Что такое «Интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения» и основные факторы, влияющие на их устройство Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 004:[004.02+004.588]+377

А. Е. УЛЬТАН

Финансовый университет при Правительстве РФ, Омский филиал

ЧТО ТАКОЕ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ТРОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ» И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИХ УСТРОЙСТВО

Статья посвящена проектированию интеллектуальных компьютерных компонентов тройного назначения. В ней рассказывается, что такое «интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения». Работа содержит определение алгоритмов, отделимых от знаний и неотделимых от знаний. Ключевые слова: компонент, образование, Интернет.

Что такое интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения, удовлетворяющие ^требованиям. «По мере развития системы «университетов онлайн» существенно усилится конкуренция между вузами не только на отечественном, но и на мировом уровне, что со временем приведет к тому, что страны начнут делать упор не на собственные системы высшего образования, а на глобальные» — это цитата из выступления ректора Финуниверситета М. А. Эскиндарова на Международной научно-методической конференции «Стратегия развития высшего и среднего профессионального образования в России» (журнал «Финансист» № 135, май 2013). Мы полностью с этим согласны.

Из прочитанного в Омске доклада президента Международного консорциума «Электронный университет», научного руководителя МЭСИ В. П. Тихомирова «Правовое обеспечение электронного обучения в России и электронное «по-роднение» образовательных учреждений» мы так же знаем, что ради создания электронных курсов для компьютеризации образования в мире объединяются по 100 университетов. Они понимают, что от качества этих курсов во многом будет зависеть будущее университетов и что впереди нешуточная конкуренция.

Все это стало возможным благодаря усилиям различных авторов. Чтобы понять достигаемый на основе этих усилий уровень качества электронных курсов, рассмотрим для примера две ближайшие к нам диссертации — диссертацию Карповой И. П. «Исследование и разработка подсистемы контроля знаний в распределенных автоматизированных обучающих системах» (2002 г.) и диссертацию Левинской М. А. «Инструментальные средства создания интеллектуальных обучающих систем с визуальным преобразованием, сопоставлением и вычислением формул» (2004 г.)

На наш взгляд, с одной стороны, достоинством, а с другой — недостатком первой работы является то обстоятельство, что она посвящена устройству автоматизированных обучающих систем (АОС) для обучения любой предметной области. Поэто-

му подача материала осуществляется через чтение выставляемых в Интернете курсов лекций с соответствующими заданиями, а в качестве контроля рассматривается тестирование в том или ином виде. Это действительно самый общий способ обучения, пригодный для всех предметных областей (литература, история, география, экономика, математика, физика, инженерное дело и т. д.), но, на наш взгляд, не всегда самый эффективный.

Вторая работа посвящена фактически тестированию, но только по элементарной школьной алгебре. Для тестируемой группы по шаблону происходит генерация похожих задач и ответов к ним. Затем учащиеся решают на бумаге эти задачи и вводят ответ. Он сверяется со сгенерированным ответом, анализируются отклонения, генерируются замечания («не хватает слагаемого», «сомножитель не верен» и т. д.) и генерируется оценка, зависящая от сделанных замечаний. Делается это на основе разрабатываемого в диссертации языка Т-РЕФАЛ.

На наш взгляд, в ситуациях, когда предметные области, предоставляют человеку не только знания (история, география и т. д.), но и задачи, решаемые с помощью этих знаний (математика, экономика, инженерное дело и т. д.), качество нынешних АОС можно, а следовательно, и нужно улучшить. На наш взгляд, в таких ситуациях (предметные области с задачами) недостаточно публиковать в интернете конспекты лекций, задания и тесты.

На наш взгляд, в этих ситуациях необходимо создавать способные взаимодействовать между собой интеллектуальные компьютерные компоненты тройного назначения (название наше), выводящие в Интернет различные предметные области с задачами. Внешне, для удобства пользователей, они все, на наш взгляд, должны выглядеть единообразно, т. е. удовлетворять следующим требованиям, которые мы назвали ^требования:

а) они должны содержать как минимум UML-учебник (наше понятие), приспособленный для единообразного компьютерного системного изложения материала;

б) они должны уметь самостоятельно решать предложенные задачи и на основе этого предоставлять

и объяснять решение, следить за решением человека и локализовать ошибки, подсказывать ход решения намеками или сделав один шаг решения. Сделанные ошибки должны фиксироваться для генерации в будущем задач с подобными вызвавшими затруднения ситуациями.

Умение самостоятельно решать задачи должно поддерживаться самообучаемостью компонентов, заключающейся в том, что задачи, которые компонент не может решить, передаются человеку, чтобы он показал ход решения, а компонент выделил в нем и показал человеку те переходы, которые он делать не умеет. Если человек после этого перепрограммирует компонент, то тот сможет в дальнейшем справляться с подобными моментами.

Эффективности обучения должна способствовать возможность компонентов обращаться друг к другу через Интернет для выполнения каждым из них той части решения, на которой он специализируется. При этом взаимодействие компонентов должно быть таким, чтобы все педагогические функции сопровождали и этапы решения подзадач. Тогда во время решения, например, задачи по физике будут стандартно обработаны также ошибки по алгебре, арифметике и т. д.;

в) умение самостоятельно решать задачи, делать следствия и доказательства должно предоставляться не только учащимся и учителям, но также программистам, а в перспективе и ученым. Именно поэтому мы и назвали такие компоненты компонентами тройного назначения.

Основные факторы, влияющие на способ проектирования интеллектуальных компьютерных компонентов тройного назначения, удовлетворяющих и-требованиям. Возникает вопрос о том, как проектировать и программировать такие компоненты и взаимодействие между ними. Как показывает наш опыт и анализ, внешне единообразные внутри эти компоненты должны быть устроены по-разному в зависимости от наличия различных факторов.

Прежде всего, на проектирование и программирование компонентов влияет, являются ли изучаемые алгоритмы отделимыми от знаний или неотделимыми от знаний (терминология наша).

Примером алгоритма, отделимого от знаний, является алгоритм решения квадратного уравнения. Многие знают, какие действия и в какой взаимосвязи необходимо делать на каждом шаге, но немногие смогут объяснить, доказать, почему это так, т. к. в этом случае объяснения, доказательства каждого действия в отдельности объединяют в объяснение, доказательство всего алгоритма. Поэтому тут можно делать отдельно описание сово-

купности необходимых действий и описание доказательства необходимости и достаточности этих действий. Употребляться эти описания могут отдельно. Именно в этом смысле алгоритм является отделимым от знаний.

Другое дело, когда мы решаем задачу по геометрии или упрощаем алгебраическое выражение, или решаем уравнение и т. д. Тут мы заранее известную совокупность шагов, решающую задачу, не знаем. Здесь мы тоже действуем пошагово, но должны с помощью знаний обосновать допустимость каждого шага отдельно (однако эта допустимость еще не означает необходимость). Так мы поступаем пока либо не получим ответ, либо пока не откажемся от попыток решить задачу. Получив ответ, мы можем отделить все шаги, необходимые для решения от других допустимых, но не необходимых шагов. Как видим, при использовании алгоритма, неотделимого от знаний, мы на каждом шаге должны использовать знания, позволяющие увидеть и обосновать возможность некоторого действия. Именно в этом смысле алгоритм является неотделимым от знаний.

Разумеется, возможны смешанные алгоритмы, например, алгоритм решения уравнения, когда часть шагов, например, ведущих к эквивалентному квадратному уравнению, необходимо обосновывать, а другую часть шагов, например, решающую квадратное уравнение, обосновывать не нужно.

О том, как проектировать в различных ситуациях компоненты, удовлетворяющие и-требованиям, мы расскажем в следующих статьях.

Примеры реализации рассмотренных алгоритмов можно найти в [1, 2].

Библиографический список

1. Ультан, А. Е. Разработка обучающей программы «Решение текстовых задач по алгебре» / А. Е. Ультан, В. А. Закан-дырин // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2009. - № 6 (82). - С. 200-201.

2. Ультан, А. Е. Разработка обучающей информационной системы «Алгебра» / А. Е. Ультан, Д. А. Кравцов // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. -2011. - № 3 (98). - С. 169-173.

УЛЬТАН Александр Ефимович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информатика и информационные технологии». Адрес для переписки1: ultan_ae@mail.ru

Статья поступила в редакцию 25.05.2015 г. © А. Е. Ультан

Книжная полка

004.4/В29

Венедюхин, А. Домены: Все, что нужно знать о ключевом элементе Интернета / Александр Венедю-хин. - М. : ЭКСМО, 2014. - 331 с.

Без доменов современный Интернет невозможен. Читатель найдет сведения о том, как домены появились, как устроена система доменов и как ими эффективно управлять, как домены связаны с информационной безопасностью, какие административные, технические и правовые коллизии возникают вокруг них и что ждет доменные имена в будущем.