РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ИНТЕРАКТИВНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Аннотация. Цель данной статьи заключается в описании структуры интерактивной обучающей системы(ИОС). Здесь представлена формальная модель ИОС, представляющая пользовательскую среду и педагогическую среду, которая представляет знания о доменах на основе онтологий, чтобы улучшить обмен и повторное использование учебных материалов. Система создает пользовательскую среду на основе уровней знаний пользователей, характеристик психологии, стиля обучения и т. д. Наконец, в этой статье делается попытка подчеркнуть важность интерактивной системы обучения, подтверждая эффективность обучающих программ, основанных на искусственном интеллекте для развития веб-сообществ обучения.

1. Введение

Поскольку мы стали преподавать, предоставляя знания всем, кто стремится к нему, с индивидуальной поддержкой всякий раз, когда это необходимо (в любое время и в любом месте). Фактически, существуют исследования [1], в которых показано, что индивидуальное обучение человека один на один является более эффективным, чем другие способы обучения. ИОС - это распределенные системы, способные поддерживать онлайн-функции обучения для обучения и оценки в многодисциплинарных областях.

Они должны быть способны точно диагностировать структуры, навыки и стили учащихся; диагностировать использование принципов, а не запрограммированные ответы; решать, что делать дальше; соответственно адаптировать инструкцию; обеспечивать обратную связь. Достижения в области развития компьютерных технологий способствовали использованию и разработке ИОС. Распространение ИОС породило множество дискуссий об их использовании и эффективности: степень управления учеником:  насколько система управления учащимся должна быть разрешена системами? Индивидуальное и совместное обучение: должны ли учащиеся взаимодействовать с ИОС индивидуально или совместно? Расположенное обучение. Является ли обучение локализованным, уникальным и постоянным, или оно более символично, следуя из модели обработки информации? Виртуальная реальность и обучение: является ли виртуальная реальность уникальным вкладом в обучение помимо компьютерного обучения или мультимедиа? Несмотря на их преимущества, ИОС не могут доказать свою полезность в более широкой академической среде, главным образом потому, что исследования в основном основаны на компьютерных ученых и не затрагивают все различные проблемы из других областей [2]. Интеграция такого типа систем в организацию вызывает очевидные последствия на нескольких уровнях, обусловливая успех ее интеграции. Некоторые аспекты следует также рассматривать как беспристрастность в оценке, автономию учителей, управление временем и ресурсами и доступность.

Они рассматриваются как интегрированные и тесно взаимосвязанные с процессом управления знаниями (например, модели и профили учащихся, база знаний каждого конкретного домена), диалогизация и аргументация (для облегчения обмена знаниями между преподавателем и учеником) и экспериментирование с помощью моделирования (имитируются оценки, чтобы предоставить студентам знания и педагогические эксперименты). Все эти процессы постоянно поддерживаются технологиями, которые точно решают проблемы, связанные с управлением онтологией, хранилищем данных, анализами данных, использование на основе событий и правил, адаптивными интерфейсами и пользовательским моделированием.

Интерактивные обучающие системы (ИОС) - это компьютерные учебные системы с моделями учебного контента, которые определяют, что преподавать, и обучающие стратегии, которые определяют, как преподавать [3]. Они делают выводы о мастерстве ученика по темам или задачам, чтобы динамически адаптировать контент или стиль обучения. Модели контента (базы знаний, экспертные системы или моделирование) дают глубину ИОС, чтобы учащиеся могли «учиться на практике» в реалистичных и значимых контекстах. Модели позволяют создавать контент «на лету». ИОС позволяют взаимодействовать с «смешанными инициативами», где учащиеся могут задавать вопросы и иметь больший контроль над их обучением. Учебные модели позволяют учителю компьютера более близко подойти к преимуществам индивидуального обучения компетентного педагога. В последнее десятилетие ИОС вышли из лабораторий  в классные комнаты и рабочие места, где некоторые из них показали высокую эффективность [4]. Они становятся все более распространенными и доказывают, что они становятся все более эффективными, их сложно и дорого строить. Авторизуемые системы коммерчески доступны для традиционного компьютерного обучения и обучения на основе мультимедиа, но для этих авторских систем не хватает сложностей, необходимых для создания интерактивных преподавателей.

2. Архитектура ИОС

Типичные ИОС имеют следующие четыре основные компоненты [5]. В приведенном ниже разделе перечислены их функции, и пути их интеграции.

2.1. Модель домена:

Модель домена (также известная как модель познавательной модели) состоит из концепций, фактов, правил и стратегий решения проблем в области контекста. Он служит источником экспертных знаний, стандартом для оценки работы ученика и диагностики ошибок. В рамках экспертной системы есть три модуля.

Это пользовательский интерфейс, который обеспечивает бесперебойную связь между пользователем и системой. Второй модуль - это механизм вывода, который является интерпретатором базы знаний. Он дает результаты и объясняет возникшие проблемы. Механизм вывода и пользовательский интерфейс обычно рассматриваются как один компонент, известный как оболочка экспертной системы. Сердцем экспертной системы и конечного компонента является база знаний, которая содержит проблему, знает решение конкретного задания. Сама база знаний изолирована от оболочки экспертной системы, чтобы разрешить повторное использование оболочки в других областях приложения. Был изучен ряд стратегий представления знаний в рамках базы знаний:

• правила if-then

• правила if-then с мерами неопределенности

• представления семантической сети

• представления на основе фреймов

Вкратце, модуль взаимодействует с областью знаний. Домен, встроенный в систему знаний, представляет собой экспертные знания и характеристики решения проблем.

2.2 Студенческая модель:

Модель студента является наложением на модель домена. Он подчеркивает когнитивные и эмоциональные состояния ученика в отношении их прогресса по мере продвижения процесса обучения. Поскольку студент работает шаг за шагом в процессе решения проблем, система вовлекается в процесс отслеживания модели. В любое время, когда есть отклонение от предопределенной модели, система помещает ее как ошибку.

Модель студента формирует основу для определения текущего состояния понимания студентом предметной области. Знания, которые описывают текущее состояние ума учащегося, хранятся в студенческой модели. Маккалла и Грир (McCalla and Greer, 1991) предлагают, чтобы для любой учебной среды, адаптируемой для отдельных учащихся, важно внедрить модель студента в систему. Модель ученика должен позволить системе хранить соответствующие знания об ученике и использовать эти накопленные знания для адаптации учебного содержания системы к потребностям ученика. Для определения потребностей ученика был разработан ряд архитектур моделирования для студентов. Студенческая диагностика - это процесс развития студенческой модели. Чтобы развить студенческую модель, необходимо проанализировать взаимодействие между учеником и интерактивной обучающей системой.

3.3 Модель репетитора:

Модель репетитора (также называемая учебной стратегией или педагогическим модулем) принимает информацию от моделей домена и учеников и устройств, которые участвуют в стратегиях с действиями. Эта модель регулирует учебные взаимодействия со студентом. Он тесно связан с моделью студента, использует знания о студенте и его собственную структуру целевых заданий, чтобы разработать педагогическую деятельность, которая будет представлена. Он отслеживает прогресс учащегося, формирует профиль сильных и слабых сторон по отношению к правилам.

2.4 Модель пользовательского интерфейса:

Это взаимодействующий интерфейс ИОС. Он объединяет все типы информации, необходимые для взаимодействия с учеником, с помощью графических, текстовых, мультимедийных, клавишных и т. д. Основными факторами для принятия пользователями являются удобство и презентация.

На рисунке 1 представлена типичная архитектура ИОС.

Рисунок 1. Типичная архитектура ИОС

3. Веб-интерфейс ИОС

Эта программа представляет собой интерактивную систему обучения  - это программный пакет, разработанный с целью обучения ученика в сообществах, основанных на веб-сайтах, поэтому исследователь предлагает следующую архитектуру:

На рисунке 2 представлена новая архитектура веб-службы ИОС

Рисунок 2. Новая архитектура веб-службы ИОС

В этом разделе я предлагаю формальную модель интернет-системы интерактивного обучения, показанной на рисунке 2. Модель состоит из пяти частей.

Новая ИОС содержит модель учебного плана с набором когнитивных состояний, которая записывает свое познание или знание студента, это набор пользовательских состояний (студенческая модель) записывает основную информацию, такую как персональные данные, характеристики учащихся, предварительные знания, ошибки и т. д. Модель ученика обновляет свое состояние после окончания учебного процесса.

Из-за различий между предпочтениями преподавательской стратегии, стилем обучения, объемом памяти и уровнями знаний, уникальными для экспертной модели, модель интерфейса делает выбор набора концепций знаний, основанных на знаниях студента о домене, связях между концепциями знаний и желаемом уровне детализации учащегося представленного образовательного контента. Оценка производительности учащегося обновляет характеристики выходных учеников и может создавать обратную связь для ученика, например, задачи, общение в чате с другими учащимися как своеобразное обучение, называемое совместным подходом.

Наконец, ИОС используют знания и учебную модель домена для разработки учебного процесса, основанного на его познании или знании об использовании интерактивного электронного обучения; состояние студента, используемое для записи информации о студенте, имеющем жизненно важное значение для адаптированной студентом операции системы. Он включает персональные данные, которые относятся к информации, для идентификации ученика. Домен включает уровень знаний, такой как новичок, начинающий, средний, продвинутый. Записи взаимодействия, которые фиксируют взаимодействие студента с системой, пользовательские характеристики и уровни знаний непосредственно влияют на процесс обучения, тогда как большая часть информации о взаимодействии косвенно.

4. Вывод

Представлена формальная модель интернет-системы интерактивного обучения, которая представляет собой знание домена на основе онтологий, чтобы улучшить совместное использование и повторное использование знаний домена, и система создает пользовательскую среду на основе когнитивных способностей, уровней знаний, знания ученика, стили обучения, психологических  характеристик и т. д., чтобы улучшить самонастраиваемость и педагогические эффекты системы. Модель студента различает информацию о пользователе и о том, что такое педагогическая модель. Рассмотрено использование интерактивной обучающей системы для разработки веб-обучающих сообществ в очень многократно используемой системе ИОС, подходящей для веб-курса, с набором «интерактивных» функций, позволяющих моделировать студентов и создавать автоматическую учебную программу.

Список литературы:

1. Виштак О.В., Кондратов Д.В. Комплексный подход к созданию электронных образовательных ресурсов. 2014. № 2 (3). С. 9.
2. Михайлова М.В. Система тестирования на базе Web-приложений // Материалы международной интернет-конференции «Информационные информационно-педагогические технологии в образовании», 2010.
3. Виштак Н.М. Программная реализация интерактивной компьютерной обучающей системы для подготовки персонала атомных станций / Н.М. Виштак, Д.А. Фролов, А.А. Милосердов // Молодой ученый. - 2015. № 22-5 (102). С. 27-29.
4. Тевс Д.П., Подковырова В.Н., Использование современных информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе: Учеб.-метод. пособие. – Барнаул: Изд-во БГПУ, 2006. – 167 с.
5. Штырова И.А. Разработка объектно-ориентированной модели образовательного интерактивного приложения / И.А. Штырова, Ю.А. Бызова // Молодой ученый. - 2015. № 14-2. С. 37-45.