Кольцов А.С., Федорков Е.Д. Автоматизированные системы управления учебным процессом (учебное пособие)
Подождите немного. Документ загружается.
7. Полученный оптимальный план проверяется на
наличие в нем всех разделов, по которым были показаны
неудовлетворительные знания. Если есть разделы, не
вошедшие в оптимальный план, то построенное дерево
решения запоминается, из оставшихся разделов выбирается
тот, у которого наибольший порядковый номер, повторяются
шаги 5-7.
В конце работы алгоритма получаем одно или несколько
деревьев, образующие лес решения задачи (4).
Каждому дереву решения ставится в соответствие связка
разделов, которая и предлагается обучаемому для повторного
изучения. Количество связок равно количеству деревьев в лесе
решения. Связки наглядно показывают студенту структуру
зависимостей разделов, по которым он показал
неудовлетворительные знания, от других разделов. Некоторые
разделы могут входить в несколько связок. Обучаемый может
выбрать для повторения материала как одну, так и несколько
связок.
Данный подход позволяет оптимизировать процесс
повторения пройденного материала, помогает обучаемому
выявить «слабые места» в его знаниях, что, в итоге, повышает
адаптивность автоматизированных систем обучения.
В результате выполнения всех этапов проектирования
подсистемы обучения формируются три структуры:
начальный план преподавателя;
план обучаемого;
план системы;
«Начальный план преподавателя» корректируется только
самим преподавателем на основании результатов диагностики
и сформированной по ним статистической информации.
«План обучаемого» корректируется системой в процессе
изучения учебного материала исходя из результатов
«текущего» и «итогового» контроля.
«План системы» отображает реальную
последовательность изучения материала для конкретного
студента, которая формируется на основании полученных
111
результатов при «входном», «текущем» и «итоговом»
контроле.
7.3. Проектирование алгоритмических процедур
подсистемы диагностики качества подготовки
специалистов
В процессе обучения между управляющим субъектом и
объектом управления возникают связи. Подача учебной
информации от преподавателя к студенту образует прямую
связь в обучении. Получение сведений о качестве усвоения
учебной информации, т.е. связь студент - преподаватель
образует обратную связь. При этом она может
устанавливаться как в конце учебного процесса, так и в
процессе обучения. Главная функция всех форм контроля –
обучающе-корректирующая. Проверка проводится с целью
выяснения степени усвоения учебного материала, определения
пробелов в знаниях студентов с тем, чтобы затем управлять
познавательной деятельностью студентов по устранению этих
пробелов.
Методическими вопросами установления прямой связи
является отбор учебной информации для контроля и
согласования учебной информации с системой контрольных
заданий, способствующих закреплению учебного материала и
достижению прочных знаний студентов. Выполнение
контрольных заданий позволяет проверить, способен ли
студент применить свои знания к анализу реальной
действительности, сделать обобщения и правильные выводы в
конкретной ситуации.
Диагностика качества знаний студентов предполагает
использование контроля усвоения, как теоретического
материала, так и практического материала (решение задач;
моделирование реальных задач и производственных
процессов; выполнение заданий с использованием
вычислительной техники).
112
Итоговому контролю могут быть поставлены в
соответствие следующие виды диагностики:
Контроль 1-го уровня (диагностика проводится за одну
итерацию - рис.11);
Контроль 2-го уровня (данный тип применяется в
автоматическом режиме, диагностика осуществляется в 2
итерации);
Контроль 3-го уровня (при данном типе контроля
необходимо ответить на то количество вопросов, что было
задано изначально. Если данное условие не достигается, то
завершение диагностики происходит после того как будут
заданы все вопросы всего учебного курса).
Система может функционировать в автоматическом и
автоматизированном режиме. В автоматическом режиме
система опирается на интегральный коэффициент знаний и
реализует контроль 2-го уровня. В автоматизированном
режиме диагностика производится исходя из установок
преподавателя. В автоматизированном режиме преподаватель
сам определяет по какому сценарию будет осуществляется
диагностики знаний и какой уровень контроля будет выбран 1-
го, 2-го или 3-го.
При проведении итогового контроля система
диагностики выполняет следующие шаги.
Первый шаг. Исходя из коэффициентов уровня знаний
разделов и количества вопросов, решается задача нахождения
оптимального плана (5). Этот план указывает сколько
вопросов и из какого раздела необходимо взять.
Шаг второй. Опираясь на то количество вопросов,
которое необходимо взять для проверки знаний из данного
раздела, путем решения задачи (6) или решения задач (7) и (8)
выбираются вопросы. Данные задачи определяют вес вопроса
и форму ответа.
Шаг третий. Система диагностики осуществляет
контроль знаний и по результатам контроля формируются
матрицы
ij
B
и для каждого раздела массив D ={d
l
j
}.
113
Рис. 13. Алгоритм функционирования итогового
контроля для одной итерации
114
Рис. 13. Алгоритм функционирования итогового
контроля для одной итерации (продолжение)
Четвертый шаг. Пересчитывается коэффициент знаний
разделов -Z
l
.
Пятый шаг. Количество вопросов для новой итерации
диагностики формируется из количества неправильных
ответов. Снова решается задача (5).
Шаг шестой. Выполняется повторение операций со
второго по четвертый шаг. Высчитывается интегральная
оценка знаний.
Шаг седьмой. Опираясь на результаты диагностики
формируется, задача (4), «план системы», с учетом нового
состояния, и предлагается обучаемому.
Рассмотрим алгоритм решения задачи (5), о
распределении требований на количество вопросов для
каждого раздела.
115
n
l
N
l
x
1
n
l
l
xN
1
1. В начале работы алгоритма проверяется условие:
если N/n – целое и Xmin = N/n (где n – количество разделов, N
– заданное количество вопросов), то для каждого раздела
устанавливается количество вопросов равное N/n, задача (5)
считается решена; если Xmin не равно N/n или N/n – дробное
число, переходим к пункту 2.
2. Разделы упорядочиваются по мере возрастания
коэффициента уровня знаний Z
l
. Для раздела с наименьшим
уровнем знания (для самого левого в списке) определяется
количество вопросов равное максимально возможному исходя
из второго ограничения задачи (5), т.е. [N/n]+1, для остальных
принимается значение Xmin.
3. Проверяется условие: если, то
задача (5) – решена, иначе – переход к пункту
4.
4. Если выполняется условие:
(13)
то очередному разделу с минимальным коэффициентом
уровня знаний, добавляется
вопросов, иначе добавляется [N/n]+1-
Xmin вопросов. Переход к пункту 3.
В результате решения задачи (5) для
каждого раздела находим, учитывая коэффициент знания, то
количество вопросов, которое необходимо взять для итогового
контроля.
Рассмотрим алгоритм решения задач (6), (7) и (8).
1. Вопросы упорядочиваются по мере возрастания их
весовых коэффициентов. Определяется параметр глубины
просмотра h. Минимальная глубина просмотра равняется 2,
максимальная X
l
. При этом, чем больше глубина просмотра
вариантов, тем более точное решение можно получить для
рассматриваемых задач, но при этом больше требуется
вычислительных ресурсов. Чем меньше глубина просмотра,
116
n
l
n
N
l
xN
1
Xmin,1
тем меньше требуется вычислительных ресурсов, но и
точность решения также уменьшается. Глубина просмотра
вариантов решения задается преподавателем, по умолчанию
она равна h = (2+X
l
)/2.
117
Рис. 14. Обобщенный алгоритм функционирования
итогового контроля
2. Из полученного на предыдущем этапе
упорядоченного списка берется h вопросов, имеющих
наибольший (наименьший, в случае решения задачи (8))
весовой коэффициент. Для них, с учетом значения матрицы B
= {b
ij
}, отбираются наиболее сложные (легкие) формы ответов.
По каждому вопросу высчитывается соответствующее
значения k
j
+ f
i
.
3. Из всей группы, состоящей из h вопросов,
выбирается один для которого значение k
j
+ f
i
максимально.
Если таких вопросов несколько, то берется с наибольшем
(наименьшим) порядковым номером. Выбранный вопрос с
соответствующей формой ответа запоминается. Проверяется
ограничение на равенство выбранных вопросов заданному
числу X
l
. Если число выбранных вопросов равно X
l
, то
считается, что задача решена.
4. В оставшийся список из h – 1 вопросов добавляется
вопрос, из основного списка, с наибольшим порядковым
номером и максимальной для него формой ответа. Далее
происходит переход к третьему пункту.
В результате работы алгоритма получается перечень
вопросов с формами ответа, которые будут заданы
подсистемой диагностики для данного раздела.
Соответствующие элементы матрицы B = {b
ij
} обнуляются.
Таким образом, предложенные алгоритмы направлены на
повышение эффективности диагностики знаний, оказывают
влияние на изменение структуры представления учебного
материала с целью повышения фактора общей адаптивности
автоматизированной системы обучения.
118
119
7.4. Организация объектной базы данных
по студентам для системы обучения и контроля качества
подготовки специалистов
База данных по студентам организована с учетом
объектно-ориентированного подхода. При использовании
объектно-ориентированного подхода в качестве
фундаментальной вычислительной сущности используется
объект. Объекты организуются в классы. Объект является
конкретным экземпляром, принадлежащим классу [28]. В
определении класса задается структура его объектов. В
определение класса могут входить четыре вида компонент:
сообщения, воспринимаемые всеми конкретными
экземплярами, принадлежащими к классу;
методы, общие для всех объектов определяемого класса;
переменные классов, значения которых являются общими
для всех объектов заданного класса;
переменные конкретных экземпляров, значения которых
уникальны для каждого конкретного объекта.
Преподаватель общается с объектом посредством
запросов. Множество запросов, воспринимаемых объектом,
определяют его интерфейс (т.е. все возможные способы
обращения к этому объекту). Для каждого запроса имеется
соответствующий метод, выполняющий вычисления,
необходимые для ответа на запрос.
Вся группа организовывается в виде иерархии классов.
На самом нижнем уровне иерархии определяется объект-
студент, которому ставятся в соответствие структуры:
фамилия, имя, отчество; тип контроля - оценка; темы
вызвавшие затруднения при изучении - время изучения.
В зависимости от интегральной оценки все объекты
объединяются в три класса на более высоком уровне
иерархии : «слабая группа»; «средняя группа»; «сильная
группа». Каждый класс содержит информацию в виде
структуры: фамилия_студента – интегральная оценка. Методы
каждого класса формируют общие сведения о темах, при
120