1.3.Выводы по главе 1

• Процесс обучения на данный момент не достаточно структурирован и не предназначен для отдельно взятого студента.

• Разрабатываемый комплекс может быть применен в системах со сформированными базами структурированныз электронных модулей для повышения эргономического качаства учебной деятельности.

2.Выбор метода для описания и оценки деятельности студента

2.1.Анализ методов описания и оценки функционирования человеко-машинных систем

Для описания человеко-машинных систем с учетом "человеческого фактора" в настоящее время используется широкий спектр наук – от психологии и биомеханики до теории управления и математической логики. Процессы функционирования ЧМС могут быть описаны рядом формальных систем [14,15,16,17]:

- логические системы (формальные грамматики, сети Петри и др.);

- алгебраические системы (марковские и полумарковские процессы,

полумарковские сети обслуживания и др.);

- языково-алгебраические системы (сети предшествования, PERT, GERT, MKП сети, функциональные сети).

Формальные грамматики и соответствующие им автоматы (машины Тьюринга, линейно-ограниченные автоматы, конечные автоматы) позволяют описывать процесс функционирования последовательной алгоритмической системы как процесс смены состояний в зависимости от внешних воздействий.

Сети Петри [18] предназначены для описания систем с параллельно функционирующими и асинхронно взаимодействующими элементами. Данный аппарат предназначен в основном для решения задач "качественного" характера при проектировании дискретных систем с параллелизмом: обнаружения аварийных ситуаций и потенциально узких мест (взаимное блокирование процессов), упрощения системы без нарушения ее общего функционирования и т.д.

Алгоритмические модели (граф-схемы алгоритмов, логические схемы алгоритмов, алгоритмические алгебры Глушкова, схемы Янова) [14,19] позволяют описывать только последовательные алгоритмические системы и принципиально не пригодны для описания систем с параллельно функционирующими элементами.

Методы теории ситуационного управления [22,23] предназначены для описания процессов функционирования сложных систем на семантическом уровне, позволяют описывать также процессы принятия решений.

Основным недостатком всех перечисленных методов является невозможность количественной оценки показателей функционирования ЭТС.

В классе алгебраических систем наиболее пригодны для описания алгоритмов функционирования ЧМС марковские и полумарковские процессы [24,25]. В отличие от предыдущих, эти методы позволяют находить количественные оценки ЧМС, однако ограничены в описании логики АФ: не позволяют описывать системы с параллельно функционируемыми элементами, циклические процессы с ограниченным числом циклов.

Языково-алгебраические системы содержат свойство описательности и оцениваемости моделируемых процессов. Общим для сетей предшествования (СП), МКП, PERT и GERT [14,26] является то, что описываемый процесс представляется в виде графа событий: последовательность выполняемых работ представляется дугами орграфа, а события начала и окончания работы – его вершинами. Основной количественной характеристикой на сетях СП, МКП, PERT и GERT является время выполнения описываемого процесса, причем в СП и МКП время является детерминированной величиной, а в сетях PERT и GERT – случайной, и оценивается математическое ожидание и дисперсия времени выполнения процесса. Сети МКП и PERT имеют наиболее слабую логику взаимосвязи выполнения отдельных операций: выходящие и входящие в вершины дуги связаны логической функцией "И". Сеть GERT имеет большие логические возможности и позволяет реализовать на входе функции алгебры логики "И", "ИЛИ-вкл." и "ИЛИ-искл.", а не по выходу "ИЛИ-искл." [14]. В сетях МКП и PERT не допускаются циклы, в СП возможны повторяющиеся группы операций, в GERT допускаются циклы, петли и неоднократное выполнение операций. Очевидно, что наибольшимы возможностями из перечисленных сетевых методов обладает GERT, однако его использование ограничивается оценкой только временных затрат на реализацию процесса функционирования значительной вычислительной сложности.

Операционно-психологический метод проф. Зараковского Г.М. [27] предназначен для оценки загрузки человека по показателям операционной напряженности. Данный метод ориентирован на оценку временных показателей процесса функционирования и имеет слабо развитый аппарат для описания логики АФ.

Обобщенный структурный метод (ОСМ), лежащий в основе функционально-структурной теории (ФСТ) ЭТС, в качестве аппарата описания АФ использует функциональную сеть (ФС) [5]. ФС позволяет описывать не только процессы исполнения, но и процессы принятия решений. В отличии от сетевых методов в аппарате ФС процесс функционирования может представляться как графом событий, так и графом работ: вершинам орграфа соответствуют операции, а дугам – отношения между операциями.

Для описания АФ в аппарате ФС используются типовые функциональные единицы (ТФЕ). К их числу относятся функционеры, которые соответствуют реальным операциям и действиям, и композиционеры (фиктивные операции), необходимые для установления логико-функциональных связей между функционерами.

Введение в алфавит аппарата ФС операций контроля функционирования и работоспособности позволяет, в отличие от других сетевых методов, моделировать процессы потери устойчивости процесса функционирования из-за ошибок и отказов. ФС могут описывать циклические процессы, петли, как с ограничением на число повторений, так и без них. Логика выполнения параллельных операций шире, чем в GERT, и позволяет реализовать функции алгебры логики "И", "ИЛИ-вкл.", "ИЛИ-искл." как по входу, так и по выходу параллельной структуры. Для проведения количественной оценки показателей качества и надежности функционирования ЭТС в аппарате ФС получен набор аналитических выражений для наиболее часто встречающихся структур, так называемых типовых функциональных структур (ТФС), что упрощает процедуру оценки ФС. Номенклатура описываемых показателей в аппарате ФС включает целый ряд системных показателей, характеризующих, кроме временных, также надежностные и ресурсно-стоимостные показатели.

Сравнительный анализ методов описания и оценки процессов функционирования ЧМС приведен в приложении Б.