РЕАЛИЗАЦИЯ ГИБРИДНОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРОДУКЦИОННОГО ТИПА

  • Павел Дмитриевич Басалин Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0003-4703-6687
  • Елена Александровна Кумагина Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0002-5199-8814
  • Елена Александровна Неймарк Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0003-3597-4158
  • Алексей Евгеньевич Тимофеев Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0001-5734-2253
  • Ирина Александровна Фомина Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0003-0935-0982
  • Наталья Николаевна Чернышова Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского http://orcid.org/0000-0002-3537-7532

Аннотация

Обучение рассматривается как интеллектуальный процесс, сценарий развития которого при индивидуальном подходе к обучаемому заранее не известен. Он формируется в ходе освоения материала и во многом зависит от интеллектуальных способностей обучаемого, его уровня подготовки, психологических особенностей, условий обучения и других факторов. Процесс обучения представлен в пространстве состояний, где переход из одного состояния в другое реализуется событием, связанным с выводом на терминал неделимого логически законченного фрагмента изучаемого материала с оценкой (при необходимости) уровня его усвоения обучаемым. Исходя из этого, предлагается реализация оболочки гибридной интеллектуальной обучающей среды, базирующейся на концепции системы, основанной на знаниях продукционного типа, и нейросетевых технологиях принятия решений, способной через формализм базы знаний настраиваться на различные предметные области. Дается описание принципов реализации основных подсистем интеллектуальной среды, их лингвистического, информационного и программного обеспечения. В качестве формализма описания знаний эксперта (преподавателя) на инфологическом уровне предлагается граф решений, позволяющий компактно описывать логику рассуждений при планировании рабочего сценария обучения. В подсистеме приобретения знаний предусмотрены алгоритмы трансформации графа решений в набор продукционных правил (для аналитической составляющей интеллектуальной среды) и преобразования его в эквивалентную по логике «рассуждений» нейронную сеть прямого распространения (для синтетической составляющей). Описан механизм потактового формирования сценария обучения под управлением нейронной сети с учетом возможностей двухуровневого (компактного и детального) представления изучаемого материала и возврата в любое из предшествующих состояний для «освежения» пройденных положений и понятий. Как перспектива развития обозначена проблема выработки определенных рекомендаций (методологии) формирования исходного графа решений с учетом специфики конкретных предметных областей.

Сведения об авторах

Павел Дмитриевич Басалин, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат технических наук, доцент, Институт информационных технологий, математики и механики

Елена Александровна Кумагина, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат технических наук, доцент, Институт информационных технологий, математики и механики

Елена Александровна Неймарк, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат технических наук, доцент, Институт информационных технологий, математики и механики

Алексей Евгеньевич Тимофеев, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

аспирант, Институт информационных технологий, математики и механики

Ирина Александровна Фомина, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат технических наук, доцент, Институт информационных технологий, математики и механики

Наталья Николаевна Чернышова, Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

кандидат физико-математических наук, доцент, Институт информационных технологий, математики и механики

Литература

[1] Basalin P.D. Organization of an intellectual learning environment using new information technologies. Vestnik of the Volga State Academy of Water Transport. Interuniversity series "Modeling and optimization of complex systems". 2002. рр. 21-25. (In Russian)
[2] Basalin P.D., Bezruk K.V., Radaeva M.V. Models and methods of intellectual support of decision-making processes. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University, 2011. 129 р. (In Russian)
[3] Basalin P.D., Bezruk K.V. Hybrid intellectual decision making support system architecture. Journal Neurocomputers. 2012; 8:26-35. (In Russian)
[4] Basalin P.D., Belousova I.I. Interactive learning forms in the educational process. Vestnik of Lobachevsky University of Nizhni Novgorod. Series: Innovations in Education. 2014; 3-4:18-21. (In Russian)
[5] Basalin P.D., Timofeev A.E. Interactive forms of teaching computer sciences // Teaching mathematics and computer science in higher education: materials of the International. scientific-method. Conf. (May 16-17, 2017) / Ed. E.K. Henner. Perm: Perm. State. Nat. Issled. Univ., 2017. p. 4-8. (In Russian)
[6] Basalin P.D., Kumagina Е.А., Neumark Е.А., Timofeev А.Е., Fomina I.А.,Chernyshova N.N. IT-education using intelligent learning environments. Modern information technologies and IT-education. 2017; 13(4):105-111. (In Russian) DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.4.384
[7] Basalin P.D., Timofeev A.E. Hybrid intelligent decision support system shell. Management systems and information technologies. 2018; 71(1):24-28. (In Russian)
[8] Basalin P.D., Timofeev A.E. The shell of a hybrid intellectual learning environment of the production type. Educational Technology & Society. 2018; 21(1):396-405. (In Russian)
[9] Sosnovskij S.A., Girenko A.F., Galeev I.H. Informatization of the mathematical component of engineering, technical and natural-science education within the framework of the MetaMath project. Educational Technology & Society. 2014; 17(4):446-457. (In Russian)
[10] Kuzenkov O.A., Ryabova E.A., Biryukov R.S., Kuzenkova G.V. Modernization of programs of mathematical disciplines of the Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod in the framework of the Meta-Math project. Education in Nizhny Novgorod. 2016; 1:4-10. (In Russian)
[11] Petrova I.Ju., Zaripova V.M., Ishkina E.G., Malikov A.V., Varfolomeev V.A., Zaharova I.V., Kuzenkov O.A., Kurmyshev N.V., Milickaja S.K. Key milestones for the development and implementation of educational programs in the subject area "Information and Communication Technologies". Bil'bao: University of Deusto, 2013. 87 p. (In Russian)
[12] Bednyi B.I., Kuzenkov O.A. Integrated programmes for master’s degree and PhD students. Integratsiya obrazovaniya = Integration of Education. 2017; 21(4):637-650. (In Russian) DOI: https://doi.org/10.15507/1991-9468.089.021.201704.637-650
[13] Grezina A.V., Panasenko A.G. A course in physics at the Institute of Information Technology, Mathematics and Mechanics of the UNN on the basis of the e-learning system. Educational Technology & Society. 2018; 21(1):487-493. (In Russian)
[14] Kuzenkov O.A., Tikhomirov V.V. Using the methodology of "TUNING" in the development of a national ICT competency framework. Modern information technologies and IT-education. 2013; 9:77-87. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=23020512 (accessed 15.02.18). (In Russian)
[15] Kiseleva N.V. Computer complex on the qualitative theory of differential equations to support independent work. Educational Technology & Society. 2018; 21(1):423-434. (In Russian)
[16] Kuzenkov O.A., Kuzenkova G.V., Biryukov R.S. Development of a fund of evaluation tools using the Mathbridge package. Educational Technology & Society. 2016; 19(4):465-478. (In Russian)
[17] Zakharova I., Kuzenkov O. Experience in implementing the requirements of the educational and professional standarts in the field of ICT in Russian education. Modern information technologies and IT-education. 2016; 12(30)-1:17-31. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=27411971 (accessed 15.02.18). (In Russian)
[18] Gergel V.P., Gugina E.V., Kuzenkov O.A. Development of the educational standard of the Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod in the field of "Fundamental Informatics and Information Technologies". Modern information technologies and IT-education. 2010; 1(6):51-60. Available at: URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=24172758 (accessed 15.02.18). (In Russian)
[19] Gergel V.P., Kuzenkov O.A. Development of independently established educational standards of Nizhny the Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod in the field of information and communication technologies. The School of the Future. 2012; 4:100-105. (In Russian)
[20] Alpers B. Das SEFI Maths Working Group „Curriculum Framework Document“ und seine Realisierung in einem Mathematik-Curriculum für einen praxisorientierten Maschinenbaustudiengang. In: Hoppenbrock A., Biehler R., Hochmuth R., Rück HG. (eds) Lehren und Lernen von Mathematik in der Studieneingangsphase. Konzepte und Studien zur Hochschuldidaktik und Lehrerbildung Mathematik. Springer Spektrum, Wiesbaden, 2016. Pp. 645–659. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-10261-6_40
[21] Sosnovsky S., Dietrich M., Andres E., Goguadze G., Winterstein S., Libbrecht P., Siekmann J., Melis E. Math-Bridge: Bridging the gaps in European remedial mathematics with technology-enhanced learning. 201. Pp. 437-451. DOI: 10.13140/2.1.1142.3367.
[22] Bedny A., Erushkina L., Kuzenkov O. Modernising educational programmes in ICT based on the Tuning methodology. Tuning Journal for Higher Education. 2014; 1(2):387-404. DOI: http://dx.doi.org/10.18543/tjhe-1(2)-2014pp387-404
[23] Soldatenko I., Kuzenkov O., Zakharova I., Balandin D., Biryukov R., Kuzenkova G., Yazenin A., Novikova S. Modernization of math-related courses in engineering education in Russia based on best practices in European and Russian universities. Proceedings of the 44th SEFI Annual Conference 2016 - Engineering Education on Top of the World: Industry University Cooperation (SEFI 2016). 12-15 September 2016, Tampere, Finland. 16 p. Available at: http://sefibenvwh.cluster023.hosting.ovh.net/wp-content/uploads/2017/09/soldatenko-modernization-of-math-related-courses-in-engineering-education-in-russia-based-133.pdf (accessed 15.02.18).
[24] Zakharova I., Kuzenkov O., Soldatenko I., Yazenin A., Novikova S., Medvedeva S., Chukhnov A. Using SEFI framework for modernization of requirements system for mathematical education in Russia. Proceedings of the 44th SEFI Annual Conference 2016 - Engineering Education on Top of the World: Industry University Cooperation (SEFI 2016). 12-15 September 2016, Tampere, Finland. 15 p. Available at: http://sefibenvwh.cluster023.hosting.ovh.net/wp-content/uploads/2017/09/zakharova-using-sefi-framework-for-modernization-of-requirements-system-for-mathematical-education-155.pdf (accessed 15.02.18).
[25] Delamare F., Winterton J. What is competence? Human Resource Development International. 2005; 8(1):27-46. DOI: https://doi.org/10.1080/1367886042000338227
[26] Gonzales H., Wangenaar R. Universities contribution to Bologna Process. An introduction. 2nd Edition. Bilbao: University of Deusto, 2008. 160 p.
[27] Baartman L.K.J., Bastiaens T.J., Kirschner P.A., Cees P.M. van der Vleuten. Teachers’ opinions on quality criteria for Competency Assessment Programs. Teaching and Teacher Education. 2007; 23(6):857-867. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tate.2006.04.043
Опубликована
2018-03-30
Как цитировать
БАСАЛИН, Павел Дмитриевич et al. РЕАЛИЗАЦИЯ ГИБРИДНОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРОДУКЦИОННОГО ТИПА. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 14, n. 1, p. 256-267, mar. 2018. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/360>. Дата доступа: 23 sep. 2021 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.14.201801.256-267.
Раздел
Образовательные ресурсы и лучшая практика ИТ-образования