Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка математических моделей и алгоритмов управления обучаемым, учитывающих его индивидуальные особенности

Диссертация: Разработка математических моделей и алгоритмов управления обучаемым, учитывающих его индивидуальные особенности
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Практическая ценность работы. На основе разработанных в рамках диссертационного исследования моделей и алгоритмов разработан программный комплекс из четырех приложений, реализующий функции обучения и тестирования сотрудников ВО (ПК ОСВО). Программный комплекс позволяет производить обучение и осуществлять контроль над уровнем профессиональных компетенций сотрудников подразделений вневедомственной… Читать ещё >

Разработка математических моделей и алгоритмов управления обучаемым, учитывающих его индивидуальные особенности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОБУЧЕНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ИМУЩЕСТВА
    • 1. 1. Анализ подходов к формализации процесса обучения
    • 1. 2. Формализация цели управления в обучении с моделью обучаемого
    • 1. 3. Анализ подходов к повышению эффективности оценивания результатов тестового контроля для достижения цели управления
    • 1. 4. Обзор методов обеспечения устойчивости систем охраны к негативным внешним воздействиям
    • 1. 5. Выводы и задачи диссертационного исследования
  • ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА ОБУЧЕНИЯ, ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
    • 2. 1. Модель адаптивного процесса обучения индивидуального обучаемого с учетом его индивидуальных особенностей
    • 2. 2. Логистические модели Раша и Бирнбаума для массового автоматизированного тестирования
      • 2. 2. 1. Метод наибольшего правдоподобия оценивания первичных данных
    • 2. 3. Модель определение надежности элемента системы охраны объекта
      • 2. 3. 1. Анализ физических параметров влияющих на надежность элементов охраны
      • 2. 3. 2. Модель определения надежности элемента охраны в условиях негативных внешних воздействий

В настоящее время большое внимание уделяется исследованию задач управления в социальных системах в различных предметных областях, в том числе и обучении. Учитывая факт повышения криминогенной обстановки в России, в том числе динамику роста числа хищений имущества с объектов собственности, большое значение приобретает деятельность подразделений вневедомственной охраны (ВО). Задача сотрудников ВО состоит в охране объектов собственности от негативных внешних воздействий. Для подразделений ВО становятся актуальными задачи обучения и переподготовки их сотрудников, причем обучение должно обеспечивать приобретение профессиональных компетенций в максимально короткое время. Для решения таких задач целесообразно использовать автоматизированное обучение с использованием аппарата управления этим процёссом, позволяющее учитывать индивидуальные особенности каждого сотрудника подразделений ВО.

В данный момент, из-за высокой динамики изменения общественной обстановки, и условий профессиональной деятельности очень важно при обучении каждого индивидуального обучаемого отслеживать соответствие уровня его обученности к уровню, квалификационных требований. Все это предъявляет повышенные требования к управлению процессом обучения.

Ранее проблема автоматизированного обучения решалась с использованием математических моделей на основе нелинейной системы дифференциальных уравнений с учетом стохастичности, для которых невозможно построить адекватную модель обучаемого, как объекта управления. Современным направлением в моделировании процессов управления обучением являются адаптивные технологии, которые представляют собой технологическую систему методов, способствующую эффективному индивидуальному обучению. Эта система основывается на учете латентных параметров уровня начальной подготовленности и трудности проверочных заданий, а так же на учете индивидуальных особенностей обучаемых, что позволяет наиболее эффективно добиваться цели достижения обучаемым необходимого уровня квалификационных требований.

Исследования выполнялись на основе целевой программы «Научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования» (приказ Минобразования России от 26.01.2001 № 240), и приказа об утверждении концепции службы общественной безопасности МВД России (приказ МВД России от 15.03.2002 № 240).

Исследования в области моделирования информационных процессов обучения проводились российскими учеными Нейманом Ю. М., Хлебниковым В. А., Елисеевым И. И., Ефремовой М. В., Глазковым Ю. А., Кузовлевой К. Т., Яхонтовым C.B., а также американскими и европейскими учеными Rash G., Birnbanm A., Thorndike R., Write В. и др.

Цели и задачи исследования. Разработка математических моделей и алгоритмов управления учебным процессом для повышения качества подготовки сотрудников ВО к построению систем технической укрепленности объектов охраны с учетом в модели управления индивидуальных особенностей обучаемого на основе статистического анализа результатов тестирования.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

— анализ систем управления и математических моделейобучения, позволяющих учитывать уровень подготовленности обучаемого и его индивидуальные особенности;

— построение математической модели управления обучаемым с определением уровня его подготовленности и учетом индивидуальных особенностей на основе статистического анализа результатов тестирования;

— разработка методики формирования коэффициентов трудности тестовых заданий и уровня подготовленности объекта управления обучением, а также соответствующих алгоритмов на основании статистического анализа результатов тестирования индивидуального обучаемого;

— построение информационной структуры СОО, отличающейся повышенной устойчивость к негативным вешним воздействиям;

— разработка программного комплекса для организации обучения построению систем охраны объектов с повышенной устойчивостью к проникновению через эту систему, и учетом индивидуальных особенностей обучаемых.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

— построена математическая модель управления обучаемым, которое обеспечивает информационные потребности индивидуального обучаемого, отличающаяся статистическим анализом результатов тестирования;

— разработаны методики и алгоритмы формирования коэффициентов трудности тестовых заданий и уровня подготовленности индивидуального обучаемого на основании статистического анализа результатов тестирования, отличающиеся использованием средств оценки латентных параметров тестовых заданий;

— построена информационная структура СОО с повышенной устойчивостью к негативным внешним воздействиям, отличающиеся использованием методики нахождения кратчайшего пути преодоления этой системы.

Объект исследования — системы управления обучением сотрудников подразделений вневедомственной охраны построению систем технической укрепленности объектов охраны.

Предмет исследования — управление обучением в социально-экономической системе сотрудников ВО построению комплексов технической укрепленности объектов охраны с учетом в модели управления индивидуальных особенностей обучаемого на основе статистического анализа результатов тестирования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались методы: теории систем управления, оптимизацииаппарата вычислительной математики и методов математической статистикитеории построения программмодульного, структурного и объектно-ориентированного программированияимитационного, структурного и параметрического моделированияпараметризации проверочных тестов.

Практическая ценность работы. На основе разработанных в рамках диссертационного исследования моделей и алгоритмов разработан программный комплекс из четырех приложений, реализующий функции обучения и тестирования сотрудников ВО (ПК ОСВО). Программный комплекс позволяет производить обучение и осуществлять контроль над уровнем профессиональных компетенций сотрудников подразделений вневедомственной охраны.

Часть программного комплекса, реализующая управление обучением может применяться для изучения материала из любой предметной области, если он поддается представлению в виде дискретных порций обучающей информации.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 19 печатных работ (6 статей, 13 материалов научных конференций). В том числе 8 работ без соавторов.

4.5. Основные выводы четвертой главы.

В четвертой главе получены следующие основные результаты:

1. Создана реляционная база данных, позволяющая организовать хранение и обработку информации, необходимой для организации процесса обучения индивидуальных пользователей. База данных содержит административную и учебную информацию.

2. Разработан программный комплекс реализации информационного процесса обучения построению информационных структур, повышающих устойчивость к проникновению через системы охраны объектов.

3. Разработан программный модуль нахождения времени движения, а так же длины кратчайшего пути проникновения к ценности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В процессе проведения диссертационного исследования получены следующие результаты:

1. Анализ процессов обучения показал необходимость разработки систем управления обучением, а также совершенствования процедур проверки знаний. Несовершенство существующих средств оценивания знаний делает невозможным объективное оценивание уровня подготовки формальными методами.

2. Разработана методика формирования коэффициентов трудности тестовых заданий на основании статистического анализа результатов тестирования индивидуального обучаемого.

3. Разработана методика определения уровня подготовленности индивидуального обучаемого на основании интеграции результатов выполнения тестовых заданий с учетом коэффициента трудности каждого из них.

4. Разработан алгоритм определения коэффициентов трудности тестовых заданий на основании статистического анализа результатов тестирования индивидуального обучаемого и уровня подготовленности индивидуального обучаемого.

5. Построена информационная структура, отличающаяся повышенной устойчивость к негативным ведшим воздействиям.

6: Разработан программный комплекс ПК ОСВО," предназначенный для организации управления процессом обучения построению СОО с повышенной устойчивостью к проникновению через эту систему, с учетом индивидуальных особенностей обучаемых.

7. Проведен эксперимент по обучению студентов с использованием разработанного программного комплекса. Анализ результатов эксперимента показал повышение качества обучения в 1,99 476 раз по сравнению с традиционными методами обучения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Eliot С., Neiman D., Lamar М. Medtec: A Web-based intelligent tutor for basic anatomy // Proceedings of AACE World Conference of the WWW, 1. ternet and Intranet. WebNet'97, 1997, — p. 161−165:
  2. Rasch G. Probabilistic Models for Some Intelligence and Attainment Tests, 1960, Copenhagen, Denmark: Danish Institute for Education Research
  3. Э.И. Декомпозиция и композициям систем безопасности // Системы-безопасности, связи ителекоммуникаций. 1995. № 5. — С. 68−72.
  4. A.M. Теория вероятностей и математическая статистика: учебник для- вузов / Андронов! A.M., Копытов Е. А., Гринглас Л .Я. СПб-: Питер, 2004, — 461с.:ил. — (Серия «Учебник для вузов»).
  5. М. Введение в методы: оптимизации. / Пер. с англ. М.: Наука, 1977. 344 с./
  6. Н.Г. Автоматизированные комплексные системы безопасности // Системы безопасности^ связи и телекоммуникаций. -1996. -№ 4. С. 84 -85.
  7. . Методы оптимизации. М.: Радио и связь, 1988. 128 с.
  8. А.Р. Принятие решений: комбинаторные моделиаппроксимации информации / А. Р. Белкин, М. Ш. Левин. М.:Наука, 1990. -160 с.
  9. Л.Ю. Графы и их построение: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1979. — 143 с. С ил.
  10. .А. и др. Многокритериальная оптимизация. Математические аспекты. М.: Наука, 1989. 128 с.
  11. В.П. Программированное обучение. Дидактические основы. М.: Высш.шк., 1980. 300 с.
  12. БоглаевЮ.П. Вычислительная математика и программирование. М.: Высш.шк., 1990. 544 с.
  13. В.Н., Некоторые базовые принципы построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени / В. Н. Вагин, А. П. Еремеев // Известия РАН. Теория и системы управления. 2001. № 6. С. 114−123.V
  14. Н. Алгоритмы + структуры данных = программы: Пер. с англ.М.: Мир, 1985. 406 с.
  15. ВиртН. Систематическое программирование. Введение: Пер: с англ. М.: Мир, 1977. 183 с.
  16. В. Термины и определения систем безопасности // Журнал «Безопасность Достоверность Информация» № 6 (34), 2000 г. С. 24−27.
  17. Высокотехнологичные хранилища будущего // Системы безопасности, связи, и, телекоммуникаций. 1997. -№ 2. -С. 66−67,
  18. .С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы. М.: Педагогика, 1987. 264 с.
  19. В.И., Гладыщук A.A., ПанасюкИ.М. Воспитательные функции рейтинговой системы оценки знаний (РСОЗ) // Высшая школа: состояние и перспективы. Минск: РИВШ БГУ, 1997. — 107 с.
  20. Дж., Стенли Дж. Статистические методы в педагогике ипсихологии. М.: Прогресс, 1976. 495 с.
  21. .В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1988. 446 с.
  22. .В. Курс теории вероятности и математической статистики. М.: Физматгиз, 1961. 446 с.•<¦ 26. Гнеденко Б. В. Математические методы в теории надежности. /
  23. Б.В. Гнеденко, Ю. К. Беляев, А. Д. Соловьев // М.: Наука., 1965. — 524 с.
  24. ГОСТ 24 812–81 «Испытания изделий на воздействие механических факторов».
  25. ГОСТ 24 812–81 «Испытания изделий на воздействие механических факторов».
  26. ГОСТ 26 892–86 «Двери деревянные. Метод испытания на сопротивление ударной нагрузке, действующей в направлении открывания двери».
  27. ГОСТ Р 50 658 94. Системы тревожной сигнализации. 4.2. Требования к системам охранной сигнализации. Разд. 4. Ультразвуковые доплеровские извещатели для закрытых помещений. Введ. 01.01.1995.-М.: Госстандарт России.-1994. — 35 с.
  28. ГОСТ Р 50 659 94. Системы тревожной сигнализации. 4.2. Требования к системам охранной сигнализации. Разд. 5. Радиоволновые доплеровские извещатели для закрытых помещений. Введ 01−01.1995. -М.: Госстандарт России.-1994. -38 с.
  29. ГОСТ Р 50 775−95. Системы тревожной сигнализации. 4.1. Общие требования. Разд. 1. Общие положения. Введ. 01.01.1996. -М.: Госстандарт России.-1995.-19с.
  30. ГОСТ Р 50 776−95. Системы тревожной сигнализации. 4.1. Общие требования. Разд. 4. Руководство по проектированию, монтажу и техническому обслуживанию. Введ. 01.01.1996. -М.: Госстандарт России.-1995.-22с.
  31. В.Т., Мацыпура В. Т., Снарский A.A. Введение в нелинейную динамику. Хаос и фракталы. Изд.2-е.-М.: Издательство ЛЕСИ, 2007.-264с.
  32. Ю.И., Калинин Б. Н. Основы кибернетики: Учебное пособие. Ml: Высш. шк., 1976. 408 с.
  33. К. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1980. 464 с.
  34. С.И., Мацуй М. В., Сбитнев А. И. Интерфейс современной программной системы. — Киев: Информсистема-сервис, 1994. 416 с.
  35. ., Одел П. Кластерный анализ, М.: Статистика, 1997. 128 с.
  36. Ю.Г., Мазурик В. П. Программное обеспечение систем оптимизации. М.: Знание, 1989. 48' с. (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Математика, кибернетика" — № 9).
  37. В.И. Основы информационных технологий: Учебное пособие. — Воронеж: Воронежский институт МВД России, 2002. — 260 с.
  38. В.И. Многокритериальное принятие решений в условиях неопределённости / В. И: Жуковский, В: С. Молоствов. — М.: МНИИПУ, 1988. -130 с:
  39. Зайцева Л. В: Некоторые аспекты контроля знаний в дистанционном обучении // Сборник научных трудов 4-й международной конференции «Образование и виртуальность 2000» — Харьков — Севастополь: УАДО, 2000,-с. 126−131.
  40. Л.В., Новицкий Л. П., Грибкова В. А. Разработка и применение автоматизированных обучающих систем на базе ЭВМ. — Под ред. Л. В. Ницецкого. Рига: «Зинатне», 1989. — 174 с.
  41. JI.B., Прокофьева Н. О. Проблемы компьютерного контроля знаний // Proceedings. IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT 2002). 9−12 September 2002. Kazan, Tatrstan, Russia, 2002,-p. 102- 106.
  42. JI.B. Некоторые аспекты контроля знаний в дистанционном обучении // Сборник научных трудов 4-й международной конференции «Образование и виртуальность — 2000» — Харьков — Севастополь: УАДО, 2000,-с. 126−131.
  43. JI.B., Новицкий Л. П., ГрибковаВ.А. Разработка и применение автоматизированных обучающих систем на базе ЭВМ. — Под ред. Л. В. Ницецкого. Рига: «Зинатне», 1989. — 174 с.
  44. В.И. Проблема неопределённости в задачах принятия решения / В. И. Иваненко, В. А. Лабковский. — Киев: Наук, думка, 1990. — 132 с.
  45. Л.А. Методы и средства интеграции неоднородных баз данных. М.: Наука, 1983. 424 с.
  46. B.F. Математическое программирование. М.: Наука, 1980. 248 с.
  47. Ч., ХоувЧ. Количественные методы принятия решений в управлении и экономике: Пер. с англ. М.: Мир, 1966. 464 с.
  48. Р.Я., Зинченко В. Я., Грантберг И. И. Рейтинговый контроль // Высшее образование в России. 1994. — № 2 — с. 83−92.
  49. Ким B.C. Тестирование учебных достижений. Монографмя. — Уссурийск: Издательство УГПИ, 2007. 214 е.: ил.
  50. КиниРЛ., РайфаХ. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещений./ Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1981. 550 с.
  51. Компьютер и задачи выбора. Автор предисл. Ю. И. Журавлев. М.: Наука, 1989. 208 с.
  52. КононекоА.Ф. Принятие решений в условиях неопределённости / А. Ф. Кононеко, А. Д. Халезов, В. В. Чумаков. М.: ВЦ АН СССР, 1991.-196 с.
  53. A.C. Пространства ситуаций и целей в управлении сложным объектом / A.C. Кравченко // Вестник Воронежского института высоких технологий. Воронеж. — 2009. — № 5. — с. 32 35.
  54. Н.В. и др. Основы вузовской педагогики. Л.: издательство госуниверситета, 1972. 474 с.
  55. А.Ф., Лапшин В.М. Параметрические методы анализа
  56. О.И. Свойства методов -принятия решений в многокритериальных задачах индивидуального выбора // Автоматика ителемеханика. 2002. — № 2. — С. 146−158.
  57. И.Я., Зорина Л. Я., Батурина Г. И. и др. Качество знаний учащихся и пути его совершенствования. М.: Педагогика, 1977. 208 с.
  58. В.В. Проектирование программных средств. М.: Высшая школа, 1990. 303 с.
  59. Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения: Учебное пособие. — М.: Горячая линия Телеком, 2004.-367 с.:ил.
  60. Г. Г. Новый облик нелинейной динамики // Природа.-2001.-№ 3.-c.3−12.
  61. A.A. Моделирование информационно-вычислительных процессов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999.-360 с.
  62. Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980. 862 с.
  63. B.C., Кукса А. И. Методы последовательной оптимизации в дискретных сетевых задачах оптимального распределения ресурсов. М.: Наука, 1983. 208 с.
  64. B.C., Сергиенко И. В., Шор Н-3. Исследование методов решения оптимизационных задач и их приложения. // Кибернетика, 1981. С.89−113.
  65. Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. /Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 247 с.
  66. Мун Ф. Хаотические колебания.-М.:Мир, 1990.-311 с.
  67. A.B., Позняк A.C. Адаптивный выбор вариантов: рекуррентные алгоритмы. М.: Наука- 1986. 288 с.
  68. Ю.М., Хлебников В. А. Введение в теорию моделирования и параметризации педагогических тестов. М.: Прометей, 2000. — 169 с.
  69. Ю.М., Хлебников В. А. Педагогическое тестирование какизмерение. М.: Прометей, 2003. — 70 с
  70. И.Г. Тематико — Ориентированные методы информационного поиска. Диссертация.- СПб.: 2000.
  71. Ю.И. Исследование и разработка принципов построения адаптивных обучающих систем. М.: НИЦЭВТ, 1992. 223 с.
  72. Проблемы управления самостоятельной работой студентов в условиях перестройки высшего образования // Латышская респ. научно-практ. конф., тез-, докл. Рига: ЛГУ, 1998. 189 с.
  73. B.C. Теория вероятностей и математическая статистика/В.С. Пугачев. М: Физматлит, 2002. — 496 с.
  74. О.В. Моделирование процессов, проектирования* и принятия решений в системе централизованной охраны на основе теории конфликтов / О. В. Пьянков: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.18. Воронеж, 2004. — 16 с.
  75. Л.А. Адаптивное обучение с моделью, обучаемого. — Рига: Зинатне, 1988.-160 с.
  76. Л. А. Современные принципы управления' сложными объектами. — М.: Сов. Радио, 1980. — 232 с. Ил.
  77. Г. И., Самохвалов Э:М., Чистов В. В. Базы и банки данных и знаний. М.: Высшая школа, 1992. 367 с.
  78. Г., Рейвиндран А., Рэксдэл К. Оптимизация в технике: в 2-х кн. /Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 320 с.
  79. Т. Целочисленные методы оптимизации и связанные с ними экстремальные проблемы. М.: Мир, 1973. 302 с.
  80. А.Я., Новиков В. А., Лобанов Ю. Н. Подготовка информациидля автоматизированных обучающих систем // Методическое пособие для преподавателей и студентов вузов /Под редакцией А. Я. Савельева. М.: Высшая школа, 1986. 176 с.
  81. A.A., Михайлов А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. 2-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2002. — 320 с.
  82. H.A. Автоматизация проектирования систем управления качеством высшего образования // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: Моск. инст. стали и сплавов, 1992.
  83. Системы управления базами данных и знаний. /Под ред. А. Н. Наумова. М.: Финансы и статистика, 1991. 352 с.
  84. М.В. Курс теории вероятности и математической статистики. М.: Наука, 1969. 556
  85. .Я., Яковлев С. А. Моделирование систем. М.: Высш. шк., 1998.319 с.
  86. В.И. Теоретические основы автоматизации проектирования систем управления подразделений вневедомственной охраны субъекта федерации / В. И. Сумин, В.АДурденко.- Воронеж: ВГУ ВВШ МВД РФ, 1997.-160 с.
  87. В.И., Смоленцева Т. Е. Формализация задачи управления социальными системами//Теория конфликта и ее приложения — 2008всероссийская научно — технич. конференция ч.1.- Воронеж: Воронежский институт высоких технологий, 2008.-С.133−137.
  88. В.И., Кравченко A.C. Адаптивное тестирование. Логические модели Раша и Бирнбаума / В. И. Сумин, A.C. Кравченко, В. В. Рябинин // Вестник Воронежского государственного технического университета. — Том 6, № 6. Воронеж: ВГТУ, 2010. — с. 140 — 144.
  89. В.И., Кравченко A.C. Конкретизация цели обучения в модели обучаемого как объекта управления / В. И. Сумин, A.C. Кравченко,
  90. B.B. Рябинин, Т. Е. Смоленцева // Математические методы и информационно-технические средства-2009: веер, научно-практ. конф. сб. материалов.-Краснодар, 2009. — с.187 — 190.
  91. Н.В. Методика составления обучающих программ. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980 48 с.
  92. Э.А. Возможности и реализация компьютерных систем поддержки принятия решений / Э. А. Трахтенгерц // Известия РАН. Теория и системы управления. 2001. — № 3. — С. 86−113.
  93. П. Теория полезности для принятия решений / П. Фишберн. — М.: Наука, 1978.-352 с.
  94. ХаббардДж. Автоматизированное проектирование баз данных. М.: Мир, 1983. 293 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!