Виртуальный образовательный комплекс по курсу «Методы планирования эксперимента» в среде дистанционного обучения moodle

Информационный прогресс диктует новые требования к содержанию и организации образовательного процесса. Появляются новые технологии и программные средства на базе интернет, внедрение которых позволяет существенно повысить эффективность непрерывного образования и самообразования. Одним из таких программных средств является дистанционное обучение. Такой способ обучения постепенно становится универсальной формой профессионального образования, ориентированного на индивидуальные запросы обучаемых и их специализацию. Дистанционные образовательные технологии применяются как для освоения отдельных курсов повышения квалификации пользователей, так и для получения высшего образования. В настоящее время есть прекрасная возможность получить образование в ведущих вузах и учебных центрах через интернет.

Этот вид обучения обладает рядом существенных преимуществ [1]:

• •    гибкость – студенты могут получать образование в подходящем им режиме и в удобном месте;

• •    дальнодействие – обучающиеся неогра-ничены расстоянием и могут учиться в независимости от места проживания;

• •    экономичность – значительно сокращаются расходы на дальние поездки к месту обучения.

Дистанционное обучение строится на использовании следующих основных элементов [1]:

• •    среда передачи информации (почта, информационные коммуникационные сети);

• •    методы, зависимые от технической среды обмена информацией.

Широкий спектр возможностей дистанционного обучения позволяет выбирать метод с учётом индивидуальных требований и предпочтений слушателя и ещё не исключает общение с преподавателем лицом к лицу.

В рамках проведённого обзора дистанционных образовательных комплексов по рассматриваемой тематике был сделан вывод о недостаточности имеющихся систем дистанционного обучения в области планирования эксперимента. Было принято решение о разработке и создании виртуального образовательного комплекса, который будет использоваться при обучении студентов инженерной специальности.

• 1.1    Модульная объектно-ориентированная среда дистанционного обучения Moodle

Для создания обучающего комплекса была выбрана платформа Moodle, так как она удобна в эксплуатации и обладает широкими функциональными возможностями [2].

Методы планирования эксперимента

Вы зашли год именем Администратор Пользователь (Выход}

Методы планирования эксперимента (МПЭ)

Навигация

Поиск по форумам ПИ

ПИ

В начало

• ■ Моя домашняя страница

К Страницы сайта к Мой профиль v Текущий курс

• ► Курсы

Планирование эксперимента - это оптимальное управление экспериментом в условиях неполной информации о механизме процесса.

В основе развития концепции планирования эксперимента лежат работы английского статистика Р. Фишера. Главная цель концепции Фишера состоит в раздельной оценке эффектов многофакторной ситуации. Работу американских ученых Бокса и Уилсона, предложивших последовательную стратегию решения экстремальных задач, используют при поиске оптимальных условий процесса. Одновременно с эмпирико-интуитивным подход ом Бокса стало развиваться чисто теоретическое направление в планировании эксперимента. Наибольший вклад в развитие этого направления внес американский математик Кифер

8Д| Новостной форум

| Применить | Расширенный поискQ

Предстоящие события

□ 0

Нет предстоящих событий

Перейти к календарю...

Новое событие...

УчебНИК 2.4М5айт

Настройки

■*• Управление курсом / Режим редактирования

Ф Редактировать настройки

► Пользователи

Т Фильтры

• ►    Отчеты

в Оценки

• >    Значки

Д Резервное копирование

Д Восстановить

Д Импорт

Q Опубликовать О Очистка

• ►    Банк вопросов

НИ

С.Л. Акназарова, В.В. Кафаров. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии.

Введение в статистический анализ. Основные характеристики СВ. Свойства математического ожидания и дисперсии.

В данном разделе вы познакомитесь с основными характеристиками случайной величины. Изучите свойства математического ожидания и дисперсии. А также научитесь решать задачи по теории вероятности.

лекция на тему: "Введение в статистический анализ. Основные характеристики СВ. Свойства математического ожидания и дисперсии'1.

]?| ТЕСТ №1: Основные характеристики СВ. Свойства математического ожидания и дисперсии. Доверительные интервалы и доверительная вероятность. Оценки математического ожидания и дисперсии нормально распределенной случайной величины.

Генеральная совокупность и случайная выборка, Метод максимального правдоподобия. Оценки. Требования к ним. Оценки математического ожидания и дисперсии.

к Переключиться к

В данном разделе вы познакомитесь с понятиями генеральная совокупность и случайная выборка. Изучите метод максимального правде подобия, оценки и требования к ним. Научитесь рассчитывать оценки математического ожидания и дисперсии.

Рисунок 1. Главная страница виртуального образовательного комплекса

• Figure 1.    Main page of virtual education complex

Успешность дистанционного обучения во многом зависит от организации учебного материала [3]. Разработанный интерфейс обучающего комплекса представлен на рисунке 1 и содержит: развитую гипертекстовую структуру (определения, теоремы), удобную для пользователя систему навигации, позволяющую легко перемещаться по курсу и отправлять электронные письма преподавателю, лекционный материал и подсистему контроля знаний, глоссарий и ссылки.

Для эффективного изучения предмета информационно – образовательный ресурс разделён по модульному принципу. Предлагаемая структура обучающего курса включает три модуля (рисунок 2) содержит блоки: информационный (система информационного наполнения ресурса), практический и контрольный (механизм тестирования и оценки) [3].

«Методы планирования эксперимента» является одним из курсов при подготовке специалистов в области химической технологии, кибернетики, моделирования и вычислительной техники. В процессе изучения теоретического материала (лекций) и при проведении семинарских занятий студенты приобретают теоретические знания и практические навыки, позволяющие уменьшить число необходимых опытов и быстро выявить оптимальный вариант осуществления процесса. Студенты осваивают математико-статистические основы планирования и обработки эксперимента, алгоритмы дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов и планирования экстремального эксперимента.

Рисунок 2. Модульная структура образовательного комплекса

• Figure 2.    The modular structure of education complex

  1.2 Структура курса

  
  

  «Методы

  
  

планирования эксперимента»

Информационно-образовательный ресурс, изображённый на рисунке 3, содержит: электронные учебные пособия, компьютерные конспекты лекций и семинаров, внешние информационные ресурсы, организованные в виде гиперссылок на ресурсы интернета.

"[«[jMUl If.. 1 рлмчнп rvuw Cows* program workpba

Структура курса "Методы планирования эксперимента' Structure of the course "Methods of experimental design"

И □ П 0

Hpeieinaiw РХ£ЮийШ-

Варианты laiareei Taiki opboni Пртожмеи A»i

- Come гяоссар* Leis

- Содержание и с-рорытение отчета Content and dentil e# report

Кмлрожом вопросы Control quritioni

Рисунок 3. Структура курса «Методы планирования эксперимента»

• Figure 3.    The structure of course of "Methods planning of experiments"

Структура является открытой, гибкой, модульной. Предусмотрена возможность расширения как функциональных возможностей, так и информационного наполнения. Такие качества системы позволяют быстро и эффективно реализовать гибкую перенастройку и адаптацию реализованных в ней информационно-образовательных ресурсов в зависимости от требований подготовки специалистов по различным направлениям, специальностям и программам. Электронные методические пособия содержат подробную характеристику рациональных приёмов описанных видов деятельности, критериев правильности решений, рекомендации по эффективному использованию методов планирования [4].

Доступ к информационно-образовательному ресурсу осуществляется из компьютерных классов и персональных компьютеров пользователей, объединённых в локальную вычислительную сеть вуза либо удалённо через интернет.

• 1.3 Контроль знаний в модульной объектно-ориентированной среде Moodle

Для контроля знаний после каждого раздела лекций предлагается пройти тестирование.

Все тестовые вопросы содержатся      в любом модуле курса. В таблице 1 представ- в Банке вопросов и могут быть использованы      лены темы, которые вошли в Банк вопросов [5].

Таблица 1

Темы тестов промежуточной аттестации

Interim assessment tests threads

Table 1.

№	Тема
1	Введение в статистический анализ. Основные характеристики СВ. Свойства математического ожидания и дисперсии. Доверительные интервалы и доверительная вероятность. Оценки математического ожидания и дисперсии нормально распределённой случайной величины / Introduction to Statistical Analysis. Key Features ST. Properties of the expectation and variance. Confidence intervals and confidence level. Estimates for the expectation and variance of normally distributed random variable.
2	Генеральная совокупность и случайная выборка. Метод максимального правдоподобия. Оценки и требования к ним. Классификация ошибок измерения. Закон сложения ошибок. Сравнение нескольких дисперсий. Проверка однородности результатов измерений. Ошибки косвенных измерений. Определение дисперсии по текущим измерениям. Подбор плотности распределения вероятности / General population and random sample. maximum likelihood method. Ratings and requirements. Classification of measurement errors. Error adding the law. Comparison of multiple dispersions. Check the uniformity of measurements. Errors of indirect measurements. Determination of the dispersion of current measurements. Selection of the probability density.
3	Методы корреляционного и регрессионного анализов. Выборочный коэффициент корреляции. Коэффициенты частной корреляции. Приближенная регрессия. Метод наименьших квадратов. Линейная регрессия от одного параметра. Метод множественной корреляции. Регрессионный анализ в матричной форме. / Methods of correlation and regression analysis. Selective correlation coefficient. The coefficients of partial correlation. Approximate regression. Least square method. Linear regression of a single parameter. The method of multiple correlation. Regression analysis in a matrix form.
4	Основные понятия и определения планирования эксперимента (уровни, факторы, факторное пространство, параметры оптимизации) / Basic concepts and definitions of design of experiments (levels, factors, factor space, optimization of parameters)
5	Полный факторный эксперимент. Дробный факторный эксперимент / A full factorial experiment. Fractional factorial experiment
6	Оптимизация методом крутого восхождения по поверхности отклик / Optimization method of steep ascent on the response surface
7	Описание области, близкой к экстремуму. Композиционные планы 2-го порядка Бокса–Уилсона. Ортогональные планы второго порядка / Description of the area close to the extreme. Composite plans 2 order Box-Wilson. The orthogonal second-order plans
8	Ротатабельные планы второго порядка Бокса-Хантера / Rotatable plans for a second-order Box-Hunter

В тестах используются вопросы разных типов – «множественный выбор», «короткий ответ», «числовой ответ», «вопросы на соответствие», «эссе» и «вложенные ответы» (рисунок 4) содержит примеры разных типов вопросов, перечисленных ниже [1]:

• •    вопрос в закрытой форме (множественный выбор) предлагает обучаемому выбрать из нескольких вариантов ответа один или несколько правильных;

• •    вопрос типа «На установление соответствия» предлагает сопоставить несколько вопросов с предлагаемыми ответами, причём число ответов может быть больше числа вопросов;

• •    вопрос «Верно / Неверно » предлагает две альтернативы Да/Нет, Истина/Ложь;

• •    вопрос «Короткий ответ» предлагает обучаемому в качестве ответа ввести слово или фразу;

• •    вопрос типа «Вложенные ответы» предоставляет возможность «вкладывать» в один вопрос несколько элементов для ответа. Например, создать гибрид типов вопросов: «В закрытой форме», «Короткий ответ», и «Вопрос на соответствие» в одном экземпляре вопроса;

• •    вопрос «Эссе». Этот тип вопроса позволяет получить от студента развёрнутый ответ на вопрос или небольшой рассказ. В отличие от других типов вопросов, «Эссе» оценивается преподавателем «вручную».

Каждый вопрос теста оценивается в зависимости от степени сложности. Использование разных форм вопроса способствует повышению мотивации и интереса учащихся.

Рисунок 4. Типы тестовых вопросов

• Figure 4.    Type of test questions

Вы зашли под именем Администра-

Методы планирования эксперимента

В начало ► Курсы ► Разное ► МПЭ ► 6 Апрель - 12 Апрель ► ТЕСТ Наб: Крутое восхождение по поверхности отклика ► Просмотр

Навигация по тесту ВВ0В0Ш вввввв 000В Закончить попытку... |Начать новый просмотр]

Навигация         0 И

+ »-

В начало

• ■    Моя домашняя страница

• ►    Страницы сайта

• ►    Мой профиль

• ▼    Текущий курс

▼ МПЭ

• ►    Участники

• ►    Значки

• ►    Методы планирования эксперимента (МПЭ)

• ►    9 Февраль-15

г) нет правильного ответа

Ответ: [ grad / = б)

в) grad f =

Выберите...

Выберите...

Выберите...

число степеней свободы дисперсии

уровень значимости число степеней свободы дисперсии адекватности

Рисунок 5. Режим итогового тестирования

• Figure 5.    The mode of final testing

На рисунке 5 представлен пример итогового тестирования, состоящий из 5–7 вопросов каждого теста различной степени сложности и охватывающий все разделы курса. В каждом тесте разобраны все темы курса и реализованы все типы вопросов, кроме того, предусмотрено соотношение сложных и лёгких вопросов. Курс прошёл экспериментальную апробацию. Студенты, в количестве пяти человек, успешно прошли промежуточные и итоговые тестовые задания. На рисунке 6 представлен отчёт о прохождении теста. Помимо элемента тестирования, разработан учебный пакет с заданиями (рисунок 7), который содержит практические, контрольные и лабораторные работы, необходимые для качественного усвоения курса, творческие задания (курсовые работы, задания, ситуации и т. д.).

Рисунок 6. Отчёт о прохождении теста

• Figure 6.    Report of passing the test

Они направленны на самостоятельное применение усвоенных знаний, умений, навыков, выполнение проектов индивидуально и в группах сотрудничества.

Для контроля успеваемости студента предусмотрена жёсткая отчётность за каждый раздел курса. Работа каждого учащегося по освоению курса регламентирована сроками прохождения курса. Для этого разработаны: график прохождения тем и разделов по данной дисциплине, формы и время отчётности, график прохождения практических и семинарских занятий, также описана система штрафов за просроченные задания.

Тепы отзывов ^ Отм • Вл1< *0

♦}• У^еОныЛ пакт с задаикяии по гуре, члетоды планирования этсперимента*

Да*«й раме л состоит из пяти вззиохвяза-ыьа ра5от. рзспред вл в^-ъа пэ сладу ощим аблосвие: | Добавить элсу»п г<рка .

• Пхтрот^и» р<>7осс/т-М|Л моделей

Глоссарий

Нарыт нры опита rkcipoo-we-AT/^iaofWoro хствримсита fixer SCORM

Требомш изаазма [Да

•няме «Огер;еиГе »

ГреЪееазь. мобы [far в гаедьей Ьпо< аеодят сеозвезсзвуезщне lecw'^ecrue roro-еил». $ взразипов идзнкй . тилоеой г;м g^, „ спрваочим амформ41э<я Каждая работа оие-ываетелесоотвектымс действусщей в РХТУ мы. Ди -

Пх1рос-«е Азухфааог»*хо з'С'ерн^ект* с исполезмзнаем ротатабсльмхо централен о- •оыпзала Опрос

Црмыбненмв 1>хмоео фалор»хо Э'ооермыекта при проседенлл мселадоожнпй                  ^. ....

Pavewre н:«ы» |К»хда

НСИОЛЫОЫТЬ ПОЭТ1ПНС4

Наст рот ta пртдхтзс-'тема ребог трупом

Гр,пп:ео« orter : far

Рисунок 7. Учебный пакет с заданиями

Figure 7. Training package with job

Заключение

Кмод СЦЖЯЫНМЯ 0

Киморкя смеши 0

Грктое игпхрсдстосмизе оде^ише ifiaaemrgpw *|

[Нг *1

Таким образом, разработанный виртуальный образовательный комплекс по курсу «Методы планирования эксперимента» может не только служить вспомогательным элементом обучения, но и позволяет в дальнейшем использоваться для полноценного обучения студентов.