The results of the analysis of the need and intensity of control to the students at different levels of readiness in accordance with the theoretical model in the implementation of adaptive educational resource. It is proposed to use a factor driving the first impact at each stage of training, depending on the desired result indicator and opportunities of the teacher, the composition and content of training modules adaptive educational resource and budget allocation teacher training load. Приведены результаты анализа необходимости и интенсивности управляющего воздействия на обучающихся при различных уровнях их подготовленности в соответствии с принятой теоретической моделью при реализации адаптивного учебного ресурса. Предлагается использовать коэффициент управляющего воздействия на каждом этапе обучения в зависимости от требуемого результирующего показателя и имеющихся возможностей педагога, состава и наполнения учебных модулей адаптивного учебного ресурса и распределения бюджета учебной нагрузки преподавател

E. Kondratyonok V.

V. Kondratyonok A.

В. Кондратёнок А.

Е. Кондратёнок В.

System analysis and applied information science (E-Journal) / Системный анализ и прикладная информатика

Системный анализ  274, 2015 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКАУДК 519.6КОНДРАТЁНОК Е. В., КОНДРАТЁНОК В. А.АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АДАПТИВНОГО УЧЕБНОГО РЕСУРСАБелорусский Национальный Технический УниверситетВоенная Академия Республики БеларусьПриведены результаты анализа необходимости и интенсивности управляющего воздействия на обучаю-щихся при различных уровнях их подготовленности в соответствии с принятой теоретической моделью при реализации адаптивного учебного ресурса. Предлагается использовать коэффициент управляющего воздей-ствия на каждом этапе обучения в зависимости от требуемого результирующего показателя и имеющихся возможностей педагога, состава и наполнения учебных модулей адаптивного учебного ресурса и распределе-ния бюджета учебной нагрузки преподавателя.Введение и постановка задачиРазработчики сложных систем на этапе про-ектирования часто сталкиваются с широким перечнем проблем, автоматизировать решение которых достаточно сложно или нецелесоо-бразно. Выходом из ситуации в настоящее вре-мя является использование систем поддержки принятия решений, которые служат для того, чтобы улучшить качество принимаемых реше-ний, позволяя пренебречь детальным анали-зом всего объема требуемой информации из­за ограничений во времени или его сложности. От того, насколько система поддержки приня-тия решений эффективна, зависят показатели качества функционирования всей сложной си-стемы, в состав которой указанная система поддержки принятия решений входит в виде подсистемы.Рассмотрим результаты анализа необходи-мости и интенсивности управляющего воздей-ствия при различных уровнях подготовленно-сти обучаемых в соответствии с теоретически-ми моделями [1, 2] при реализации адаптивно-го учебного ресурса.Цепь Маркова, моделирующая вероятност-ный процесс прохождения адаптивного учеб-ного ресурса и порядок ее применения для технической дисциплины рассмотрен автором в [3]. Модель адаптивного учебного ресурса в [3] представляет собой ориентированный граф [4]. В [3] подчеркивалось, что сложность мар-ковской модели функционирования системы определяется необходимостью учета множе-ства факторов и сложной организацией самой системы [5]. Также обращалось внимание на то, что вероятностный подход, традиционно использованный в марковских моделях, не всегда применим из­за недостатка статистиче-ской информации о состоянии сложной систе-мы [6].Применение же системы поддержки при-нятия решений при разработке и использова-нии адаптивного учебного ресурса позволит хотя бы частично нивелировать указанные слож-ности в связи с тем, что то или иное решение будет принимать человек (пользователь, разра-ботчик сложной системы), в распоряжении ко-торого будет уже подготовленная информация.Результаты математического  моделированияДля обучаемого адаптивный учебный ре-сурс представляется набором модулей (тем, разделов), а наиболее важным из них является последний (сдача экзамена, зачет). Вся проце-дура изучения адаптивного учебного ресурса может быть рассмотрена как последовательная реализация набора этапов (изучения тем) при СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА 4, 201528 Системный анализ отсутствии контуров обратной связи (см. рис. 3 [3]).Случайные события реализации этапов осу-ществляются последовательно, математиче-ская модель изучения простой марковской це-пью событий из N этапов, для которой n­мерная плотность вероятности показателя качества вдоль всей цепи представляется в виде:( )( ) ( ) ( )0 1 2 1 20 1 0 1 1, , , , , , , ,, , ,n nn n nP W W W WP W P W W P W W -δ δ δ =δ δ где ( )0P W  – плотность распределения вероят-ности показателя качества на входе цепи; Wi – показатель качества выполнения i­го этапа (изучения i­ой темы); i = 1, ..., n; δi – коэф-фициент управляющего воздействия на i­ом этапе; δi ∈0,1; ( )1,i iP W - δ  – условная плот-ность вероятности показателя качества на i­ом этапе.В качестве показателя Wi здесь можно рас-сматривать оценку знаний обучаемого после изучения i­го учебного модуля (Wi = 1, 2, ..., 10). В качестве же значения δi рассматривается ин-тенсивность влияния преподавателя на обуча-емого (при δ	= 0 педагог не оказывает воздей-ствия, при δ	= 1 преподаватель оказывает мак-симально возможное воздействие на обучае-мых (к примеру, организует и проводит допол-нительные консультации, в том числе и инди-видуальные)).Однако уделить одинаковое внимание всем учебным группам, в которых педагог проводит занятия, иногда затруднительно или невозмож-но ввиду большой загруженности последнего. В этом случае необходимо распределить усилия преподавателя между группами в соответствии с подготовленностью обучаемых и сложно-стью преподаваемого учебного материала.Поскольку конечным и наиболее важным для контроля качества усвоения материала адаптивного учебного ресурса является этап сдачи экзамена (зачет), то представляет инте-рес решение задачи нахождения вероятности получения «положительной» оценки Pэкз в ходе данного этапа.Для ее решения рассмотрим вариант по-следовательного изучения учебных модулей адаптивного учебного ресурса, по окончании каждого из которых обучаемый сдает тест.Принимая constδ =  для всей траектории прохождения адаптивного учебного ресурса, можно рассчитать Pэкз  для набора δ (δ	=	δ′	=	1,  δ	=	δ″	=	0,5,  δ	=	δ″′	=	0, ...).В случае, если бы модулей адаптивного учебного ресурса было, к примеру, два, значе-ние Pэкз можно рассчитать в соответствии со следующим выражением:.В рассматриваемом случае количество мо-дулей равно 10 [3]. Это несколько усложняет выражение, к тому же величина Wi дискретна. При этом,где( ) ( ) ( )1010 9 9 84, , ,iP W P W P W W=δ = δ δ∑ ;...( ) ( ) ( )102 1 2 14, , ,iP W P W P W W=δ = δ δ∑ ;( ) ( ) ( )101 0 1 04,iP W P W P W W== δ∑ .Функция плотности вероятности P(Wi/ Wi–1, δi)  определяется экспериментально. При этом она должна обладать следующими свой-ствами:1. Вероятность качественного изучения i­го модуля тем выше, чем эффективнее использу-ется система поддержки принятия решения.2. Чем выше качество изучения i­го моду-ля, тем выше вероятность более высокого ка-чества изучения (i + 1)­го модуля адаптивного учебного ресурса.3. Функция плотности вероятности должна удовлетворять условию нормировки( )ì1 10, 1Wi i iP W W dW- δ =∫ ,где Wi  – максимальное значение показателя ка-чества.Перечисленные свойства позволяют по аналогии с [1, 2] использовать следующую функции плотности вероятности (ее линейной аппроксимации):Системный анализ  294, 2015 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКАЗдесь плотность вероятности является функ-цией трех переменных. Ее реализация для раз-личных δ показана на рисунке. Анализ приведенных зависимостей свиде-тельствует о следующем:1. Подтверждается предварительное пред-положение о необходимости хотя бы мини-мального уровня управляющего воздействия на обучающихся при освоении ими учебных модулей адаптивного учебного ресурса, при-мер которого описан в [3]. Управляющее воз-действие, в свою очередь, может выражаться в проведении «штатных» консультаций перед проведением лабораторных, контрольных, рас-четно­графических работ, защите курсовых про-ектов и отчетов по лабораторному практикуму. Отсутствие обратной связи «обучаемый­препо-даватель» не обеспечивает должной мотивации обучаемого, он не видит перспектив применения получаемых знаний и его интерес к предлагае-мому учебному материалу резко снижается.2. Получение положительного результата при изучении текущего учебного модуля тем выше, чем выше уровень освоения предше-ствующего. Только при освоении предшеству-ющего модуля с оценкой «четыре» и выше дает возможность разобраться с материалом текущего модуля. В противном случае обучае-мый не сможет сдать тест текущего модуля выше оценки «три» вне зависимости от коэф-фициента управляющего воздействия (нерабо-чая область зависимостей, показанных на ри-сунке).3. Коэффициент управляющего воздей-ствия оказывает тем большее влияние на ко-нечный результат (тест текущего учебного мо-дуля), чем выше был уровень прохождения предыдущего теста.Выводы1. Функция плотности вероятности может быть найдена экспериментально с учетом осо-бенностей изучения обучаемыми модуля адап-тивного учебного ресурса, сложности представ-ленного материала, его «забываемости» и дру-гих факторов.Определив плотности вероятности P(Wi/ Wi–1, δ), для каждого из этапов (для каждого учебного модуля), мы впоследствии сможем сформировать несколько «образов» траекто-рий адаптивного учебного ресурса (для ′δ = δ , ′′δ = δ , ′′′δ = δ , ...) с точки зрения сложности их изучения. Получив перед началом обучения путем, к примеру, входного контроля, плот-ность распределения ( )0P W  и, используя ее как входную статистику, можно, задав необхо-димое (желаемое) значение Pэкз, определить требуемое значение интенсивности воздей-ствия на обучаемых со стороны преподавате-ля, распределив, таким образом, бюджет вре-мени последнего.2. Представленные и получаемые впослед-ствии зависимости позволят оптимизировать коэффициент управляющего воздействия на каждом этапе обучения в зависимости от тре-буемого результирующего показателя и имею-щихся возможностей педагога, состав и напол-нение учебных модулей адаптивного учебного ресурса и распределение бюджета учебной на-грузки преподавателя.Зависимость плотности вероятности показателя качества на i­ом этапе от качества выполнения (i – 1)­го этапаСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА 4, 201530 Системный анализ Литература1. Топольский, Н. Г. Вероятностно­статистический подход к решению задач создания сложных систем безопас-ности объектов /Н. Г. Топольский, А. Н. Членов // Материалы ХV НПК «Проблемы горения и тушения пожаров на рубеже веков». – М.: ВНИИПО МВД России, 1999. – С. 141–142.2. Членов, А. Н. Эффективность системы поддержки принятия решений при проектировании тревожной сигна-лизации для сложных объектов / А. Н. Членов, А. Ф. Шакиров // Технологии техносферной безопасности. – № 3 (37). – 2011. – С. 1–6.3. Кондратенок, Е. В. Результаты адаптивного учебного ресурса // Системный анализ и прикладная информатика. – № 4. – 2014. – С. 72–76.4. Галушкин, А. И. Основы кибернетики. Математические основы кибернетики / А. Н. Галушкин, Ю. И. Дегтя-рев и др. / под ред. К. А. Пупкова. Учеб. пособие для ВТУЗов. – М.: Высшая школа, 1974. – 413 с.5. Райфа, Г. Анализ решений (введение в проблему выбора в условиях неопределенности) / перев. с англ. – М.: Главная редакция физико­математической литературы издательства «Наука», 1977. – 408 с.6. Сильвестров, Д. С. Полумарковские процессы с дискретным множеством состояний (основы расчета функци-ональных и надежностных характеристик стохастических систем). – М.: Сов. радио, 1980. – 272 с.      Поступила 18.11.15     После доработки 08.12.15KONDRATYONOK E. V., KONDRATYONOK V. A.DECISION SUPPORT SYSTEM IN THE ADAPTIVE TEACHING  RESOURCE IMPLEMENTATION. ANALYSIS OF USEThe results of the analysis of the need and intensity of control to the students at different levels of readiness in accordance with the theoretical model in the implementation of adaptive educational resource. It is proposed to use a factor driving the first impact at each stage of training, depending on the desired result indicator and opportunities of the teacher, the composition and content of training modules adaptive educational resource and budget allocation teacher training load.

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АДАПТИВНОГО УЧЕБНОГО РЕСУРСА

https://sapi.bntu.by/jour/article/download/74/67

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ АДАПТИВНОГО УЧЕБНОГО РЕСУРСА

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

System analysis and applied information science (E-Journal) / Системный анализ и прикладная информатика