Аспекты использования технологий прототипирования и искусственного интеллекта в рамках цифровой трансформации образовательного процесса

  • Olga Valentinovna Druzhinina Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН; Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН http://orcid.org/0000-0002-9242-9730
  • Elena Viсtorovna Igonina Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина http://orcid.org/0000-0002-7369-6219
  • Olga Nikolaevna Masina Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина http://orcid.org/0000-0002-0934-7217
  • Alexey Alexeyevich Petrov Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина http://orcid.org/0000-0002-3011-9278
DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202001.50-63

Аннотация

Рассмотрены вопросы применения аддитивных технологий и искусственного интеллекта в образовательном и исследовательском процессах учебных заведений. Охарактеризованы особенности аддитивных технологий, используемых для прототипирования 3D-объектов. Представлены результаты и описаны перспективы использования аддитивных технологий в образовательном процессе, связанном с преподаванием дисциплин математического профиля. Предложены варианты использования аддитивных технологий при решении задач моделирования систем с интеллектуальными и когнитивными компонентами. Изучены возможности создания автоматизированных интеллектуальных систем обучения на основе искусственного интеллекта. Проанализированы возможности аддитивных технологий как инструмента повышения эффективности обучения математике в рамках цифровой трансформации образовательного процесса. Аддитивные технологии в процессе обучения математике рассмотрены как звено структуры гибридной интеллектуальной обучающей среды в триаде "педагог – компьютер – обучающийся".

Сведения об авторах

Olga Valentinovna Druzhinina, Федеральный исследовательский центр "Информатика и управление" РАН; Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН

главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук, профессор

Elena Viсtorovna Igonina, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

доцент кафедры математического моделирования и компьютерных технологий, кандидат физико-математических наук

Olga Nikolaevna Masina, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

заведующий кафедрой математического моделирования и компьютерных технологий, доктор физико-математических наук, доцент

Alexey Alexeyevich Petrov, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

старший преподаватель кафедры математического моделирования и компьютерных технологий, кандидат технических наук

Литература

[1] Basalin P.D., Kumagina E.A., Neymark E.A., Timofeev A.E., Fomina I.A., Chernyshova N.N. Rule-Based Hybrid Intelligent Learning Environment Implementation. Sovremennye informacionnye tehnologii i IT-obrazovanie = Modern Information Technologies and IT-Education. 2018; 14(1):256-267. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.14.201801.256-267
[2] Sleptsov A.F., Sleptsova M.V. Intelligent Educational Environment: Theoretical Approaches and Possible Implementation. Russian Journal of Education and Psychology. 2016; (5):70-88. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=26718684 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[3] Bulin-Sokolova E.I., Obukhov A.S., Semenov A.L. Emerging Teacher Education. Direction of Changes and First Practical Steps. Psychological Science and Education. 2014; 19(3):207-225. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22413097 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[4] Knyazeva H. The synergetic principles of nonlinear thinking. The Journal of New Paradigm Research. 1999; 54(2):163-181. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1080/02604027.1999.9972753
[5] Shaikhutdinov T.F., Gilmanova A.M. 3D-Printers in the Modern World and Education. In: Proceedings of the 42nd International scientific and technical conference of young scientists, graduate students and students, vol.1. Ufa, Ufa State Technical University; 2015. p. 323-334. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24894096 (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[6] Okladnikova T.V., Litvintseva E.A., Okladnikov A.P., Nevedimova L.V. 3D-printing in education. In: Proceedings of the International scientific-practical conference "Science and Education in the XXI Century". Tambov; 2014. p. 108-109. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22495611 (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[7] Leybov A.M., Kamenev R.V., Osokina O.M. Application of 3D Technologies Prototyping in Educational Process. Modern problems of science and education. 2014; (5):93. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=22566422& (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[8] Eisenberg M. 3D printing for children: What to build next? International Journal of Child-Computer Interaction. 2013; 1(1):7-13. (In Eng.). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijcci.2012.8.4
[9] Bershadskiy M.E. The use of additive technologies in the educational process of the primary school. Innovative projects and programs in education. 2016; 5:12-21. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=26903288 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[10] Lipnitski L.A., Pilgun T.V. Additive Technologies aAnd their Perspectives in Education. System analysis and applied information science. 2018; (3):76-82. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.21122/2309-4923-2018-3-76-82
[11] Zasedatel V.S. Educational Potential of Rapid Prototyping Technologies. Naukovedenie. 2015; 7(5):193. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: http://dx.doi.org/10.15862/220PVN515
[12] Abrosimov S.N., Tikhonov-Bugrov D.E. 3D Printing as a Component of Geometric and Graphical Disciplines Training Course. In: Proceedings of the VII International Internet Conference "Quality of graphic preparation", vol.1. Perm; 2017. p. 169-175. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=29959903 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[13] Kushnir A.P., Livshits V.B. Classification of 3D printing technologies. Dizayn. Teoriya i praktika = Design. Theory and practice. 2014; (18):74-84. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=22857288 (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[14] Igonina E.V., Druzhinina O.V. Particular Qualities of the Development and Application of FDM-technology for Creating and Prototyping 3D-objects. Sovremennye informacionnye tehnologii i IT-obrazovanie = Modern Information Technologies and IT-Education. 2017; 13(2):185-193. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.2.224
[15] Smirnov O.I., Skorodumov S.V. Modeling the technology of layer-by-layer synthesis in the development of products of complex shape. Modern high technology. 2010; (4):83-87. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=13919878 (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[16] Tanaka K., Wang H.O. Fuzzy Control Systems Design and Analysis: A Linear Matrix Inequality Approach. New York, Wiley; 2001. (In Eng.).
[17] Takagi T., Sugeno M. Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. 1985; SMC-15(1):116-132. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/TSMC.1985.6313399
[18] Druzhinina O.V, Masina O.N. Methods of stability analysis of dynamic systems of intelligent control. Moscow, LENAND; 2016. (In Russ.).
[19] Druzhinina O.V, Masina O.N. Оn Approaches to the Stability Analysis of Nonlinear Dynamic Systems with Logical Controllers. Sovremennye informacionnye tehnologii i IT-obrazovanie = Modern Information Technologies and IT-Education. 2017; 13(2):40-49. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.2.234
[20] Silantyeva A.V., Tolpinskaya N.B., Oreshkina O.A., Nezemsky V.I. Cognitive technologies in computer science: schoolbook. Moscow, MSTU N.E. Bauman Publ.; 2014. (In Russ.).
[21] Mikhalev A.I., Novikova E.Yu. Fuzzy-cognitive approach to the task of controlling FESI smelting processes. Adaptive systems of automatic control. 2006; (9):133-139. Available at: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/9927/1/16.pdf (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[22] Igonina E.V. Application of the cognitive approach to the study of systems with incomplete information. In: Proceedings of the V International Scientific Conference "Actual Problems of Mathematics and Computer Science: Theory, Methodology, Practice", dedicated to the 150th birthday of academician S. A. Chaplygin. Yelets, Bunin Yelets University; 2019. p. 20-21. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=41122395 (accessed 18.2.2020). (In Russ.).
[23] Alexandrova V.V., Zaytseva A.A. 3D Technologies and Cognition Programming. Informatsionno-izmeritelnye i upravlyayushchie sistemy = Information-measuring and Control Systems. 2012; 10(5):61-64. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=17830418 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[24] Alexandrov V.V., Sarychev V.A. Digital Programmed Technologies. Informatsionno-izmeritelnye i upravlyayushchie sistemy = Information-measuring and Control Systems. 2010; 8(11):3-9. Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=16527112 (accessed 18.2.2020). (In Russ., abstract in Eng.).
[25] Vasiliev S.N. To intelligent control. In: S. N. Vasiliev (ed.) Nonlinear control theory and its applications. Moscow, Fizmatlit; 2000. p. 57-127. (In Russ.).
[26] McCalloch W.S., Pitts W. A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity. Bulletin of Mathematical Biophysics. 1943; 5:115-133. (In Eng.).
[27] Golovko V.A. Neural networks. Training, organization and application. Book 4. Moscow, IPRZhR; 2001. (In Russ.).
[28] Kruglov V.V, Dli M.I., Golunov R.Yu. Fuzzy logic and artificial neural networks. Moscow, FIZMATLIT Publ; 2001. (In Russ.).
[29] Babrashin E.A. Introduction to sustainability theory. Moscow, URSS; 2014. (In Russ.).
[30] Vorotnikov V.I., Rumyantsev V.V. Fundamentals of the theory of partial stability and control. Nizhny Tagil, NTI (branch) of SFedU; 2014. (In Russ.).
[31] Shestakov A.A. Generalized direct Lyapunov method for systems with distributed parameters. Moscow, URSS; 2007. (In Russ.).
[32] Masina O.N., Druzhinina O.V. Modeling and stability analysis of some classes of control systems. Moscow, URSS; 2011. (In Russ.).
[33] Goryushkin E.I. The use of neural network technologies in adaptive testing in computer science at a university: diss. . Ph.D. (Pedagogy). Kursk; 2009. (In Russ.).
[34] Grushevsky S.P., Arkhipova A.I. Design of educational information complexes. Krasnodar, KubSU Publ.; 2000. (In Russ.).
[35] Dobrovolskaya N.Yu. Computer neural network technologies as a means of individualized training for students of physical and mathematical specialties: diss. . Ph.D. (Pedagogy). Krasnodar; 2009. (In Russ.).
[36] Tuktarova L.R. System modeling of intellectual management of the organization of the educational process: On the example of an educational institution of secondary vocational education: diss. . Ph.D. (Engineering). Ufa; 2001. (In Russ.).
[37] Druzhinina O.V., Masina O.N., Petrov A.A. The Synthesis of the Switching Systems Optimal Parameters Search Algorithms. In: Y. Evtushenko, M. Jaćimović, M. Khachay, Y. Kochetov, V. Malkova, M. Posypkin (ed.) Optimization and Applications. OPTIMA 2018. Communications in Computer and Information Science, vol.974. Springer, Cham; 2019. p. 306-320. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-10934-9_22
Опубликована
2020-05-25
Как цитировать
DRUZHININA, Olga Valentinovna et al. Аспекты использования технологий прототипирования и искусственного интеллекта в рамках цифровой трансформации образовательного процесса. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 16, n. 1, p. 50-63, may 2020. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/625>. Дата доступа: 19 apr. 2024 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202001.50-63.
Форматы библиографических ссылок
Выпуск
Том 16 № 1 (2020): Современные информационные технологии и ИТ-образование
Раздел
Теоретические вопросы информатики, прикладной математики, компьютерных наук
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.