Содержание к диссертации
Введение 5
1. Мультилингвистическая адаптивная технология интерактивного
обучения терминологической лексике 11
Мультилингвистическая среда информационно-образовательного взаимодействия при языковой подготовке специалистов 11
Специфика компьютерных технологий обучения при реализации интерактивного режима 21
Классификация компьютерных программ обучения языку 28
Современные проблемы развития информационной технологии обучения иностранным языкам: мультилингвистический подход 31
1.4.1. Теоретические основы мультилингвистическои адаптивно-
обучающей технологии 32
1.4.2. Информационно-терминологический базис МЛ-технологии 36
Выводы по разделу 1 37
2. Информационное обеспечение мультилингвистическои технологии
интерактивного обучения терминологической лексике 39
Электронные частотные профессионально-ориентированные словари...39
Анализ и отбор текстов для формирования электронных частотных словарей 46
Формирование структуры информационно-терминологической базы....57
Двухуровневая структура информационного базиса 68
Специфика построения модели обучения 69
2.4. Оценка качества полученного частотного словаря 72
Выводы по разделу 2 76
3. Распределенная мультилингвистическая система терминологической
лексики иностранного языка 78
Анализ предметной области 79
Современные программные средства словарей-переводчиков 82
Распределенный мультилингвистический словарь - РМС 87
Структурная схема РМС 88
Модель вариантов использования 89
Описание модели данных 95
3.4. Архитектура РМС 98
Уровень интерфейса пользователя 98
Уровень бизнес-логики 99
Уровень работы с БД 100
3.5. Модуль автоматизированного пополнения словарной базы 100
Методы выявления информативных признаков в задаче классификации электронных текстовых документов 103
Методы взвешивания терминов 105
Выводы по разделу 3 107
4. Алгоритмический аппарат адаптивной системы обучения
терминологической лексике иностранного языка 108
4.1. Алгоритм адаптивного обучения 108
4.1.1.Обучение как управление сложным объектом 109
4.2. Формализация задачи обучения 111
4.3. Алгоритм обучения с моделью обучаемого 114
Метод определения объема порции обучающей информации 119
Оценка времени обучения 122
Оценка параметров модели 125
Выводы по разделу 4 131
5. Инструментальные средства программной поддержки
мультилингвистической системы обработки информации
для интерактивного обучения 133
5.1. Синтез структуры распределенной мультилингвистической
системы обработки информации для интерактивного обучения 133
5.2. Специальное программное обеспечение формирования
информационного базиса МЛ-систем адаптивного обучения 141
Специальное программное обеспечение формирования РМС 141
Алгоритм работы СПО формирования РМС 146
5.3. СПО адаптивной системы обучения терминологической лексике 152
Выводы по разделу 5 172
Заключение 174
Список использованной литературы 175
Введение к работе
Актуальность работы характеризуется тем, что широкое внедрение информационных технологий в различные сферы образовательной деятельности и наличие огромного количества разработчиков специального программного (ПО) и информационного обеспечения (ИО) компьютерных систем обучения ставит проблемы повышения эффективности разработки и функционирования этих видов обеспечения, что является одним из факторов успешного развития компьютеризации образования. В рамках методологии системного анализа и адаптации сложных систем отмечается, что внедрение в обучение новых информационных технологий следует рассматривать не только в рамках реализации учебного процесса, но и как фактор, влияющий на структуру программного и информационного обеспечения автоматизированной системы обучения, процесса его формирования, внедрения и сопровождения. Раскрытие данной позиции можно проследить в исследованиях, связанных с рядом аспектов компьютеризации образования и, в частности, развития интерактивного и адаптивного обучения в нашей стране (Л.А. Растригин, И.П. Норенков, В.А. Старых, В.П. Беспалько, Г.А. Доррер и др.).
Главное требование к современным компьютерным обучающим системам состоит в том, чтобы обеспечивать максимальную степень индивидуализации процесса обучения, т.е. его адаптации к каждому конкретному ученику, что не всегда осуществимо при традиционных методах массового обучения. Данное свойство адаптивной технологии дает возможность самостоятельного обучения.
Адаптация в обучающей системе — это процесс изменения параметров и структуры модели объекта (обучаемого) и обучающих воздействий на основе текущей информации, получаемой в ходе обучения, с целью достижения оптимального состояния объекта при его начальной неопределенности и изменяющейся среде.
В работе задача обучения формализуется в виде задачи управления, что дает возможность использовать базовые принципы управления сложными объектами. Результатом управления будет достижение поставленных целей обучения. В этом случае ученик выступает в качестве объекта управления, а учитель или обучающее устройство — в качестве источника управления. В качестве модели обучаемого предлагается модификация адаптивной модели обучаемого Л.А. Растригина применительно к мультилингвистической адаптивно-обучающей технологии. Данная технология направлена на решение проблемы обучение иностранному языку во многих неязыковых ВУЗах и имеет профессиональную ориентацию, так как одним из основных моментов в таком обучении является освоение характерной для учебной специальности иностранной терминологии.
Следует отметить, что развитие информационных технологий на сегодняшний день позволяет разработать эффективный программно-алгоритмический аппарат для создания компьютерных адаптивно-обучающих систем, в том числе, и для изучения иностранной терминологической лексики.
Все выше сказанное и обуславливает выбор темы диссертационного исследования, и определяет ее актуальность.
Объект исследования: адаптивные компьютерные обучающие системы, базирующиеся на мультилингвистических частотных терминологических словарях.
Предмет исследования: специальное программное и информационное обеспечение мультилингвистических систем адаптивного обучения терминологической лексике.
Цель работы: повышение эффективности процесса адаптивного обучения терминологической лексике за счет разработки специальных программно-алгоритмических и информационных средств, реализуемых в виде компьютерной адаптивно-обучающей системы.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- формализация задачи обучения терминологической лексике в виде
задачи управления сложным объектом;
- разработка структуры и метода формирования и реализации
информационного обеспечения технологии адаптивного обучения
терминологической лексике иностранного языка;
- построение адаптивной модели обучаемого, учитывающей трудность
запоминания материала для конкретного пользователя, при определении
объема обучающего модуля;
разработка алгоритма определения объема модуля обучающей информации на основе зависимости объема забытого материала от временного объема порции обучающего модуля;
модификация алгоритма обучения Л.А. Растригина с целью повышения его эффективности при изучении терминологической лексики иностранного языка;
разработка архитектуры мультилингвистической системы адаптивного обучения терминологической лексике, реализующей предложенные алгоритмы обучения и предложенный метод формирования информационного обеспечения данной технологии;
программная реализация мультилингвистической системы адаптивного обучения терминологической лексике иностранного языка с использованием разработанной архитектуры.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, оптимизации, методологии прикладного структурного анализа, аппарат теории управления, адаптации сложных систем и теории вероятностей.
Научная новизна работы.
Предложена и реализована новая технология формирования информационного обеспечения систем адаптивного обучения
терминологической лексике, оригинальность которой заключается в двухэтапном подходе к обучению лексике иностранного языка, реализующем методику «обучения с подкреплением», которая сокращает временные затраты обучаемого.
Разработан новый алгоритм определения объема обучающего модуля и построена адаптивная модель обучаемого, учитывающая сложность усвоения им учебного материала.
С использованием алгоритма определения обучающего модуля проведена модификация алгоритма обучения Л.А. Растригина, позволившая осуществить синтез управления с учетом ассоциативных связей заучиваемых понятий, сложности усвоения учебного материала обучаемым и использующая алгоритм определения объема обучающего модуля.
Разработана модульная архитектура масштабируемой адаптивной системы обучения терминологической лексике иностранного языка, отличительной особенностью которой является то, что она может использоваться как прототип для разработки аналогичных систем, применяемых в компьютеризированном обучении.
Для информационной поддержки мультилингвистической адаптивно-обучающей технологии разработан распределенный мультилингвистический словарь, особенностью которого является двухслойная архитектура, включающая «толстого» клиента, содержащего логику работы программного обеспечения, и базу данных.
Значение для теории. Результаты, полученные при выполнении диссертационной работы, имеют существенное значение для теории построения мультилингвистических адаптивно-обучающих систем и направлены на повышение качества разработки и функционирования специального математического, программного и информационного обеспечения этих систем. Данные результаты являются значимыми для
развития модельно-алгоритмического обеспечения систем анализа информации на основе компьютерных методов обработки информации.
Практическая ценность.
Разработанная в диссертации программа формирования информационного базиса мультилингвистической адаптивно-обучающей технологии «Multi-Linguistic Basis 1.0» применена при создании компьютерных интерактивных средств изучения профессионально-ориентированной лексики на базе системы «Virtual Teacher 1.2». Использование системы программно-алгоритмической поддержки мультилингвистической адаптивно-обучающей технологии «Multi-Teacher Support 1.0» способствует эффективному применению алгоритма интерактивного обучения, обеспечивая минимизацию общего времени освоения терминологической лексики при компьютерном обучении.
Реализация результатов работы. Работа выполнялась в рамках ряда проектов АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (2006-2008), в частности, РНП 2.2.2.3.9676 «Мо дельно-алгоритмическое обеспечение мультилингвистической технологии интерактивного формирования многоязычных информационных ресурсов» и РНП 2.2.2.3.10144 «Программно-информационная технология интерактивного формирования многоязычных частотных словарей терминологической лексики»; а так же по проектам тематического плана КрасГАУ (2008-2012).
Наиболее важные алгоритмы и структуры данных, разработанные в ходе диссертационной работы, получили программную реализацию и четыре из них зарегистрированы в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли всестороннюю апробацию на Всероссийских и международных конференциях, научных семинарах, научно-практических и научно-
методических конференциях. В том числе, на Всероссийской научно-методической конференции «Повышение роли университетов в развитии регионов» (Красноярск, 2005), Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в системе непрерывного профессионального образования» (Красноярск, 2006), Всероссийских научно-практических конференциях «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2005-2006), Всероссийской очно-заочной научно-практической и научно-методической конференции, посвященной 55-летию КрасГАУ «Повышение качества непрерывного профессионального образования» (Красноярск, 2007), Всероссийской научно-практической конференции РАЕ «Исследования в области образования, молодежной политики и социальной политики в сфере образования» (Москва, 2009), международных заочных научных конференциях «Проблемы современной науки» (Красноярск, 2008-2009). Докладывались на научных семинарах кафедры математического моделирования и информатики КрасГАУ (2005-2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 работы автора, 5 из них опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ для опубликования основных научных результатов диссертационных исследований. 4 программные разработки прошли регистрацию в Роспатенте.
