Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА, НОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ОБРАЗОВАНИИ
1.1 Характеристика новых информационных технологий и автоматизиро ванных информационных систем, используемых в образовании 15
1.2Анализ программных средств, используемых в современной практике вуза 60
Глава 2. ПОСТРОЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
2.1 Педагогические основы построения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта 89
2.2 Структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта 104
Глава 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ВУЗА (НА ПРИМЕРЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАТИКА»)
3.1 Реализация образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта по дисциплине «Информатика» в учебном процессе вуза 155
4 3.2 Анализ результатов опытно-экспериментальной работы при использовании образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» в учебном процессе вуза 170
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 194
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 206
ПРИЛОЖЕНИЯ 217
- Характеристика новых информационных технологий и автоматизиро ванных информационных систем, используемых в образовании
- Педагогические основы построения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта
- Реализация образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта по дисциплине «Информатика» в учебном процессе вуза
Введение к работе
Актуальность проблемы исследования. Реформирование российского образования в условиях развивающегося информационного общества инициировало разработку новых педагогических информационных технологий. Одним из приоритетных направлений развития системы образования становится компьютеризация учебного процесса в вузе, роль которой возрастает в связи с вхождением России в мировое образовательное информационное пространство. В связи с этим Министерство образования России подготовило проект федеральной целевой программы развития единой образовательной информационной среды на 2001 - 2005 гг., в котором в качестве ведущей сформулирована задача создания, распространения и внедрения в учебный процесс современных электронных учебных материалов, их интеграция с традиционными учебными пособиями, а также разработка средств их поддержки и сопровождения.
Компьютеризация процесса обучения, таким образом, - одна из характерных объективных тенденций развития современного образования.
Сегодня наука и практика рассматривают компьютеризацию как внедрение компьютеров в некоторую область деятельности человека, сопровождающуюся заметной перестройкой этой деятельности под воздействием компьютера.
В настоящее время ведутся многочисленные исследования, решающие проблемы компьютеризации: диалог в обучающей системе (Андриевская В.В., Коммисарова ЕЮ., Машбиц Е.И. и др.), психолого-педагогические аспекты применения компьютеров в процессе обучения (Асмолов А.Г, Беспалько В.П., Ваграменко А.Я., Горвиц Ю.М, Гурьева Л.П., Колин К.К, Лаптев В.В., Роберт И.В., Сластенин В.А., Тихомиров O.K., Талызина Н.Ф. и др.), педагогические условия использования компьютеров в обучении (Аминов Н.А., Брановский Ю.С., Ваграменко Я.А., Григорьев С.Г., Леднев B.C., Пак Н.И. и др.), а таюке многочисленные работы, отражающие опыт применения компьютерных технологий в различных отраслевых областях
образования - обучение математике, физике, химии, иностранным языкам, истории и др. (Александров С.А., Аленичева Н., Андреев А.Б., Архипова А.И., Лаврентьев А.В., Моисеев В.Б., Монастырев Н., Усачев Ю.Е., Усманов ВВ., Шапошникова Т.Л.и др.).
Вместе с тем нужно учитывать, что организация учебных курсов с использованием электронных обучающих средств, определение условий создания и применения этих средств в учебном процессе вуза является достаточно сложной научной проблемой. Большие трудозатраты по разработке электронных обучающих средств зачастую не компенсируются их эффективностью по причине их быстрого устаревания. Тем не менее индустрия компьютерных учебно - методических материалов расширяется в силу их востребованности и социальной значимости.
В настоящее время активно разрабатываются компьютерные технологии для ведения учебных дисциплин в вузе. Усиление интереса к подобным технологиям связано с появлением средств мультимедиа, а также с развитием средств коммуникации, сети Интернет. Хотя компьютерные технологии должны внедряться во все направления учебного процесса, но, как показывает образовательная практика, в основном, создаются электронные учебники и разрабатываются тесты только по отдельным дисциплинам, имеющим преимущественно компьютерную направленность (информатика, информационные технологии, информационные системы и т.п.).
Процесс компьютеризации в вузе характеризуется автономным и обособленным существованием электронных учебников и тестов по различным дисциплинам, бессистемным и нерегулярным характером их использования в учебном процессе вуза, недостаточной разработанностью единых педагогических требований к построению и использованию программных средств, созданных на базе современных информационных технологий.
7 Одной из наименее разработанных областей в плане использования
компьютерных технологий в учебном процессе является создание такого
программного продукта, который бы не только позволил повысить
эффективность обучения студентов по различным дисциплинам, но и помог
бы преподавателям в их профессиональной деятельности. В этой связи
актуальной идеей развития образования является построение и
использование комплексной универсальной образовательной
автоматизированной информационной системы с элементами искусственного
интеллекта, которая в большей степени расширила бы возможности
индивидуального подхода к студентам, и в наиболее полной мере
способствовала бы реализации их права на получение образовательной
информации, а также оказала бы помощь преподавателям в организации
учебного процесса.
С учетом вышеизложенного, проблема исследования сформулирована следующим образом: какова совокупность условий построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза?
Решение этой проблемы и составило цель исследования.
Объект исследования: компьютеризация учебного процесса вуза в условиях развивающегося информационного общества.
Предмет исследования: процесс построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.
Гипотеза исследования основана на предположении о том, что использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта повысит эффективность учебного процесса вуза при выполнении следующих условий:
1. Соблюдении единой системы педагогических, эргономических и технических требований при разработке и использовании образовательной
8 автоматизированной информационной системы с элементами искусственного
интеллекта.
Применении совокупности новых информационных технологий при построении и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.
Построении образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы обеспечить универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были поставлены следующие задачи:
На основе теоретического и эмпирического анализа охарактеризовать педагогические программные средства, новые информационные технологии, автоматизированные информационные системы и определить динамику их трансформации в образовании.
Выявить совокупность условий построения и использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности.
Разработать в качестве программного продукта образовательную автоматизированную информационную систему с элементами искусственного интеллекта.
Провести экспертную оценку образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта и экспериментально проверить эффективность ее использования в учебном процессе вуза.
Опираясь на результаты исследования, разработать научно -методические рекомендации использования образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного
9 интеллекта и внедрить ее в практику для самостоятельной и индивидуальной
работы студентов и педагогической деятельности преподавателей.
Тема, гипотеза и задачи исследования обусловили выбор совокупности методов исследования: теоретический анализ научной литературы по проблемам информатизации и компьютеризации образования; различной специальной, общей литературы и электронных информационных средств по педагогическим и организационным аспектам информатизации высшего образования с целью выявления современных особенностей и тенденции использования программных средств в учебном процессе вуза. Констатирующий и преобразующий эксперименты, метод экспертной оценки, математические методы обработки экспериментальных данных (определение средней арифметической всех оценок, использование метода академика Б.П. Смирнова, дисперсионный анализ).
Методологическую основу исследования составил системный подход, который позволяет рассматривать исследуемый объект как множество взаимосвязанных элементов, объединенных общностью функций и цели, единством построения и функционирования.
В основу специальной методологии исследования были положены поисковый, эвристический и экспертный подходы, а также дидактические принципы организации педагогического процесса: гуманистической направленности, научности, преемственности, последовательности и систематичности, доступности и наглядности.
Теоретической основой исследования послужили научные взгляды, концепции, системные построения по проблемам высшего образования, компьютеризации учебного процесса, новым информационным технологиям, автоматизированным информационным системам, используемых в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности и качества, положения современной дидактики, содержащиеся в работах Аминова НА., Берулавы М.Н., Брановского Ю.С., Ветрова Ю.П., Григорьева С.Г., Леднева B.C., Майборода Т.А., Могилева А.В., Пака Н.И., Первина Ю.А., Подымовой Л.С,
10 Пугача ВИ., Румянцева И.А., Тихонова В.А., Уварова А.Ю., Фомина С.С,
Хорошилова А.В., Чайновой Л.Д., Яценко В.Е. и др.
Организация и этапы исследования. Исследование осуществлялось в три этапа.
Первый этап - (1998-2000 гг.) - теоретический анализ педагогической литературы и литературы по информатике, новым информационным технологиям, автоматизированным информационным системам, искусственному интеллекту; выделение основных направлений по теме исследования, анализ программных средств учебного назначения, разработка программы и методики исследования.
Второй этап - (2001-2002 гг.) - создание программного продукта
образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с
элементами искусственного интеллекта, проведение констатирующего
эксперимента, оценка качества образовательной автоматизированной
информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта,
разработка рекомендаций по построению образовательной
автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта.
Третий этап - (2002-2003 гг.) - проведение преобразующего этапа эксперимента, обобщение результатов опытно-экспериментальной работы, их апробация и внедрение, разработка рекомендаций по использованию образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе, оформление диссертации.
Экспериментальной базой исследования был Институт ускоренной подготовки при Северо-Кавказском государственном техническом университете. В экспериментальном исследовании принимали участие 72 студента экономических специальностей. В качестве экспертов выступили 27 преподавателей кафедр высшей математики, прикладной математики,
информационных систем и технологий, защиты информации, автоматизированных систем обработки информации и управления. Научная новизна исследования заключается в следующем:
Выявлены и дополнены педагогические, эргономические и технические требования к построению и использованию образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности.
Определены наиболее целесообразные новые информационные технологии для создания и применения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.
Разработана структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающая универсальность ее применения студентами и преподавателями вуза.
Теоретическая значимость исследования состоит в следующем: 1. Выявлена динамика развития педагогических программных средств и новых информационных технологий в системе высшего образования, проведена их классификация.
Разработана классификация наиболее распространенных в настоящее время и используемых в учебном процессе вуза компьютерных средств и определены их основные недостатки.
Теоретически обосновано содержание современных педагогических, эргономических и технических требований, предъявляемых к образовательной автоматизированной информационной системе с элементами искусственного интеллекта.
На основе анализа учебного процесса в вузе определена структура образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта, обеспечивающая универсальность ее применения.
12 6. Сформулированы требования к показателям и уровням освоения
содержания дисциплины «Информатика»
Практическая значимость исследования заключается в том, что:
На основе проведенного теоретического и эмпирического анализа разработан и внедрен в учебную практику программный продукт образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта, повышающий эффективность учебного процесса в вузе.
Проведена экспертная оценка и экспериментальная проверка образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта (на примере дисциплины «Информатика»), которые подтвердили высокое качество разработанного программного продукта.
Разработаны научно-обоснованные методические рекомендации по использованию образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза.
На защиту выносятся следующие положения:
Образовательная автоматизированная информационная система с элементами искусственного интеллекта является значимым технологическим средством, позволяющим повысить эффективность учебного процесса в вузе при выполнении системы необходимых условий.
Необходимыми условиями создания и реализации образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза с целью повышения его эффективности являются:
- соблюдение единой системы педагогических, эргономических и технических требований при разработке и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта;
- применение совокупности новых информационных технологий при
построении и использовании образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта.
- построение образовательной автоматизированной информационной
системы с элементами искусственного интеллекта таким образом, чтобы
обеспечить универсальность ее применения студентами и
преподавателями вуза.
3. Использование образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза будет являться универсальным, если ее структура включает в себя следующие подсистемы:
«Студент», которая включает в себя регистрирующую, обучающую, тестирующую, контролирующую, справочную, консультирующую, подсистемы.
«Преподаватель», содержащую следующие подсистемы: регистрирующую, «электронный учебник», тесты, консультирующую, запросы преподавателя, оболочку.
Достоверность и обоснованность результатов, полученных в процессе исследования, обеспечивается использованием системного подхода как методологического основания исследования, использованием комплекса методов, адекватных предмету и задачам исследования, репрезентативностью объема выборок, положительными результатами экспертной оценки и экспериментального исследования, использованием математических методов при анализе полученных результатов и статистической значимостью экспериментальных данных.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты исследования обсуждались и получили одобрение на заседании кафедры психологии и педагогики высшей школы Северо-Кавказского государственного университета (2003 г.), на аспирантском семинаре этой кафедры (2003 г.), региональной научно-технической конференции
14 «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (2001 г.), пленарном
заседании научно-технической конференции «Управление качеством учебного процесса» г. Кисловодск (2002 г.), I региональной научно-технической конференции «Новые тенденции и технологии в управлении качеством образования (2002 г.), II региональной научной конференции «Проблемы компьютерных технологий и математического моделирования в естественных, технических и гуманитарных науках г. Гергиевск, (2002 г.), VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (2003 г.).
Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, шести параграфов, заключения, списка литературы и 11 приложений. В диссертации имеются 27 рисунков (из них 18 гистограмм), 12 таблиц. Список литературы включает 116 наименований. В приложение включены отдельные исследовательские и научно-практические материалы. Общий объем диссертации 301 страница.
Характеристика новых информационных технологий и автоматизиро ванных информационных систем, используемых в образовании
Внедрение ЭВМ, современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности человека привело к процессу, называемого информатизацией общества, под которым понимается повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использования достоверной информации, обобщенных знаний во всех социально значимых видах человеческой деятельности [80].
В СССР в 1989 г. была разработана Концепция информатизации общества. По предварительным оценкам ученых информатизация в России завершится к 2050 г. при условии стабилизации экономической и политической обстановки в стране [80].
С развитием информатизации общества происходит информатизация сферы образования. По поручению Правительства Российской Федерации выходят в свет Федеральные программы: «Модернизация российского образования до 2010 года», «Развитие единой образовательной информационной среды», определяются основные направления информатизации образования: создание электронных учебных материалов и средств поддержки учебного процесса; повышение квалификации и профессиональная переподготовка педагогических, административных и инженерно-технических кадров; обеспечение учебных заведений средствами информатизации; создание единой образовательной информационной среды; организация сервисной службы [55, 113].
Поэтому социальным заказом по отношению к вузам, по мнению Н.В. Макаровой, следует считать обеспечение высокого уровня информационной культуры студента, необходимой для работы в конкретной сфере деятельности [44]. При этом существенно изменяются не только требования к выпускнику вуза, но и сама система его профессиональной подготовки: в учебный процесс вуза внедряются новые технологии обучения.
Технология обучения - системный метод создания, применения и определения всего процесса преподавания и усвоения знаний с учетом технических и человеческих ресурсов и их взаимодействия, ставящей своей задачей оптимизацию форм образования [17]. С одной стороны, технология обучения - это совокупность методов и средств обработки, представления, изменения и предъявления учебной информации, с другой - это наука о способах воздействия преподавателя на студентов в процессе обучения с использованием необходимых технических или информационных средств. В технологии обучения содержание, методы и средства обучения находятся во взаимосвязи и взаимообусловленности. Таким образом, информатизацию образования можно определить как комплекс социально-педагогических преобразований, связанных с насыщением образовательных систем информационной продукцией, средствами и технологией. Так как образование является составной частью социальной сферы общества, то основные проблемы, пути и этапы информатизации для образования в основном совпадают с общими положениями информатизации общества в целом.
В настоящее время, в исследованиях [17], авторы выделяют три этапа информатизации общества.
Первый этап (до 1989 г.) информатизации имеет целевое назначение -компьютеризацию общества. Начинается внедрение вычислительной техники в школы и вузы, компьютерное освоение имеющихся информационных фондов в образовании, намечается формирование основ информационной культуры. На этом этапе происходит стихийная, неуправляемая информатизация образования, которая развивается благодаря инициативе педагогических работников и охватывает наиболее актуальные сферы их деятельности.
Второй этап (1989 г. - середина 90-х г.) информатизации связан с интенсивным применением вычислительной техники на всех уровнях образования, с переводом информационных фондов в компьютерную (машинную) форму, а также с резким возрастанием компьютерной грамотности студентов. На этом этапе уже происходит процесс управляемой информатизации образования, который реализуется материальными ресурсами целенаправленно и в соответствии с общими принципами образования обладает концепцией и программой. Происходит внедрение в учебный процесс обучающих автоматизированных информационных систем, основанных на программированном обучении, которые будут рассмотрены дальше в этом же параграфе.
Третий этап (середина 90-х г. - до настоящего времени) приведет к возникновению высокого уровня информационной культуры, созданию интегрированных компьютерных информационных фондов с удаленным доступом и при последующем развитии к полному удовлетворению растущих информационных потребностей всего населения. На смену обучающим автоматизированным информационным системам приходят интеллектуальные обучающие автоматизированные информационные системы, которые также будут рассмотрены дальше в этом же параграфе.
Рассмотрим основные направления, по которым происходит использование информационно-компьютерных средств в образовании [17]. Они охватывают четыре области:
1. Компьютерная техника и информатика как объекты изучения. Это направление не относится непосредственно к проблемам повышения эффективности образования, но в то же время связано с обучением основам вычислительной техники, вначале в системе профессионального образования, а затем и общего.
2. Компьютер как средство повышения эффективности педагогической деятельности. В этом направлении информатика рассматривается как компонент образовательной системы, который не только способен внести коренные преобразования в само понимание категории «средство» применительно к процессу образования, но и существенно повлиять на все остальные компоненты локальной образовательной системы: цели, содержание, методы и организационные формы обучения, воспитания и развития обучающихся в учебных заведениях любого уровня и профиля.
3. Компьютер как средство повышения эффективности научно-исследовательской деятельности студентов и преподавателей. Современные научные исследования не могут быть успешными без всестороннего информационного обеспечения. Такое обеспечение предполагает поиск новой и наукоемкой информации, ее хранение и свободный доступ к ней со стороны студентов и преподавателей, а также оперативное представление необходимой информации пользователю по его запросам
Педагогические основы построения образовательной автоматизированной информационной системы с элементами искусственного интеллекта
Использование образовательной автоматизированной информационной системы (ОАИС) с элементами искусственного интеллекта в учебном процессе вуза становится необходимым условием профессиональной подготовки инженеров, а персональные компьютеры становятся эффективным средством обучения.
Компьютерное обучение способствует реализации известных дидактических принципов организации учебного процесса, наполняет деятельность преподавателя принципиально новым содержанием, позволяя ему сосредоточиться на своих главных - обучающих, развивающих и воспитательных - функциях. Компьютер должен выполнять вспомогательные функции предоставления объективной учебной информации, которая должна помочь педагогу и обучающемуся получить ту систему аргументов, которые способствуют достижению именно этих целей. Поэтому любые образовательные компьютерные программы должны в обязательном порядке проверяться на их педагогическую целесообразность, проходить экспертизу с учетом тех ценностных критериев, которые и должны быть предметом особой заботы новой парадигмы личностно-созидательного образования. Чтобы обеспечить студенту соответствующее образование, нужно правильно осуществлять учебный процесс. Поэтому важнейшей задачей компьютерного обучения является глубокое и прочное усвоение студентами знаний, выработка умений и навыков, применение их на практике, формирование научного мировоззрения и нравственно-эстетической культуры. Иначе говоря, нужно так организовать учебный процесс, чтобы студенты хорошо овладевали изучаемым материалом, то есть содержанием образования.
Следовательно, компьютерное обучение есть целенаправленный учебный процесс организации и стимулирования активной учебно-познавательной деятельности студентов по овладению научными знаниями, умениями и навыками, развитию творческих способностей, мировоззрения и нравственно-эстетических взглядов и убеждений [114].
Приведенное определение позволяет четко выделить те задачи, которые необходимо решать в процессе компьютерного обучения. Важнейшими из них являются следующие:
- стимулирование учебно-познавательной активности обучающихся;
- организация их познавательной деятельности по овладению научными знаниями, умениями и навыками;
- выработка научного мировоззрения;
- совершенствование учебных умений и навыков. Неотъемлемыми структурными компонентами компьютерного учения являются действия контроля, оценки и анализа результатов. Самоконтроль, самооценка и самоанализ, которые осуществляют студенты в процессе обучения, формируются на основе наблюдения аналогичных обучающих действий своих сверстников. Обучение на компьютере - это возможности эффективного использования компьютеров в учебном процессе для личностного и профессионального роста студентов. В этом плане А.П. Ершов [36, 37, 38] выделяет следующие педагогические возможности персонального компьютера (ПК): - ПК является наиболее адекватным техническим средством обучения, способствующим реализации деятельностного подхода к учебному процессу;
- компьютер, являясь активным партнером с динамической адаптируемостью содействует индивидуализации и дифференциации учебного процесса, сохраняя его целостность;
- ПК - идеальное средство для систематизации учебного материала, контроля уровня его усвоения на разных стадиях обучения;
- внутренняя формализованность работы компьютера, строгость соблюдения правил в работе с ПК повышают уровень осознанности учебного процесса, усиливают его интеллектуальный и логический фон;
- большие визуальные возможности ПК существенно расширяют пропускную способность информационных каналов учебного процесса: позволяют значительную долю консультативных функций передать сети персональных компьютеров, связанных с базой данных; создают условия для моментального получения ответа на разнообразные практические вопросы, касающиеся учебных программ, собеседований, индивидуальной работы;
- с помощью компьютера в учебный процесс можно ввести принципиально новые познавательные средства: решение различных задач с помощью экспертных систем и баз знаний, различные образовательные интегрированные среды:
- универсальность, программируемость и многоцелевое применение ПК позволяют сократить стоимость технических средств обучения, исключив затраты на натуральные эксперименты, лабораторные работы, создают дешевую программную настройку для разных вариантов его использования.
Реализация образовательной автоматизированной информационной системы «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта по дисциплине «Информатика» в учебном процессе вуза
Разработанная во второй главе структура ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта была апробирована в учебном процессе вуза по дисциплине «Информатика». ОАИС «ВУЗ» с элементами искусственного интеллекта предоставляет пользователю интеллектуальный интерфейс, позволяющий ей вести диалог с ним на естественном языке.
Целью дисциплины «Информатика» является систематизированное изучение базовых составляющих информатики, которые являются максимально полезными для студентов различных специальностей при дальнейшем обучении в вузе.
Задачами обучения дисциплине «Информатика» являются:
- осуществление четкого изложения основных понятий и направлений информатики, как самостоятельной науки;
- изложение математического, программного, информационного и технического обеспечения, являющимися инструментами решения задач на компьютере;
- четкое представление о возможностях и значении информационных технологий, базой которых является информатика, в развитии современной науки, техники и общества в целом.
Мы определили требования к уровню освоения содержания дисциплины. В результате изучения дисциплины студенты различных специальностей должны уметь:
- использовать компьютер при выполнении статистической обработки данных, для выполнения заданий в процессе обучения и дальнейшей производственной деятельности;
- использовать основные программные продукты Microsoft Office: текстовый процессор Word, табличный процессор Excel.
- ориентироваться в пакетах прикладных программ и выбирать наиболее подходящий для решения поставленных задач;
- обеспечить установку необходимого программного продукта на своем рабочем компьютере и освоить работу с ним;
- программировать достаточно простые задачи и получать правильные решения;
- корректно поставить задачу перед программистом для разработки необходимой программы.
Содержание дисциплины полностью соответствует требованиям государственного стандарта по дисциплине «Информатика» и включает следующие темы:
1. Основные понятия информатики: появление и развитие информатики, предмет, цель и задачи дисциплины, структура информатики, информатизация общества.
2. Общая характеристика процессов сбора, хранения, передачи и
обработки информации: понятие информации, ее виды и свойства, сбор, передача, хранение и обработка информации, принятие решений, информационная техника, информационная технология, информационная система.
3. Математические основы функционирования ЭВМ: вероятностный подход к определению количества информации, синтаксическая мера информации, единицы измерения информации, системы счисления, перевод чисел из одной системы счисления в другую и наоборот, формы и форматы представления числовых данных в памяти компьютера, арифметические действия над числами в двоичной системе счисления.
4. Логические основы построения ЭВМ: операции отношения в двоичной системе счисления, принципы Джона фон Неймана, программное управление ЭВМ, система команд ПЭВМ, основы функционирования ПЭВМ.
5. Технические средства реализации информационных процессов: общие сведения о ПЭВМ, классификация ПЭВМ по назначению и конструктивному исполнению, структурная схема ПЭВМ, материнская плата, микропроцессор, память, кэш-память, системная шина, внешние запоминающие устройства, внешние устройства, тенденции и перспективы развития ПЭВМ.
6. Программные средства реализации информационных процессов: понятие и классификация программного обеспечения, системное программное обеспечение (операционная система, программы-оболочки, антивирусные программы, программы-архиваторы, обслуживающие программы), системы программирования (алгоритмические языки, трансляторы, компоновщики, отладчики), инструментальные средства (текстовые и графические редакторы, табличные процессоры, система управления базой данных, интегрированные среды, мультимедиа), прикладное программное обеспечение.
7. Компьютерные сети: понятие и достоинства компьютерных сетей, классификация компьютерных сетей, аппаратные средства локальных вычислительных сетей, топология сети, обмен информацией между сетями, сетевое программное обеспечение, сетевые операционные системы, глобальная компьютерная сеть Internet, всемирная паутина WWW.
8. Компьютерная графика: растровая, векторная и фрактальная графики.
9. Методы защиты информации и сведений, составляющих государственную тайну, резервирование файлов, восстановление файлов, ограничение доступа к информации (пароли, шифрование, электронные ключи, ЭВМ в специальном защищенном исполнении).
10. Программное обеспечение и технология программирования: характеристика программного продукта, жизненный цикл программного продукта, этапы создания программного продукта.
11 Алгоритмизация: этапы решения задач на ПЭВМ, алгоритм и его свойства, способы представления алгоритмов, базовые структуры алгоритмизации, рекурсивные алгоритмы, вычисление суммы бесконечного ряда, нахождение наибольшего и наименьшего значения, вложенные циклы, одномерные массивы, сортировка, двумерные массивы.
12. Программирование: программирование алгоритмов линейной, разветвляющейся и циклической структур, программирование массивов данных, работа с файлами, организация пользовательского меню.
Следует отметить, что каждая тема сопровождается рубрикой «Коротко о главном», в которой студент найдет основные понятия данной темы. После каждой темы дисциплины мы включили вопросы для самопроверки знаний, которые оформлены как гипертекстовые ссылки и с помощью которых студент может просмотреть правильный ответ.
По теме «Алгоритмизация» включены упражнения с представленными в электронном учебнике решениями.
По теме «Программирование на алгоритмическом языке «QBASIC» каждая лабораторная работа завершается вариантами заданий. Содержание дисциплины «Информатика» является основой обучающей подсистемы, которая представлена электронным учебником. Содержание дисциплины вынесено в оглавление электронного учебника.
Оглавление в электронном учебнике представляется Web-страницей, которая определяется как отдельный документ, который может содержать текст, графику, звуковое сопровождение, анимацию и другие мультимедийные объекты, объединенные между собой гипертекстовыми связями (ссылками), которые выделяются в этом документе цветом и подчеркиванием. Использование гипертекстовых связей позволяет быстро находить логически связанную информацию, переходя от одного фрагмента документа к другому. Для просмотра информации в созданной системе Web мы использовали специальную программу - браузер Microsoft Explorer.
Электронный учебник имеет разветвленную систему гипертекстовых ссылок, которые позволяют быстро:
- перейти к другому фрагменту текста (звука, графики и т.д.) в этом же документе;
- перейти к другому документу;
- перейти к любой части электронного учебника (предметному указателю, словарю терминов, темам рефератов, списку дополнительной литературы);
- возвратиться в оглавление учебника из любого раздела;
- обратиться к вопросам для самопроверки знаний;
- закончить работу с учебником.
