14.Использование база данных и баз знаний в учебном процессе

База данных (БД) — поименованная целостная совокупность данных, которая отображает состояние объектов и их отношений в данной предметной области.

Базы данных предназначены для хранения различной информации: текстовой, графической, аудио, видео. В развитые базы данных включаются архивы, содержащие справочный и статистический материал за длительный промежуток времени.

В настоящее время термины «база данных» и «система управления базами данных» употребляются как относящиеся к компьютерами в общем смысле термин «база данных» можно применить к любой совокупности связанной информации, объединенной по определенному признаку. Например, в качестве базы можно рассматривать расписание занятий или посещаемости учеников в школе.

Основное назначение баз данных — быстрый поиск содержащейся в них информации. Компьютерные базы данных обеспечивают высокую скорость поиска информации. В таких базах данных пользователь может выполнить поиск как по фамилии, так и по адресу абонента. Кроме того, компьютерные базы данных обладают высокой компактностью. База данных, содержащая несколько тысяч записей, может поместиться на одной дискете.

Выделим возможности использования баз данных разными категориями пользователей (учениками, родителями, учителями):

• доступ пользователей к программе, осуществляемый с помощью идентификационной карты и пароля;

• предоставление демографической информации о родителях, учителях, об оценках учеников и их посещаемости;

• предоставление списка предметов классов с фотографиями всех учеников;

• предоставление информации об оценках учеников в настоящее время и сравнение их с предыдущими оценками;

• сведения о посещаемости занятий;

• текстовые или аудио комментарии учителя для каждого ученика, класса;

• предоставление информации о достижениях учеников (грамоты, медали), копий работ учеников с оценками;

• неограниченные архивы информации.

База знаний является более сложной системой, которая представляет собой организованную совокупность знаний, хранящихся в памяти компьютера. Эти знания представлены в форме, которая допускает автоматическое или автоматизированное использование данных знаний на основе реализации возможностей средств информационных технологий.

База знаний учебного назначения представляет собой информационную систему, содержащую, во-первых, систематизированные сведения из определенной предметной области, во-вторых, модель конкретной предметной области (определенный объем учебной информации по этой дисциплине), а также данные о формируемых умениях обучаемого и способах использования этих умений.

Учебная информация в базах знаний может быть представлена в виде текста, графиков, иллюстраций, анимационных роликов, видеофрагментов. Данные о формируемых умениях обучаемого обрабатываются в системе управления базами знаний с помощью

специальных языков, что позволяет контролировать процесс обучения и управлять им.

15.Экспертные и интеллектуальные обучающие системы, перспективы их использования в системе образования

Дистанционное обучения – вид открытого обучения с использованием компьютерных и телекоммуникационных технологий, которые обеспечивают интерактивное взаимодействие преподавателей и студентов на разных этапах обучения и самостоятельную работу с материалами информационной сети, большинство из которых подготовлено преподавателем.

Интеллектуальная компьютерная система обучения, основанная на имитации действий учителя, способна уделить индивидуальное внимание каждому обучаемому по каждому вопросу изучения. Учитель в учебной аудитории, ориентирующий свой урок на среднего обучаемого, имеет гораздо меньше возможностей удовлетворить познавательные потребности отдельного ученика David Callear

Классификация интеллектуальных систем учебного назначения

1.Информационно-справочные системы, решающие дидактическую задачу формирования теоретических знаний и развития поисковых навыков. Примером интеллектуально-справочных сред могут служить учебные курсы, обладающий широким языком запросов и богатым набором ассоциативных связей в базе данных.

2.Системы консультирующего типа, отличающиеся от информационно-справочных систем наличием подсистемы модель обучаемого.

3.Интеллектуально-тренерующие (экспертно-тренирующие) системы, выполняющие соответственно дидактическую функцию формирования определенных умений. Такие системы выполняются с расширенным интерфейсом, средствами фиксации знаний и умений обучаемого, диагностики его ошибок.

4.Управляющие системы являются наиболее сложными существующих типов АОС и предназначены в основном для управления процессом обучения с помощью вычислительной техники. Такая система представляет собою диагностирующую экспертную систему, сопоставляющую знания о своих конечных целях функционирования, стратегии обучения, достигнутых результатах.

5.Системы сопровождающего типа отслеживают деятельность обучаемого при работе в некоторой инструментальной среде, содержащей все компоненты реальной темы, с оказанием помощи при обнаружении ошибочных действий обучаемого.

"Под экспертной системой понимается система, объединяющая возможности компьютера со знаниями и опытом эксперта в такой форме, что система может предложить разумный совет или осуществить разумное решение поставленной задачи. Дополнительно желаемой характеристикой такой системы, которая многими рассматривается как основная, является способность системы пояснять по требованию ход своих рассуждений в понятной, для спрашивающего форме".

Назначение экспертных систем заключается в решении достаточно трудных для экспертов задач на основе накапливаемой базы знаний, отражающей опыт работы экспертов в рассматриваемой проблемной области. Достоинство применения экспертных систем заключается в возможности принятия решений в уникальных ситуациях, для которых алгоритм заранее не известен и формируется по исходным данным в виде цепочки рассуждений (правил принятия решений) из базы знаний. Причем решение задач предполагается осуществлять в условиях неполноты, недостоверности, многозначности исходной информации и качественных оценок процессов.

Экспертные системы и системы искусственного интеллекта отличаются от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный (а не числовой) способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения (а не исполнение известного алгоритма).

Экспертные системы применяются для решения только трудных практических (не игрушечных) задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем обладают "прозрачностью", т.е. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это качество экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом.

Архитектура экспертной системы включает в себя два основных компонента: базу знаний (хранилище единиц знаний) и программный инструмент доступа и обработки знаний, состоящий из механизмов вывода заключений (решения), приобретения знаний, объяснения получаемых результатов и интеллектуального интерфейса. Причем центральным компонентом экспертной системы является база знаний, которая выступает по отношению к другим компонентам как содержательная подсистема, составляющая основную ценность. Know-how" базы знаний хорошей экспертной системы оценивается в сотни тысяч долларов, в то время как программный инструментарий - в тысячи или десятки тысяч долларов.