Введение к работе
Актуальность темы. Отличительная особенность системы образования в настоящее время и в перспективе - широкое использование систем электронного, дистанционного обучения, тестирования и сертификации, электронных образовательных ресурсов (ЭОР) и средств их проектирования, тренажёров, в особенности для объектов и процессов с "высокой ценой" ошибки людей: 1) тепловые, атомные и гидроэлектростанции, 2) химико-технологические и другие опасные производства, 3) оказание первой медицинской помощи личным составом спасательных служб и т.н.
В условиях, когда конкуренция сместилась в основном в сферу качества, сертификация качества подготовки специалистов становится непременной функцией любого предприятия любой рыночной экономики и выделяется в самостоятельную отрасль.
В современных условиях проблемы гражданской обороны, защиты населения от чрезвычайных ситуаций, проблемы управления безопасностью инженерных сооружений социальной сферы являются составной частью национальной безопасности страны. При этом одно из перспективных направлений повышения безопасности жизнедеятельности связано с подготовкой людей и усвоением необходимых знаний, умений, навыков и компетенций для грамотного поведения в чрезвычайных ситуациях, Сократить ущерб могут лишь люди, правильность их поведения и степень организации
Важной и ответственной задачей в указанных областях является разработка моделей и методов управления базами данных для комплексов компьютерного контроля знаний с возможностью использования результатов для адаптации способа обучения или тренировки к индивидуальным характеристикам обучаемых.
При этом решение о качестве подготовки обучаемых или специалистов принимается на основе стандартизированных (тестовых) методов компьютерного контроля знаний (ККЗ) с использованием одноступенчатых или усечённых одноступенчатых планов. Для испытуемого из программы, контроля базы данных формируется выборка вопросов и по ответам на них выставляется оценка «зачтено» - «не зачтено» при двухбалльном КЗ (ДКЗ) и оценки от 2 до 5 в случае четырехбалльного КЗ (ЧКЗ).
Существенный вклад в разработку теоретических основ методов и алгоритмов принятия решений в базах знаний и данных систем компьютерного контроля знаний (ККЗ) принадлежит отечественным ученым И.А. Башмакову, А.М. Бершадскому, Д.О. Жукову, А.Д. Иванникову, В.П. Климанову, М.Р. Когаловскому, И.А. Косареву, Б.Г. Литваку, В.В. Нечаеву, И.П. Норенкову, А.В. Осипову, В.М. Панченко, Б.М. Позднееву, АЛ. Савельеву, А.П. Свиридову, БЛ. Советову, Н.А. Селезневой, А.И. Субетто, В.А. Сухомлину, Ю.Ф. Тельнову, В.Ф. Хорошевскому, В.Е. Шукшунову, а также зарубежным X. Бальцельту (Н. Balcelt), В. Глаттхаару (W. Glatthaar), Т. Флору (Th. Flor), А. Кобзе (A. Kobsa),
М. Новику (Novik) и др.
Однако, несмотря на фундаментальную разработку проблем создания моделей, методов и алгоритмов управления базами данных комплексов ККЗ, не решёнными, в частности, остаются следующие актуальные задачи: 1) синтеза плана контроля на втором уровне (например, уровне оценки качества образования по учебной дисциплине, специализации или направлению подготовки) по результатам контроля выборки студентов на первом уровне при наличии искажений в измерениях; 2) синтеза одноступенчатых и последовательных планов ККЗ с учетом забывания; 3) анализа одноступенчатого плана КЗ при прекращении контроля как по числу неправильных, так и по числу правильных ответов на вопросы выборки, 4) программной реализации методов анализа и синтеза одноступенчатых, двухступенчатых и последовательных планов ККЗ для систем управления базами данных и знаний.
Решению проблем 1-4 и посвящено настоящее диссертационное исследование.
Объект исследования: базы данных для комплексов ККЗ, системы управления базами данных для принятия решений и обработки информации о качестве подготовки испытуемых в системах электронного, дистанционного обучения, тренировки, тестирования и сертификации.
Предмет исследования: модели и методы управления базами данных комплексов компьютерного контроля качества подготовки.
Целью исследования является повышение эффективности систем управления базами данных для комплексов компьютерного контроля качества профессиональной подготовки на основе разработки моделей и методов.
Задачи исследования:
-
Разработка модели анализа одноступенчатого плана ДКЗ при ограничении контроля по количеству неправильных и правильных ответов для управления базами данных комплексов ККЗ.
-
Разработка методов синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля для двух уровневого анализа системы образования и контроля качества на основе баз данных комплексов ККЗ.
З.Разработка модели синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ с учетом забывания для управления базами данных комплексов ККЗ.
4. Разработка приближенного метода синтеза одноступенчатых планов четырехбалльного контроля для баз данных комплексов ККЗ.
5.Разработка диалоговой системы "Анализ и синтез планов компьютерного контроля знаний", а также программы и планов ККЗ по курсу web-технологий и по теории автоматического регулирования для совместного проекта РГСУ-SRH Высшей школы Гейдельберга.
Теоретико-методологическую основу исследования составили методы
теории принятия решений, теории вероятностей и математической статистики, современные методы проектирования программных комплексов.
Достоверность и обоснованность результатов диссертационного исследования подтверждается математической корректностью выводов в описании разработанных моделей и методов, экспериментальными исследованиями системы дистанционного обучения по курсу "WEB-технологий" и диалоговой системы "Анализ и синтез планов компьютерного контроля знаний".
В ходе исследования была решена научная задача разработки методов анализа и синтеза планов ККЗ для двухуровневого анализа системы образования с учетом ошибок в измерениях и забывания для баз данных комплексов ККЗ.
Отличие теоретических и эмпирических данных исследования от результатов, полученных другими авторами, состоит в том, что были разработаны методы синтеза планов ККЗ для двухуровневого анализа системы образования с учётом ошибок в измерениях и забывания, предназначенные для баз данных комплексов ККЗ.
База исследования. Исследование проведено на кафедре моделирования информационных систем и сетей Российского государственного социального университета и в SRH -Высшей школе Гейдельберга (оборудование фирмы Phoenix Contact).
Основные результаты, полученные лично соискателем, и их научная новизна состоит в том, что:
-
Разработана модель анализа усеченного одноступенчатого плана ДКЗ для баз данных комплексов ККЗ с ограничением как по числу неправильных, так и по числу правильных ответов, обеспечивающего дополнительное снижение среднего числа задаваемых вопросов для подготовленных обучаемых (студентов).
-
Разработаны методы синтеза одноступенчатого и последовательного планов контроля на втором уровне оценки качества образования по учебной дисциплине, специализации или направлению подготовки по результатам контроля выборки студентов на первом уровне, отличающиеся учётом искажений в измерениях истинности ответов и качества подготовки студентов, и ориентированное на базы данных комплексов ККЗ.
-
Разработана модель синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ для баз данных комплексов ККЗ, отличающаяся учётом забывания.
-
Разработан приближенный метод синтеза одноступенчатых планов четырехбалльного контроля для баз данных комплексов ККЗ.
Теоретическая значимость исследования состоит в разработке для баз данных комплексов ККЗ: 1) методы синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля для двухуровневого анализа системы образования, когда качество подготовки по учебной дисциплине, специальности
и направлению подготовки оценивается по результатам контроля выборки студентов, проводимого с ошибками в измерениях, и 2) модель синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля с учётом забывания учебного материала.
Практическая значимость исследования определяется возможностью применения его результатов в базах данных комплексов ККЗ систем электронного и дистанционного образования, тестирования и сертификации, ЭОР и средств их проектирования, тренажеров, а также в формирующейся общероссийской системе оценки качества образования с целью повышения точности классификации испытуемых и сокращении длительности контроля. Она состоит и в создании диалоговой системы «Анализ и синтез планов компьютерного контроля знаний». Произведена её государственная регистрация во ВНТИЦ, номер регистрации: 50201000377 от 17.03.2010.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Модель анализа одноступенчатого плана ДКЗ для управления базами данных комплексов ККЗ при ограничении контроля по количеству неправильных и правильных ответов.
-
Методы синтеза одноступенчатых и последовательных планов контроля для двух уровпевого анализа системы образования и контроля качества на основе баз данных комплексов ККЗ.
3. Модель синтеза одноступенчатых и последовательных планов ДКЗ для
баз данных комплексов ККЗ с учёт забывания.
4. Приближенный метод синтеза одноступенчатых планов
четырехбалльного контроля для баз данных комплексов ККЗ.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались при проведении следующих научных конференций и чтений: III Всероссийский научно-педагогический конгресс «Воспитательная работа в современном вузе: проблемы, направления и пути совершенствования, Российский государственный социальный университет» (РГСУ), г. Москва, 2003 ; Научные чтения «Социология и информационные технологии в XXI веке», Руза, РГСУ, 2006; 55-я Научно-техническая конференция (НТК) в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) (МИРЭА), г. Москва, 2006; VI Международный социальный конгресс «Глобализация и будущее Росси» г. Москва, РГСУ, 2006; Зимние научные чтения «Информационные технологии и коммуникационные ресурсы XXI в. в социальной сфере», РГСУ, Руза, 2007; VII Всероссийский социально - педагогический конгресс «Современное социальное образование: опыт и проблемы модернизации», г. Москва, РГСУ, 2007; 56-я НТК, посвященная 60-летию МИРЭА, г. Москва, МИРЭА, 2007; Зимние научные чтения «Технологии информатизации современного российского социума», Руза, РГСУ, 2008; 57-я НТК, г. Москва, МИРЭА, 2008; Зимние научные чтения
«Современные информационные технологии: теория и социальная практика», г. Москва, РГСУ, 2009; 58-я НТК МИРЭА, Секция Автоматизированных и информационных ресурсов, технологий и систем, г. Москва, МИРЭА, 2009; Презентация совместного проекта РГСУ и SRH- Высшей школы Гейдельберга на Международном конкурсе «xplore New Automation Award 2005» фирмы Phoenix Contact, Бломбсрг 2005 (Германия); Научные семинары кафедры моделирования информационных систем и сетей РГСУ. 59-я НТК МИРЭА, Москва (05.2010).
Результаты исследования:
- внедрены в учебный процесс кафедры моделирования информационных
систем и сетей РГСУ по ряду учебных дисциплин;
- включены в совместный проект РГСУ и SRH - Высшей школы Гейдельберга,
получившего третью премию на Международном конкурсе xplore New
Automation Award 2005 фирмы PhocnixContact;
практически использованы в рамках госбюджетного научно-исследовательского проекта «Гуманизация и интеллектуализация информационных технологий и систем социального, гуманитарного и политехнического образования» в рамках аналитической ведомственной целевой программы Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы РФ (2009-2011 годы, раздел 2.1.1. «проведение фундаментальных исследований в области естественных наук»)».
Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 статьях, из них 3 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав и списка литературы из 140 наименований, 6 приложений. Объём основного текста составляет 141 печатных страниц, включая 11 таблиц, 72 рисунков.
