Л6- Модели и алгоритмы обучающих систем

http://www.znannya.org/?view=concept:1028

Методы моделирования используются в любой науке. Они обладают огромной эвристической силой, позволяют свести изучение сложного к простому, невидимого — к видимому, т.е. сделать любой сложный объект доступным для тщательного всестороннего изучения.

Использование моделирования в обучении имеет два аспекта.

1) Моделирование служит тем содержанием, которое должно быть усвоено обучающимися в результате освоения учебного материала

2) моделирование является учебным действием и средством, без которого невозможно полноценное обучение.

В настоящее время разработаны десятки моделей для описания, объяснения, расчета процесса обучения или его отдельных аспектов.

Традиционной моделью развития учебного процесса называют модель, которую первоначально предложили Коменский и Гербарт. Она служит для объяснения развития учебного процесса, динамики наращивания его продуктов. В первом варианте данной модели (по Гербарту) выделялось четыре этапа — ясность, ассоциация, система, метод. Со временем в ней появляются и другие компоненты: сообщение и осознание знаний, их усвоение обучающимся, обобщение, применение на практике. Эта модель постоянно достраивается и уточняется. В числе ее разработчиков М.И. Болдырев, Б.Л. Есипов, М. А. Данилов, М.А, Сорокин и многие другие. В современных педагогических пособиях описаны десятки модификаций этой модели. В настоящее время выделяются этапы [http://unison-school.ru/modeli-obucheniya.html]:

• мотивация обучения;

• актуализация известных знаний, умений и опыта;

• организация изучения нового материала;

• совершенствование изученного;

• определение результативности процесса.

На каждом этапе у преподавателя и обучающихся свои задачи, но цель и деятельность — общие. Сущность деятельности преподавателя — управление, деятельности учеников — учение: усвоение знаний, умений, способов деятельности и их практическое применение.

Модель обучаемого [http://www.dupliksv.hut.ru/pauk/dict/12.html]

Модель обучаемого – это совокупность набора его характеристик, измеряемых во время работы с системой и определяющей степень усвоения им знаний по изучаемому предмету и методов (правил) обработки этого набора. В первую очередь эти правила должны проводить изменения самой модели обучаемого по результатам его работы с системой.

Модель обучаемого должна включать в себя информацию:

· о цели обучения;

· о знаниях обучаемого в рамках изучаемого курса (текущее состояние процесса обучения);

· об особенностях подачи учебных материалов и выбора контрольных заданий и вопросов;

· о правилах изменения модели обучаемого по результатам работы с обучаемым.

Для каждого обучаемого может быть задана своя цель работы с системой и свое подмножество изучаемого материала, которое определяет начальную настройку системы и является базой для дальнейшей работы с обучаемым.

Наиболее известные модели обучаемого:

· оверлейная

· разностная

· пертурбационная (смешанная)

Оверлейная модель - наиболее простая для реализации. Она строится в предположении, что знания обучаемого и знания системы имеют аналогичную структуру, при этом знания обучаемого являются подмножеством знаний системы. Каждой теме добавляется числовой атрибут, показывающий степень понимания обучаемым материала по этой теме. Значение этого атрибута определятся в ходе опроса обучаемого.

При построении разностной модели система анализирует ответы обучаемого и сравнивает их с теми знаниями, которые заложены в системе и которыми пользуется эксперт при решении подобных задач. Различия между этими знаниями и ложатся в основу модели пользователя. Эта модель позволяет учитывать не только отсутствие знаний у обучаемого, но и неправильное их использование

Можно выделить два основных подхода к построению таких моделей.

1. В экспертно-обучающих системах под моделью обучаемого понимают набор характеристик (параметров) и совокупность правил, которые на основании значений этих характеристик управляют процессом общения системы с обучаемым.

2. В других классах обучающих систем под моделью обучаемого обычно понимают набор параметров, измеряемых во время работы системы с обучаемым и определяющей степень усвоения им знаний по изучаемому предмету.

На самом деле, понимание модели обучаемого как набора параметров – это слишком узкое понимание. Без учета методов, которые работают с данным набором характеристик, этот набор теряет смысл. Следовательно, модель обучаемого можно определить как совокупность набора характеристик обучаемого и методов (правил) обработки этого набора. В обучающих системах эти правила привязаны к конкретной предметной области, что позволяет, естественно, более качественно имитировать общение обучаемого со специалистом в данной предметной области. Но автоматизированная система обучения не может быть ориентирована на конкретную предметную область, поэтому и назначение правил, входящих в модель обучаемого, должно быть другим. В первую очередь эти правила должны проводить изменения самой модели обучаемого по результатам его работы с системой. Это позволит преподавателю управлять формированием этой модели, т.е. осуществлять алгоритмическую настройку без программирования.

Модель освоения учебного мате риала

[http://www.dupliksv.hut.ru/pauk/dict/12.html]

Модель освоения учебного материала показывает, в какой последовательности должны изучаться темы и каковы логические связи между ними.

На начальном этапе проектирования учебного курса планируемый для изучения учебный материал разбивают на отдельные учебные элементы.

В состав модели освоения входят матрицы отношений очередности и логических связей учебных элементов, последовательности изучения учебных элементов, граф логических связей учебных элементов. Построение модели производят в четыре этапа:

1. Формирование матрицы отношений очередности учебных элементов;

2. обработка матрицы отношений очередности и построение последовательности изучения учебного материала в виде списка учебных элементов;

3. формирование матрицы логических связей учебных элементов;

построение графа логических связей учебных элементов