Применение интеллектуальных алгоритмов в построении индивидуальной траектории обучения

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 11
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ 12
ВВЕДЕНИЕ 14
1 Построение индивидуальной образовательной траектории и обзор существующих решений 18
1.1 Традиционный подход к построению траектории обучения 18
1.1.1 Факторы, влияющие на структуру индивидуальной траектории обучения 19
1.2 Анализ необходимости внедрения дополнительного образования 21
1.3 Обзор аналогов системы 23
1.3.1 SmartWay на базе ВШЭ 23
1.3.2 My.ITMO.ru на базе ИТМО 25
2 Методология исследования 27
2.1 Алгоритм построения системы рекомендаций 28
2.2 Концепция роевого интеллекта 29
2.3 Использование алгоритмов роевого интеллекта при построении индивидуальных образовательных траектории 32
2.3.1 Методы оптимизации на основе роя частиц 32
2.3.2 PSO с генетическими алгоритмами 34
2.3.3 Оптимизированные алгоритмы в сфере образования 35
2.4 Оптимизационная модель 35
3 Математическое моделирование 38
3.1 Исходные данные для моделирования 38
3.2 Математическая модель 39
3.3 Иммитационный эксперимент 41
3.4 Оптимизированная модель 44
4 Проектирование системы 46
4.1 Анализ требований 47
4.1.1 Общие сведения о проекте 47
4.1.2 Область применения 47
4.1.3 Функциональные требования 47
4.1.4 Требования к программному обеспечению 50
4.2 Архитектура системы 50
4.2.1 Уровни архитектуры веб-приложений 51
4.2.2 Компоненты веб-приложений 53
4.3 Архитектура данных 54
4.4 Прототипирование системы 57
5 Разработка системы и апробация результатов 59
5.1 Разработка клиентской части 59
5.1.1 Описание технологий 59
5.1.2 Реализация клиентской части 60
5.2 Разработка серверной части 62
5.2.1 Описание технологий 62
5.2.2 Реализация серверной части 64
5.3 Тестирование приложения 68
5.3.1 Тестирование функциональности 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А (Код программы реализующий алгоритм APSO) 82
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (Оптимизация роя частиц для функции Розенброка и сферы) 85
ПРИЛОЖЕНИЕ В (Графическое представление архитектуры приложения) 88
Приложение Г (Код html страницы) 89

Весь текст будет доступен после покупки

Каждый человек в течение своей жизни учится чему-то новому. Сначала мы учимся базовым навыкам, таким как умение держать ложку и говорить. Становясь старше, мы посещаем детские сады, школы и колледжи, где начинаем взаимодействовать с внешним миром и развивать свои личные качества и черты характера. Мы учимся на каждом этапе жизни, и чтобы оптимизировать наше обучение и превратиться в высококвалифицированных специалистов, нам необходима «индивидуальная образовательная траектория» (ИОТ).
В современном мире образование играет ключевую роль в развитии личности и профессиональной самореализации. Вопрос его эффективности всегда был важен. Университеты уделяют этому вопросу большое внимание, ведь именно в этих учебных заведениях формируются и развиваются завтрашние профессионалы.
Не вдаваясь в терминологию, можно сказать, что у каждого университета есть своя образовательная траектория. Она проявляется в разделении специальностей на профили. В настоящее время подготовка студентов осуществляется на основе ФГОС ВПО третьего поколения, которые устанавливают требования к результатам освоения образовательных программ в терминах компетентностного подхода. Важно отметить, что этот подход фокусируется на достижении результатов обучения, а не на составлении и определении дисциплин для изучения. Не менее трети вариативной части образовательной программы, распределенной по блокам Б.1 (дисциплины), Б.2 (практики) и Б.3 (аттестация), составляют дисциплины по выбору студента [2].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Построение индивидуальной образовательной траектории

Индивидуальная образовательная траектория представляет собой персонально разработанный путь обучения, направленный на достижение поставленных образовательных целей и формирование необходимых компетенций. Эта траектория создается совместно студентом и преподавателем с учетом индивидуальных особенностей обучающегося, таких как мотивация, способности, психические, психологические и физиологические характеристики. Кроме того, во внимание принимаются социально-экономические и временные возможности участника образовательного процесса [55].
1.1 Традиционный подход к построению траектории обучения
В большинстве ВУЗов алгоритм построения траектории обучения состоит из следующих пунктов;
1) учебная нагрузка преподавателя составляется в соответствии с учебным планом, утвержденным руководством ВУЗа.
2) согласно учебному плану, определяют дисциплины, изучаемые в данном ВУЗе;
3) далее их распределяют по курсам в течение всего срока обучения, учитывая время (в учебных часах), отведенное на изучение каждой из дисциплин, разделение на практическую и лекционную части, самостоятельную работу студентов и методы контроля [43]. При этом важно учитывать пределы, установленные для времени усвоения, установленные нормативно-правовыми актами.
Ранее преподаватели преимущественно полагались на свой жизненный опыт, профессиональную подготовку и интуицию при определении образовательных траекторий для учащихся. Несмотря на то, что такой подход не учитывал всех возможных факторов, в условиях ограниченного объема информации он часто оказывался эффективным. Однако в настоящее время объемы информации значительно возросли, что делает интуитивный подход нецелесообразным или требующим подтверждения с помощью комплексного анализа эмпирических данных. Это связано с необходимостью учитывать многочисленные индивидуальные особенности учащихся, а также постоянно меняющиеся социально-экономические условия. Таким образом, для разработки оптимальных образовательных траекторий в современных условиях требуется использование современных аналитических методов и инструментов [44].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Куприянов, Р. Б. Использование технологий искусственного интеллекта для выстраивания индивидуальных образовательных траекторий обучающихся / Р. Б. Куприянов, Д. Л. Агранат, Р. С. Сулейманов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. – 2021. – Т. 18, № 1. – С. 27-35. – DOI 10.22363/2312-8631-2021-18-1-27-35. – EDN BZKTVV. (дата обращения 18.10.2023)
2. Махныткина О. В. Моделирование и оптимизация индивидуальной траектории обучения студента: дис. канд. техн. наук: 05.13.10. / Махныткина Олеся Владимировна; [Место защиты: Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и информатики]. – Новосибирск, 2013. – 132 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/1611 – [Электронный ресурс] – URL: https://www.dissercat.com/content/modelirovanie-i-optimizatsiya-individualnoi-traektorii-obucheniya-studenta (дата обращения 06.02.2024)
3. Тимошина Т.А. Опыт организации индивидуальной образовательной траектории студентов // Вестник ЧГПУ. [Электронный ресурс]. – 2012. – № 1. – С. 196–207. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/opyt-organizatsii-individualnoy-obrazovatelnoy-traektorii-studentov.
4. Козлов Сергей Валерьевич Особенности использования методов интеллектуального анализа данных в обучающих информационных системах. International Journal of Open Information Technologies. 2020. Т. 8. № 7. С. 29-39 – URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=43128086.
5. Приказ Министерства образования и науки РФ «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования - бакалавриат по направлению подготовки 09.03.04 Программная инженерия» от 19.09.2017 № 920 // FGOSVO.ru - 2022г. – с изм. и допол. в ред. от 08.02.2021.
6. Постановление Правительства "Об утверждении Типового положения об образовательном учреждении высшего профессионального образования (высшем учебном заведении) Российской Федерации" РФ от 5 апреля 2001 г. № 264 // Гарант – 2022г. – с изм. и допол. в ред. от 23.12.2002.
7. Совместный аналитический доклад ВЦИОМ и АНО «Национальные приоритеты» // Российское образование: НОВЫЕ СМЫСЛЫ. [Электронный ресурс]. – URL: https://wciom.ru/presentation/prezentacii/doklad-na-temu-shkolnoe-i-dopolnitelnoe-obrazovanie-znanija-navyki-i-kompetencii
8. Общие принципы курсов по выбору — Выбор траектории обучения — Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» – URL: https://electives.hse.ru/kpv
9. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» // Выбор траектории обучения // Инструкция для студента по работе в SmartWay. [Электронный ресурс]. – URL: https://electives.hse.ru/sw
10. Общеуниверситетские факультативы. [Электронный ресурс]. – URL: https://student.itmo.ru/ru/university_electives/
11. Guseva AI, Kireev VS, Bochkarev PV, Kuznetsov IA, Philippov SA. Scientific and educa- tional recommender systems. Information Technologies in Education of the XXI Cen- tury (ITE-XXI), AIP Conf. Proc. 2017;1797(1). [Электронный ресурс]. – URL: https://doi.org/10.1063/1.4972422 дата обращения: 15.11.2023)
12. Zhan Z.-H., Zhang J., Li Y., Chung H.S.-H. Adaptive particle swarm optimization, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 2009 DOI: 10.1016/j.engappai.2020.103731. vol. 39, no. 6, pp. 1362–1381. дата обращения: 15.11.2023)

Весь текст будет доступен после покупки