Использование возможностей интеллектуальных информационных систем при организации дистанционного обучения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Смоленский государственный университет

Использование возможностей интеллектуальных информационных систем при организации дистанционного обучения

Козлов С.В.

В статье обсуждаются вопросы организации дистанционного обучения с использованием возможностей информационных систем. Автором раскрывается специфика применения интеллектуальных информационных систем, которые используют соответствия Галуа как инструмент функционального анализа данных. Выявляются характерные особенности применения методов функционального анализа при формировании образовательных траекторий в дистанционном обучении.

Информационные системы в начале XXI века на рынке информационно-коммуникационных услуг как вид прикладного программного обеспечения прочно занимают лидирующие позиции. Это происходит ввиду того, что возможности применения информационных систем разного вида достаточно обширны и позволяют получать не только среду для хранения данных, но и действенный инструмент для анализа накопленной в ней информации [1]. Среди всего многообразия видов информационных систем наиболее востребованы адаптивные и интеллектуальные информационные системы [2, 3]. Именно они открывают перед пользователями ресурсов таких систем возможности оперативного и точного анализа состояния объектов информационной среды.

Так, например интеллектуальные информационные системы находят все большее применение в системе образования. Если во многих ее сферах использование информационных систем только дополняет образовательный процесс, то организация дистанционного обучения без них в принципе невозможна. Дистанционное образование предполагает наличие, по крайней мере, информационных систем, как информационно-коммуникационной среды взаимодействия между преподавателями и студентами. Однако, требования к современному образовательному процессу таковы, что необходим постоянный интерактивный диалог между всеми участниками в системе дистанционного обучения [4]. Эффективность этого диалога во многом зависит от оперативного анализа данных о состоянии обучения отдельного взятого студента или группы учащихся в целом. Именно здесь использование возможностей интеллектуальных информационных сред находит свое обоснованное применение.

В тоже время в большинстве учебных заведений, которые реализуют различные формы дистанционного обучения, по-прежнему используют информационные системы, которые реализуют в большинстве своем режим off-line взаимодействия. Обучаемый имеет доступ к ресурсам дистанционного курса, владеет информацией об объеме изучения дисциплины, сроках прохождения промежуточного контроля и выполнения заданий итогового зачета или экзамена. Однако оперативной интерактивной связи с преподавателем он не имеет. Студент может только в указанные сроки получить информацию о том, прошел он очередной контроль или нет, и может ли он двигаться дальше в своем обучении. Детального анализа данных большинство таких информационных систем не предоставляет пользователю. А, если подобного рода информация в системе и имеется, то она, как правило, носит количественный характер. Обучаемый же хочет видеть не только количественные показатели обучения, но и их качественный анализ.

Так, например, широко используется при организации дистанционного обучения виртуальная обучающая среда moodle. Она представляет собой ресурс, который позволяет создавать электронные ресурсы, составляющие основу дистанционного обучения. В этой среде можно изучать учебные материалы, выполнять задания по изучаемому предмету, участвовать в обсуждениях на вебинарах, просматривать дневник личных достижений. В тоже время, несмотря на свою востребованность и популярность у пользователей, интеллектуальной составляющей данная информационная среда не имеет.

В системе moodle можно размещать и создавать разные виды электронных учебных материалов от сугубо информационных файлов до средств диагностики и контроля. Последние достаточно вариативны. При этом тестирование в таких информационных средах выступает наиболее часто используемой процедурой мониторинга успеваемости. Так, например, в системе moodle можно составить тест для проверки знаний с дихотомической либо политомической шкалой оценивания. Можно задать и другие характеристики тестовых заданий и теста в целом. Но при всем многообразии тесты создают вручную, их нельзя сгенерировать автоматически из базы заданий, встроенных или единожды размещенных в информационной среде. Это является одним из недостатков подобного рода информационных систем. В них множество разнообразных инструментов, что только подчеркивает их достоинства и как следствие пригодность в решении широкого круга задач, но все они в известной мере статичны.

В отличие от таких сред интеллектуальные информационные системы представляют собой динамично функционирующую пользовательскую среду. Именно это ее категориальное свойство обеспечивает качественно иной характер взаимодействия между ее пользователями. Такое взаимодействие интерактивно по своей сути. Это обеспечивает на основе алгоритмов, заложенных в функционал интеллектуальной информационной среды, высокую степень оптимизации системных процессов, а, следовательно, другой уровень анализа данных и их содержательной интерпретации [5]. Таким образом, интеллектуальные информационные системы как средство организации учебного процесса в большей мере соответствуют принципам дистанционного обучения, чем другие информационных систем.

В интеллектуальных информационных системах важную роль играют алгоритмы функционального анализа данных, которые обеспечивают реакцию программной среды на действия пользователя при принятии им решений [6]. Двумя основными пользователями интеллектуальной информационной среды при дистанционном обучении являются преподаватель и учащийся. Система должна уметь реагировать не только на действия того или иного, а обеспечивать их непрерывное взаимодействие. Она должна оперативно предоставлять каждому из них информацию о состоянии обучения на данный момент времени. При этом анализ одних и тех же данных в интеллектуальной среде может строиться на разных принципах для преподавателя и для учащегося [7]. Но инструменты функционального анализа в интеллектуальной информационной системе должны быть таковы, чтобы и тот и другой участник образовательного процесса имел необходимый для него объем сведений для принятия решений.

Связь между преподавателем и учащимися строится через траектории их обучения. При этом роль преподавателя при организации дистанционного обучения заключается в том, чтобы образовательные траектории учащихся были оптимальны в рамках выбранных ими курсов и предметов обучения. В этом же заинтересованы со своей стороны и учащиеся. Их задача получить при минимуме временных затрат качественные знания по направлению подготовки в рамках дистанционного обучения.

За оптимальность выбора как раз и отвечают в интеллектуальных информационных системах алгоритмы функционального анализа данных [8, 9]. Информационные системы без инструментов интеллектуального анализа базируются сугубо на количественном принципе «выполнил необходимый объем заданий -- продвигайся в обучении дальше», но не отвечают на вопросы «как выполнил?», «по какой причине были допущены те или иные ошибки?». То есть проблематика анализа качества обучения уходит на второй план, а именно она нередко является камнем преткновения при выборе формы обучения.

При дистанционной форме обучения одним из действенных методов функционального анализа данных в интеллектуальных информационных системах служит методология соответствия Галуа [10]. Она дает возможность получать и качественно интерпретировать количественные показатели в процессе обучения. Среди этих показателей важную информацию несут данные входного тестирования, результаты промежуточных диагностик и контрольных срезов знаний учащихся, а также итоговые показатели обучения. На основании полученных данных на начальном этапе процесса обучения соответствия Галуа позволяют выбрать оптимальную траекторию обучения, в процессе учебы при необходимости скорректировать ее, а на завершающем этапе выяснить, что следует изменить в структуре общей предметной подготовки [11]. Здесь еще раз подчеркнем, что на сегодняшний день большинство информационных систем, задействованных при организации дистанционного обучения, не выполняют этих функций.

Интеллектуальные информационные системы, имеющие своим инструментом соответствия Галуа, позволяют с помощью выявления базисных элементов в структуре обучения учащегося сопоставлять их с ключевыми компонентами образовательного материала. В качестве таковых базисных элементов выступают элементы знания или незнания при графовом моделировании области предметного изучения [12, 13]. Необходимо подчеркнуть, что эти элементы подвижны, они могут быть различными для разных учащихся. Они определяются в режиме текущего времени по совокупности всех показателей обучения данного учащегося. В структуре анализа этих элементов соответствие Галуа дает неоспоримое преимущество при интерпретации связей между элементами графовой модели обучения в интеллектуальной информационной среде [14]. Те выводы, которые преподаватель мог только интуитивно предположить, интеллектуальная информационная система позволяет на основании функционального анализа выделить и подтвердить посредством анализа. Существенным здесь является и собственно проведенный анализ посредством встроенных в систему интеллектуальных инструментов и оперативность в получении данных о состоянии обучения учащихся.

Соответствие Галуа как инструмент анализа данных в интеллектуальных информационных системах позволяет формировать не только оптимальные траектории обучения для отдельно взятых учащихся. Сопоставление результатов обучения учащихся открывает возможности выстраивать систему дистанционного обучения целых групп [15]. Отличительной их особенностью является подвижность состава группы на выбранном этапе обучения. Они формируются для достижения очередных целей и могут быть как малыми по количественному составу, так и относительно большими. Это позволяет при ведущем принципе индивидуальности в дистанционном обучении дифференцировать образовательный процесс.

При такой форме работы в рамках дистанционного обучения соответствие Галуа может учитывать не только цели обучения учащихся, индивидуальные и групповые показатели обучения, но и многие другие факторы. Например, можно учитывать начальный уровень подготовки, уровень интеллектуальных и иных способностей, степень достижения максимальных результатов обучения, психологические характеристики личности, занятость учащегося в профессиональной деятельности. В совокупности такой всесторонний анализ позволяет учащимся достичь более высоких результатов в обучении.

Такой спектр возможностей всестороннего анализа информации в интеллектуальной информационной среде соответствие Галуа позволяет иметь в силу инвариантности данного методологического подхода относительно содержательного наполнения графовой модели [16]. Оно строится на анализе связей исходной графовой модели, позволяя затем ее на основе интеллектуальных алгоритмов ее достраивать и вплоть до изменения, как структурных элементов, так и связей между ними. В дистанционном образовании такой инструмент, как соответствие Галуа в интеллектуальной информационной среде обучения, становится незаменимым. Он дает возможность реализовать преимущества дистанционного обучения, которые во многом вплоть до настоящего времени не были в полном объеме воплощены в жизнь. Дистанционное обучение, в организации которого используются современные интеллектуальные информационные системы, становится в таком виде конкурентом традиционному обучению. Однако стоит заметить, что ничто не мешает и в рамках реализации традиционных форм организации учебного процесса использовать интеллектуальные информационные системы как важный вспомогательный инструмент построения оптимальных индивидуальных и групповых траекторий обучения [17]. Таким образом, развитие информационно-коммуникационных технологий в XXI веке открывает широкие перспективы в использовании различных методов функционального анализа в информационных системах и их применении в различных сферах человеческой деятельности.

дистанционный обучение информационный

Список литературы

1. Избачков Ю. С., Петров В. Н., Васильев А. А., Телина И. С. Информационные системы: Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2011. - 544 с.

2. Федорова Г. Н. Информационные системы. - М.: Академия, 2013. - 208 c.

3. Тельнов Ю. Ф. Интеллектуальные информационные системы. - М., 2004. - 82 с.

4. Максимова Н. А. Создание единой информационно-образовательной среды образовательного учреждения // Сборники конференций НИЦ Социосфера. - 2016. - № 27. - С. 52-54.

5. Козлов С. В. Информационные системы как инструмент функционального анализа потоков данных // NovaInfo.Ru. - 2017. - Т. 1. - № 61. - С. 25-30.

6. Козлов С. В. Теория графов и соответствия Галуа как инструменты проектирования информационных систем // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 3. - № 48. - С. 144-149.

7. Киселева О. М. Пример применения методов математического моделирования // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 1. - № 42. - С. 67-70.

8. Парватов Н. Г. Соответствие Галуа для замкнутых классов дискретных функций // Прикладная дискретная математика. - 2010. - №2(8). - С. 10-15.

9. Баженов Р. И., Лопатин Д. К. О применении современных технологий в разработке интеллектуальных систем // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. - 2014. - № 3 (93). - С. 263-264.

10. Козлов С. В. Применение соответствия Галуа для анализа данных в информационных системах // Траектория науки. - 2016. - Т. 2. № 3 (8). -С. 18.

11. Козлов С. В. Применение методов функционального анализа при формировании оптимальных стратегий обучения школьников // Международный журнал экспериментального образования. - 2016. - № 3-2. - С. 182-185; URL: http://www.expeducation.ru/ru/article/view?id=9696 (дата обращения: 21.04.2016).

12. Емельченков Е. П., Киселева О. М. О представлении предметных областей с помощью семантических сетей // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 2. № 42. - С. 17-23.

13. Бояринов Д. А., Максимова Н. А. Моделирование компетенций учащихся // Современные проблемы науки. - 2015. - № 4. - С. 5-10.

14. Козлов С. В. Интерпретация инвариантов теории графов в контексте применения соответствия Галуа при создании и сопровождении информационных систем // International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Т. 4. - № 7. С. 38-44.

15. Максимова Н. А. Проектирование региональных образовательных порталов // NovaInfo.Ru. - 2016. - Т. 3. - № 48. - С. 438-442.

16. Кон П. М. Универсальная алгебра / П. М. Кон; пер. с англ. Т. М. Баранович; под ред. А. Г. Куроша. - М.: Мир, 1968. - 351 с.

17. Размахнина А. Н., Баженов Р. И. О применении экспертных систем в различных областях // Постулат. - 2017. - № 1 (15). - С. 38.

Размещено на Allbest.ru