К вопросу об экспертных обучающих системах

В 1960-х годах была разработана первая экспертная система и рассматривалась как одно из направлений искусственного интеллекта. Не смотря на то, что сама по себе экспертные системы были предназначены для решения «узких задач», они нашли свое применение во многих областях. Из среди прочих областей применения экспертных систем выделяется и профессиональное образование. Весь образовательный процесс состоит из трех важнейших компонент: лекционные занятия, практические (или лабораторные) занятия и самостоятельное обучение. Чаще всего, для самостоятельного обучения используется специализированная научная литература. Но, как правило, в данного рода источниках информации материал излагается на довольно сложном уровне, зачастую, не понятном для обучающегося. В таких случаях студент или ученик нуждается в помощи специалиста - эксперта, который смог бы объяснить тот же материал, но на более доступном уровне. Для разрешения данного рода ситуаций разрабатываются экспертные обучающиеся системы, призванные помочь обучающимся и преподавателям в построении наиболее эффективного самостоятельного обучения.

Обучающая экспертная система (ОЭС) - это программа, реализующая ту или иную педагогическую цель, на основе знаний эксперта в некоторой предметной области, осуществляя диагностику обучения и управления учением, а также демонстрируя поведение экспертов (специалистов-предметников, методистов, психологов).

Что бы построить эффективную ЭОС необходимо ознакомиться с её архитектурой, этапами разработки и разобраться, какие же компоненты должна в себя включать ЭОС, для того, что бы приблизить уровень процесса самостоятельного обучения к уровню обучения с преподавателем. Экспертная обучающая система имеет свою особенную архитектуру, основанную на большом запасе знаний в рамках изучаемой предметной области, называемом «база знаний». «База знаний» представляет собой совокупность правил и фактов (утверждений), позволяющих делать выводы при определенных исходных данных. Под фактами следует понимать краткосрочную информацию, способную изменяться, например, в ходе консультации. Правила – это долговременная информация о том, как порождать новые факты из того, что известно на данный момент. База знаний экспертной системы отлична от баз данных других программ тем, что факты, хранящиеся в ней, способны восполнить пробелы в той или иной информации, то есть являются активными. Сама по себе база знаний не может восприниматься как программа, а представляет собой данные для интерпретатора – машины вывода. Машина вывода — программа, выполняющая логический вывод из предварительно построенной базы фактов и правил в соответствии с законами формальной логики. Другими словами машина вывода интерпретирует данные из базы знаний в заключения. К слову, в качестве заключений в ЭОС выступают не бальные результаты, а прогнозы и рекомендации к дальнейшему обучению. Технология разработки экспертных обучающих систем значительно отличается от разработки обычной информационной обучающей среды.

Настоящее время, чаще всего используется классическая технология построения ЭОС , состоящая из шести этапов:

• •    Идентификация – это определение целей создания ЭОС; категории пользователей и задач, решаемых данной системой; поиск экспертов рассматриваемой области;

• •    Концептуализация – определяются основные понятия и взаимосвязи между ними, формируются методы решения поставленных задач;

• •    Формализация – строятся модели работы ЭОС (модели процесса обучения в ЭОС, обучаемого, знаний, предметной области, управления процессом обучения и генерации проблемных ситуаций);

• •    Реализация – происходит заполнение базы знаний, создание интерфейса ЭОС и связи между интерфейсом и базой знаний;

• •    Тестирование – происходит проверка работоспособности ЭОС и её соответствие поставленным требованиям;

• •    Опытная эксплуатация – завершительная проверка ЭОС на пригодность к использованию.

Чтобы разрабатываемая ЭОС обладала уровнем эффективности обучения близким к уровню эффективности обучения с преподавателем, в ней необходимо предусмотреть наличие следующих компонент:

• -    блок регистрации и авторизации – разделяет всех пользователей на группы (используются такие группы, как Студент и Преподаватель) и наделяет соответствующими правами и обязанностями;

• -    блок работы с теоретическим обучением – для изучения пользователями группы.

Студент нелинейного тестирования. Здесь особое внимание следует уделить блоку экспертного тестирования. Главное отличие ОЭС от существующих информационных обучающих систем заключается в экспертной модели тестирования. Классическую модель от экспертной модели тестирования отличает нелинейность прохождения тестовых заданий, ведение диалога ОЭС с пользователем, а так же формирование прогноза дальнейшего обучения на основании полученных в ходе тестирования данных.

Нелинейность тестирования заключается в том, что задания пользователю выдаются не в заранее строго предопределенном системой порядке, а в зависимости от результатов прохождения предыдущего занятия, то есть система формирует новые задания по ходу теста. Система даёт пользователю задание определённого уровня сложности, если пользователь не справился с заданием, система в попытке выявить слабое место пользователя, декомпозирует данное задание на более простые подзадания. Проанализировав результаты система определяет «слабые места» и сообщает о них пользователю. Так же система даёт краткое объяснение непонятного для пользователя материала или приводит пример решения задачи с подробным объяснением действий. После этого система просит решить подзадания, с которыми пользователь не справился ещё раз.