Обучающие+информационные+системы

= На сегодняшний день дистанционное обучение стало популярной формой получения образования. =
 * //Система Дистанционного Обучения (СДО)//** - способ организации обучения, при котором учебный процесс протекает, в основном, без непосредственного «контакта» ученика с преподавателем. Такие способы организации учебного процесса существовали задолго до появления вычислительной техники.

Современные технологии позволяют организовывать дистанционное обучение на основе **Автоматизированных Обучающих Систем** (систем управления обучением) и (или) Автоматизированных Обучающих Курсов.


 * //Автоматизированные Обучающие Системы (АОС)//** представляют собой информационные системы, в состав которых входят программно-технические комплексы с методической, учебной и организационной поддержкой процесса обучения, проводимого на базе информационных технологий.

Для использования обучающих информационных систем существуют свои технические требования. В первую очередь, это платформозависимое программное обеспечение, то есть существует доля вероятности, что определенная АОС не подойдет к операционной системе пользователя.

В общем случае, в рамках автоматизированных обучающих систем могут решаться следующие **//задачи://**
 * задачи, связанные с регистрацией и статистическим анализом показателей усвоения учебного материала: определение времени решения задач, определение общего числа ошибок и т.д. К этой же группе относятся и задачи управления учебной деятельностью;
 * задачи, связанные с проверкой уровня знаний, умений и навыков учащихся до и после обучения, их индивидуальных способностей и мотиваций;
 * задачи АОС, связанные с подготовкой и предъявлением учебного материала, адаптацией материала по уровням сложности, подготовкой динамических иллюстраций, контрольных заданий, лабораторных работ, самостоятельных работ учащихся;
 * задачи администрирования системы, доставки учебного материала на рабочие станции и задачи обратной связи с обучаемым 1].

Анализ и практика показывают, что положительные эффекты обучения наиболее отчетливо проявляются при:
 * изучении базиса дисциплины, ее сложных закономерностей и алгоритмов, динамических процессов;
 * реализации игр и имитаций;
 * организации исследовательских и тренирующих процессов;
 * автоматизации самоконтроля, контроля, оценки обучения;
 * оперативном документировании наиболее существенных результатов 2].

История развития
Первые исследования возможности использовать компьютер для оптимизации процесса обучения появились во втором поколении развития компьютера. Так уже в 1954 в Америке вышла книга "The Science of Learning and Art of Teaching" (Skinner B.F). С третьим поколением исследования также начинают принимать и практический характер. У нас в стране литература по теме стала появляться как раз в это время - в 60-е годы.

С начала 80-х годов в интенсивно развивается направление "интеллектуальные обучающие системы" (ИОС), основанное на работах в области искусственного интеллекта. Существенной частью ИОС являются модели обучаемого, процесса обучения, предметной области, на основе которых для каждого обучаемого может строиться рациональная стратегия обучения. Базы знаний ИОС могут содержать наряду с формализованными знаниями экспертные знания в предметных областях и в сфере обучения.

Обучающие компьютерные модели и алгоритмы
Модель деятельности обучаемого, решающего задачу с помощью компьютера, должна включать в себя следующие **//умения://**
 * уяснение задачи, в результате чего определяется проблемная ситуация, устанавливается структура данных и неизвестных;
 * разработка математической модели ситуации;
 * составление плана решения (в виде текста, блок-схемы, графа и т.п.);
 * выбор (разработка) алгоритма, наиболее эффективного для применения компьютера;
 * составление программы в соответствии с алгоритмом;
 * отладка и тестирование программы;
 * проверка пригодности модели;
 * оценка эффективности принятого плана решения;
 * организация взаимодействия с компьютером.

Компьютерные модели включают множество аспектов моделируемой реальности, обеспечивают большую гибкость при решении задач, позволяют управлять временем и пространством, повторять или изменять ситуацию, дополнять модель графикой, мультипликацией, звуковым с опровождением.

Учебные компьютерно-ориентированные //**задачи**// подразделяются на:
 * задачи демонстрационного типа;
 * задачи, направленные на качественное изучение явлений и процессов;
 * задачи, направленные на моделирование (включая ситуативные);
 * контрольно-тренировочные и контрольно-обучающие задачи;
 * компьютерные игры-задачи;
 * экспертные задачи, использующие искусственный интеллект (машины пятого поколения, язык Пролог, базы знаний).

В учебном процессе часто используется **//имитационное моделирование//** – имитация поведения объекта, реальной среды, ситуации, процесса в динамике, отражение основных характеристик и свойств.


 * //Модель//** решения учебной задачи можно построить как систему из множества операторов, обеспечивающих прохождение и переработку информации:
 * анализ текста и идентификация объектов;
 * установление отношений между идентифицированными объектами;
 * выявление задачной структуры;
 * поиск библиотечной структуры, аналогичной выявленной;
 * корректировка выявленной задачной структуры в соответствии с библиотечной (в случае необходимости);
 * принятие плана решения задачи;
 * построение процедуры решения (в частности, алгоритма) в соответствии с принятым планом;
 * выполнение операций, предписанных процедурой решения;
 * выработка эталона контроля и правил контроля;
 * контроль правильности решения;
 * корректировка задачи и процедуры решения (при необходимости).

Для реализации принципов индивидуального обучения обучающая система должна включать //модель обучаемого и модель предметной области:.// В математике понятие алгоритма предусматривает точное предписание (т.е. набор операций и правил их чередования), определяющее последовательность действий, направленных на результат.

Механический алгоритм задает определенные действия, обозначая их в единственной и достоверной последовательности, обеспечивая тем самым однозначно требуемый (искомый) результат.


 * //Вероятностный (стохастический)//** алгоритм дает программу решения задачи несколькими путями или способами, приводящими к вероятному достижению результата.

Этот алгоритм основан на некоторых идеях стратегии поиска:
 * //Эвристический алгоритм//** – это такой алгоритм, в котором достижение конечного результата программы действий однозначно не определено, вся последовательность действий не обозначена, все действия исполнителя не выполнены.
 * выбор некоторого действия из множества возможных;
 * осуществление выбранного действия;
 * оценка ситуации;
 * отбрасывание бесполезного действия;
 * повторение выбора;
 * окончание поиска, если достигнута конечная ситуация.

Использование эвристических алгоритмов подчас является единственным способом решения неформализованных задач с помощью компьютера (выбор конструкции, формы тела, стратегии обучения, управления объектом в условиях неопределенности и т.п.).

Методология решения задачи на компьютере в общем случае рассматривает совместную «деятельность» человека и компьютера. Непосредственное решение задачи – это процесс автоматического преобразования исходных данных в искомый результат в соответствии с заданным алгоритмом.

Классификация



 * Интерактивная информационная система** - информационно-вычислительная система, в которой передача и обмен информацией происходят в режиме диалога. Темп обмена при этом соизмеримом с темпом обработки данных человеком. Обмен информацией в диалоговом режиме осуществляется с помощью специальных диалоговых языков. Различают диалог **пассивный** и **активный**.

При //**пассивном диалоге**// инициатива принадлежит компьютеру, он ведет за собой пользователя, требуя от него в точках ветвления вычислительного процесса дополнительной информации, необходимой для принятия заложенных в алгоритм решений. В этом режиме компьютер обеспечивает пользователя информационными сообщениями (в том числе результатами расчетов) и подсказками, облегчающими использование диалоговой системы.

Запросы к пользователю строятся обычно либо в виде меню, либо в виде шаблонов. Меню представляет собой выводимый на экран дисплея список альтернативных возможностей продолжения решения в текущей точке вычислительного процесса, пользователь же должен выбрать какую-то одну возможность, указав соответствующую строку меню. Схема пассивного диалога более проста по своей реализации и используется при хорошей структурированности задачи, а также при лимите времени и аппаратных средств.

//**Активный диалог**// характеризуется равноправием его участников. Для организации такого диалога обычно используются директивные (командные) языки, или языки, близкие к естественным. Активная схема диалога создает возможность регулирования человеком основных характеристик взаимодействия: периода общения, количества этапов, структуры и содержания информационного потока. Следовательно, появляется возможность работать по гибкому сценарию диалога. Активная схема может использоваться на этапе проектирования информационных систем и их тестирования 3].

**Интерфейс [4]**
Требования к интерфейсу:
 * Гибкость и эффективность использования.
 * Эстетичный и минимально необходимый дизайн.
 * Помощь и документация.

**Источники информации:**
1. [|Автоматизированные обучающие системы] - сайт Экспериментального Научно-Исследовательского и Методического Центра “Моделирующие Системы” 2. [|Изучение принципов работы и подержки обучающих систем] 3. [|Моделирование диалоговых систем] 4.[|Лекция о пользовательском интерфейсе]

**Дополнительные материалы:**

 * [|Автоматизированные обучающие системы]