Построение и использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза

Хвостова, Ирина Петровна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Построение и использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза

Автореферат

Автор научной работы: Хвостова, Ирина Петровна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Ставрополь
Год защиты: 2003
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Построение и использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза"

На правах рукописи

ХВОСТОВА Ирина Петровна

ПОСТРОЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗА

13.00.08 - Теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Ставрополь, 2003

Работа выполнена на кафедре педагогики и психологии высшей школы Северо-Кавказского государственного технического университета.

Научный руководитель: кандидат педагогических наук, доцент

Майборода Татьяна Александровна

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Лобейко Юрий Александрович кандидат педагогических наук, доцент Бобрышов Сергей Викторович

Ведущая организация: : Ставропольский государственный

университет

Защита диссертации состоится 19 декабря в часов на заседании

диссертационного совета ДМ 212.245.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук в Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355029, г. Ставрополь, проспект Кулакова, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета по адресу: 355029, г. Ставрополь, проспект Кулакова, 2.

Автореферат разослан ноября 2003 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор

А ТО.П. Ветров

2оо?-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы исследования. Реформирование российского образования в условиях развивающегося информационного общества инициировало разработку новых педагогических информационных технологий. Одним из приоритетных направлений развития системы образования становится компьютеризация учебного процесса в вузе, роль которой возрастает в связи с вхождением России в мировое образовательное информационное пространство. В связи с этим Министерство образования России подготовило проект федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды на 2001 - 2005 гг., в котором в качестве ведущей сформулирована задача создания, распространения и внедрения в учебный процесс современных электронных учебных материалов, их интеграция с традиционными учебными пособиями, а также разработка средств их поддержки и сопровождения.

Компьютеризация процесса обучения, таким образом, - одна из характерных объективных тенденций развития современного образования.

Сегодня наука и практика рассматривают компьютеризацию как внедрение компьютеров в некоторую область деятельности человека, сопровождающуюся заметной перестройкой этой деятельности под воздействием компьютера.

В настоящее время ведутся многочисленные исследования, решающие проблемы компьютеризации: диалог в обучающей системе (Андриевская В.В., Коммисарова Е.Ю., Машбиц Е.И. и др.), психолого-педагогические аспекты применения компьютеров в процессе обучения (Асмолов А.Г, Беспалько В.П., Ваграменко А.Я., Горвиц Ю.М, Гурьева Л.П., Колин К.К, Лаптев В.В., Роберт И.В., Сластенин В.А., Тихомиров Ö.K., Талызина Н.Ф. и др.), педагогические условия использования компьютеров в обучении (Аминов H.A., Брановский Ю.С., Ваграменко Я.А., Григорьев С.Г., Леднев B.C., Пак Н.И. и др.), а также многочисленные работы, отражающие опыт применения компьютерных технологий в различных отраслевых областях образования - обучение математике, физике, химии, иностранным языкам, истории и др. (Александров С.А., Аленичева Н., Андреев А.Б., Архипова

A.И., Лаврентьев A.B., Моисеев В.Б., Монастырев Н., Усачев Ю.Е., Усманов

B.В., Шапошникова Т.Л.и др.).

Вместе с тем нужно учитывать, что организация учебных курсов с использованием электронных обучающих средств, определение условий создания и применения этих средств в учебном процессе вуза является достаточно сложной научной проблемой. Большие трудозатраты по разработке электронных обучающих средств зачастую не,.компенсируются их эффективностью по причине их , бц§|рфсои>90г№^8ЫНй.} Тем не менее

! библиотека 1

! ÄTSW//«

индустрия компьютерных учебно - методических материалов расширяется в силу их востребованности и социальной значимости.

В настоящее время активно разрабатываются компьютерные технологии для ведения учебных дисциплин в вузе. Усиление интереса к подобным технологиям связано с появлением средств мультимедиа, а также с развитием средств коммуникации, сети Интернет. Хотя компьютерные технологии должны внедряться во все направления учебного процесса, но, как показывает образовательная практика, в основном, создаются электронные учебники и разрабатываются тесты только по отдельным дисциплинам, имеющим преимущественно компьютерную направленность (информатика, информационные технологии, информационные системы и т.п.).

Процесс компьютеризации в вузе характеризуется автономным и обособленным существованием электронных учебников и тестов по различным дисциплинам, бессистемным и нерегулярным характером их использования в учебном процессе вуза, недостаточной разработанностью единых педагогических требований к построению и использованию программных средств, созданных на базе современных информационных технологий.

Одной из наименее разработанных областей в плане использования компьютерных технологий в учебном процессе является создание такого программного продукта, который бы не только позволил повысить эффективность обучения студентов по различным дисциплинам, но и помог бы преподавателям в их профессиональной деятельности. В этой связи актуальной идеей развития образования является построение и использование комплексной универсальной образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, которая в большей степени расширила бы возможности индивидуального подхода к студентам, и в наиболее полной мере способствовала бы реализации их права на получение образовательной информации, а также оказала бы помощь преподавателям в организации учебного процесса.

С учетом вышеизложенного, проблема исследования сформулирована следующим образом: какова совокупность условий построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза?

Решение этой проблемы и составило цель исследования.

Объект исследования: компьютеризация учебного процесса вуза в условиях развивающегося информационного общества.

Предмет исследования: процесс построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

Гипотеза исследования основана на предположении о том, что использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта повысит эффективность учебного процесса вуза при выполнении следующих условий:

1. Соблюдении единой системы педагогических, эргономических и технических требований при разработке и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

2. Применении совокупности новых информационных технологий при построении и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

3. Построении образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы обеспечить универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.

В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи:

1. На основе теоретического и эмпирического анализа охарактеризовать педагогические программные средства, новые информационные технологии, автоматизированные информационные системы и определить динамику их трансформации в образовании.

2. Выявить совокупность условий построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности.

3. Разработать в качестве программного продукта образовательную автоматизированную информационную систему с элементами искусственного интеллекта.

4. Провести экспертную оценку образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта и экспериментально проверить эффективность ее использования в учебном процессе вуза.

5. Опираясь на результаты исследования, разработать научно -методические рекомендации использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта и внедрить ее в практику для самостоятельной и индивидуальной работы студентов и педагогической деятельности преподавателей.

Тема, гипотеза и задачи исследования обусловили выбор совокупности методов исследования: теоретический анализ научной литературы по проблемам информатизации и компьютеризации образования; различной специальной, общей литературы и электронных информационных средств по педагогическим и организационным аспектам информатизации высшего образования с целью выявления современных особенностей и тенденции использования программных средств в учебном процессе вуза. Констатирующий и преобразующий эксперименты, метод экспертной оценки, математические методы обработки экспериментальных данных (определение средней арифметической всех оценок, использование метода академика Б.П. Смирнова, дисперсионный анализ).

Методологическую основу исследования составил системный подход, который позволяет рассматривать исследуемый объект как множество взаимосвязанных элементов, объединенных общностью функций и цели, единством построения и функционирования.

В основу специальной методологии исследования были положены поисковый, эвристический и экспертный подходы, а также дидактические принципы организации педагогического процесса: гуманистической направленности, научности, преемственности, последовательности и систематичности, доступности и наглядности.

Теоретической основой исследования послужили научные взгляды, концепции, системные построения по проблемам высшего образования, компьютеризации учебного процесса, новым информационным технологиям, автоматизированным информационным системам, используемых в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности и качества, положения современной дидактики, содержащиеся в работах Аминова H.A., Берулавы М.Н., Брановского Ю.С., Ветрова Ю.П., Григорьева С.Г., Леднева B.C., Майборода Т.А., Могилева A.B., Пака Н.И., Первина Ю.А., Подымовой JI.C., Пугача В.И., Румянцева И.А., Тихонова В.А., Уварова А.Ю., Фомина С.С., Хорошилова A.B., Чайновой Л.Д., Яценко В.Е. и др.

Организация и этапы исследования. Исследование осуществлялось в три этапа.

Первый этап - (1998-2000 гг.) - теоретический анализ педагогической литературы и литературы по информатике, новым информационным технологиям, автоматизированным информационным системам, искусственному интеллекту; выделение основных направлений по теме исследования, анализ программных средств учебного назначения, разработка программы и методики исследования.

эксперимента, оценка качества образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, разработка рекомендаций по построению образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

Третий этап - (2002-2003 гг.) - проведение преобразующего этапа эксперимента, обобщение результатов опытно-экспериментальной работы, их апробация и внедрение, разработка рекомендаций по использованию образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе, оформление диссертации.

Экспериментальной базой исследования был Институт ускоренной подготовки при Северо-Кавказском государственном техническом университете. В экспериментальном исследовании принимали участие 72 студента экономических специальностей. В качестве экспертов выступили 27 преподавателей кафедр высшей математики, прикладной математики, информационных систем и технологий, защиты информации, автоматизированных систем обработки информации и управления.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Выявлены и дополнены педагогические, эргономические и технические требования к построению и использованию образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности.

2. Определены наиболее целесообразные новые информационные технологии для создания и применения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

3. Разработана структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающая универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.

Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:

1. Выявлена динамика развития педагогических программных средств и новых информационных технологий в системе высшего образования, проведена их классификация.

2. Разработана классификация наиболее распространенных в настоящее время и используемых в учебном процессе вуза компьютерных средств и определены их основные недостатки.

3. Теоретически обосновано содержание современных педагогических, эргономических и технических требований, предъявляемых к

образовательной автоматизированной информационной системе с элементами искусственного интеллекта.

4. На основе анализа учебного процесса в вузе определена структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающая универсальность ее применения.

5. Сформулированы требования к показателям и уровням освоения содержания дисциплины «Информатика»

Практическая значимость исследования заключается в том, что:

1. На основе проведенного теоретического и эмпирического анализа разработан и внедрен в учебную практику программный продукт образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, повышающий эффективность учебного процесса в вузе.

2. Проведена экспертная оценка и экспериментальная проверка образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта (на примере дисциплины «Информатика»), которые подтвердили высокое качество разработанного программного продукта.

3. Разработаны научно-обоснованные методические рекомендации по использованию образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющим повысить эффективность учебного процесса в вузе при выполнении системы необходимых условий.

2. Необходимыми условиями создания и реализации образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности являются:

- соблюдение единой системы педагогических, эргономических и технических требований при разработке и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта;

- применение совокупности новых информационных технологий при построении и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

- построение образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы

обеспечить универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.

3. Использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза будет являться универсальным, если ее структура включает в себя следующие подсистемы:

- «Студент», которая включает в себя регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, справочную, консультирующую подсистемы.

- «Преподаватель», содержащую следующие подсистемы: регистрирующую, «электронный учебник», тесты, консультирующую, запросы преподавателя, оболочку.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в процессе исследования, обеспечивается использованием системного подхода как методологического основания исследования, использованием комплекса методов, адекватных предмету и задачам исследования, репрезентативностью объема выборок, положительными результатами экспертной оценки и экспериментального исследования, использованием математических методов при анализе полученных результатов и статистической значимостью экспериментальных данных.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты исследования обсуждались и получили одобрение на заседании кафедры психологии и педагогики высшей школы Северо-Кавказского государственного университета (2003 г.), на аспирантском семинаре этой кафедры (2003 г.), региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (2001 г.), пленарном заседании научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса» г. Кисловодск (2002 г.), I региональной научно-технической конференции «Новые тенденции и технологии в управлении качеством образования (2002 г.), II региональной научной конференции «Проблемы компьютерных технологий и математического моделирования в естественных, технических и гуманитарных науках г. Гергиевск, (2002 г.), VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» (2003 г.).

Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, шести параграфов, заключения, списка литературы и 11 приложений. В диссертации имеются 27 рисунков (из них 18 гистограмм), 12 таблиц. Список литературы включает 116 наименований. В приложение включены отдельные исследовательские и научно-практические материалы. Общий объем диссертации 301 страница.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и выбор темы исследования; определен научный аппарат: цель, объект, предмет, гипотеза, задачи, методология и методы исследования; показаны его этапы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, апробация и внедрение полученных результатов; сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Педагогические программные средства, новые информационные технологии и автоматизированные информационные системы в образовании» представлена характеристика новых информационных технологий (НОТ), используемых в образовании; обучающих автоматизированных информационных систем; рассмотрены история и направления развития искусственного интеллекта, а также использование искусственного интеллекта в обучающих автоматизированных информационных системах; проведен анализ программных средств, используемых в современной практике вуза.

В настоящее время информатизацию образования можно определить как комплекс социально-педагогических преобразований, связанных с насыщением образовательных систем информационной продукцией, средствами и технологиями.

Так как образование является составной частью социальной сферы общества, то, как показал проведенный исторический анализ, развитие информатизации образования имеет те же этапы, что и развитие информатизации общества. Появление новых программных средств и технологий в процессе информатизации общества предполагает не только их техническую трансформацию в системе образования, но и изменение требований, предъявляемых к этим программам со стороны педагогики, информатики, эргономики и ряда других наук.

На начальном этапе компьютеризации образования информационные технологии были представлены педагогическими программными средствами (ППС): программы-тренажеры, контролирующие, обучающие, демонстрационные, информационно-справочные, имитационные программы.

Уже на этом этапе был выдвинут ряд требований, включающих в себя: педагогические, эргономические и технические аспекты компьютеризации.

Так как компьютерной программе, используемой в учебных целях, передаются обучающие функции, то она должна строиться в соответствии с дидактическими принципами обучения, которые и определяют педагогические требования к программным средствам учебного назначения.

Эргономические требования (гигиенические, сервисные, эстетические) предъявляются к содержанию и оформлению программного средства.

Технические требования определяют эффективное использование технических ресурсов компьютерной программы и соответствие ее функционирования описанию в эксплуатационной документации.

Можно предположить, что учет требований, предъявляемых к разработке ППС, также является актуальным и на сегодняшний день при проектировании обучающих автоматизированных информационных систем, но с развитием возможностей компьютерных технологий в образовании существенно изменится содержание этих требований.

Следующий этап развития информатизации образования характеризуется появлением новых информационных технологий, созданием и внедрением в учебный процесс вуза обучающих автоматизированных информационных систем, а с начала 90-х годов развивается новое направление - обучающие автоматизированные информационные системы, основанные на работах в области искусственного интеллекта

На основе анализа широкого круга литературы в области компьютеризации образования, нами была составлена типология новых информационных технологий, включающая в себя следующую совокупность:

1. По степени охвата образовательных задач: обучающую программу (электронный учебник и вопросы для самопроверки знаний); тестирующую программу (тестирование по каждой теме дисциплины и по группе тем); программу-тренажер (контрольные вопросы, и в случае неправильных ответов - просмотр правильных ответов); контролирующую программу (рубежный и итоговый контроль знаний студентов, включая их оценку); демонстрационную программу (наглядная демонстрация студенту учебного материала в случае дополнительного запроса с его стороны); информационно-справочные (с предоставлением справочной информации по запросам студентов и преподавателей); интеллектуальную поддержку, в качестве которой можно использовать следующие элементы искусственного интеллекта: база знаний, наполненная информацией из определенной предметной области (или предстоящая наполнению знаниями из другой предметной области); решатель, оперирующий с этими знаниями и дающий соответствующие рекомендации студентам; интеллектуальный интерфейс пользователя, обеспечивающий графический и диалоговый режим с пользователем.

2. По классу реализуемых технологических операций: текстовый процессор Microsoft Word используется для создания электронных учебников преподавателями; систему управления базой данных Microsoft Access, которая используется для формирования базы знаний; мультимедийные системы осуществляют звуковое пояснение теоретического и практического материала в электронном учебнике; гипертекстовые системы дают возможность быстрого перехода к другим фрагментам пояснительного

материала; браузер Microsoft Explorer используется для просмотра web-страниц электронного учебника.

3. По типу пользовательского интерфейса - диалоговая - осуществляет двусторонний обмен информацией между пользователем-студентом (или пользователем-преподавателем) и ПЭВМ в форме вопросов и ответов.

4. По способу построения сети - локальная - осуществляет связь между несколькими компьютерами в пределах одной компьютерной аудитории.

5. По обслуживаемым предметным областям - образовательная, в которую мы включаем учебную деятельность студентов и педагогическую деятельность преподавателей.

Таким образом, нами была определена совокупность новых информационных технологий, выявлены элементы искусственного интеллекта, которые должны быть использованы при построении и использовании образовательной автоматизированной информационной системы (ОАИС).

С этих позиций образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта рассматривается как программный продукт, используемый в учебном процессе вуза и включающий новые информационные технологии с целью повышения эффективности учебной деятельности студентов и, в случае необходимости, автоматизации педагогической деятельности преподавателей вуза.

Учитывая вышесказанное, можно также утверждать, что разработка ОАИС должна сопровождаться научно-методическими рекомендациями по ее использованию студентами и преподавателями вуза.

Проведенное нами теоретическое и эмпирическое исследование программных средств, используемых в современной практике вуза, показало, что их недостатками, с точки зрения эффективности использования в учебном процессе вуза, являются: программные средства создаются, в основном, преподавателями-специалистами в области новых информационных технологий без учета педагогических требований; отсутствует интерактивная связь обучающегося с преподавателем; отсутствует тренинг обучающихся в ответах на вопросы; однообразная форма тестовых заданий; направленность на решение только определенной образовательной задачи (или обучающей, или контролирующей и т.п.).

Выявленные недостатки должны быть учтены при создании и использовании ОАИС с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

И теоретический, и практический анализ позволяет утверждать, что педагогические, эргономические и технические требования должны быть существенно дополнены, и значит, ОАИС с элементами искусственного

интеллекта должна значительно шире охватывать образовательные задачи и соответственно шире реализовывать педагогические функции.

Во второй главе «Построение образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта» определены педагогические основы построения ОАИС с элементами искусственного интеллекта, разработана ее структура.

Для наиболее адекватной реализации педагогических функций ОАИС в вузе был рассмотрен традиционный учебный процесс с целью выявления его функциональных и структурных компонентов, которые и послужили основой построения программного продукта ОАИС с элементами искусственного интеллекта, что по предположению обеспечит универсальность се использования.

При этом ОАИС с элементами искусственного интеллекта должна полностью реализовать цели, задачи, функции учебного процесса, а в качестве определения ее эффективности должны выступить знания, умения и навыки студентов, так как именно они составляют результативный компонент учебного процесса.

Здесь, в отличии от традиционного процесса обучения в качестве педагога выступает ОАИС, которая излагает программный материал и руководит этим процессом, а с другой - студент, для которого данный процесс принимает характер учения, овладения изучаемым материалом. Протекание этого процесса предполагает активное взаимодействие между ОАИС и обучающимся.

Учитывая вышесказанное, ОАИС должна реализовать существующие дидактические принципы организапии педагогического процесса (гуманистической ' направленности; научности; _ преемственности, последовательности и систематичности; наглядности; доступности) и функции обучения (обучающие, воспитывающие, развивающие).

Для успешного применения этих принципов необходимо, чтобы ОАИС с элементами искусственного интеллекта обеспечивала: четкую логику изложения материала, позволяющую проследить последовательность умозаключений, содержание и структуру научных методов дисциплины; изложение учебного материала по разветвленной схеме, разработанной с учетом возможных уровней подготовки студентов, их интересов и склонностей; различные методы и средства побуждения студентов к мотивированной когнитивной деятельности (четкая постановка учебных задач, включение в текст прикладных задач, имеющих профессиональную направленность и т.п.); различные средства и методы стимулирования познавательной деятельности студентов и управление ею (оперативное тестирование, постепенное усложнение материала, системы наводящих вопросов, корректирующие методы, учебные системы «Подсказка» и т.п.);

системы вопросов, упражнений и задач; специальные машинные программы, ставящие целью устранение выявленных ошибок в усвоении знаний; целостную систему контроля за усвоением знаний и освоением соответствующих умений и навыков.

Внедрение ОАИС с элементами искусственного интеллекта в учебный процесс может повысить эффективность процесса обучения студентов на его следующих стадиях: на этапе предъявления учебной информации обучающимся; на этапе усвоения учебного материала в процессе интерактивного взаимодействия с компьютером; на этапе повторения и закрепления усвоенных знаний (навыков, умений); на этапе промежуточного и итогового контроля и самоконтроля достигнутых результатов обучения; на этапе коррекции и самого процесса обучения, и его результатов путем совершенствования дозировки учебного материала, его классификации, систематизации.

Проведенный анализ позволил нам сформулировать содержание педагогических, эргономических и технических требований, которые необходимо учесть при разработке ОАИС с элементами искусственного интеллекта.

К педагогическим требованиям мы относим следующие:

1. ОАИС должна охватывать программу официального курса обучения и представлять обучающимся возможность работать с ней по сценариям, приближенным к обычному традиционному обучению.

2. ОАИС должна значительно превосходить объем информации по изучаемому предмету, чтобы удовлетворять познавательные потребности обучающихся.

3. ОАИС должна содержать описание одного и того же учебного материала на разных уровнях разными способами (в виде обычного документа и в виде таблиц).

4. ОАИС должна сопровождаться литературой для углубленного изучения материала по данной дисциплине.

5. ОАИС должна содержать большое количество тем рефератов и списка рекомендуемой литературы к каждой теме реферата.

6. ОАИС должна содержать предметный указатель с целью быстрого поиска подробного разъяснения по данному термину.

7. ОАИС должна включать словарь терминов для быстрого и краткого объяснения их содержания.

8. ОАИС должна включать базу знаний для накопления и хранения знаний в определенной предметной области.

9. ОАИС должна включать решатель, который позволит оперировать со знаниями, хранящимися в базе знаний, определять уровень знаний студентов и давать им соответствующие рекомендации.

10.ОАИС должна предоставлять студентам возможности для организации обучения как систематического, так и эпизодического.

11 .ОАИС должна предоставлять преподавателям дополнительные по отношению к традиционной форме обучения возможности для их преподавательской деятельности: создания и редактирования электронного учебника, составления и редактирования тестовых заданий, запросов о деятельности студентов к базе знаний.

12.Построение ОАИС должно предоставить возможность ее использования на аудиторных занятиях и при самостоятельной работе с целью самообразования обучающихся.

13.ОАИС должна расширить возможности для ввода, сбора и обработки необходимой информации, используемой преподавателями в учебном процессе вуза.

14.ОАИС должна содержать различные формы контроля знаний каждого студента (вопросы для самопроверки знаний, контрольные вопросы, тестирование по каждой теме дисциплины, два коллоквиума, включающим контроль знаний по нескольким темам дисциплины).

15.ОАИС должна вести учет работы каждого обучающегося и давать рекомендации по оптимальной организации его работы в той или иной области знаний.

Эргономические требования заключаются в следующем:

1. ОАИС должна ориентироваться на операционную среду Microsoft Windows, т.е. содержать тот же вид экранных форма и объектов управления, что и операционная система Microsoft Windows.

2. ОАИС должна иметь удобный интерфейс, реализующего диалог пользователя с ОАИС как на стадии ввода информации, так и получения результатов. Удобный интерфейс пользователя достигается применением графического интерфейса, выражающегося в использовании экранных форм, содержащим объекты управления.

3. ОАИС должна обеспечивать диалоговый режим взаимодействия с пользователем.

4. ОАИС должна обладать надежностью, т.е. гарантировать сохранность устройств компьютера, программного обеспечения, хранимых данных.

Таким образом выполнение эргономических требований обеспечивают интеллектуальный интерфейс пользователя, позволяющий общаться ОАИС с элементами искусственного интеллекта с пользователем на естественном языке в режиме диалога.

Технические требования, наоборот, упростились за счет создания на сегодняшнем этапе информатизации общества, высокотехничных компьютеров. ОАИС с элементами искусственного интеллекта может использоваться без каких-либо ограничений технического плана на

существующих сегодня компьютерах в вузе, что обеспечивает универсальность ее технической реализации.

Таким образом, нами была определена единая система требований к построению и использованию ОАИС в учебном процессе вуза.

Из вышесказанного следует, что создание ОАИС с учетом рассмотренных и дополненных требований (педагогических, эргономических, технических) и ее использование в вузе будет являться целенаправленным учебным процессом, в котором воплощены все категории дидактики: преподавание, учение, обучение, знания, умения, навыки, а также цель, содержание, виды, формы, методы, средства, результаты обучения.

При определении структуры ОАИС с элементами искусственного интеллекта мы руководствовались:

- выявленными и дополненными нами педагогическими, эргономическими и техническими требованиями;

- использованием совокупности новых информационных технологий;

- реализацией функциональных и структурных компонентов учебного процесса, обеспечивающих универсальность ее использования.

Вместе с тем, мы учитывали, что ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является, прежде всего, системой. Поэтому, при проектировании ОАИС «ВУЗ», был использован системный подход. Опираясь на принципы системного подхода, нами была разработана функциональная структура ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, в которой мы выделили подсистему «Студент» и подсистему «Преподаватель».

Подсистема «Студент»

Подсистема «Студент» предназначена для использования ее студентами в учебном процессе вуза и включает: регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, справочную, консультирующую подсистемы.

1. Регистрирующая подсистема - позволяет идентифицировать студента и не допускает подмены результатов работы данного студента результатами работы другого пользователя.

2. Обучающая подсистема - предназначена для обучения студентов конкретной дисциплине и представлена электронным учебником и вопросами для самопроверки знаний студентов. Построение электронного учебника таким образом обеспечивает: информативность, операционность, обратную связь, дозирование учебного материала, индивидуальный темп и управление в обучении.

3. Тестирующая подсистема - предлагает систему тестовых заданий студентам из базы знаний для определения их промежуточного уровня с помощью разнотипных заданий.

4. Контролирующая подсистема - предназначена для определения уровня знаний студентов по данной дисциплине. Контролирующая подсистема включает решатель, который анализирует сложившую ситуацию, выставляет оценку студенту и дает ему соответствующую рекомендацию. На этом уровне реализуются принципы контролирования обученности студентов (объективность, систематичность, наглядность) и педагогические требования к организации контроля за учебной деятельностью студентов (индивидуальный характер контроля, систематичность л регулярность, разнообразие форм контроля, всесторонность, объективность, дифференцированный подход).

В зависимости от этапа обучения в ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта используются различные виды контроля: предварительный, текущий, тематический, рубежный.

5. Справочная подсистема - предоставляет студенту, в случае необходимости, правильные ответы из базы знаний «Преподаватель» на этапе самоконтроля знаний.

6. Консультирующая подсистема - предоставляет возможность студенту задать вопросы преподавателю и получить ответы. Вопросы и ответы хранятся в базе знаний «Преподаватель».

Подсистема «Преподаватель»

Подсистема «Преподаватель» предназначена для использования преподавателями в своей педагогической деятельности.

В соответствии с решаемыми задачами в подсистеме «Преподаватель» были выделены следующие подсистемы: регистрирующая, «Электронный учебник», тесты, запросы преподавателей, ответы преподавателей.

1. Регистрирующая подсистема - осуществляет регистрацию преподавателей в ОАИС «ВУЗ». Все входные параметры преподавателя поступают в базу знаний «Преподаватель», на их основе происходит идентификация пользователя.

2. Подсистема «Электронный учебник» - включает создание и редактирование электронного учебника. Созданные преподавателями электронные учебники заносятся в подсистему «Оболочка», что позволяет получить совокупность электронных учебников по различным дисциплинам.

3. Подсистема «Тесты» - предназначена для создания и редактирования тестовых заданий, и содержит подсистемы: создание тестов, редактирование, тестов, справочную подсистему (предоставляет справочную информацию по составлению тестовых заданий), контролирующую подсистему (осуществляет поиск ошибочных ситуаций при составлении тестовых заданий).

4. Консультирующая подсистема - проводит консультацию преподавателя со студентами.

5. Подсистема «Запросы преподавателя» - предназначена для выборки информации из базы знаний «Преподаватель» с целью просмотра учебной деятельности каждого студента на всех ее этапах.

Для создания ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта был выбран объектно-ориентированный язык программирования Visual Basic 6.0, который полностью удовлетворяет назначению ОАИС «ВУЗ», позволяет обеспечить интеллектуальный пользовательский интерфейс и осуществляет интеграцию с другими информационными технологиями.

Вышесказанное позволяет нам утверждать, что:

ОАИС с элементами искусственного интеллекта создаст для студента благоприятную среду обучения, даст возможность получать теоретические знания (электронные учебники) и определенные практические навыки (тренажерные программы), а также оценивать свою подготовку с помощью тестирующих и контролирующих программ. Нужды преподавателей в ОАИС будут обеспечены специальными программами, которые позволят преподавателям самим создавать новые или редактировать и дополнять готовые программы для обучения, не будучи специалистами в программировании, вести журналы, составлять отчеты.

У студента появляется возможность оперировать большим количеством разнообразной информации, интегрировать ее, автоматизировать ее обработку, решать проблемы, быть самостоятельным в учебных действиях. Преподаватель освобождается от рутинных операций, получает возможность диагностировать студентов, следить за динамикой обучения.

Использование ОАИС в учебном процессе может помочь любому преподавателю при создании им электронного учебника и составлении тестов по своим дисщшл1ннам для студентов любой специальности.

Таким образом, одним из значимых технологических средств, используемым в современных условиях учебного процесса вуза, является обучение студентов с помощью образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, включающей все необходимые программные средства для такого обучения.

В третьей главе «Использование образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза показано, каким образом разработанная ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта может быть использована в учебном процессе вуза (на примере дисциплины «Информатика») с целью повышения его эффективности.

При адаптации ОАИС по отношению к дисциплине «Информатика» нами были определены: цели и задачи обучения дисциплине; содержание дисциплины в соответствии с требованиями государственного стандарта; требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В теоретической части работы нами были выделены показатели эффективности учебного процесса, в качестве которых выступили знания, умения и навыки, обоснованы уровни оценки их качества.

Была проведена экспертная оценка ОАИС «ВУЗ», в которой участвовали 27 преподавателей. Ее результат показал, что ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта соответствует педагогическим, эргономическим и техническим требованиям, использование совокупности новых информационных технологий в ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта соответствует его назначению, ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является универсальным программным продуктом, а также построение ОАИС «ВУЗ» является целесообразным и рекомендуется для использования в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности.

Для применения ОАИС «ВУЗ» в учебном процессе вуза были разработаны:

1. Методика использования универсальной подсистемы «Студент» образовательной автоматизированной информационной подсистемы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для студентов).

2. Методика использования универсальной подсистемы «Преподаватель» образовательной автоматизированной информационной подсистемы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для преподавателей).

Программный продукт ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта был использован на занятиях по информатике студентами третьего курса экономических специальностей Института ускоренной подготовки при СевКавГТУ. В нашем исследовании, которое длилось в течении года, принимало участие три экспериментальные и три контрольные группы, по 12 человек в каждой группе. Всего в экспериментальном исследовании принимало участие 72 человека: 36 человек в контрольных группах и 36 человек в экспериментальных группах. И в контрольных, и в экспериментальных группах студенты изучали дисциплину информатику, причем при прочих идентичных условиях обучение осуществлялось по одной и той же программе, одним и тем же преподавателем. При этом в экспериментальных группах, в отличие от контрольных, к традиционной форме подготовки мы добавили обучение студентов дисциплине «Информатика» с помощью подсистемы «Студент» ОАИС «ВУЗ».

В процессе исследования было сделано три контрольных среза в каждой из групп. Первый срез проводился перед началом эксперимента, второй срез - сразу по окончанию эксперимента, третий срез - спустя полгода после завершения эксперимента на выявление остаточных знаний у

студентов. В содержание эксперимента входила проверка знаний студентов, умений и навыков по дисциплине «Информатика».

Для определения уровня знаний, умений и навыков группы студентов использовались следующие методы:

1. Вычисление средней арифметической всех оценок, полученных обучающимися в каждой группе.

2. На основании метода академика Б.П. Смирнова - определение эффективности учебного процесса в каждой группе.

3. Оценка ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта согласно критерию эффективности ее применения: по объему, времени, скорости усвоения материала студентами вуза.

4. Однофакторный дисперсионный анализ для сравнения полученных данных.

Дисперсионный анализ и сравнение результатов уровня знаний, умений и навыков по дисциплине «Информатика» в контрольных и экспериментальных группах позволяют сделать вывод, что использование наряду с традиционными средствами обучения ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта на занятиях повышают уровень знаний, умений и навыков у студентов.

Сравнение результатов уровня знаний, умений и навыков по информатике в контрольных и экспериментальных группах спустя полгода после проведения экспериментального исследования приводит к выводу, что использование на занятиях наряду с традиционными средствами обучения ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта способствует лучшему сохранению и воспроизведению изученного материала, а это, в свою очередь, повышает эффективность учебного процесса._

Таким образом, на основании проведенного исследования, можно также сделать вывод о том, что образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющем повысить эффективность обучения студентов вуза.

Так как разработанная ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является универсальной, то она может использоваться в учебном процессе различных вузов по всем специальностям студентов и на всех факультетах, любыми преподавателями независимо от уровня их компьютерной подготовки. Научная разработка педагогических, эргономических и технических требований по отношению к компьютерным программам, а также научная разработка классификации новых информационных технологий в образовании могут быть реализованы при проектировании других программных продуктов и использоваться в других научных исследованиях по информатизации образования.

ВЫВОДЫ

1. Информатизацию образования можно определить как комплекс социально-педагогических преобразований, связанных с насыщением образовательных систем информационной продукцией, средствами и технологиями. Так как образование является социальной сферой общества, то развитие информатизации образования имеет те же этапы, что и развитие информатизации общества: от педагогических программных средств до обучающих автоматизированных информационных систем, включая новые информационные технологии. С этих позиций образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта рассматривается как программный продукт, используемый в учебном процессе вуза и включающий новые информационные технологии с целью повышения эффективности учебной деятельности студентов и, в случае необходимости, автоматизации педагогической деятельности преподавателей вуза.

2. Появление новых программных средств и технологий в процессе информатизации образования предполагает не только их техническую трансформацию, но и изменение требований, предъявляемых к этим программам со стороны педагогики, информатики и эргономики.

3. Необходимыми условиями создания и реализации образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности являются:

- использование совокупности новых информационных технологий при проектировании и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

- построение образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы обеспечить универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.

4. Педагогические, эргономические и технические требования должны реализовываться в совокупности, так как не выполнение какой-либо группы требований существенно влияет на эффективность выполнения остальных и значительно снижает возможности их реализации. Вся совокупность требований должна быть выполнена на этапе построения ОАИС, так как только в этом случае возможно ее целесообразное применение в учебном процессе вуза. Педагогическая группа требований должна также

реализовываться на этапе наполнения ОАИС новым учебным материалом. Технические и эргономические требования соблюдаются в этом случае автоматически, поэтому и студенту, и преподавателю для применения ОАИС достаточно иметь навыки пользователя (а не программиста), что обеспечивает техническую и эргономическую универсальность применения программы.

5. Построение ОАИС с элементами искусственного интеллекта возможно при использовании совокупности выделенных в работе новых информационных технологий, т.к. в противном случае существенно снизится качество программного продукта и элементы искусственного интеллекта останутся не реализованными.

6. Использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта' в учебном процессе вуза будет являться универсальным, если ее структура включает в себя следующие подсистемы:

Предлагаемое построение ОАИС в наиболее полной мере способствует адекватной реализации педагогических функций и принципов учебного процесса в вузе.

7. В качестве необходимого сопровождающего материала к ОАИС выступают научно-методические рекомендации для преподавателей и студентов по ее использованию, в которых должны быть представлены педагогические, эргономические и технические требования к построению и использованию ОАИС; этапы учебного процесса, на которых ее применение будет наиболее целесообразным, и алгоритмы работы с ней.

8. Проведенная экспертная оценка и экспериментальное исследование подтвердили, что образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющим повысить эффективность учебного процесса в вузе.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях автора:

1. Хвостова И.П. Электронный учебник и его структура // Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону». Технические и прикладные науки. Часть вторая. -Ставрополь: СевКавГТУ. 2001. С. 28. (В соавторстве).

2. Хвостова И.П. Элементы искусственного интеллекта обучающей информационной системы // Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо - Кавказскому региону». Технические и прикладные науки. Часть вторая. - Ставрополь: СевКавГТУ. 2001. С. 28-29. (В соавторстве).

3. Хвостова И.П. Основные приемы работы с электронным учебником // Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо - Кавказскому региону». Технические и прикладные науки. Часть вторая. - Ставрополь: СевКавГТУ. 2001. С.29.

4. Хвостова И.П. Основные принципы построения образовательной информационной системы. Сборник научных трудов. Серия «Гуманитарные науки» // Северо-Кавказский государственный технический университет. -Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 186-188. (В соавторстве).

5. Хвостова И.П. Структура ОИС «Информатика» и методика ее создания // Материалы пленарного заседания научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса». -Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 80-81.

6. Хвостова И.П. Система тестирования и форма представления тестов в ОИС «Информатика» // Материалы пленарного заседания научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса». -Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. с. 81-83.

7. Хвостова И.П. Система обучения и регистрации в ОИС «Информатика» // Материалы пленарного заседания научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса». - Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 83-85.

8. Хвостова И.П. Методика создания ОАИС «ВУЗ» // Материалы I региональной научно-технической конференции «Новые тенденции и технологии в управлении качеством образования». - Ставропольский институт бизнеса и технологий «Бизнестранс», - Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 36-39.

9. Хвостова И.П. Организация пользовательского интерфейса в образовательной автоматизированной информационной системе «ВУЗ». Сборник научных трудов «Наука Ставрополью» // - Ставропольский институт бизнеса и технологий «Бизнестранс», - Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 20-22.

10.Хвостова И.П. Структура системы тестирования в образовательной автоматизированной информационной системе «ВУЗ». Сборник научных трудов «Наука Ставрополью» // - Ставропольский институт бизнеса и технологий «Бизнестранс», - Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 23-25.

11 .Хвостова И.П. Структура комплексной универсальной системы по разработке тестов. Проблемы компьютерных технологий и математического

моделирования в естественных, технических и гуманитарных науках // Материалы II региональной научной конференции студентов и преподавателей. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. С. 95-96

12.Хвостова И.П. Задачи и функции образовательной автоматизированной информационной системе «ВУЗ» // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ. 2002. С. 35.

П.Хвостова И.П. Разработка проектных решения по созданию образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» // Вестник (Сборник научных трудов). Серия «Гуманитарные науки». -Ставрополь: СевКавГТУ. 2003, № 2(9).С. 34-36.

14.Хвостова И.П. Автоматизированное создание электронного учебника в универсальной образовательной информационной системе «ВУЗ» // Материалы XXXII научно - технической конференции. Общественные науки. Том четвертый. - Ставрополь: СевКавГТУ. 2003. С.54.

15. Хвостова И.П. Методика использования универсальной подсистемы «Студент» образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для студентов всех специальностей). СевКавГТУ, г. Ставрополь, 2003г. 20с.

16.Хвостова И.П. Методика использования универсальной подсистемы «Преподаватель» образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для преподавателей). СевКавГТУ, г. Ставрополь, 2003г. 46с.

П.Хвостова И.П. Педагогические основы образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ». // Материалы научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава «Качество высшего профессионального образования: обеспечение, контроль и управление». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. С. 50-60. (В соавторстве).

18.Хвостова И.П. Системный подход, реализуемый в образовательной автоматизированной информационной системе «ВУЗ» // Сборник научных трудов «Наука Ставрополью». Выпуск второй. - Ставропольский институт бизнеса и технологий «Бизнестранс». - Ставрополь: СевКавГТУ. 2003. С. 36-40. (В соавторстве).

)

Подписано к печати 12.11.03 г. Формат 60x84. 1/16 Усл. печ. л. - 1,5. Уч.-изд. л, - 1,15. * Тираж 100 экз. Бумага офсетная. Северо-Кавказский государственный технический университет г. Ставрополь пр. Кулакова, 2

Типография СевКавГТУ

P20263

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Хвостова, Ирина Петровна, 2003 год

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА, НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ

1.1 Характеристика новых информационных технологий и автоматизированных информационных систем, используемых в образовании.

1.2Анализ программных средств, используемых в современной практике вуза.

Глава 2. ПОСТРОЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

2.1 Педагогические основы построения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

2.2 Структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.

Глава 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗА (НА ПРИМЕРЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАТИКА»)

3.1 Реализация образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта по дисциплине «Информатика» в учебном процессе вуза.

3.2 Анализ результатов опытно-экспериментальной работы при использовании образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» в учебном процессе вуза.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Построение и использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза"

В настоящее время ведутся многочисленные исследования, решающие проблемы компьютеризации: диалог в обучающей системе (Андриевская В.В., Коммисарова Е Ю., Машбиц Е.И. и др.), психолого-педагогичеохие аспекты применения компьютеров в процессе обучения (Асмолов А.Г, Беспалько В.П., Ваграменко А.Я., Горвиц Ю.М, Гурьева Л.П., Колин К.К, Лаптев В.В., Роберт И.В., Сластенин В.А., Тихомиров O.K., Талызина Н.Ф. и др.), педагогические условия использования компьютеров в обучении (Аминов H.A., Брановский Ю.С., Ваграменко Я.А., Григорьев С.Г., Леднев B.C., Пак Н.И. и др.), а также многочисленные работы, отражающие опыт применения компьютерных технологий в различных отраслевых областях образования - обучение математике, физике, химии, иностранным языкам, истории и др. (Александров С.А., Аленичева Н., Андреев А.Б., Архипова А.И., Лаврентьев A.B., Моисеев В.Б., Монастырев Н., Усачев Ю.Е., Усманов В В., Шапошникова Т.Л.и др.).

Вместе с тем нужно учитывать, что организация учебных курсов с использованием электронных обучающих средств, определение условий создания и применения этих средств в учебном процессе вуза является достаточно сложной научной проблемой. Большие трудозатраты по разработке электронных обучающих средств зачастую не компенсируются их эффективностью по причине их быстрого устаревания. Тем не менее индустрия компьютерных учебно - методических материалов расширяется в силу их востребованности и социальной значимости.

Решение этой проблемы и составило цель исследования.

В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи:

Пугача В.И., Румянцева И.А., Тихонова В.А., Уварова А.Ю., Фомина С.С., Хорошилова A.B., Чайновой Л.Д., Яценко В.Е. и др.

Организация и этапы исследования. Исследование осуществлялось в три этапа.

Второй этап - (2001-2002 гг.) - создание программного продукта образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, проведение констатирующего эксперимента, оценка качества образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, разработка рекомендаций по построению образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

Теоретическая значимость исследования состоит в следующем:

3. Разработана классификация наиболее распространенных в настоящее время и используемых в учебном процессе вуза компьютерных средств и определены их основные недостатки.

4. Теоретически обосновано содержание современных педагогических, эргономических и технических требований, предъявляемых к образовательной автоматизированной информационной системе с элементами искусственного интеллекта.

5. На основе анализа учебного процесса в вузе определена структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающая универсальность ее применения.

6. Сформулированы требования к показателям и уровням освоения содержания дисциплины «Информатика»

Практическая значимость исследования заключается в том, что:

На защиту выносятся следующие положения:

- «Студент», которая включает в себя регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, справочную, консультирующую. подсистемы.

Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (2001 г.), пленарном заседании научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса» г. Кисловодск (2002 г.), I региональной научно-технической конференции «Новые тенденции и технологии в управлении качеством образования (2002 г.), II региональной научной конференции «Проблемы компьютерных технологий и математического моделирования в естественных, технических и гуманитарных науках г. Гергиевск, (2002 г.), VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - СевероКавказскому региону» (2003 г.).

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

ВЫВОДЫ

ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта была апробирована в учебном процессе вуза по дисциплине «Информатика». ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта имеет интеллектуальный интерфейс пользователя, который является важнейшим элементом искусственного интеллекта, и, позволяющий ей общаться с пользователем на естественном языке в режиме диалога.

Целью дисциплины «Информатика» является систематизированное изучение базовых составляющих информатики, которые являются максимально полезным для студентов различных специальностей при дальнейшем обучении в вузе.

Задачами обучения дисциплине «Информатика» являются:

- осуществление четкого изложения основных понятий и направлений информатики, как самостоятельной науки;

- изложение математического, программного, информационного и технического обеспечения, являющимися инструментами решения задач на компьютере;

- четкое представление о возможностях и значении информационных технологий, базой которых является информатика, в развитии современной науки, техники и общества в целом.

Были определены требования к уровню освоения содержания дисциплины, к умениям и навыкам студентов.

Содержание дисциплины полностью соответствует требованиям государственного образовательного стандарта по дисциплине «Информатика», а также оно было дополнено теоретическим материалом по темам «Информационные технологии» и «Информационные системы». Содержание дисциплины «Информатика» является основой обучающей подсистемы.

Контролирующая подсистема включает: предварительный контроль знаний (вопросы для самопроверки), текущий контроль (контрольные вопросы), тематический контроль (тестирование на основе тестовых заданий по информатике), рубежный контроль (коллоквиум № 1, коллоквиум № 2).

Такое содержание ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является целесообразным, т.к. учебная дисциплина изучается в течении двух семестров и соответствует требованиям, предъявляемым к самостоятельной работе студентов в СевКавГТУ. Разработанное программное средство используется для самостоятельной работы студентов.

Преподавателями кафедр социально-психологического факультета и факультета информационных систем и технологий была проведена экспертная оценка программного продукта ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта на соответствие ее педагогическим, эргономическим, техническим требованиям, на соответствие используемых в ней совокупности новых информационных технологий современным требованиям, а также требованию универсальности ее использования в учебном процессе. Результат экспертной оценки показал, что ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта соответствует педагогическим, эргономическим и техническим требованиям, использование в ней совокупности новых информационных технологий адекватны современным требованиям, является универсальным программным продуктом. Программный продукт был рекомендован для использования его преподавателями и студентами в учебном процессе вуза.

В экспериментальном исследовании, которое длилось в течении года, принимало участие три экспериментальные и три контрольные группы, по 12 человек в каждой группе. Всего в экспериментальном исследовании принимало участие 72 человека: 36 человек в контрольных группах и 36 человек в экспериментальных группах. И в контрольных, и в экспериментальных группах студенты изучали дисциплину информатику, причем при прочих идентичных условиях обучение осуществлялось по одной и той же программе, одним и тем же преподавателем. При этом в экспериментальных группах, в отличие от контрольных, к традиционной форме обучения мы добавили обучение студентов дисциплине «Информатика» с помощью подсистемы «Студент» ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

Контроль знаний студентов осуществляется на базе системы тестовых заданий по дисциплине «Информатика», хранящихся в базе знаний «Преподаватель», которая является важнейшим элементом искусственного интеллекта. Решатель оценивает уровень знаний, умений и навыков студентов, формирует решения на основе знаний, хранящихся в базе знаний «Преподаватель» и дает соответствующие рекомендации каждому студенту. Решатель также является важнейшим элементом искусственного интеллекта.

В процессе исследования было сделано три контрольных среза в каждой из групп.

Для определения уровня знаний группы студентов, т.е. степени обученности группы мы использовали следующие подходы:

- определение средней арифметической всех оценок, полученных обучающимися в каждой группе, по пятибальной шкале;

- использование метода академика Б.П. Смирнова, позволяющий диагностировать степень обученности студентов;

- использование метода однофакторного дисперсионного анализа, который позволяет выяснить, какую долю изменчивости результирующего признака можно объяснить воздействием факториального признака.

Дисперсионный анализ и сравнение результатов уровня знаний, умений и навыков студентов по дисциплине информатика в контрольных и экспериментальных группах позволяют сделать вывод, что использование наряду с традиционными средствами обучения ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта на занятиях повышают уровень знаний, умений и навыков у студентов.

Сравнение результатов уровня знаний, умений и навыков по информатике в контрольных и экспериментальных группах спустя полгода после проведения экспериментального исследования приводит нас к выводу, что использование на занятиях ОАИС «ВУЗ» способствует лучшему сохранению и воспроизведению изученного материала, а это, в свою очередь, повышает эффективность учебного процесса.

Далее была произведена оценка ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта согласно критерию эффективности его применения: по объему, времени, скорости усвоения материала, а также по успеваемости студентов.

Полученные данные также свидетельствуют о повышении у студентов экспериментальной группы знаний, умений и навыков.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что разработанная нами ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта соответствует совокупности педагогическим, эргономическим и техническим требованиям, используемая в ней совокупность новых информационных технологий адекватна современным требованиям и является универсальной при ее применении преподавателями и студентами в учебном процессе вуза.

Проведенное экспериментальное исследование также позволяет утверждать, что ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющем повысить эффективность обучения студентов вуза.

194

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Конец второго тысячелетия ознаменовался переходом от индустриального к информационному обществу, в котором знания и информация становятся важнейшим стратегическим ресурсом и занимают ключевое место в образовании, культуре, экономике и т.д. Период перехода к информационному обществу сопровождается информатизацией образования, которое основано на новых технологиях обучения: в учебный процесс внедряются обучающие автоматизированные информационные системы, основной частью которых являются новые информационные технологии.

В ходе исследования мы рассмотрели три этапа информатизации общества и развитие информатизации образования на соответствующих его этапах.

На начальном этапе информатизации образования в качестве новых информационных технологий использовались педагогические программные средства (программы-тренажеры, контролирующие, обучающие, демонстрационные, информационно-справочные, имитационные), к разработке которых предъявлялся комплекс требований (педагогических, технических, эргономических).

Мы предполагаем, что, в условиях развития информатизации образования, требования, предъявляемые к разработке педагогических программных средств, будут существенно дополнены.

Мы рассмотрели существующие подходы к разработке ППС: генеративный, генеративно-диагностический, поисковый, эвристический, экспертный, воспитательный и развивающий, психологический, эстетический. Поисковый, эвристический и экспертный подходы использовались при проектировании ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

С дальнейшим развитием информатизации образования происходит развитие новых информационных технологий, создание и внедрение в учебный процесс вуза обучающих автоматизированных информационных систем, а с начала 90-х годов развивается новое направление -интеллектуальные обучающие автоматизированные информационные системы, основанные на работах в области искусственного интеллекта. Мы выявили основные компоненты интеллектуальных автоматизированных информационных систем: базу знаний, решатель, интеллектуальный интерфейс пользователя, которые являются важнейшими элементами искусственного интеллекта. Использование интеллектуальных обучающих автоматизированных информационных систем становится также возможным с появлением новых видов технических средств обработки и передачи информации, совершенствованием организационных форм использования ПЭВМ, насыщением инфраструктуры новыми средствами коммуникаций.

Нами была проведена классификация новых информационных технологий, используемых в образовательном процессе.

Анализ научной литературы и существующей практики позволил нам заключить, что на данном этапе информатизации образования новые информационные технологии становятся частью АИС, поэтому в качестве обучающей АИС должна быть разработана образовательная АИС с элементами искусственного интеллекта, которую характеризуем как программный продукт, используемый в учебном процессе вуза, включающий новые информационные технологии, и обеспечивающий интеллектуальный интерфейс взаимодействия с пользователем.

Таким образом нами была определена совокупность новых информационных технологий, которая должна использоваться при проектировании и эксплуатации ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

Далее были проанализированы программные средства, основанные на новых информационных технологиях, для ведения учебных дисциплин в вузе, проведена их классификация и выявлены их некоторые недостатки, которые проявляются в следующем:

1. Программные средства создаются, в основном, преподавателями-специалистами в области новых информационных технологий.

2. Электронные учебники создаются и используются по определенной дисциплине студентами определенной специальности, и как следствие, система самопроверки знаний также представляется только по этой дисциплине.

3. Отсутствие интерактивной связи обучающегося с преподавателем и преподавателем с обучающимся.

4. Отсутствие тренинга обучающихся в ответах на вопросы.

5. Отсутствие контроля знаний по группе тем, включенных в каждый коллоквиум учебной дисциплины.

6. Однообразная форма тестовых заданий.

7. Рассмотренные программные средства направлены на решение определенной образовательной задачи (обучающей, контролирующей и т.п.), в то время как образовательные задачи должны решаться комплексно.

Из вышесказанного следует, что ОАИС с элементами искусственного интеллекта по сравнению с педагогическими программными средствами должна значительно шире охватывать образовательные задачи и соответственно шире реализовывать различные педагогические функции. Поэтому выделенные нами педагогические, эргономические и технические требования являются необходимым дополнением к требованиям, предъявляемым к разработке педагогических программных средств. К педагогическим требованиям мы относим следующие:

4. ОАИС должна сопровождаться литературой для углубленного изучения материала по данной дисциплине.

7. ОАИС должна включать словарь терминов, предоставляющий возможность для быстрого и краткого объяснения.

8. ОАИС должна содержать интеллектуальную базу данных, т.е. базу знаний.

9. ОАИС должна включать решатель, который будет анализировать ответы студентов, выявлять уровень знаний и давать им соответствующие рекомендации.

10. ОАИС должна предоставлять студентам возможности организации их обучения как систематического, так и эпизодического.

11. ОАИС должна предоставлять преподавателям возможности для их преподавательской деятельности.

12. ОАИС должна совмещать в себе подсистемы (регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, поисковую, консультирующую) для деятельности студентов и подсистемы (регистрирующую, создания электронного учебника, составления тестовых заданий, запросов о деятельности студентов к базе знаний, консультирующую) для деятельности преподавателей.

13. ОАИС должна использоваться на аудиторных занятиях и при самостоятельной работе с целью самообразования обучающихся.

14.ОАИС должна предоставлять возможности для ввода, сбора и обработки необходимой информации, используемой преподавателями в учебном процессе.

15. ОАИС должна содержать различные формы контроля знаний каждого студента (вопросы для самопроверки знаний, контрольные вопросы, тестирование по каждой теме дисциплины, два коллоквиума, включающим контроль знаний по нескольким темам дисциплины).

16. ОАИС должна вести учет работы каждого обучающегося и давать рекомендации по оптимальной организации его работы в той или иной области знаний.

Эргономические требования заключаются в следующем:

3. ОАИС должна обеспечивать диалоговый режим взаимодействия с пользователем, организованного таким образом, что ведется обмен сообщениями, влияющими на обработку данных и обеспечивающих мгновенную обратную связь с пользователем.

Выполнение эргономических требований обеспечивает интеллектуальный интерфейс, позволяющий ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта общаться с пользователем на естественном языке в режиме диалога.

Технические требования, наоборот, упростились за счет создания на сегодняшнем этапе информатизации общества, высокотехничных компьютеров.

Таким образом нами была определена единая система требований к построению и использованию ОАИС с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

Во второй главе мы провели анализ использования ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза, рассмотрев цель, задачи, содержание, организацию (формы, методы, средства) и результат.

Показателями эффективности учебной деятельности студента в ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта являются знания, умения и навыки.

Мы также проанализировали педагогические принципы и функции обучения и положили их в основу построения и использования ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы обеспечить универсальность ее применения в учебном процессе вуза.

Мы пришли к выводу, что внедрение ОАИС «ВУЗ» в учебный процесс может повысить эффективность процесса обучения студентов на следующих стадиях учебного процесса:

- на этапе предъявления учебной информации обучающимся;

- на этапе усвоения учебного материала в процессе интерактивного взаимодействия с компьютером;

- на этапе повторения и закрепления усвоенных знаний (навыков, умений);

- на этапе промежуточного и итогового контроля и самоконтроля достигнутых результатов обучения; на этапе коррекции и самого процесса обучения, и его результатов путем совершенствования дозировки учебного материала, его классификации, систематизации.

Проведенный анализ позволил нам разработать структуру ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта. При определении структуры ОАИС «ВУЗ» были соблюдены педагогические, эргономические и технические требования к построению и использованию ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта; использована совокупность новых информационных технологий; учтены педагогические принципы организации дидактического процесса, определены функциональные и структурные компоненты, позволяющие построить ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы обеспечить ее универсальность.

Используя системный подход к проектированию образовательной автоматизированной информационной системы (ОАИС) «ВУЗ» и в результате ее декомпозиции, была разработана функциональная структура, в которой мы выделили:

1. Подсистему «Студент», предназначенную для использования ее студентами в учебном процессе вуза.

2. Подсистему «Преподаватель», предназначенную для использования ее преподавателями в своей преподавательской деятельности.

В результате дальнейшей декомпозиции подсистемы «Студент», в соответствии с поставленными задачами, выделены следующие подсистемы:

1. Регистрирующая - предназначена для регистрации студентов в ОАИС «ВУЗ».

2. Обучающая - предназначена для обучения студентов конкретной дисциплине и представлена электронным учебником и вопросами для самопроверки знаний студентов.

3. Тестирующая - предлагает систему тестовых заданий студенту для определения уровня знаний.

4. Контролирующая - предназначена для определения уровня знаний студентов по данной дисциплине.

5. Справочная - предоставляет студенту правильные ответы на этапе самоконтроля знаний.

6. Консультирующая - предоставляет возможность студенту задать вопросы преподавателю.

В соответствии с решаемыми задачами в подсистеме «Преподаватель» было выделено пять подсистем:

1. Регистрирующая - осуществляет регистрацию преподавателей в ОАИС «ВУЗ».

2. «Электронный учебник» - включает создание и редактирование электронного учебника.

3. Тесты - создание и редактирование тестов, справочную подсистему, контролирующую подсистему.

4. Консультирующая - провести консультацию преподавателя со студентами.

5. Запросы преподавателя - получит справочную информацию о работе студентов в подсистеме «Студент».

Для создания ОАИС «ВУЗ» был выбран объектно-ориентированный язык программирования Visual Basic 6.0, который полностью удовлетворяет назначению образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ», обеспечивает удобный для пользователя графический интерфейс и осуществляет интеграцию со следующими приложениями:

- Microsoft Internet Explorer, в окне которого показывается обложка каждой из подсистем и весь теоретический материал электронного учебника;

- Microsoft Word 2000, предназначенного для создания и редактирования электронного учебника преподавателем.

- Системы управления базой данных Microsoft Access 2000, которая представлена интеллектуальной базой данных «Преподаватель».

С помощью языка Visual Basic 6.0 были разработаны два проекта, составляющие ОАИС «ВУЗ»:

- «Студент», который решает задачи, входящие в подсистему «Студент».

- «Преподаватель», который решает задачи, входящие в подсистему «Преподаватель».

Вышесказанное позволяет нам утверждать, что:

1. ОАИС с элементами искусственного интеллекта создает для обучающегося благоприятную среду обучения, дает возможность получать теоретические знания (электронные учебники) и определенные практические навыки (тренажерные программы), а также позволит оценить свою подготовку с помощью тестирующих и контролирующих программ. Нужды преподавателей в ОАИС обеспечиваются специальными программами, которые позволяют преподавателям самим создавать новые или редактировать и дополнять готовые программы для обучения, не будучи специалистами в программировании, вести журналы, составлять отчеты.

2. Применение ОАИС с элементами искусственного интеллекта изменяет учебный процесс в зависимости от индивидуальности обучающегося, предоставляет ему право самостоятельно задавать последовательность, объем и темп предъявления учебной информации. ОАИС обеспечивает постоянный контроль за ходом обучения и в случае необходимости поправляет действия обучающегося. В учебный процесс вводятся принципиально новые средства познания: вычислительный эксперимент и базы знаний.

3. Универсальность применения ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта обеспечена совпадением компонентов дидактической системы со структурными компонентами ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, так как в этом случае реализуются цели, задачи, функции учебного процесса, а в качестве определения эффективности учебной деятельности студентов выступают их знания, умения и навыки так, как именно они составляют результативный компонент учебного процесса. Для обеспечения универсальности в процессе ее применения, структура ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта имеет следующие подсистемы:

- «Студент», содержащую регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, справочную, консультирующую подсистемы.

- «Преподаватель», содержащую следующие подсистемы: регистрирующую, «электронный учебник», тесты, консультирующую, запросы преподавателя.

4. ОАИС с элементами искусственного интеллекта имеет свою специфику по сравнению с другими обучающими АИС, так как использование ее в учебном процессе помогает любому преподавателю при создании им электронного учебника и составлению тестов по своим дисциплинам для любой специальности студентов, что, в свою очередь, приводит к использованию ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта для обучения студентов по созданным электронным учебникам, выполнению тестовых заданий, обеспечению интерактивной связи между студентом и преподавателем.

Все вышеперечисленное обеспечивает универсальность использования ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.

Для использования ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза мы разработали:

1. Методику использования универсальной подсистемы «Студент» образовательной автоматизированной информационной подсистемы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для студентов всех специальностей).

2. Методику использования универсальной подсистемы «Преподаватель» образовательной автоматизированной информационной подсистемы «ВУЗ» в педагогическом процессе технического вуза. (Методические указания для преподавателей).

Разработанная во второй главе ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта была апробирована в учебном процессе вуза по дисциплине «Информатика» и описана в третьей главе.

Была определена цель изучения дисциплины «Информатика», а также требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Содержание дисциплины «Информатика» полностью соответствует требованиям государственного образовательного стандарта по дисциплине «Информатика», а также было дополнено теоретическим материалом по темам «Информационные технологии» и «Информационные системы». Содержание дисциплины «Информатика» является основой обучающей подсистемы.

Программа по информатике построена в соответствии с педагогическими, эргономическими и техническими требованиями, предъявляемыми к разработке ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.

Экспертная оценка созданной ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта и проведенная нами опытно-экспериментальная работа подтвердила первоначальную гипотезу исследования. Качественный и количественный анализ результатов исследования показал, что использование ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза позволяет приобрести студентам и преподавателям навыки работы на компьютере и закрепить их, повышает интерес студента к изучаемому материалу, позволяет качественно подготовиться студенту к зачету или экзамену, повышает эффективность контроля знаний студента, обеспечивает объективную оценку за сдачу каждую темы дисциплины и за сдачу каждого коллоквиума по дисциплине, повышает оперативность предоставления информации преподавателю, обеспечивает всю полноту необходимой информации в любое время, экономит время преподавателя на проведение тестирования и коллоквиумов, обеспечивает частоту проведения тестов по требованию преподавателя, возможность общения преподавателя со студентом и студента с преподавателем, а это все в совокупности способствует повышению эффективности учебного процесса.

Таким образом, на основании проведенного исследования, можно также сделать вывод о том, что образовательная автоматизированная информационная система «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющем повысить эффективность обучения студентов вуза.

Так как разработанная нами ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта является универсальной, то она может использоваться в учебном процессе различных вузов по всем специальностям студентов и на всех факультетах, любыми преподавателями независимо от уровня их компьютерной подготовки. При определенной доработки, а именно использовании сетевых новых информационных технологий, ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта может применяться для дистанционного обучения студентов по различным дисциплинам. Научная разработка педагогических, эргономических и технических требований по отношению к компьютерным программам, а также выделенные новые информационные технологии могут быть реализованы при разработке других программных продуктов и использоваться в других научных исследованиях по информатизации образования.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Хвостова, Ирина Петровна, Ставрополь

1. Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник / Под ред. Проф. Г.А. Титоренко. -М.: Компьютер, ЮНИТИ, 1998. -400 с.

2. Аленичева Е., Монастырев Н. Электронный учебник. (Проблемы создания и оценки качества). // Высшее образование в России. 2001, № 1 -С. 121-123.

3. Аленичева Е., Езерский В., Антонов А. Компьютеризация и дидактика: поле взаимодействия. // Высшее образование в России. 1999, № 2. С. 83-88.

4. Андреев А.Б, Моисеев В.Б, Усманов В.В, Усачев Ю.Е. Экспертная система анализа знаний. // Открытое образование. 2001, № 2. -С. 47-52.

5. Архипова А.И., Шапошникова Т.Л., Лаврентьев A.B. Типология педагогических программных продуктов и этапы их проектирования. / Педагогическая информатика. 2002, № 4. -С. 40-45.

6. Бодалев A.A. Личность и общение. Изб. труды. -М.: Педагогика, 1983. -272 с.

7. Бодалев A.A. Психология и личность. -М.: изд-во Москов. университета, 1988. -188 с.

8. Ю.Болотов В.А. Программы разные стандарт общий. // Информатика и образование. 1988, № 5. С.5-7.

9. Бондаревская Е.В. Воспитание как возрождение человека, культуры, нравственности. Научно-методическая разработка. -Ростов н/Д: РГПИ, 1991.-22 с.

10. Бочарова В.Г. Педагогика отношений в социуме: перспективная альтернатива. -М: Всесоюзная ассоциация социальных педагогов и социальных работников, 1991. -32 с.

11. Н.Бочарова В.Г. О некоторых методологических подходах к пониманию целостного процесса социализации, воспитания и развития личности. // Теория и практика социальной работы: отечественный и зарубежный опыт. -М. -Тула, 1993. -Е.1. -С. 34-49.

12. Брановский Ю.С. Введение в педагогическую информатику. Учебное пособие. Ставрополь: СГПУ, 1995. - 206 с.

13. Брановский Ю.С. Компьютеризация процесса обучения в педагогическом вузе и средней школе. Учебное пособие. -Ставрополь: СГПИ, 1990. -144с.

14. Брановский Ю.С., Диканский Е.Ю. Новые информационные технологии в организации мониторинга педагогических систем. // Педагогическая информатика. 2002, № 2. С. 31-36.

15. Буланова-Топоркова М.В., Духавнева A.B., Кукушин B.C., Сучков Г.В. Педагогические технологии: Учебное пособие для студентов педагогических специальностей. / Под общей ред. B.C. Кукушина. -Ростов н/Д: МарТ, 2002. -320 с.

16. Ваграменко Я.А., Галкина А.И., Мороз В.К., Роберт И.В., Бальевский ВВ., Никифоров Г.С. Документы аккредитации системы сертификации информационно-программных средств учебного назначения. -М.:ИНИНФО, 1994. -80 с.

17. Ваграменко Я.А., Мороз В.К., Колыхалов В.И., Григорьев С.Г. и др. Анализ исследований и разработок в области информатизации образования. -М.:ИНИНФО, 1994. -39 с.

18. Воробейчикова О.В. Структурированные тесты как средство контроля знаний. // Информатика и образование. 2001, № 7. С. 14-17.

19. Вострокнутов И.Е., Кузнецов Ю.К. Оценка компьютерных программ и информационных технологий обучения // Педагогическая информатика. -1994, №2. С. 43-47.

20. Галкина А.И. Оценка качества программных средств учебного назначения: теория и практика. // Педагогическая информатика. 1994, № 2. С. 40-42.

21. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы. -М.: Педагогика, 1987. -264 с.

22. Грошев И. Информационные технологии: тендерный аспект. // Высшее образование в России. 1999, № 4. С. 114-120.

23. Демкин В., Вымятин В., Тарунина Г. Дистанционное обучение и мультимедиа. //Высшее образование в России. 1998, № 4. С. ?

24. Демкин В., Руденко Т., Серкова Н. Психолого-педагогические особенности ДО. // Высшее образование в России. 2000, № 3. С. 124-128.

25. Деревнина А.Ю., Кошелев М Б., Семикин В.А. Принципы создания электронных учебников. // Открытое образование. 2001, № 2. С. 14-18.

26. Джексон П. Введение в экспертные системы. -Москва Санкт-Петербург - Киев: Издательский дом Вильяме, 2001. -624 с.

27. Доманова С.Р. Педагогические основы новых информационных технологий в образовании. Автореф. дис. . док. пед. наук. -Ростов н/Д: РГПУ, 1995. -39 с.

28. ЗГДоманова С Р. Новые информационные технологии в образовании. -Ростов н/Д: РГПУ, 1995. -111 с.

29. Дружинин О.Г., Егоров А.Ф., Капустин . Ю.И., Щербаков В.В. Электронный учебник для студентов по химии и химической технологии. // Открытое образование. 2001, № 3. С. 24-30.

30. Дубнищева Т., Мицель А., Веретенников М. «Концепция современного естествознания»: электронная версия. // Высшее образование в России, 1999, № 6. С. 68-72.

31. Евстафьев В., Мельниченко Ф. Опыт моделирования учебного процесса. // Высшее образование в России, 2002, № 2. С. 110-112.

32. Егоров А.Ф., Капустин Ю.И., Щербаков В.В. Электронный учебник для студентов по химии и химической технологии // Открытое образование. 2001, №3.-С. 24-30.

33. Ершов А.П. Как учить программированию. // Микропроцессорные средства и системы. 1986, № 1. С. 91-93.

34. Ершов А.П. Компьютеризация школы и педагогическое образование. //Математика в школе. 1989, № 1. С. 20-21.

35. Ершов А.П. Школьная информатика в СССР: от грамотности к культуре. // Информатика и компьютерная грамотность. -М.: Наука. 1988, № 1. С.6-22.

36. Житомирский В. Г. Вычислительная техника и учебный процесс. -Свердловск: СвГГТИ, 1984. -108 с.

37. Зубрилин A.A. Игровой компонент на уроках информатики. // Информатика и образование. 2001, № 8. С. 45-52.

38. Иванов B.JI. Структура электронного учебника. // Информатика и образование. 2001, № 6. С. 63-71.

39. Иванов B.JI. Электронный учебник: системы контроля знаний. // Информатика и образование. 2002, № 1. С. 71-72.

40. Ильина Т А. Системно-структурный подход к организации обучения. -М„ 1972. -С. 16.

41. Информатика. // Под ред. Н.В. Макаровой. -М.: Финансы и кредит. 1997. -768 с.

42. Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих. // Под ред. Д А. Поспелова. -М: Педагогика-Пресс, 1997. -352 с.

43. Каймин В.А. Основы компьютерной технологии. -М.: Финансы и статистика, 1992. -208 с.

44. Калашников A.B. Система контроля знаний при дистанционном образовании. // Открытое образование. 2001, № 3. С. 31-36.

45. Карпенков С. «КСЕ»: виртуальный курс. // Высшее образование в России. 2002, № 1. С. 108-110.

46. Компьюперные технологии обработки информации: Учеб. Пособие // C.B. Назаров, В.И., Першиков, В.А. Тафинцев и др.: Под ред. C.B. Назарова. -М.: Финансы и статистика, 1995. -248 с.

47. Компьютерные учебные программы: Каталог. -М.: РОСЦИО, 1992, № 1.-56 с.

48. Компьютерные учебные программы: Каталог. М : РОСЦИО, 1992, № 1(2). -56 с.

49. Компьютерные учебные программы: Каталог. М.: РОСЦИО, 1992, №2(3). -82 с.

50. Компьютерные учебные программы: Каталог. -М.: РОСЦИО, 1992, № 1(4). -68 с.

51. Компьютерные учебные программы: Каталог. -М.: РОСЦИО, 1992, № 2(5). -96 с.5 5. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года // Приложение к приказу Минобразования России от 11.02.2002 № 393

52. Костерина Т.М., Питиримов В.М., Пашковский Д.Ю. Методические проблемы формирования информационно-образовательной среды. // Открытое образование. 2001, № 3. С. 15-20.

53. Кречетников К.Г. Особенности проектирования интерфейса средств обучения. // Информатика и образование. 2002, № 4. С. 65-72.

54. Кузнецов А.А , Сергеева Т.А. Компьютерная программа и дидактика. // Информатика и образование. 1986, № 2. С. 46-54.

55. Лаврентьев В.Н., Пак Н.И. Электронный учебник. // Информатика и образование. 2000, № 9. С. 87-91.

56. Леньков С.Л. Эргономическое проектирование электронных учебников. // Открытое образование. 2001, № 2. С. 10-13.

57. Лихачев Б.Т. Педагогика: Курс лекций / Учеб. пособие для студентов педагог. Учеб. заведений и слушателей ИПК и ФПК. 4-е изд. перераб. И доп. -М.: Юрайт-М, 2001.-607 с.

58. Ломов Б.Ф. Научно-технический прогресс и средства умственного развития человека// Психол. журнал. 1985, № 6. С.8-28.

59. Ляхович В.Ф. Основы информатики. Ростов н/Д.: Феникс, 1996. -640 с.

60. Маракин O.A. Новая технология дистанционного обучения. // Открытое образование. 2001, № 2. С. 57-60.

61. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. -М.: Педагогика, 1988. -192 с.

62. Машбиц Е.И. Психологические основы управления учебной деятельностью. Киев, 1987.

63. Машбиц Е.И., Андриевская В.В., Комиссарова Е.Ю. Диалог в обучающей системе. -Киев: Высшая школа, 1989. -184 с.

64. Наумов ВВ. Разработка программных педагогических средств. // Информатика и образование. 1999, № 3. С. 36-40.

65. Новые педагогические информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для студ. пед. вузов и системы повыш. квалиф. пед. кадров. / Е С. Полат, М.Ю. Бухаркина, М.В. Моисеева, А.Е. Петров; Под ред. Е.С. Полат. М: Академия, 1999. -224 с.

66. Образцы итоговых заданий по оценке качества подготовки школьников по информатике. // Информатика и образование. 1999, № 9.С. 8-21.

67. Открытое образование стратегия XXI века для России. // Под ред. В.М. Филиппова и В.П. Тихомирова. М.: Изд. МЭСИ, 2000. 356 с.

68. Основы современных компьютерных технологий. Учебное пособие / Под ред. проф. Хомоненко А.Д. -СПб.: КОРОНА принт, 1998. -448 с.80.0стрейковский В.А. Информатика: Учеб. для вузов. -М.: Высшая школа, 1999. -511 с.

69. Открытое образование стратегия XXI века для России / Под ред. В.М. Филиппова и В.П. Тихомирова. М.: Изд. МЭСИ, 2000. -356 с.

70. Педагогика. Учебное пособие для студентов педагогических вузов и педагогических колледжей / Под ред. П.И. Пидкасистого. М.: Педагогическое общество России, 2002. -640 с.

71. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. -М.: Финансы и статистика, 1991. -543 с.

72. Петрик Ю., Лица Д., Афанасьев А., Заугольникова Н. Педагогические возможности программного комплекса «Контроль знаний». // Высшее образование в России. 1997, № 3. С. 104-107.

73. Плеухова Л.Ф., Ситников Ю.К. Компьютерные системы заданий. / Информатика и образование. 1999, № 2. С. 39-43.

74. Подласый И.П. Педагогика. -М.: Просвещение, Гуманитарный издательский центр ВЛАДОС, 1996. -432 с.

75. Подласый И.П. Педагогика: Новый курс: Учеб для студ. Высш. Учеб. заведений: В 2 кн. -М.: Гуманит. Изд. центр ВЛАДОС, 2002. Кн. 1: Общие основы. Процесс обучения. -576 с. : ил.

76. Попов С.В. Проект интеллектуальных обучающих систем. // Информатика и образование. 2001, № 9. С. 71-72.

77. Психолого-педагогические основы использования ЭВМ в вузовском обучении. // Под ред. A.B. Петровского, H.H. Нечаева. М., 1987. С.168.

78. Роберт И.В. Какой должна стать обучающая программа? // Информатика и образование. 1986, №2. С. 53-60.

79. Роберт И В. Экспертно-аналитическая оценка качества программных средств учебного назначения. // Педагогическая информатика. 1993, № 1. С. 54-62.

80. Роберт ИВ. Распределенное изучение информационных и коммуникационных технологий в общеобразовательных проектах. // Информатика и образование. 2001, № 5. С 12-16.

81. Романов В.П. Интеллектуальные информационные системы в экономике: Учебное пособие / Под ред. Д.э.н., проф. Н.П. Тихомирова. М.: Издательство «Экзамен», 2003. -496 с.

82. Рыжков В.А., Корниенко A.B., Демидович Д.В. Разработка личностно-ориентированных педагогических технологий в образовательной среде. // Педагогическая информатика. 2002, № 2. С. 7-18.

83. Сабанцев Ю.В. «Кроссворд» на Visual Basic. // Информатика и образование. 1999, № 5. С. 40-48.

84. Савельев А Я Проблемы автоматизации обучения. // Вопросы психологии. 1986, № 2. С. 11.

85. Сакулин В. А. Об оценке эффективности педагогического процесса // Педагогическая информатика. -1994, № 2. -С. 23-27.

86. Сластенин В.А. Формирование личности учителя советской школы в процессе профессиональной подготовки. -М.: Просвещение, 1976. -160 с.

87. Сластенин В.А. и др. Педагогика: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, E.H. Шиянов; Под ред. В.А. Сластенина. М.: Издательский центр «Академия», 2002. - 576 с.

88. Сластенин В.А., Исаев И.Ф., Мищенко А.И., Шиянов E.H. Педагогика. Учебное пособие. М.: Школа-Пресс, 1997.

89. Сластенин В.А., Каширин В.П. Психология и педагогика: Учеб. пособие для студ. Высш. Учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 480 с.

90. Словарь компьютерных терминов. Русско-английский, англорусский толковый словарь. -М.: Вече, ACT, 1996. -448 с.

91. Смыковская Т.К. Развитие творчества младщих школьников в обучении с применением компьютера. Автореф. дис. . канд. пед. наук. -Волгоград, 1999. -26 с.

92. Стародубцев В., Федоров А., Чернов И. Инновационный программно-методический комплекс. // Высшее образование в России, 2003, № 1. С. 146-151.

93. Сысоева Л.А. Подготовка учебно-методических материалов для выполнения практических работ при дистанционном обучении. // Открытое образование. 2001, № 2. С. 21-25.

94. Тихомировов O.K., Бабанин Л.Н. ЭВМ и новые проблемы психологии. М., 1986. -204 с.

95. ПО. Торокин А. Высшее образование: системный подход. // Высшее образование в России. 1999, № 4. -С. 42-47.

96. Трофимова М.В. Урок по изучению двоичного кодирования информации. // Информатика и образование. 2001, № 5. С. 58-63.

97. Управление современным образованием. Социальные и экономические аспекты. / Под ред. А.Н. Тихонова. М.: Вита-Пресс, 1998. -256 с.

98. Федеральная целевая программа «Развитие единой образовательной информационной среды на 2002-2006 годы». (Проект). -М., 2001.

99. Харламов И.П. Педагогика. //Минск: «Ушверспэцкае», 2000.

100. Швец В., Бурляев В., Ралеев Н. Экспертно-обучающие системы. // Высшее образование в России. 1997, № 2. С. 108-113.

101. Экономическая информатика и вычислительная техника: Учебник / Г А. Титоренко, Н.Г. Черняк, Л.В. Еремин и др.: Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. -М.: Финансы и статистика, 1998. -336 с.

102. Создание и ведение журнала регистрации1. Регистрация в системе

103. Формирование файла «Пароль студентов»