках машинописного тексту, ілюструється 19 рисунками, доповнена списком використаних джерел із 220 найменувань та додатками на 16 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

Вступ. Обґрунтовано проблему дослідження та актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, визначено об'єкт та предмет дослідження, а також відзначені наукова новизна, практична цінність, обгрунтованість та достовірність отриманих результатів, наведені відомості щодо апробації роботи та публікацій у наукових виданнях.

Стан проблеми. Архітектурна організація інформаційного навчального комплексу. В розділі проведено огляд вітчизняних та зарубіжних літературних джерел за тематикою роботи, аналізується стан проблеми та основні напрямки розробки і використання комп'ютерних засобів і НІТ для автоматизації навчання. На основі проведеного аналізу виявлені існуючі протиріччя та описана проблемна ситуація, а також визначені основні причини незадовільного стану розробки та впровадження НІТ і ТЗН в систему освіти України та шляхи їх подолання.

Дослідження по автоматизації та комп'ютеризації навчання розвиваються паралельно з розвитком комп'ютерних засобів по таких основних напрямках: а) створення автоматизованих навчаючих систем (АНС) на базі широкої номенклатури засобів обчислювальної техніки (ОТ) з використанням ідей програмованого навчання; б) розробка адаптивних АНС з моделлю учня на основі методології, методів та алгоритмів класичної теорії управління; в) розробка інтелектуальних АНС (або експертно-навчаючих систем), що базуються на інженерії знань та містять знання трьох класів: знання про предметну область; знання про стратегії навчання; знання про учня; г) створення засобів НІТ навчання на базі сучасних ПК та їх мереж (в тому числі технології мультимедіа та Internet). При безперечній важливості отриманих результатів для розвитку інформаційних технологій навчання не можна не відзначити їх обмеженості переважно одним дидактичним напрямком - вдосконалення індивідуальної роботи учнів на ПК (як у межах традиційної освітянської парадигми, так у межах нової). При розробці автоматизованих систем групового навчання (особливо для масової школи) не можна ігнорувати провідну роль викладача, оскільки процес навчання, керований викладачем, є найбільш раціональним способом організації цього процесу. Однак моделі автоматизованого групового навчання з використанням ПК недостатньо науково-обгрунтовані і, як наслідок, відсутні технології та методики групового навчання під управлінням викладача, що потребують ПК та засобів НІТ. Тому центр досліджень по автоматизації навчання повинен переміститись від переважаючого вивчення функцій ПК у взаємодії з учнем до питань опосередкування комп'ютером діяльності викладача і розробки ефективних дидактичних стратегій спільного функціонування системи “викладач ПК група учнів”. Це визначило основні напрямки досліджень. Очевидно, що успішність автоматизації групового навчання в першу чергу залежить від вдалої конфігурації апаратно-програмних засобів навчання, від якості науково-обгрунтованих моделей автоматизованого групового навчання під управлінням викладача, в яких повинна бути адекватно відображена природа навчального процесу, а також від якості навчального ПЗ і технології навчання, розроблених на основі цих моделей. У відповідності з цим та з урахуванням необхідних обмежень і вимог у даному розділі проаналізовані дидактичні можливості ПК, основні критерії відбору технічних засобів автоматизації навчання, а також варіанти комплексування апаратно-програмних засобів для раціональної побудови ІНК. На основі порівняльного аналізу структурної побудови, архітектурних, функціональних та програмних параметрів сучасних комп'ютерних систем обгрунтована доцільність використання БТК різної конфігурації на базі одного ПК класу IBM PC, до якого приєднуються РМ учнів (багатотермінальний ІНК з алфавітно-цифровими або графічними терміналами, мультиконсольний ІНК з графічним режимом роботи на РМ, ІНК з інтелектуальними терміналами (ІТ)) з інтеграцією їх (при необхідності) у мережу. Архітектура ІНК типу БТК, конфігурація якого задається в залежності від навчальних задач і який функціонує в режимі колективного доступу з розподілом часу та ресурсів ПК, задовільняє основним вимогам раціональної організації автоматизованого групового навчання під управлінням викладача. Порівняльна характеристика сучасних мультитермінальних ОС доводить, що властивості деяких з них (Linux, TSX-32, DOSLine) дозволяють організувати спільну роботу користувачів на одному ПК без зниження швидкості роботи на РМ. Крім того, наявність засобів підтримки на РМ (в ІНК з ІТ) одночасної роботи в комплексному режимі (термінальному, автономному та мережі, між якими можна переключатись) та інтеграції ІНК у мережу (у тому числі в Internet) значно розширює можливості навчання. Для практичної реалізації інформаційної технології вибрана мультитермінальна багатозадачна ОС DOSLine.

Теоретичні основи та моделювання автоматизованого групового навчання на базі інформаційного навчального комплексу. У даному розділі досліджені проблеми опосередкування комп'ютером діяльності викладача та разробки ефективних дидактичних стратегій спільного функціонування системи “викладач ІНК група учнів”, тобто організованої в систему взаємодії двох самокерованих систем (викладач, група учнів) із застосуванням сучасних комп'ютерних засобів. В основу досліджень покладено такий вихідний принцип: конструйована модель автоматизованого групового навчання на базі ІНК повинна містити інваріантну частину, незалежну від предметної області і досить стійку до різних умов навчання, та динамічну частину, в котрій найповніше б враховувались умови навчання та відповідні механізми розумових і предметних дій учнів. Основну увагу приділено побудові інваріантної моделі, що реалізує механізми взаємодії викладача та групи учнів за допомогою програмно-апаратних засобів ІНК. При цьому враховувались такі вимоги як збереження провідної ролі викладача; гнучка організація навчального матеріалу; оптимальний розподіл задач між ПК та викладачем; раціональна організація колективної діяльності учнів з врахуванням їх індивідуальних особливостей; включення самокерованої діяльності учня в контур зовнішнього управління. У відповідності з цим побудована інваріантна модель системи “викладач ІНК група учнів” у вигляді двохрівневої ієрархічної системи, яка містить n підсистем (блоків прийняття рішень) нижчого рівня (n учнів та засобів здійснення їх рішень), підпорядкованих одному органу управління (блоку прийняття рішень) вищого рівня (викладач та засоби здійснення його рішень). Дана система є системою управління або системою прийняття рішень, яка складається з елементів, що приймають рішення на своєму рівні (вирішувальних елементів), та програмно-апаратних засобів здійснення їх рішень (реалізаторів). Керованим процесом є навчальна діяльність групи учнів. “Виходом” процесу є відповідний рівень знань, умінь та навичок нижчих елементів. Визначені оптимізаційні задачі системи: глобальна задача (мета) всієї системи (досягнення рівня знань групи учнів, що відповідає максимальним можливостям кожного, з найменшими витратами зусиль та часу учнів і викладача), локальні задачі нижчих підсистем (отримуються шляхом декомпозиції глобальної), задача (мета) підсистеми вищого рівня - координатора (здійснення на нижчі елементи такого впливу, котрий призводить до бажаних у деякому наперед встановленому розумінні результуючих взаємодій, і визначається вибраним принципом координації - узгодження взаємодій підсистем нижчого рівня). Необхідність у вирішенні задачі координації зумовлюється можливою неузгодженістю дій учнів через неоднорідність їх інтелекту, мотиваційних та психофізіологічних особливостей.

Модель системи описана на вербальному та абстрактному рівнях. Без порушення загальності розгляду вважається, що система функціонує в умовах визначеності, тобто множина зовнішніх збурень відома. Система має n+2 підсистеми: керуючу систему C0 вищого рівня, n керуючих систем С1, C2, ..., Cn нижчого рівня та керований процес Р. Модель системи з урахуванням декомпозиції підсистем Ci (i = 0, 1, ..., n) на вирішувальні елементи di та реалізатори ci показана на рис.1. Окремі блоки зображають підсистеми, а їх розташування відображає ієрархічну структуру системи. В системі існує два види вертикальної взаємодії між підсистемами: а) передавання вниз “командних” сигналів: від системи C0 до систем Ci (координуючі сигнали = (1, 2, ..., n), Г, де Г - множина координуючих сигналів; на вхід i-ї системи поступає i-а компонента i сигналу ) та від систем Ci до процесу Р (керуючі дії (параметри діяльності учнів) m = (m1, m2, ..., mn), m M, де M - множина всіх керуючих дій, M = M1 M2 ... Mn, Mi - множина керуючих дій підсистеми Ci); б) передавання догори інформаційних сигналів зворотнього зв'язку різним системам ієрархії: від систем Ci (i = 1, 2, ..., n) до системи C0 (w = (w1, w2, ..., wn), w W, де W - множина сигналів зворотнього зв'язку) та від керованого процесу P до систем Ci (z = (z1, z2, ..., zn), z Z, де Z - множина сигналів зворотнього зв'язку від процесу P, Z = Z1 Z2 ... Zn, Zi - множина інформаційних сигналів від підпроцесу Pi). “Вихід” процесу Р позначено y, y = (y1, y2, ..., yn), y Y, де yi - вихід локального підпроцесу для підсистеми Сi, Y - множина виходів процесу P.

Процес P та підсистеми C0 і Ci подаються у вигляді наступних відображень:

P M Y; C0 W Г; Ci Г Zi Mi.

Припускається, що існує зв'язане з керуючою підсистемою C0 сімейство D0(w) задач прийняття рішень і множина рішень X0, таких, що для будь-якого w вихід x0= d0(w) є рішенням задачі D0(w). Аналогічно з кожною підсистемою Сi зв'язано сімейство задач Di(, zi) з множиною рішень Xi, таких, що для кожної пари (, zi) вихід xi = di(, zi) є рішенням задачі Di(, zi). У відповідності з цим декомпозиції підсистем на вирішувальні елементи d0 і di та реалізатори c0 і ci подаються у вигляді таких відображень:

d0 W X0, c0 W X0 Г; di Г Zi Xi, ci Zi Xi Mi.

На рис. 1 процес P розглядається як такий, що складається з n автономних підпроцесів Pi, кожний з яких керується окремою підсистемою Ci; i-й підпроцес є відображення Pi: Mi Ui Yi, де Yi - множина “виходів” i-го підпроцесу, Ui - множина “сполучних” сигналів ui, за допомогою яких кожний підпроцес Pi зв'язується з іншими підпроцесами і які визначають міру неузгодженості дій нижчих підсистем. “Cполучний” сигнал u = (u1, u2, …, un) в даній системі визначає швидкість наближення підсистем нижчого рівня до глобальної мети. Оскільки підпроцеси Pi є автономними, то кожний “сполучний” сигнал ui є просто частиною розв'язку xi (xi = (mi, ui)) і подається відображенням U : X U, де X = {X1, X2, …, Xn}, U = U1 U2 … Un. Це означає, що кожний нижчий елемент отримує право при вирішенні власної задачі розглядати “сполучні” входи як додаткові вільні змінні, котрі він може вибирати довільно (хоча фактично, в силу існування взаємозв'язків між підпроцесами, повної свободи немає). Іншими словами, кожна локальна задача визначається незалежно від інших, і локальні елементи отримують інструкцію оптимальним чином вибрати як локальні керуючі дії, так і локальні “сполучні” входи. Cигнали зворотнього зв'язку, що поступають на вхід підсистеми Ci, містять інформацію відносно стану процесу P, і, отже, вони зв'язані функціональною залежністю fi з сигналом mi та виходом yi. Аналогічно сигнал w, направлений до підсистеми C0, містить в собі інформацію відносно поведінки підсистем нижчого рівня і тому він також зв'язаний функціональною залежністю f0i з координуючим сигналом , сигналами зворотнього зв'язку z, що отримують підсистеми Ci, та їх керуючими діями m.

Глобальна задача D визначається для усього процесу, тому її множину рішень можна вважати “множиною керувань” M. При фіксованій формі подачі інформації через канали зворотнього зв'язку керуючі сигнали, що мають на меті зміну всього процесу, виходять тільки від нижчих елементів, тому керуючі сигнали можна представити як відображення M : X M.

Центральна проблема ефективного функціонування системи - координація, що є задачею D0 вищого елементу d0. Рішенням задачі D0 є координуючий сигнал = (1, 2, ..., n), котрий забезпечує узгодженість дій нижчих підсистем для досягнення глобального оптимуму. З точки зору реального процесу компонентами координуючого сигналу можуть бути: дозування та розподіл навчальної інформації за допомогою навчального ПЗ, тобто поетапна реалізація послідовних елементів алгоритму навчання (“випереджаюча” координація), підказка (у вигляді усного чи відображеного на дисплеї повідомлення, що посилається у відповідний процес), оцінка, видання додаткових завдань тощо (координація на основі зворотнього зв'язку). При цьому своєчасна реалізація координуючого сигналу забезпечується швидкодією програмно-апаратних засобів ІНК.

Нехай існує і заданий для координатора інтервал T часу спостереження за ходом навчального процесу в даній системі (загальний час навчання); нехай існує s моментів часу {t0, t1, ..., ts-1}, в які координатор може впливати на прийняття рішень на нижчому рівні. Нехай також yi,0 - порогове значення вихідної функції yi для заданого сигналу . Значення yi,0 розглядається як мінімально необхідний або “середній” рівень знань і є, взагалі кажучи, різним для всіх нижчих елементів відповідно до їх можливостей. Тоді для глобальної задачі D цільову функцію можна визначити так:

g(m) = y max,

Звикл + Згр min,

де y = P(m) - вихід процесу P (рівень знань групи учнів); Звикл - загальні витрати зусиль і часу викладача, Згр - загальні витрати зусиль і часу групи учнів: Звикл + Згр = G(m, y).

Для локальних задач Di() локальні цільові функції визначаються таким чином:

gi(xi) = yi max,

Звикл,i + Зi min, i = 1, 2, …, n,

yi yi,0,

де yi = Pi (mi, ui) - вихід підпроцесу Pi (рівень знань i-го учня), Звикл, i - витрати зусиль і часу викладача на i-го учня, Зi - витрати зусиль і часу i-го учня: З викл, i + Зi = Gi (mi, yi, ui).

Задача мінімізації витрат часу фактично рівносильна задачі максимізації кількості набутих кожним учнем та групою в цілому знань за час T, тобто неявно входить в yi max, i = 1, 2, ..., n та y max. Конкретизація критерію витрат зусиль досить складна, оскільки немає науково-обгрунтованих методів об'ктивної оцінки цих витрат. Однак, враховуючи те, що значна частина функцій покладається на програмно-апаратні засоби ІНК, ці витрати будуть менші, ніж при традиційній технології навчання. Разом з тим можна застосувати і непрямий орієнтир - вважати зусилля оптимальними, якщо поставлені задачі навчання вирішуються на протязі норм часу, котрі визначені з врахуванням оптимальної працездатності викладача та учнів. Тому основна увага приділяється проблемі досягнення максимального значення y за час навчання T при еквівалентних витратах.

На основі теорії багаторівневих ієрархічних систем показана координованість системи “викладач ІНК група учнів” за принципом узгодження взаємодій, що при відповідних початкових умовах забезпечує досягнення глобальної мети (або поліпшення стану системи, якщо досягнення оптимуму неможливе через обмеження в часі, обмежених можливостях елементів di чи якщо інформація та гіпотези, на яких базується алгоритм навчання, не зовсім точні). Принцип стверджує, що керуюча дія m = M(x) вирішує глобальну задачу кожний раз, коли x = (x1, x2, ..., xn) є рішенням задач нижчих елементів і бажані “сполучні” сигнали u = U(x) узгоджені (співпадають) з фактичними “сполучними” сигналами u, котрі мають місце тоді, коли до процесу прикладена керуюча дія m = M(x). Сумісність цілей та властивість монотонності забезпечують також безконфліктність функціонування системи (в системі відсутні міжрівневий та внутрірівневий конфлікти).

Встановлені також загальні закономірності для побудови динамічної частини моделі та запропонована адаптивно-параметрична модель навчання. Для її побудови визначені фактори, які суттєво впливають на хід навчання, а саме: характеристики учасників інтерактивної взаємодії (викладача, групи учнів, програмно-апаратних засобів), а також сукупність знань, умінь та навиків, яку потрібно сформувати в учнів у процесі навчання. Ці характеристики подаються у вигляді відповідних моделей. Модель викладача (вищого вирішувального елементу d0) подається вектором Мвикл = (M1(t), M2(t), ..., Mk(t)), де Mi(t) - значення i-го особистісного фактору викладача (в т. ч. його знання, досвід, педагогічна майстерність тощо), яке в загальному випадку залежить від часу t. Модель учня - це сукупність знань системи про нього, що дозволяє вибирати оптимальний спосіб навчання. Структура моделі кожного учня повинна складатися з 3-х груп компонентів: інформація про початковий рівень знань; історія навчання; загальні особистісні характеристики учня (фізіологічні, психологічні тощо). Попередні знання учня та мета навчання формулюються як вимоги до початкового та заключного стану моделі учня. Оцінка особистісних показників учнів та викладача необхідна для визначення найбільш прийнятних для них умов та форм взаємодії, що є передумовою для адаптації процесу навчання до індивідуальних властивостей та можливостей, а також дозволяє створити більш “дружній” інтерфейс. У відповідності з цим моделі учнів (нижчих елементів di, i = 1, 2, ..., n) подаються матрицею Муч = [Mij(t)], де Mij(t) - j-а група компонент (j = 1, 2, 3) i-го учня, яка також залежить від часу t. Можливі функції програмно-апаратних засобів подаються множиною стратегій S = (S1, S2, ..., Sk), кожна з яких забезпечується деякою підсистемою ІНК - ПСi (i = 1, 2, ..., l). Сукупність знань, умінь та навиків, яку необхідно сформувати в учнів, може бути подана моделлю знань Мзн. Ця модель повинна відображати кінцеву мету навчання. При її розробці необхідно використовувати кваліфікаційні характеристики учнів, типові та робочі навчальні програми, думку спеціалістів тощо. Вказані моделі формуються у вигляді окремих розділів “Бази знань” ІНК. На початку роботи викладач оцінює стан Mуч і приймає рішення про продовження навчання. Процес адаптації полягає в пристосуванні системи до індивідуальних характеристик викладача та учнів шляхом вибору стратегії навчання (або їх комбінації) на кожному етапі навчання з врахуванням відомостей про належність викладача та учнів до деякого класу. На кожному етапі навчання формуються також структурно-часові параметри навчання, в результаті чого з'являється можливість врахувати індивідуальні часові параметри взаємодії кожного учня з програмно-апаратними засобами ІНК. У відповідності з результатами роботи активізованої підсистеми ПСi у процесі навчання проводиться корекція поточного значення характеристик моделей Mуч та Mвикл, яка враховує психофізіологічний стан кожного учня (наприклад, рівень втоми, настрій тощо). Таким чином, моделі постійно оновлюються в ході навчання у відповідності із зміною характеристик навчання, які вони відображають. Побудована модель характеризує основні компоненти системи "викладач - ІНК - група учнів", відображає механізми перетворення підсистем з одного стану в інший та забезпечує адаптацію ІНК і методики навчання до індивідуальних особливостей учнів.

Засоби інформаційної технології для підтримки функціонування інформаційного навчального комплексу та управління процесом групового навчання. Створені моделі визначають методику розробки засобів НІТ для підтримки функціонування автоматизованих систем групового навчання на базі ІНК. У даному розділі розглядаються такі питання: а) технологія розробки програмних засобів навчального призначення (ПЗНП); б) розробка програмних засобів для автоматизації управління процесом групового навчання; в) розробка загальної технології автоматизованого групового навчання під управлінням викладача на базі програмно-апаратних засобів ІНК. Одним із основних завдань є створення ПЗНП, здатних забезпечити ефективну організацію змісту навчального курсу, стратегій засвоєння навчального матеріалу та режимів взаємодії учнів, викладача і апаратно-програмних засобів ІНК. У зв'язку з цим розроблена технологія створення ПЗНП для підтримки навчання різноманітним дисциплінам як цілісних КНК по курсу навчання (для кожного навчального предмету) і у вигляді надбудови над загальносистемними та базовими спеціалізованими засобами ІНК. Обгрунтовані основні характеристики КНК (внутрішня цілісність; відповідність дидактичним принципам навчання; психологічна адекватність та врахування психофізіологічних особливостей учнів; повнота; наочність; простота у використанні; науковість; швидкодія; мотиваційне забезпечення; ергономічність; естетичність оформлення; відповідність обмеженням по часу) та рівні проектування КНК (концептуальний, технологічний, операційний і рівень реалізації). Викладені принципи побудови та структури КНК: а) принцип багатомодульності та багатоваріантності: наявність в КНК керуючої програми (КП) з можливістю вибору відповідної теми заняття та комплексу навчальних модулів (НМ), що реалізують комп'ютерну підтримку кожної теми курсу; при цьому деякі НМ можуть бути взаємнозамінюваними, що дозволяє коректувати викладання курсу в залежності від особливостей учнів; б) принцип гнучкості та необхідної різноманітності (який у процесі навчання трансформується в принцип адекватності між психологічним образом учня та інформаційною моделлю об'єкту, що вивчається): наявність в НМ засобів пропонування викладачеві різних стратегій навчання - власне навчання (моделювання, ділова гра, експеримент, тренажер, демонстрація, закріплення тощо), тестування знань та різні види контролю; ці стратегії також можуть бути побудовані у вигляді окремих НМ; в) принцип відкритості: наявність засобів для заміни чи доповнення дидактичного наповнення КНК - включення у його склад нових НМ, що реалізують додаткові стратегії навчання з відповідної теми; поповнення баз даних новими об'єктами у зв'язку з оновленням навчального матеріалу тощо. Крім того, до складу КНК повинні входити і інструментальні педагогічні засоби з різноманітним методичним оснащенням викладача (довідково-інформаційні, комунікативні, засоби контролю і керування, збору, обробки та зберігання інформації про хід навчання, засоби експрес-діагностики (ЕД) психофізіологічного стану учнів тощо). Ці принципи враховують різні типи знань, що набуваються учнями, достатньо відображають специфіку освітніх завдань і, таким чином, дозволяють адаптувати КНК до індивідуальних особливостей учнів. Це також дозволяє викладачу координувати діяльність учнів шляхом вибору тих чи інших стратегій навчання стосовно до кожного учня.

Визначені та описані основні підсистеми інтегрованого середовища КНК: Ідентифікація, Навчання, Управління та Довідка. Розроблені та програмно реалізовані алгоритми управління, інтеграція яких в КНК (як програмне ядро підсистеми Управління) дозволяє автоматизувати основні функції управління процесом групового навчання: створення та настройка системного оточення; старт системи та ідентифікація користувачів; завантаження НМ та повідомлення в процеси учнів, блокування/розблокування перемикань терміналів учнів на інші процеси; перемикання процесів учнів на перший процес (у демонстраційному режимі); перемикання терміналів на основні для них процеси; перемикання з консолі викладача на будь-який процес тощо. З урахуванням наведеного вироблені рекомендації для проектування інтегрованого середовища КНК.

На основі побудованих моделей розроблена та апробована загальна технологія автоматизованого групового навчання на базі ІНК під управлінням викладача (рис. 2), основними складовими якої є наступні етапи.

Формування моделей групи учнів та кожного учня. В модель заноситься загальна інформація про групу учнів та курс навчання, ідентифікується кожний учень.

Коректування моделей. Вводяться номери відсутніх, визначаються коди та кількість учнів для подальшого навчання, діагностики, контролю тощо.

Конструювання заняття. Вибір викладачем стратегій навчання та НМ з декількох, запропонованих ПК по заданій темі, з метою включення їх у загальний алгоритм навчання.

Реалізація алгоритму навчання. Реалізація обраних стратегій, ідентифікація знань учнів та визначення оцінок із занесенням їх у модель групи, а також ЕД психофізіологічного стану кожного учня (при необхідності). Виконується під управлінням викладача (з головної консолі). Управління здійснюється шляхом визначення та реалізації координуючих сигналів в залежності від успіхів та психофізіологічного стану кожного учня (завантаження завдань у відповідний процес, підказка, допомога, виправлення некоректних дій учнів, якщо це не передбачено НМ тощо).

Закінчення навчання. Передбачається можливість додаткової атестації групи або окремих учнів, виведення журналу групи і табеля успішності на друкуючий пристрій (як на кожному занятті, так і після завершення всього курсу навчання).

Реалізація інформаційного навчального комплексу з використанням таймерної технології. У розділі розглядається можливість спростити апаратну частину ІНК та зменшити його вартість. З цією метою розроблена мультиконсольна інформаційна система, яка використовує принципи таймерної технології та базується на нових пристроях - ТК, КВТС, БТВА. В ІНК для зв'язку між ПК та РМ учнів запропоновано використання таймерних принципів кодування даних, які дозволяють поліпшити показники завадостійкості технічних засобів обміну інформацією, збільшити швидкість обміну інформацією, а також додатково спростити технічні засоби ІНК. Використання ТК на РМ учнів дозволяє додатково зменшити вартість ІНК у порівнянні із застосуванням стандартної ОТ. В ТК застосовано так званий активний принцип визначення координат натиснутої клавіші, який полягає в автоматичному генеруванні координатних імпульсів про натиснуту клавішу у вигляді двох часових інтервалів по координатах X та Y матриці клавіатури. Тривалість цих інтервалів пропорційна координатам натиснутої клавіші. За зовнішнім виглядом ТК ідентична стандартній клавіатурі, але має простішу схемотехніку, кращу надійність, нижчу вартість, високу екологічну якість. ТК дозволяє передавати нескладні вузькополосні сигнали таймерних посилок (ТП) у простому технічному передаючому середовищі, котрим є будь-які фізичні односигнальні лінії. Простота сигналу ТП визначає і простоту його обробки розробленим КВТС, який виконує збір ТП від розподілених РМ, їх перетворення, буферизацію та введення даних в ПК. Взаємодія прикладної програми з КВТС здійснюється за допомогою розробленого драйвера. В ТМІС використовується також новий одноплатний пристрій, розроблений для організації мультиконсольних систем, - БТВА, для котрого, однак, характерні деякі функціональні обмеження: спрощений відеоадаптер підтримує тільки чорно-білий текстовий режим 40х25 або 80х25. БТВА конструктивно досить простий, що дозволяє реалізувати на одній стандартній платі ПК 4- або 8-канальний відеоадаптер при використанні стандартної елементної бази.

Досліджена також випромінююча здатність ІНК. Додатково до традиційних заходів захисту від ЕМВ в таймерних ІНК реалізовано два способи вирішення цієї проблеми: а) на РМ учнів встановлюється мінімальна кількість випромінюючих пристроїв - дисплей і ТК; б) рівень ЕМВ ТК на РМ знижено. Низький рівень ЕМВ ТК зумовлений наступними факторами: а) ТК випромінює тільки два імпульси після натискування клавіші, а решту часу “мовчить” (на відміну від стандартної клавіатури, в якій сканування матриці клавіатури відбувається безперервно); б) у зв'язку з відсутністю скануючих імпульсів високочастотна складова ЕМВ в ТК практично відсутня. Тому ІНК таймерного типу за екологічними показниками є безпечнішим для здоров'я користувачів в порівнянні з відомими рішеннями.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

У дисертації отримала теоретичний розвиток і нове вирішення актуальна наукова задача - створення сучасних засобів та технології автоматизованого групового навчання під управлінням викладача на основі нових науково-обгрунтованих моделей навчання. Результати досліджень в сукупності вирішують важливе завдання комп'ютерної підтримки групових навчальних занять під управлінням викладача. Основні результати дисертації:

На основі аналізу розвитку та сучасних напрямків комп'ютеризації та автоматизації навчання встановлено, що в стан розробки і використання НІТ для групового навчання (особливо загальноосвітніх шкіл) є незадовільним. Визначені основні труднощі, пов'язані з питаннями автоматизації навчальної діяльності групи учнів під управлінням викладача, та шляхи їх подолання.

2. З врахуванням вимоги до НІТ навчання задовільняти умові доцільності при мінімально необхідних витратах на серійне виготовлення програмно-апаратних засобів навчання показано, що найраціональнішим способом організації автоматизованого групового навчання є керований викладачем процес навчання на базі ІНК, побудованого у вигляді БТК з одним ПК, до якого підключаються РМ учнів. ІНК функціонує в режимі колективного доступу з розподілом часу та ресурсів ПК, а його конфігурація задається в залежності від навчальних задач. Побудова ІНК різної архітектури (багатотермінальний ІНК з алфавітно-цифровими або графічними терміналами, мультиконсольний ІНК з графічним режимом роботи на РМ, ІНК з ІТ) з інтеграцією їх (при необхідності) у мережу дозволяє збалансувати можливості програмно-аппаратних засобів ІНК та потреби навчання. При цьому побудова ІНК як БТК дозволяє також зменшити вартість засобів комп'ютеризації навчання та вартість володіння ними, підвищити надійність функціонування системи, спростити її освоєння, обслуговування, використання та модернізацію. Показано також, що властивості мультитермінальної ОС (зокрема, DOSLine) дозволяють організувати ефективне функціонування ІНК, а також спільну роботу користувачів (викладача та групи учнів) на одному ПК без помітного зниження швидкості роботи на кожному РМ.

3. Побудована та формалізована інваріантна модель автоматизованого групового навчання на базі ІНК у вигляді двохрівневої ієрархічної системи прийняття рішень, що містить n підсистем нижчого рівня (n учнів і програмно-апаратних засобів здійснення їх рішень), підпорядкованих одному органу управління вищого рівня (викладач і програмно-апаратні засоби здійснення його рішень). Керованим процесом у системі є навчальна діяльність групи учнів. “Вихід” процесу - відповідний рівень знань, умінь та навиків учнів. Система має три види цілей (задач): глобальна - досягнення найкращих результатів навчальної діяльності групи при мінімально необхідних витратах зусиль і часу учнів та викладача; локальні задачі отримуються декомпозицією глобальної; задача викладача - координація дій нижчих підсистем. Всі задачі є оптимізаційними. На основі загальної теорії багаторівневих ієрархічних систем показано, що система “викладач ІНК група учнів” є координованою згідно з принципом узгодження взаємодій, що при відповідних початкових (необхідних) умовах забезпечує досягнення глобальної мети, а також безконфліктність функціонування системи (відсутність міжрівневого та внутрірівневого конфліктів). Створена модель відображає механізми взаємодії викладача, групи учнів та програмно-апаратних засобів ІНК і не залежить від предметної області та умов навчання.

4. Створена адаптивно-параметрична модель навчання на базі ІНК, котра характеризує основні компоненті системи, відображає механізми перетворення підсистем з одного стану в інший та забезпечує адаптацію ІНК і методики навчання до індивідуальних особливостей учнів.

5. Розвинута і удосконалена технологія розробки КНК та структура КНК. Кожний КНК повинен створюватись у вигляді надбудови над загальносистемними та базовими засобами ІНК як інтегроване середовище, що містить 4 основних підсистеми: Ідентифікація, Навчання, Управління та Довідка. Розроблені рекомендації для пректування інтегрованого середовища КНК. Розроблений та програмно реалізований (засобами ОС DOSLine) пакет алгоритмів управління, які дозволяють автоматизувати основні функції управління процесом групового навчання на базі ІНК (незалежно від специфіки заняття, умов навчання та змісту навчального курсу). Сукупність відповідних утиліт може бути інтегрована в КНК як програмне ядро підсистеми Управління.

6. На основі створених моделей запропонована, описана та апробована загальна технологія автоматизованого групового навчання на базі ІНК під управлінням викладача, впровадження якої дозволяє підвищити якість навчання, а також ефективність праці викладачів та учнів.

7. Розроблена мультиконсольна інформаційна система навчання, орієнтована на загальноосвітні школи. Система базується на принципах таймерної технології та таймерних пристроях - ТК, КВТС, БТВА; це дало можливість конструктивно спростити ІНК без обмеження його функціональних можливостей у текстовому режимі, зменшити його вартість та покращити екологічні характеристики у порівнянні з відомими рішеннями.

8. Результати досліджень можуть бути в подальшому використані: а) як основа для розробки ПЗНП та вітчизняних мультиконсольних ІНК з кольоровим графічним режимом роботи на РМ учнів; б) у навчальному процесі (з груповою формою навчання) для вивчення різних дисциплін.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. О реализации распределенных обучающих и тренажерных комплексов таймерного типа на базе персональных ЭВМ / Бардаченко В.Ф., Королев Ю.В., Волков Ю.М., Радельчук Г. И. // Элек-тронное моделирование.- 1989.- Т.11.- №5.- C.101-103.

2. Построение недорогой распределенной информационной системы / В.Ф. Бардаченко, Г.И. Радельчук, В.И. Вешняков, Р.А. Абубекеров // УCиМ.- 1997.- №6.- C.34-38.

3. Г.С. Стеценко, Г.И. Радельчук, Р.А. Абубекеров. Учебный компьютерный класс таймерного типа и перспективы его применения в медицинском вузе // Электроника и связь.- 1997.- № 2.- Ч.1.- С. 126-129.

4. Корольов Ю.В., Радельчук Г.І. Моделювання та системний аналіз організації групового навчання на базі інформаційно-обчислювального навчального комплексу // Вісник технологічного університету Поділля.- 2000.- №1.- C.124-131.

5. Корольов Ю.В., Радельчук Г.І. Координованість системи “викладач інформаційно-обчислювальний навчальний комплекс група учнів” // Вісник технологічного університету Поділля.- 2000.- №3.- Ч. 2.- C.135-140.

6. Л.М. Килимник, Г.И. Радельчук. Принципы построения учебных программ для учебного дисплейного класса “Квазар” // Техника средств связи. Сер. СС.- 1991.- Вып. 1.- C.62-65.

7. Г.С. Стеценко, Г.И. Радельчук, Р.А. Абубекеров. Построение учебных компьютерных классов с пониженным уровнем электромагнитного излучения // Электроника и связь.- 1997.- № 2.- Ч.1.- С. 130-132.

8. Корольов Ю.В., Джигун О.М., Радельчук Г.І. Екологічні характеристики таймерних інформаційно-обчислювальних учбових комплексів // Вісник технологічного університету Поділля.- 1997.- №2.- C.78-82.

9. В.Ф. Бардаченко, Ю.В. Корольов, Г.І. Радельчук. Перспективи розвитку багатотермінальних комплексів таймерного типу для комп'ютеризації навчання // Проблеми освіти.- 1996.- Вип. 5.- С. 67-74.

10. Г.І. Радельчук. Організація групового навчання в комп'ютерному класі на основі формалізованих моделей // Нові технології навчання.- 1996.- Вип. 17.- С. 82-86.

11. Г.І. Радельчук. Конфігурація апаратно-програмних засобів для побудови учбових комп'ютерних класів // Нові технології навчання.- 1997.- Вип. 21.- С. 66-71.

12. Г.І. Радельчук. Принципи проектування, розробки та використання автоматизованих навчальних курсів на базі інформаційно-обчислювального учбового комплексу // Нові технології навчання.- 2000.- Вип. 26.- С. 87-100.

АНОТАЦІЇ

груповий навчання комп'ютеризований інтегрований

Радельчук Г. І. Засоби, моделі та технологія автоматизованого групового навчання.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології.- Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України, Київ, 2001.

Дисертацію присвячено питанням розробки і використання інформаційних технологій автоматизованого групового навчання. В дисертації обґрунтована доцільність побудови ІНК на базі одного ПК класу IBM PC, до якого приєднуються РМ учнів. Описана, формалізована та досліджена інваріантна модель системи “викладач ІНК група учнів” як двохрівневої ієрархічної системи прийняття рішень; показана координованість системи та безконфліктність її функціонування. Побудована адаптивно-параметрична модель навчання. Описана технологія розробки комп'ютеризованих навчальних курсів та розроблено пакет програм управління, який дозволяє автоматизувати основні функції управління процесом групового навчання. Вироблені рекомендації для проектування інтегрованого середовища комп'ютеризованих навчальних курсів. На основі побудованих моделей запропонована загальна технологія автоматизованого групового навчання під управлінням викладача. Розроблена мультиконсольна інформаційна система, яка базується на застосуванні таймерної технології, та встановлено, що екологічні характеристики таймерних ІНК є безпечними для здоров'я користувачів.