Введение к работе
Актуальность темы. Существенное увеличение объемов и сложности учебных материалов, изучаемых персоналом промышленных предприятий, недостаток преподавательских кадров привели к широкому применению автоматизированных систем в различных сферах педагогической деятельности.
Вместе с тем, дальнейшая интенсификация авторского и преподавательского процесса предполагает интеграцию функций авторской и преподавательской деятельности в целях повышения эффективности, дальнейшего улучшения качества и индивидуализации процесса обучения кадров промышленных предприятий.
Сложность реализации всего спектра функций авторской и преподавательской деятельности делает актуальной задачу разработки соответствующих автоматизированных систем, реализующих выше перечисленные функции с ориентацией на сетевую обработку учебной информации на промышленном предприятии.
Подобные обучающие среды целесообразно реализовывать с использованием объектно-ориентированного подхода (ООП). ООП на стадиях проектирования обучающей среды помогает качественно структурировать и упорядочить связи между компонентами системы.
Целью диссертационной работы является разработка архитектуры, моделей, алгоритмов и технологий интегрированной объектно-ориентированной среды (ИООС), адаптирующей учебный процесс в соответствии с личностными характеристиками обучаемого, с использованием современных коммуникационных технологий.
Для достижения указанной цели диссертационной работы поставлены и последовательно решены следующие задачи:
-
Анализ программного обеспечения компьютерных обучающих систем, формулирование основных требований к нему, обоснование применения ООП.
-
Анализ основных компонентов ИООС, их классификация и формулирование требований к ним.
-
Анализ состава знаний ИООС и разработка моделей для их представления.
-
Разработка расширенных семантических моделей основных компонентов ИООС.
-
Разработка методики и алгоритмов анализа учебных фрагментов (УФ).
-
Разработка алгоритма планирования разработки учебных курсов (УК).
-
Разработка программной реализации предложенных алгоритмов и моделей с использованием объектно-ориентированного языка программирования.
Объектом исследования является интегрированная среда обучения, ориентированна на подготовку и адаптивное тестирование и обучение персонала промышленных предприятий.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования методов: общей теории систем, теории множеств, теория размытых множеств, теории баз данных (БД), теории вычислительных сетей.
Научная новизна. Основным результатом является разработка расширенной системы моделей и средств построения комплексной ИООС, поддерживающей адаптивную среду тестирования и обучения персонала промышленных предприятий, реализованную с помощью средств объектно-ориентированного программирования.
Научную новизну диссертации составляют:
-
Формулировка основных задач, целей и требований к компонентам ИООС, архитектура ИООС.
-
Разработка семантических моделей основных компонентов ИООС и их реализация в виде логических схем баз данных.
-
Методика и алгоритмы анализа учебных фрагментов.
-
Алгоритм планирования разработки УК.
Практическая значимость полученных результатов. Результаты проведенных научных исследований и разработок были использованы при создании комплекса прикладных программ, позволяющих построить систему для ее применения в различных предметных областях подготовки персонала промышленных предприятий. Комплекс построен с использованием средств и инструментария объектно-ориентированного программирования и функционирует в среде Интернет, где в качестве клиентского места выступает web-броузер.
Внедрение результатов. Применение на практике отдельных компонентов программного комплекса и ИООС позволило сократить время обучения с заданным качеством на 12-16%, а также повысило уровень автоматизации работы системы. Модули системы были использованы при подготовке специалистов на кафедре «Автоматизированные системы управления» Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ), также система внедрена на предприятии ЗАО «СТРОЙСТАНДАРТ ПЛЮС». Практическое использование результатов подтверждено соответствующими актами о внедрении, приводимыми в приложении к диссертации.
Апробация результатов. Основные научные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматизированные системы управления» МАДИ (ГТУ) в 2007-2010 годах, на научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (Москва, 2007-2010 годы), а также на международной конференции «Информационные и телекоммуникационные технологии в интеллектуальных системах» (2009, 2010 г.).
На защиту выносятся следующие результаты:
-
Архитектура ИООС.
-
Семантические модели основных компонентов ИООС.
-
Логические схемы баз данных ИООС.
-
Методика и алгоритмы классификации учебных фрагментов.
-
Алгоритм планирования разработки учебных курсов.
-
Макет ИООС.
Публикации. Отдельные положения диссертации отражены в 7 печатных работах.
Объем работы и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав основного текста, общих выводов по каждой главе, заключения, списка использованных источников (116 наименование) и приложения.
