Содержание к диссертации
Введение 3
1 Автоматизированные обучающие системы 8
-
История развития компьютерных средств учебного назначения... 10
-
Распределенная автоматизированная обучающая система 16
-
Классификация компьютерных средств учебного назначения 22
-
Схема процесса обучения 26
-
Обзор и анализ существующих АОС 29
2 Принципы создания автоматизированных обучающих систем для
промышленных предприятий 44
-
Организация автоматизированной обучающей системы 44
-
Логическая структура автоматизированной системы 52
-
Анализ модели предметной области 61
-
Контроль знаний сотрудников промышленного предприятия 72
3 Разработка алгоритма для подсистемы контроля знаний в АОС 88
-
Особенности работы подсистемы контроля знаний в АОС 88
-
Метод сравнения множеств и списков элементов 95
-
Статистическая обработка результатов тестирования 113
-
Алгоритм работы подсистемы контроля знаний в АОС 118
4 Реализация подсистемы контроля знаний в АОС промышленного
предприятия 121
-
Описание программного комплекса 121
-
Описание подсистемы контроля знаний 132
-
Эксперименты по применению подсистемы контроля знаний 146
Заключение 152
Список литературы 154
Приложение А Перечень сокращений, встречающихся в тексте 168
Приложение Б Акты внедрения 169
Введение к работе
В настоящее время стремительное развитие новых производственных технологий требует постоянного повышения квалификации инженеров, а также периодической и внеочередной проверки знаний работников промышленных предприятий в области промышленной и пожарной безопасности, технике безопасности и охране труда, технической эксплуатации электроустановок потребителей, технической эксплуатации электрических станций и сетей; безопасности при работе с инструментом и приспособлениями и т.д.
Важность корпоративного обучения подчеркивается Правительством РФ, а необходимость переподготовки специалистов является частью производственной политики современного предприятия и во многом определяет его интеллектуальный капитал, успешность на рынке и сведение к минимуму производственных аварий и несчастных случаев. Для повышения квалификации инженеров и другого персонала предприятий с успехом используются различные программные средства учебного назначения.
Программные средства учебного назначения по принципам использования можно условно разделить на обучающие системы, наполненные знаниями о конкретной предметной области, и инструментальные системы, предназначенные для наполнения их знаниями о произвольной предметной области с целью создания обучающей системы [105]. Наиболее перспективными с точки зрения соотношения конечного результата и трудозатрат на создание и поддержку являются инструментальные системы, которые принято называть автоматизированными обучающими системами (АОС) [19, 52, 55, 100, 137]. К основным достоинствам АОС относятся: возможность использования преимуществ индивидуального обучения [130]; интенсификация обучения [10, 115]; возможность индивидуальной адаптации курса обучения к потребностям обучаемых инженеров и других работников промышленных предприятий или условиям обучения [88]; возможность использования и тиражирования передового опыта [87]; повышение доступности образования [55, 74, 143]; обучение навыкам самостоятельной работы [65, 123]; использование в рамках дистанционного обучения, переобучения и повышения квалификации [5, 20, 46].
В настоящее время благодаря развитию вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий автоматизированные обучающие системы вышли на новый уровень. При переходе от локальных обучающих систем к распределенным качественно изменяются функциональные возможности обучающей системы.
Организация распределенных АОС требует проработки сетевых аспектов работы системы, связанных с предоставлением удаленного доступа к системе, поддержкой распределенных данных и объединением сетевых ресурсов для решения стоящих перед системой задач. Одной из важных задач при создании распределенной АОС является организация контроля знаний.
Большинство существующих АОС и систем контроля знаний имеют ограниченное количество форм представления ответов и двухбалльную систему оценки. Это обусловлено простотой анализа выборочных ответов и отсутствием формальных методов анализа и дифференцированной оценки ответов обучаемых инженеров и работников промышленных предприятий на контрольные вопросы. Однако такой подход ограничивает возможности разработчика курса в отношении использования различных вариантов тестовых вопросов и анализа ответов обучаемых инженеров. В связи с этим тематика исследований, затрагивающих методы организации контроля знаний в АОС применяемой на производственном предприятии, является актуальной и практически значимой.
Цель работы: Исследование методов и принципов создания подсистемы контроля знаний в автоматизированных обучающих системах и разработка алгоритма контроля знаний на основе модели дифференцированной оценки ответов обучаемых инженеров и других работников промышленных предприятий.
Задачи исследования. В диссертационной работе решаются следующие задачи: анализ существующих автоматизированных обучающих систем на промышленных предприятиях и тенденций их развития; выявление требований, которые предъявляются к АОС как к специализированному программному обеспечению, ориентированному на работу в вычислительной сети; разработка методов анализа и дифференцированной оценки ответов обучаемых инженеров и работников промышленных предприятий; - разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения подсистемы контроля знаний; - экспериментальное подтверждение применимости предложенных ме тодов и алгоритмов.
Объект исследования: автоматизированные обучающие системы.
Предмет исследований: методы и алгоритмы контроля знаний в АОС.
Методы исследований. Решение поставленных задач базируется на применении классических методов: системного анализа, теории множеств, теории вероятности и математической статистики, комбинаторики и методов инженерии знаний. В разработке программного обеспечения использовалась технология объектно-ориентированного программирования.
Научная новизна. К новым результатам относятся: - созданные методы и алгоритмы сравнения множеств и списков для дифференцированной оценки знаний персонала промышленного предприятия, основанные на математических моделях представления ответов различных типов: множество, список, список множеств, множество списков; разработанный новый метод контроля знаний в автоматизированных обучающих системах, включающий модель предметной области, модель обучаемого инженера и стратегии обучения; разработанный новый принцип взаимодействия компонентов АОС с динамической реконфигурацией системы, который позволяет обеспечить эффективную организацию распределенных вычислений, в случае обнаружения нарушения работы ЭВМ в сети; созданная архитектура распределенной автоматизированной обучающей системы для промышленного предприятия, реализующая разработанные методы и алгоритмы.
Практическая ценность. Теоретические исследования завершены созданием на их основе математического, алгоритмического и программного обеспечения для подсистемы контроля знаний в АОС. А именно: разработан принцип обмена данными между ядром АОС и вспомогательным программным обеспечением; создана архитектура распределенной автоматизированной обучающей системы для промышленного предприятия; созданы базы знаний, реализующие различные методики управления контролем знаний персонала промышленного предприятия; разработаны алгоритмы проведения контроля знаний, методы и алгоритмы определения правильности различных типов ответов обучаемого инженера на контрольные вопросы; создан и используется на предприятиях ОАО «АЗТМ» и ОАО «МРСК Северного Кавказа» комплекс прикладных программ.
Апробация работы. Основные положения исследования докладыва- лись на: межвузовской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых посвященной 89-летию КубГТУ «Научный потенциал ВУЗа - производству и образованию» (г. Армавир, 2007 г.); межвузовской научно-практической конференции, посвященной 90-летию КубГТУ и 49-летию АМТИ «Научный потенциал ВУЗа - производству и образованию» (г. Армавир, 2008 г.); VII международной научно - практической конференции «Совершенствование управления научно-техническим прогрессом в современных условиях» (г. Пенза, 2009 г.); научных семинарах кафедры «Внутризаводского электрооборудования и автоматики» Армавирского механико-технологического института (филиала) Кубанского государственного технологического университета (2005 - 2009 гг.); научных семинарах кафедры «Информационные системы в экономике» Северо-Кавказского горнометаллургического института (ГТУ) (г. Владикавказ, 2007 - 2009 гг.), различных региональных совещаниях, научно-практических конференциях ассоциации «Промышленники» и вузов Краснодарского края, ежегодных НТК Армавирского завода тяжелого машиностроения (2005 - 2009 гг.).
Личный вклад автора. Основные научные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоя тельно.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 - в журналах списка ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 170 страниц текста 42 рисунка, 7 таблиц, 148 наименований литературных источников.
