МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Кафедра “Комп’ютерних систем і математичних наук”
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до курсової роботи
з предмету “Основи проектування систем штучного інтелекту”
тема: “Експертна система для оцінювання знань студентів
з предмету «Комп’ютерні мережі»”
Виконала студентка групи КС-31-01 Саленко Н.В.
Викладач Сохін Н.Л.
2003
ЗМІСТ
Вступ 2
1. Аналіз існуючих рішень. 3
2. Розробка структури експертної системи. 7
3. Інструкція користувачу. 9
Висновок 10
Додатки
ВСТУП
Метою цієї курсової роботи є розробка експертної системи для оцінювання знань студентів з предмету «Комп’ютерні мережі».
Експертна навчаюча система (ЕНС) — це програма, яка реалізує ту чи іншу педагогічну мету на основі знань експерта в деякій предметній області, здійснюючи діагностику навчання і керування навчанням, а також демонструючи поведінку експертів (специалістів-предметників, методистів, психологів). Експертність ЕНС заключається в наявності в ній знань за методикою навчання, за допомогою яких вона допомогає викладачам навчати, а учням – вчитися.
Архітектура експертної навчальної системи включає в себе два основні компоненти: базу знань (тут зберігаються одиниці знань) та програмний інструмент доступу і обробки знань, який складається з таких механізмів: отримання висновку (рішення), набуття знань, пояснення отриманих результатів та інтелектуального інтерфейсу.
Обмін даними між учнем та ЕНС виконує програма інтелектуального інтерфейсу, яка приймає повідомлення учня і перетворює їх в форму, в якій вони подані в базі знань, і навпаки, перекладає внутрішнє подання результату обробки у формат, зрозумілий учневі і видає повідомлення на потрібний носій.
Джерелами знань для конкретних експертних навчаючих систем можуть бути підручники, довідники, матеріали конкретних досліджень в проблемній області та інші матеріали. Самі розробники можуть мати теоретичні знання та практичний досвід в даній області. Але класичним джерелом знань є експерт – професіонал в даній предметній області. Таким чином, набуття знань вимагає врахування людського фактору. Для успішного розв’язання цієї проблеми необхідні об’єднані зусилля математиків, програмістів, психологів.
Для якісного розв’язання задачі побудови експертних навчаючих систем необхідно набуття та комбінування в одне ціле знань як мінімум трьох типів: про предметну область, яка вивчається (аналогічно традиційній БЗ), про педагогічні прийоми та стратегії навчання (область педагогіки), про психологічні особливості особистості, характеристики мислячої та пізнавальної діяльності (область психології).
Були знайдені наступні рішення:
1) Лінійна програма
Лінійна програма будується за принципом пропусків; причому задачею учня є заповнення пропуску і перевірка відповіді (автор Б.Ф.Скіннер). Характеристика лінійної програми:
1. Матеріал ділиться на незначні дози (кроки).
2. Опитування або пробіли в окремих рамках програми не повинні бути дуже важкими, щоб учні не втратили інтерес.
3. Учні самі дають відповіді, використовуючи необхідну інформацію.
4. Учнів одразу ж інформують, чи правильні їх відповіді.
5. Всі учні проходять по черзі всі рамки програми, але кожний робить це в зручному темпі.
6. Число вказівок, які полегшують отримання відповіді, значне на початку, поступово обмежується.
7. Для запобігання механічного запам'ятовування інформації одна й та ж думка повторюється в різних варіантах у декількох рамках програми.
2) Розгалужена програма
Грунтується на виборі однієї правильної відповіді з декількох заданих (автор Норман А.Кроудер). Після деякої інформації в рамці задається запитання. Запитання мають на меті:
1. Перевірити, чи знає учень матеріал, який міститься в даній рамці.
2. У випадку негативної відповіді відсилати учня до рамок, що обгрунтовують відповідь.
3. Можливість закріплення основної інформації з допомогою раціональних вправ.
4. Збільшення зусиль учня та одночасну ліквідацію механічного навчання через багаторазове повторення інформації.
5. Формування необхідної мотивації учня.
3) Інтелектуальна система дистанційного навчання "KnowledgeCT"
До складу системи входять: майстер створення навчальних курсів, редактор тестів, підсистема адаптивного тестування, електронна бібліотека, дискусійні кімнати та електронний форум, підсистема моніторинга процесу навчання, інтелектуальні засоби навчання та тестувания, підсистема адміністрування.
Майстер створення курсів дозволяє: внести інформацію про авторів курсу, створити структуру курсу, внести всі необхідні методичні матеріали (включаючи не тільки лекції в електронному виді, але і додаткові матеріали: лабораторні практикуми, відео-фрагменти, аудио-ролики і т.д.), а також розмістити розроблений курс в Інтернет.
Редактор тестів дозволяє: указати параметри тесту (автор, назва, кількість питань, кількість балів, розподіл оцінок, час проходження), розбити матеріал на теми (щоб можна було за результатами відповідей рекомендувати студенту матеріал для повторного вивчення), увести тестові завдання і відповіді, розбити тестові завдання на рівні складності (для адаптивного тестування), розмістити тест в Інтернет.
Підсистема адаптивного тестування дозволяє задавати кожне наступне питання в залежності від відповідей на всі попередні питання. Питання, що задаються підсистемою по кожнім предметі, розбиваються на кілька рівнів у міру зростання складності питань. Питання задаються цілеспрямовано, за рахунок попередньої оцінки кожного студента, отриманої на етапі проміжного (рейтингового) тестування. Проводячи опитування, система адаптивного тестування накопичує зведення про студента і виставляє йому комплексну оцінку, з огляду на такі параметри, як кількість правильних відповідей, час проходження тесту, а також кількість спроб проходження кожного рівня.
Електронна бібліотека, містить методичні матеріали, підручники, книги і CD-ROM по різних областях знань. Необхідне джерело знань можна знайти за автором, темою, видавництвом, роком видання і т.д.
Дискусійні кімнати є засобом інтерактивного спілкування викладача зі студентами і студентів між собою. Викладач призначає час і тему для дискусії (по електронній пошті, чи пошті на дошці оголошень сайта). У призначений час всі учасники дискусії знаходяться в режимі on-line і проводять обговорення заданої теми, одержуючи в такий спосіб поради і рекомендації з вивчення дисципліни.
Електронний форум дозволяє організувати обговорення різних навчальних питань у режимі електронних конференцій, що сприяє освітньому процесу. В даний час ведеться розробка модуля для організації відеоконференцій в Інтернет, з метою проведення навчальних консультацій і лекцій у реальному режимі часу.
Моніторинг процесу дистанційного навчання має на увазі контроль діяльності того, якого навчають, побудова його індивідуальної моделі і генерацію керуючих рішень по коректуванню поводження того, якого навчають, для досягнення їм поставлених цілей навчання. Для здійснення моніторингу процесу навчання спочатку на основі експертних оцінок, тобто з огляду на існуючий досвід викладання, будується попередня модель того, якого навчають, для деякого предмета (курсу). При цьому передбачається, що процес навчання являє собою послідовну сукупність освоєння окремих розділів навчального матеріала. Навчальний матеріал розбивається на кілька модулів (інформаційних блоків, етапів навчання) таким чином, щоб можна було проконтролювати ступінь освоєння вивченого матеріала (тестування, контрольна робота, семінар і т.п.). Виділяються можливі результати перевірки знань і умінь для кожного модуля, визначаються способи освоєння матеріала, а також викладачем описуються можливі варіанти поводження того, якого навчають, при переходах між модулями курсу. Потім з урахуванням переваг того, якого навчають, у виборі способів освоєння матеріала, результатів навчання (база даних параметрів діяльності: результати проміжного контролю на етапах навчання, час вивчення матеріала, час тестування і т.д.) визначаються мети навчання і формується індивідуальна модель того, якого навчають,. Далі виділяються стратегії поводження найбільш відповідному індивідуальному стилю того, якого навчають, а також стратегії, орієнтовані на досягнення мети навчання. На підставі отриманих даних здійснюється прогноз діяльності того, якого навчають. У випадках, коли обрана тим, якого навчають, вихідна стратегія перестає бути ефективною стосовно заданої мети, підсистема генерує рекомендації з трансформації індивідуальної стратегії того, якого навчають.
Інтелектуальні засоби навчання і тестування включають: навчальні експертні системи, ігрові навчальні програми, модулі проміжного тестування. Навчальні експертні системи орієнтовані на перевірку умінь студента рішенню задач по конкретному навчальному курсі. Вони будуються на основі інструментальних засобів, що дозволяють викладачу створювати бази знань альтернативного прийняття рішень. Експертна система оцінює логіку прийняття рішень і результати обчислень і у випадку вибору неоптимальної чи неправильної альтернативи відсилає того, якого навчають, до відповідного розділам навчального гіпертекстового матеріала. В ігрових навчальних програмах тестування знань і умінь студента здійснюється в ході активної мультимедийной гри. Побудова гри здійснюється викладачем за допомогою створення сценарію з набору окремих заздалегідь розроблених мультимедийных фрагментів і прив'язкою до перешкод гри тестових завдань, ранжированних по рівнях складності. Ігрова програма може мати як навчальний, так і атестаційний характер. У першому випадку, при неправильному рішенні тестового завдання тому, якого навчають, підрозумівається відповідний навчальний матеріал і дається можливість повторення спроби. В другому випадку дається комплексна оцінка проходження всіх перешкод гри, у залежності від стратегії вибору тестових завдань.