Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем
Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания....
Збережено в:
| Дата: | 2004 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2004
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859789892155867136 |
|---|---|
| author | Ходаковский, Н.И. |
| author_facet | Ходаковский, Н.И. |
| citation_txt | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания.
|
| first_indexed | 2025-12-02T11:19:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 111
Рассмотрены принципы построе-
ния обучающих систем на базе
персонального компьютера с ис-
пользованием эффекта молеку-
лярной памяти – способности мо-
лекулярных структур сохранять
информацию в виде образов. Важ-
ная особенность обучающих сис-
тем − использование подсистем,
использующих знания.
Н.И. Ходаковский, 2004
ÓÄÊ 681.3
Í.È. ÕÎÄÀÊÎÂÑÊÈÉ
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÏÐÈÍÖÈÏÎÂ
ÑÎÇÄÀÍÈß ÎÁÓ×ÀÞÙÈÕ
ÊÎÌÏÜÞÒÅÐÍÛÕ ÑÈÑÒÅÌ
ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÝÔÔÅÊÒÀ
ÌÎËÅÊÓËßÐÍÎÉ ÏÀÌßÒÈ
È ÑÏÅÖÈÀËÜÍÛÕ ÝÊÑÏÅÐÒÍÛÕ
ÑÈÑÒÅÌ
Скорость вхождения современного человека
в разрастающуюся структуру информацион-
ного общества выдвигает свои требования к
подготовке специалистов для различных об-
ластей деятельности человека, что, в свою
очередь, ставит новые острые проблемы пе-
ред педагогическими кадрами, которые за-
частую превосходят возможности последних.
Объективный характер такого явления со-
стоит в том, что лавинное поступление ин-
формации в сфере производственных, твор-
ческих и других общественных отношений
современного человека значительно опере-
жает появление необходимых учебников и
методик обучения.
В процессе исследования закономерностей
функционирования молекулярной памяти,
как в реальных устройствах, так и в биосис-
темах, удалось обнаружить ряд особеннос-
тей, свойственных указанной памяти, кото-
рые могут быть эффективно использованы в
системах обучения, а также в разработках
аппаратной поддержки активизации творче-
ской деятельности исследователей, связан-
ных с созданием автоматизированных систем
научных исследований, содержащих базы
знаний в виде электронной книги, представ-
ляющей собой структуру иерархических
вложенных меню.
Н.И. ХОДАКОВСКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 112
Современный уровень исследований по молекулярной электронике позволя-
ет очень эффективно получать и анализировать результаты [1], связанные с изу-
чением механизмов обработки и хранения информации на молекулярном уров-
не, включая сложные иерархические структуры биосистем, использующие ассо-
циативные и голографические методы обработки информации [2].
Указанные системы обучения лишены соответствующих стереотипов и тра-
диционных психологических перегрузок, поскольку программа обучения со-
ставляется самим обучаемым в процессе обучения, который осуществляется эта-
пами по нарастающей сложности с использованием принципов обучения − игры.
Использование метода обучения на основе эффекта молекулярной памяти
требует соответствующей подготовки информации для процессов обучения.
Процессы подготовки страниц информации для обучения должны производить-
ся с учетом минимального доступа, как при самом процессе обучения, так и при
пользовании приобретенными знаниями после обучения. При этом необходимо
относиться к знаниям, как к информации, которая может измеряться количест-
вом открываний символов при поиске в базе знаний для нахождения необходи-
мой информации. Оптимальным можно считать режим, когда количество ука-
занных открываний будет минимальным. В связи с этим, знания должны быть
реализованы в виде диалогового доступа к информации по обобщенным симво-
лам в виде системы названий записей базы данных с соответствующей ее струк-
туризацией на иерархические подуровни, представленные в качестве вложенных
меню [3]. При этом, когда каждый элемент базы данных имеет свое название, то
система управления такой базой данных будет представлена с максимальным
беспорядком, и, соответственно почти недоступной для восприятия ее обучае-
мым. И, напротив, когда база данных разбита на классы, отделы, группы и т.д.,
то можно добиться максимального уровня упорядоченности знаний, и, соответ-
ственно, максимального усвоения информации обучаемым.
Рынок компьютерных продуктов в виде различных программ, начиная
с компакт-дисков в помощь абитуриенту и заканчивая пространными СD-спра-
вочниками по разным направлениям знаний постоянно находится в совершенст-
вовании. Один из таких продуктов − мультимедийная система образования, по-
строенная на основе значительного количества программ и разработанная фир-
мой «Квазар-Микро» совместно с фирмой «Desktop Systems». Необходимо от-
дать должное разработчикам указанной системы образования, в которой все раз-
делы озвучены, анимированы, а база данных интерактивна, и что, не маловажно,
что использованы игровые принципы для диалога с пользователем. Однако, ука-
занная система, − в значительной степени хороший справочник, позволяющий
закрепить уже полученные знания, а не система обучения.
Различные подходы к использованию приложений указанного метода обу-
чения на основе эффекта молекулярной памяти были реализованы в частичных и
довольно фрагментальных его проявлениях, которые получили названия мето-
дов обучения, например, метод 25 кадра фирмы INTELL, метод Лозанова, метод
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 113
Щетинина, метод "Denis-school", метод включения биокомпьютерной памяти
Бронникова, метод полиэкранной технологии обучения фирмы "INTALKS".
Основа метода с использованием эффекта молекулярной памяти − усвоение
информации отдельными образами, при котором вводимый блок информации
должен быть законченным смысловым фрагментом с размерами стандартной
страницы ( например, формата А4), что позволяет формировать специфический
видеообраз с возможностью увеличить производительность процесса запоми-
нания информации в 3-5 раз по сравнению с обычной книжной информацией.
Информация в предлагаемом методе должна быть подготовлена для приема
в виде идентичных порций (принцип простого доступа к информации) с ас-
социаитивными признаками, являющимися метками для извлечения инфор-
мации с разделов, где хранится информация.
Видеоинформация определенного объема знаний (курса, предмета) должна
быть в простой форме сосредоточена на установленных форматах для усвоения
на основе голографического метода информации. Суть указанного метода за-
ключается в свойстве зрительного пигмента глаза человека − родопсина выпол-
нять роль молекулярного носителя памяти, способного производить запомина-
ние информации в виде образов или страниц с информацией [4].
При исследовании закономерностей функционирования молекулярной па-
мяти, а также в разработках аппаратной и программной поддержки действий
оператора, удалось показать эффективность рассматриваемых в работе обучаю-
щих систем, например, в условиях летных и диспетчерских тренажеров [5].
Большие, а в ряде случаев, и уникальные возможности компьютерных
средств в обучении позволяют в довольно полной форме реализовать формы
общения обучаемого с таким универсальным учителем как компьютерная про-
грамма, разработанная совместно опытным педагогом, психологом и инженером
по знаниям. При этом, необходимо отметить, что в данном случае рассматрива-
ется не просто опытный педагог, а преподаватель-наставник, который, особенно,
при подготовке операторов сложных систем, выступает в роли учителя – на-
ставника на рабочем месте оператора и подающего учебный материал в режиме
прямого диалога.
Сначала на тренажерских комплексах, а затем и при стажировке в реальной
пилотской кабине или диспетчерском пункте, такой учитель способен передать
свои высокопрофессиональные навыки − как теоретические положения, так
и практические инструкции и советы [3].
Очень важно разделять два типа обучения, как это хорошо видно из практи-
ки операторской деятельности сложных систем. Первый тип – это усвоение
знаний в полном объеме требуемой подготовки данного специалиста, не поз-
воляющий интерпретировать то, или иное положение или инструкцию, что
может привести к критическим ситуациям, а зачастую и к катастрофическим
последствиям.
Н.И. ХОДАКОВСКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 114
Второй тип – это регулярные профессиональные тренинги, где отрабатыва-
ются действия операторов сложной техники при нестандартных ситуациях. Ес-
тественно, значительный успех при втором типе обучения напрямую зависит от
базового обучения, получаемого при вышеописанном первом типе. При разра-
ботке компьютерных программ обучения высшей оценкой отмечаются те про-
граммы, в которых компьютер не оставляет без ответа ни один вопрос обучае-
мого. Также очень важно, чтобы компьютерная программа максимально пони-
мала вопросы обучаемого, т. е. учебный материал должен быть структурирован
и классифицирован таким образом, чтобы обучаемый не тратил дополнительное
время на поиск, тех или иных, положений при усвоении материала во время
обучении по первому типу [6].
Вопрос разработки требуемой адекватной архитектуры пользовательского
интерфейса является критическим моментом, поскольку интерфейсы, опери-
рующие информацией в виде изображений и схем, должны поддерживать ряд
подсистем. Среди этих подсистем необходимо выделить, как подсистему интел-
лектуального ввода данных при приеме с высокой скоростью изображений, так
и подсистему эффективного представления и хранения образов с целью сокра-
щения объема исходных двумерных данных путем специфического кодирования
при гибком обращении с данными различных баз данных и знаний. Также важ-
ны подсистема интеллектуального вывода данных при восстановлении образов
после обработки сжатых данных и подсистема управления различными функ-
циями интерфейса с применением языков высокого уровня.
Специфика обучающих систем отражается в структуре соответствующего
интерфейса, который содержит:
- диалоговый процессор для поддержки процессов восприятия, обработки и
понимания системой входного сообщения пользователя;
- блок обращения к базе знаний и решающему устройству;
- блок для подготовки ответа компьютера;
- блок доступа к специальной базе знаний для решения дидактических задач
с использованием семантической сети психолого-педагогической базы знаний,
позволяющей принимать решения о выборе необходимой обучающей задачи.
C увеличением интеллектуальных возможностей обучающих компьютерных
систем путем использования, как вышеперечисленных подсистем, так и ряда
других подсистем, можно вводить такие дополнительные блоки в интерфейс
обучающих систем, как: блок с моделью обучаемого, блок стратегии и истории
обучения, блок иерархии учебных целей, блок методов обучения.
В процессе обучения с помощью компьютерных систем очень важный
момент − использование экспертных систем (ЭС), особенно при ІІ типе обуче-
ния на тренингах [7]. Использование ЭС может быть реализовано с использова-
нием трех этапов: этап обсуждения действий обучаемого путем анализа возмож-
ности перехода от одной задачной структуры к другой; этап обсуждения плана
решения задачи; этап анализа стратегии поиска решения задачи.
Интересный момент в процессе принятия решений обучаемым в условиях
тренингов − своеобразное взаимодействие экспертных систем. С одной стороны
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ ОБУЧАЮЩИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 115
ЭС – заложенная в системе обработки информации самого человека, а с другой
стороны ЭС – созданная разработчиками компьютерной обучающей системы.
Легко видеть, что эффективность работы обеих ЭС во многом зависит от
глубины уровня обучения по І типу обучения. При этом, недостаточность обу-
чения может сработать на этапе, когда обучаемый приступает к решению зада-
чи, не построив ее полной задачной структуры, или, другими словами, не опре-
делив хода решения задачи из-за отсутствия необходимой информации, полу-
чаемой по І типу обучения.
Останавливаясь на І типе обучения необходимо отметить ряд требований,
позволяющих значительно повысить результативность процессов обучения:
- необходимо, чтобы учащийся давал краткий, но полный ответ;
- при вводе нового термина необходимо обеспечить его понимание обучаемым;
- ввод новых терминов должен быть ограниченным − до 5% новых слов от
всех слов вводимого текста;
- без необходимости не перегружать текст сложно-подчиненными предло-
жениями с большим числом придаточных предложений;
- использовать преимущественно глаголы в активной и в утвердительной
формах;
- длина предложений не должна превышать 8-15 слов;
- при построении текстового материала, фразы должны быть разного объема
в целях избежания монотонности изложения;
- избегать по возможности абстрактных выражений за счет ввода конкрет-
ных предложений;
- вести разговор с обучаемым во втором лице;
- иллюстрировать излагаемый учебный материал примерами из жизни.
Можно выделить как важное звено в обучении с использованием
компьютерных программных систем, рефлексивный уровень воспроизведения
учебной деятельности, когда обучающий вводит обучаемых в ход своего
рассуждения, раскрывает и объясняет свои решения путем обоснований
необходимых приемов на пути к решению задачи [8]. Важность указанного
подхода заключается в том, что обучаемый как бы получает возможность
посмотреть на ход решения задачи глазами преподавателя.
При построении обучающих систем необходимо избегать постановки сразу
нескольких вопросов, а также избегать вопросов, допускающих множество
ответов. Очень существенно при І типе обучения не формировать вопросов, тре-
бующих развернутых ответов. При этом важно подавать в одном сообщении
только те сведения, которые описывают главную смысловую нагрузку сообщения.
Процессы обучения с использованием компьютерных систем должны быть
так организованы, чтобы явно способствовали повышению удовлетворительно-
сти, как самой системой, так и активизировали познавательную деятельность
обучаемого.
Для получения высокой эффективности при разработке обучающих систем
на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем не-
обходимо использовать, как вышеописано, весь богатый арсенал современных
Н.И. ХОДАКОВСКИЙ
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2004, № 3 116
методов обучения, который зачастую, за исключением элитных учебных заведе-
ний, является невостребованным [9].
1. Ходаковский Н.И. Этапы развития технологических подходов к созданию молекуляр-
ной элементной базы для вычислительной техники // Засоби комп’ютерної техніки
з віртуальними функціями і нові інформаційні технології. − К.: Ін-т кіберники ім.
В.М. Глушкова НАН України, 2002. − 1. − С.4 − 9.
2. Ходаковский Н.И. Использование молекулярной памяти для сверхплотной записи
информации в запоминающих устройствах вычислительной техники // Нові комп’ютерні
засоби, обчислювальні машини та мережі. − К.: Ін-т кіберники ім. В.М. Глушкова НАН
України, 2001.− 1.− С.36 − 41.
3. Кучеров О.П., М.І.Ходаковський. Розробка оболонки експертної системи для створення
електронної книги // Нові комп’ютерні засоби, обчислювальні машини та мережі. − К.:
Ін-т кіберники ім. В.М. Глушкова НАН України, 2001.− 2.− С.4 − 11.
4. Optical memory effect of bacteriorhodopsin under on electric field // Jap. J. Appl. Phys.
Pt. 1. − 1995.− 34, N7. − P. 3798 − 3802.
5. Ходаковский Н.И., Кравченко В.П., Шут Н.И. Разработка обучающей компьютерной
системы на основе использования эффекта молекулярной памяти // Междунар. науч.-
практич. конф.“Современные информационные технологии в управлении и профессио-
нальной подготовке операторов сложных систем”.− 17 грудня 2003. − Кіровоград: Дер-
жавна льотна академія України. − 2003. − С. 89 − 90.
6. Кургаев А.Ф. Анализ моделей представления знаний // Нові комп’ютерні засоби, обчис-
лювальні машини та мережі. − К.: Ін-т кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України,
2001.− 1. − С.129 − 135.
7. Collis B. Networking and distance learning for teachers: a classification of possibilitics // J. Of
Inform. Technol. for Teacher Educat. − 1995. − 4, N 2. − P.117 − 136.
8. Lynn E. Devie and Robin Inskip Fantasy and structure in computer mediated courses // J of
Distance Educat. − 1992. − 7, N 2. − P.31 − 50.
9. Мокеев Ю.Г., Копнов М.А., Новак И.В., Ходаковский Н.И. Базовый алгоритм деятельно-
сти технопарка” Киевская политехника” − Технопарк − просвещение − экология // Рідна
природа. − 2003. − № 2. − С.55 − 60.
Получено 01.03.2004
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6413 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T11:19:05Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ходаковский, Н.И. 2010-03-02T11:59:35Z 2010-03-02T11:59:35Z 2004 Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем / Н.И. Ходаковский // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2004. — № 3. — С. 111-116. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413 681.3 Рассмотрены принципы построения обучающих систем на базе персонального компьютера с использованием эффекта молекулярной памяти – способности молекулярных структур сохранять информацию в виде образов. Важная особенность обучающих систем − использование подсистем, использующих знания. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем Ходаковский, Н.И. |
| title | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| title_full | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| title_fullStr | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| title_full_unstemmed | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| title_short | Исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| title_sort | исследование принципов создания обучающих компьютерных систем на основе эффекта молекулярной памяти и специальных экспертных систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6413 |
| work_keys_str_mv | AT hodakovskiini issledovanieprincipovsozdaniâobučaûŝihkompʹûternyhsistemnaosnoveéffektamolekulârnoipamâtiispecialʹnyhékspertnyhsistem |