Научная статья на тему 'Разработка прототипа базы знаний интеллектуальной системы оценки успеваемости обучающегося на основе объектно-ориентированного подхода'

Разработка прототипа базы знаний интеллектуальной системы оценки успеваемости обучающегося на основе объектно-ориентированного подхода Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

CC BY
115
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ / ПРОТОТИП БАЗЫ ЗНАНИЙ / АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА / СИСТЕМА ОЦЕНИВАНИЯ / ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ / ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА

Аннотация научной статьи по наукам об образовании, автор научной работы — Трусов Р. Е., Горькавый М. А.

В настоящее время в силу высокой динамики реформирования образовательной системы существует проблема обеспечения объективности оценки, а, следовательно, существует потребность в ее решении. Разрабатываемая автоматическая система оценки нацелена на устранение субъективности оценки и предоставление участникам образовательного процесса автоматизированных инструментов поддержки принятия решений и на помощь в работе деканата, расчет рекомендованной итоговой оценки студента, а также автоматическое выполнение промежуточных аттестаций и, в будущем, прогнозирование оценки студента, исходя из уже занесенных результатов его деятельности. Первым делом необходимо разработать Базу Знаний, на основе которой будет выстраиваться всё наполнение дисциплин необходимыми оцениваемыми критериями. Так как в университете довольно много факультетов, каждый из которых включает в себя множество кафедр со своими дисциплинами, то создавать алгоритм расчета оценки для каждой дисциплины отдельно чрезвычайно трудоемко. Более продуктивно будет подойти к решению этой проблемы с помощью объектно-ориентированного подхода (ООП). База Знаний, основанная на ООП, имеет модульную структуру и высоко адаптивна к изменениям структуры и содержания. В докладе приводится прототип Базы Знаний, созданной на основе ООП. Она включается в себя классы, содержащие некоторые атрибуты, которые наследуются от класса к классу. Исходя из представленного в докладе прототипа, уже можно сформировать некоторые элементарные структуры оценки (ЭСО) из представленных оцениваемых критериев. Итоговая оценка формируется из мотивации студента и оценки его успеваемости в ходе выполнения работ. Мотивация делится на посещаемость и активность, а выполнение работ на домашние работы и работы в университете. Отбирая перечень работ, можно сформировать практически любую ЭСО по дисциплине. Ключевые слова: Объектно-ориентированное проектирование, Прототип базы знаний, Автоматизированная система, Система оценивания, Принятие решений, Интеллектуальная система

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам об образовании , автор научной работы — Трусов Р. Е., Горькавый М. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development of a Prototype Knowledge Base of Intellectual Student Performance Evaluation System Based on Object-Oriented Approach pp. 50-54 Roman E. Trusov, Michael A. Gorkaviy Currently, due to the high dynamics of the reform of the educational system, there is the problem of ensuring the objectivity of evaluation, and therefore there is a need for its decision. The developed automatic evaluation system aimed at eliminating the subjectivity of evaluation and to provide participants of the educational process of automated decision support tools, and to help in the dean's office, the calculation of the recommended final grade students, as well as the automatic execution of the intermediate certification and, in the future, forecasting student evaluation on the basis of already listed its performance. The first step is to develop a knowledge base on which will be built all the disciplines necessary to evaluate content criteria. Since the university a lot of faculties, each of which includes a variety of departments with their discipline, to create an algorithm for calculating estimates for each discipline separately extremely laborious. A more productive would be to solve this problem with the help of object-oriented approach (OOA). Knowledge Base based on the OOA, is modular and highly adaptive to changes in the structure and content. The report provides a Knowledge Base created a prototype based on the OOA. It includes classes that contain certain attributes that are inherited from class to class. On the basis of the report submitted to the prototype, it is already possible to generate some of the basic structure of the assessment (BSA) provided by the evaluated criteria. The final grade is formed from the motivation of the student and the evaluation of its performance in the course of work. Motivation is divided into attendance and activity, and works on home work and work in the university. Selecting a list of jobs you can create almost any BSA in the discipline. Keywords: Object-oriented design, Prototype knowledge base, Automated systems, Evaluation, Decision making, Intelligent system

Текст научной работы на тему «Разработка прототипа базы знаний интеллектуальной системы оценки успеваемости обучающегося на основе объектно-ориентированного подхода»

• вставка различных не буквенных символов для разделения слов (например, написание «с.п.а.й.с» вместо слова «спайс» и т.п).

Для преодоления обфускации текстов сообщений предполагается использовать методы кластеризации и распознавания образов при сравнении графов следования символов запутанных сообщений с шаблонами, хранящимися в базе данных информационной системы идентификации лиц, причастных к сфере незаконного оборота наркотических средств и психотропных веществ в виртуальных социальных сетях, с использованием базы данных жаргонизмов.

Литература

1. Девиантное поведение в современной России: алкоголь, наркотики, молодежный экстремизм (концепции и исследования) / Т.А. Хагуров, М.Е. Позднякова, В.Н.Ракачев и др. - М.: Институт социологии РАН. 2014. - 200 с.

2. Савва, Ю.Б. Программа кластеризации и шкалирования нечетких данных: свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2015612445 Рос. Федерация/ Ю.Б. Савва; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» (RU). - № 2014663471; заявл. 23.12.2014; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 18.02.2015. - [1] с.

3. Савва, Ю.Б. Программа выявления активности участников виртуальных социальных сетей: свидетельство об офиц. регистрации программы для ЭВМ № 2015660186 Рос. Федерация/ Ю.Б. Савва, В.А. Савченко; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВПО «Госуниверситет -УНПК» (RU). - № 2015616913; заявл. 28.07.2015; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 24.09.2015. - [1] с.

4. Савва, Ю.Б. О проблеме лингвистического анализа сленга в задаче автоматизированного поиска угроз распространения наркомании в виртуальных социальных сетях [Текст] / Ю.Б. Савва, В.Т. Еременко, Ю.В. Давыдова // Информационные системы и технологии. - № 6 (92). -2015. -С. 68-75.

5. Савва, Ю.Б. Об объектно-ориентированном подходе к моделированию информационных воздействий при ведении противоборства в компьютерных сетях [Текст] / Ю.Б. Савва// Перспективы развития информационных технологий: сборник материалов ХХ Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С.С. Чернова. -Новосибирск: ЦРНС, 2014. - С. 14-19.

6. Савва, Ю.Б. Моделирование поведения акторов в виртуальных социальных сетях в задаче выявления источников пропаганды наркотиков [Текст] / Ю.Б. Савва // Вопросы безопасности России и постсоветского пространства: история и современность: Сборник статей Международной научно-практической конференции /МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2015. -С. 83-88.

7. Ингерсолл, Г.С. Обработка неструктурированных текстов. Поиск, организация и манипулирование [Текст] / Г.С. Ингерсолл, Т.С. Мортон, Э.Л. Фэррис. / Пер. с англ. Слинкин А.А. - М.: ДМК Пресс, 2015. - 414 с.

8. Barnes, J. A hierarchical O(N log N) force-calculation algorithm [Техт] / J. Barnes, P. Hut. - Nature - № 4 (324). - 1986. - P. 446-449.

УДК 004.4'6

РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА БАЗЫ ЗНАНИЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ УСПЕВАЕМОСТИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ НА ОСНОВЕ ОБЪЕКТНО-

ОРИЕНТИРОВАННОГО ПОДХОДА

Трусов Роман Евгеньевич, студент, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Россия, Комсомольск-на-Амуре, [email protected] Горькавый Михаил Александрович, канд. тех. наук, доцент, Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет Россия, Комсомольск-на-Амуре, [email protected]

Разрабатываемая интеллектуальная система оценки успеваемости обучающегося (ИСОУО) предназначена для расчета рекомендуемой итоговой оценки студента, формирующейся из его комплексной оценки и деятельности на протяжении семестра. Система создается с целью решения таких вопросов, как объективность оценки, упрощение процесса работы деканата и, в перспективе, работа с новыми формами дистанционного обучения. В любой ситуации, когда одна из сторон (студент - преподаватель-администрация) считает, что оценка выставлена необъективно, представится возможность сравнить выставленную оценку с рассчитанной в системе и убедиться в правоте или, наоборот, в неверности предположений одной из сторон. Доступ к системе будет предоставлен как студентам, так и работникам университета - функционал разграничивается разными правами доступа.

В перспективе система сможет предлагать не только рекомендуемую оценку, основанную на полной успеваемости студента, но и прогнозировать его успеваемость, исходя из частично заполненной базы знаний (БЗ), например, в середине семестра. Вопросы оценки компетентности студента представлены в [1]. Дополнительно система будет оказывать помощь в принятии решений по отчислению студентов с низкой успеваемостью, основываясь на способности прогнозирования.

Следует также отметить, что разрабатываемая система может интегрироваться в процесс промежуточной аттестации студентов и позволяет полностью исключить отсутствие результатов аттестации по таким причинам, как потеря аттестационного листа, неорганизованность и несвоевременность сдачи листа и т.д.

В этой работе рассматривается концепция применения объектно-ориентированного подхода (ООП) в целях создания базы знаний для системы оценивания. Во-первых, это аргументировано тем, что университет включает в себя большое количество факультетов, каждый с множеством кафедр. Составление алгоритма расчета оценки для каждой кафедры по отдельности займет нерационально большое количество времени. Применение ООП решает эту проблему и значительно упрощает процесс создания и формирования системы. Во-вторых, ООП обеспечивает модульность, и адаптивность системы. Кроме того, применение ООП совместно с алгоритмами, предложенными в [2] и [3], позволят обеспечить высокий уровень интеллектуальности системы.

Основаня цель проекта - повысить объективность оценивания успеваемости студентов. На Рисунке 1 представлен один из вариантов взаимодействия с системой - когда возникает вопрос объективности выставленной оценки. Предположим, студент уверен, что оценка, выставленная преподавателем, не отражает его настоящей успеваемости за семестр. В таком случае студент запрашивает деканат использовать систему для просчета итоговой оценки. Декан или другое ответственное лицо выбирает нужного студента в системе, выбирает необходимую элементарную структуру оценки (ЭСО), и система рассчитывает рекомендуемую итоговую оценку и выдает результат студенту. Далее студент волен выбирать между двумя вариантами: согласиться с оценкой, выставленной преподавателем или, в том случае, если оценка программы выше оценки преподавателя, апеллировать на рассмотрение ситуации деканатом или службой поддержки. На этом диалог деканата с программой ограничивается. В том случае, если в программе замечена недопустимая ошибка, погрешность или конфликт, то деканат отправляет запрос в службу поддержки и далее с программой взаимодействует она до решения проблемы.

Первым шагом к созданию системы оценивания является разработка Базы Знаний, которая будет содержать в себе все оцениваемые критерии успеваемости студента и, с помощью которой будет составляться перечень и наполнение ЭСО, которые имеются у студента. На Рисунке 2 продемонстрировано визуальное отображение использования объектно-ориентированного подхода для создания прототипа Базы Знаний.

Студент

О

1. :Узнать оценку, рассчитанную

системой -►

1.5:

Предоставление оценки

:База студентов

1.1 :Выбор студента

: Деканат

1.3: Расчет

1.4:

Предоставление оценки

¡Алгоритм расчета

Рис. 1 - Схема взаимодействия с системой

а

Дисциплина

Опенка

■ТехничДисц 0/1 * ГумлнитДисцО/1

'МатемЦнкл 0/1

*ГуманитЦикл0/1

*Про4есЦиклО/1

Цик/1

Цикл .Мйтеглатичи км й и естественнонаучный

и и к.п. Г1,1-'л л нитарн ы й. социологический и экономический

Цикл.

П рофессис нэл ьный

Оценка. Работы.

Аудиторные.

Л а бо э этс рн ые работы

"С компьютером " С оборудоеа нием "Письменные

Дисциплина. Гуманитарная Дисциплина. Техническая

I -

Оценка, Мотивация. Посещаемость

* Полная

'Опоздание

Оценка.Мотивация. Активность. Практическая

Оцеь ка.М отие а ция. Активность. Лекционная

Оценка. Мотивация

Оценка-Мотива Щ1Я_ Актив м опьЛаборато рная

£

Оценка-Работы

•Своевременность

сдачи

Д

Оценка, Работы. Аудиторные

Оценка, Ра боты. Аудит орные.

Проверочные работы

Оценка.Ра боты. Аудиторные-Проверочные работы,Тест_

Оценка. Работы. Аудиторные. Проверочные работы, Контрольнач работа_

Оценка.Работы. Аудиторные. Проверочные работы. Коллоквиум

Оценка. Мотивация. Активность

Оценка-Работы. Домашние

"Выполнены ло РД

Оценка-Работ ы

До м г шн не. Реферат

Оценка-Работы, Дамашние.РИ

Ндследоеани|д. Ассоциация

Оценка.Работы, Домашпие.Курсоеая работа_

Оценка.Работы. Домашние, Подгстов ка семинара_

Оценка.Работы. Домаш п ие .Докл ад

Оценка.Работы, ДомашниеДаклад

Оценка,Работы. Домаш м ие, Ра бота с методичкой_

Защита

"Отчет -Устно

'Презентация "Контрольные вогтросы

Рис. 2 - Применение объектно-ориентированного подхода к созданию ЭСО, согласно [5]

В первую очередь необходимо определить, к какому учебному циклу относится оцениваемая дисциплина у студента: Математический и естественнонаучный; Гуманитарный, социологический и экономический; Профессиональный. При выборе одного из трех циклов система унаследует только те атрибуты оценки, которые свойственны этому циклу. Затем таким же образом определяется, какая оценивается дисциплина - гуманитарная или техническая, для наследования второй группы атрибутов оценки. Цикл и тип дисциплины влияет на весовой коэффициент того или иного оцениваемого критерия. Например, в гуманитарной дисциплине гуманитарного цикла влияние на итоговую оценку лабораторной работы с компьютерами может быть существенно ниже или равно нулю (их полное отсутствие), тогда как в технической дисциплине профессионального цикла влияние на итоговую оценку таких работ сильно возрастает.

Класс Оценка делится на два класса: Оценка мотивации (Оценка.Мотивация) и Оценка за Работы (Оценка.Работы). Оценка мотивации строится из таких показателей, как посещаемость и активность на занятиях. Посещаемость может быть полная, когда студент присутствовал на занятии с его начала и до завершения, и посещаемость может быть частичная (опоздание), когда студент присутствовал на паре, но прибыл с опозданием. Все остальное множество пар, которые не входят в эти две группы, являются пропущенными и пагубно сказываются на успеваемости студента при дальнейшем расчете итоговой оценки.

Мотивация также определяется активностью студента на занятии. Занятие может быть лекционным, практическим и лабораторным, следовательно, и успеваемость наследует эти три вида. Активность на занятии определяется тем, как студент отвечает на вопросы по ходу лекции, как хорошо он продвигается в выполнении лабораторной работы и справляется ли он с практическим заданием в течение занятия и т.д.

Более важным, чем мотивация студента к работе, является его общая успеваемость в выполнении работ. За этим следит класс Оценка.Работы. Логично было бы поделить все выполняемые студентом работы на аудиторные и те, которые он выполняет дома. Таким образом создаются два подкласса Оценка.Работы.Аудиторные и Оценка.Работы.Домашние. Этому классу присущ такой атрибут, как «Выполнение работы, согласно РД». В разработанном прототипе Базы Знаний пока не учтены все выполняемые студентом работы, но выбраны одни из самых значимых. Таким образом, к работам, выполняемым дома, можно отнести подготовку к семинару, курсовое проектирование, написание рефератов и докладов, работу с методическими указаниями и расчетно-графические задания. Каждую из этих работ необходимо защищать при сдаче. Класс Защита содержит в себе все необходимые атрибуты защиты, включая защиту в виде отчета, устную защиту, защиту в виде презентации или по контрольным вопросам.

Класс Оценка.Работы.Аудиторные содержит в себе аудиторную деятельность студента. К ней относятся класс проверочных работ и лабораторные работы. Также присутствует ряд других работ, но на данном этапе разработки они не учтены. Класс Оценка.Работы.Аудиторные.Лабораторные работы может содержать в себе три вида лабораторных работ: лабораторные работы с компьютером, с оборудованием (станки и пр.) и письменные лабораторные работы (расчеты по методичке). На Рисунке 2 видно, что между классом Защита и Оценка.Работы.Аудиторные.Лабораторные работы есть связь - она означает то, что, лабораторные работы, как и домашние, требуют защиты в одном из перечисленных видов.

Класс Оценка.Работы.Аудиторные.Проверочные работы включает в себя все работы, которые студент выполняет в течение занятий в университете. Они не требуют защиты и проверяются преподавателем сразу после написания или в течение некоторого времени. В этот класс входят такие работы, как: контрольные работы, тестирование, коллоквиумы и др.

Из представленного на Рисунке 2 прототипа базы знаний уже можно выстроить ряд ЭСО, которые будут содержать в себе оцениваемые критерии. Например, формируя ЭСО «Физика», мы отметим, что это техническая дисциплина естественнонаучного цикла. Затем, отберем из Базы Знаний: Лабораторные работы, как с оборудованием, так и письменные; Проверочное тестирование; Выполнение реферата; Работа с методичкой; Добавим полностью класс мотивации и защиты работ. Таким образом, мы сформировали примерное содержание ЭСО «Физика», по которому можно оценивать каждого студента и получить итоговую оценку, рассчитанную системой.

Таким образом, применение ООП в задаче разработки интеллектуальной системы оценки успеваемости обучающегося позволит минимизировать временные и интеллектуальные ресурсы при проектировании баз знаний и алгоритмов вывода. Представленный прототип ЭСО наглядно демонстрирует свойства модульности и адаптивности к изменениям структуры баз знаний.

Использование данного подхода в задачах оценивания степени освоения учебного плана студентами позволит обеспечить высокий уровень объективности и беспристрастности итогового решения.

Литература

1. М. Горькавый. Повышение эффективности мониторинга и управления процессом формирования профессиональной компетентности студентов технических вузов // Информатика и системы управления, 2012, №2, с. 127-138, http://elibrary.ru/item.asp?id=17705902 - 08.12.15

2. М. Горькавый. Синтез нечеткой модели компетенции технического персона промышленного предприятия // Информатика и системы управления, 2010, №1, с.128-140, http://elibrary.ru/item.asp?id=13598489 - 08.12.15

3. М. Горькавый. Нечеткий подход к оценке компетентности технического персонала промышленного предприятия // Вестник Тихоокеанского государственного университета, 2010, №3, с. 63-72, http://elibrary.ru/item.asp?id=15245030 - 08.12.15

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Г. Буч. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Г. Буч; пер. с англ. И. Романовского; под ред. Ф. Андреева - М.: Невский Диалект, 2000. - 359 с., http://vmk.ugatu.ac.ru/book/buch/index.htm - 08.12.15

5. Моделирование на ИМЬ [Электронный источник] / Диаграмма классов http://book.uml3.ru/sec 1 5-08.12.15

УДК 004.451.8

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Штанюк Антон Александрович, кандидат технических наук, доцент Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, [email protected]

Введение

Данная работа является продолжением исследований особенностей объектно-ориентированных операционных систем (ОООС) [1] и посвящена анализу их производительности в свете объектного подхода.

1. Производительность и быстродействие

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.