О конспект лекций по дисциплине «Информационные системы и технологии в науке и образовании» (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

С. А.ПИЯВСКИЙ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Информационные системы и технологии в науке и образовании»

Индекс дисциплины по учебному плану СД. ДС. Ф5

Код (ОКСО) 230200.65

Наименование Информационные системы и технологии

Профиль Информационные системы и технологии

Форма обучения очная

Всего часов по дисциплине 102

в том числе:

аудиторные 52

самостоятельная работа студента 24

Форма итогового контроля экзамен

Курс обучения 4

Семестр обучения 7

Самара 2012 г.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ПОРЯДОК ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ. ФАКТОГРАФИЧЕСКИЙ ПОИСК. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФАКТОГРАФИЧЕСКОГО ПОИСКА. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФАКТОГРАФИЧЕСКОГО ПОИСКА. 2

Содержание дисциплины.. 3

Постановка проблемы фактографического поиска. 4

Технология фактографического поиска на основе формирования атомарной базы данных. 5

Технология обучения студентов фактографическому поиску. 8

Математические модели систематизации информации из АтБД в табличном виде. 10

Нелинейная математическая модель формирования кластера наибольшей информативности. 10

Линейная математическая модель формирования кластера наибольшей информативности №1. 14

Линейная математическая модель формирования кластера наибольшей информативности №2. 17

Математическая модель формирования наиболее информативной двумерной таблицы фактографической информации 17

Формирование наиболее информативной системы двумерных таблиц. 20

2. Компетентностный подход. ФГОС ВПО. 20

Переход к компетентностному подходу в образовании – веление времени. 20




Классификация универсальных компетенций. 23

Методы формирования компетенций. 25

Требования к результатам освоения основных образовательных программ бакалавриата по информационным системам и технологиям.. 30

3. ИСТ формирования исследовательских компетенций студентов. 32

Моделирование формирования компетенций в процессе деятельности. 32

Особенности моделирования творческой деятельности. 36

Замыкание математической модели блоками принятия решений. 42

Особенности определения коэффициентов математической модели. 44

4. ИСТ формирования оптимального учебного плана при компетентностной парадигме образования. 50

Методы оценки сформированности компетенций. 50

Требования к оценочно-диагностическим средствам.. 50

Тестовая модель. 53

Ситуационная модель. 54

Рейтинговая модель. 54

Мониторинговая модель. 56

Математическая модель оценки общей компетентности. 57

Инфокоммуникационная среда вуза как база реализации компетентностного подхода. 58

Структура системы мониторинга и управления развитием компетенций студентов. 58

Сквозная учебная дисциплина. 63

Подсистема управления учебным процессом на основе. 67

промежуточного и итогового тестирования. 67

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК к разделам 1-4. 69

5. Общие вопросы проектирования ИСТ в науке и образовании. 72

Стадии проектирования ИСТ.. 72

Принципы системного подхода при проектировании ИСТ.. 74

Структура системного анализа ИСТ.. 78

Методы получения информации об автоматизируемой системе. 79

...... 79

Общие методы моделирования систем.. 83




Методы компьютерного моделирования объекта информатизации. 88

Методы реинжиниринга при проектировании ИСТ.. 90

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК к разделу 5. 95

1. ВВЕДЕНИЕ. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И ПОРЯДОК ЕЕ ИЗУЧЕНИЯ. ФАКТОГРАФИЧЕСКИЙ ПОИСК. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФАКТОГРАФИЧЕСКОГО ПОИСКА. ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФАКТОГРАФИЧЕСКОГО ПОИСКА.

Содержание дисциплины

Целью преподавания дисциплины является обеспечение выполнения требований Государственного образовательного стан­дарта, в соответствии с которыми специалист в области информационных систем должен быть подготовлен, в частности, к решению следующих типов задач по видам профессиональной деятельности в сфере науки и образования:

Проектно-конструкторская деятельность:

определение целей проектирования, критериев эффективности, ограничений применимости;

разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности и неопределенности, планирование реализации проекта;

Организационно-управленческая деятельность:

организация взаимодействия коллективов разработчика и заказчика, принятие управленческих решений в условиях различных мнений;

нахождение компромисса между различными требованиями (стоимости, качества, сроков исполнения) как при долгосрочном, так и при краткосрочном планировании, нахождение оптимальных решений

Научно-исследовательская деятельность:

разработка и исследование теоретических и экспериментальных моделей объектов профессиональной деятельности;




разработка и исследование методик анализа, синтеза, оптимизации и прогнозирования качества процессов функционирования этих объектов.

Достижение этой цели обеспечивается изучением состояния и перспектив информатизации одной из наиболее знакомых студентам сфер жизни общества – образовательной сферы. Это позволяет построить преподавание на интересующем студентов и достаточно хорошо понимаемом ими материале.

Задачи дисциплины:

дать знания о:

тенденциях развития науки и образования в информационном обществе

требования к наукоемким информационным системам и технологиям, используемым информатизации образования,

структуре математических моделей, используемых в ИСТ в науке и образовании,

конкретных ИСТ, используемых в науке и образовании.

привить умение:

эксплуатировать и разрабатывать наукоемкие ИСТ в области науки и образования

ознакомить студентов с:

конкретными ИСТ фактографического поиска, управления формированием исследовательских компетенций

дать понятие о:

методах математического моделирования и верификации математических моделей.

Объем дисциплины и виды учебной работы (час)

Вид занятий

Всего часов

Семестр 7

Общая трудоемкость

102

102

Аудиторные занятия:

52

52

- лекции

18

18

- лабораторные работы

34

34

- другие виды аудиторных занятий

Курсовая работа

Самостоятельная работа

24

24

Вид итогового контроля

Экзамен 36 час

Экзамен 36 час

Технологическая карта дисциплины

№№

Лекции

Час

Лаб. работы

Час

Содержание дисциплины и порядок ее изучения. Фактографический поиск. Математические модели фактографического поиска. ИТ фактографического поиска.

4

ЛР1. ИСТ в фактографическом поиске

8

Компетентностный подход. ФГОС ВПО

4

0

ИСТ формирования исследовательских компетенций студентов

4

ЛР2. ИСТ в формировании исс ледовательских компетенций студентов

14

ИСТ формирования оптимального учебного плана при компетентностной парадигме образования

6

ЛР3. ИСТ в формировании оптимального учебного плана

12

Всего

18

34

Постановка проблемы фактографического поиска

В условиях информационного общества основным источником информации для специалиста в сфере науки, техники и экономики является информация из интернета, при этом все большую роль играет фактографическая информация. Понятие фактографической информации в настоящее время находится в стадии становления и допускает различные близкие интерпретации. К примеру, в Википедии дается следующее определение фактографической информации: «К фактографическим данным относятся сведения, извлеченные из документов, как первичных, так и вторичных и получаемые непосредственно из источников их возникновения». В другом словаре под фактографической информацией называется информация об объектах в тексте на естественном языке, которые однозначно соотносятся с объектами, существующими в действительности. В зарубежных словарях дается более широкое понятие фактографической информации, например в словаре «Macmillan» под фактографической информацией понимается информация, основанная на фактах или содержащая только факты, а не теории или мнения.




В наших лекциях под фактографической информацией понимается информация, представленная в виде числа (с указанием размерности) с набором терминов, поясняющих объект, характеризуемый этим числом. Такое понимание имеет важное практическое значение, позволяет достаточно просто решить самостоятельную сложную задачу выделения самого факта наличия фактографической информации в тексте на естественном языке. Кроме того, разработанные нами алгоритмы не используют существенно числовой характер фактографической информации и поэтому могут быть использованы и в рамках других интерпретаций.

На рисунке 1 отображена схема компонентов ИС организации и управления фактографической поисковой деятельностью студентов в интернете, состоящая из двух главных модулей:

модуль работы с фактографической информации;

модуль управления фактографической поисковой деятельности студентов.

Рисунок 1 – Схема компонентов ИС организации и управления фактографической поисковой деятельностью студентов в интернете

Соответственно данная статья состоит из двух частей:

Технология фактографического поиска на основе формирования атомарной базы данных.

Информационная система управления фактографической поисковой деятельности студентов.

Технология фактографического поиска на основе формирования атомарной базы данных

В основе фактографической информации лежат количественные данные описания фактов, сгруппированных по определенным системообразующим признакам. Таким образом, элементом, единицей фактографической информации является «атом», состоящий из набора числового значения, размерности и набора лексем (рисунок 2).




Рисунок 2 – Пример атома фактографической информации

Лексема представляет собой словоформу (термин, понятие) используемое из семантического тезауруса.

Таким образом, в основе автоматизированного фактографического поиска должна лежать специальным образом организованная база данных фактографической информации (АтБД), представляющая собой совокупность атомов фактографической информации. Система управления такой АтБД должна обеспечивать пополнение БД с выявлением тавтологической и противоречивой информации а также выдачу, по определенному запросу пользователя, релевантной фактографической информации как в не систематизированном виде (набор атомов упорядочениях по релевантности), так и систематизированной (в виде наиболее плотно заполненных двумерных таблиц). Использование такой формы фактографического поиска требует специального обучения студентов, а это обучение может проходить достаточно эффективно лишь с использованием специальной информационной системы, позволяющей контролировать работу студентов, как на аудиторных занятиях, так и во внеучебное время.

На основе вышеизложенной структуры данных была реализована атомарная база знаний, пополнение и использование которой реализуется по следующим схемам (рисунки 3, 4).

Рисунок 3 – Схема пополнения атомарной базы знаний

Используются три канала пополнения АтБД. Первый из них - пополнение службой сопровождения БД, оно включает в себя формирование и пополнение базовых наборов лексем характеризующие различные предметные области, т. е. прямое пополнение тезауруса системы базовым набором лексем характеризующие предметную область.




Второй канал пополнения - это автоматизированный поиск фактографической информации, ее индексирование и ввод в АтБД, который состоит из двух основных этапов. На первом этапе проводится отбор информационных ресурсов из интернета (документов, файлов, веб-страниц) по прямым ссылкам, указанным методологической службой сопровождения, составленных на основе поисковой деятельности пользователей системы, а также отбор с использованием известных поисковых систем и сервисов, по поисковым запросам, составленным методологической службой сопровождения и состоящих из набора лексем описывающих предметную область. На втором этапе проводится анализ информационного ресурса полученного в результате поиска, а затем выделение атомов фактографической информации их индексирование и сохранение в АтБД.

Третий канал - это пополнение АтБД в процессе ее использования: пользователями в процессе своей профессиональной поисковой деятельности, студентами по различным дисциплинам в процессе учебной поисковой деятельности, а также студентами при обучении фактографическому поиску на основе АтБД. Пополнение происходит на основе формирования запросов к методологической службе сопровождения о расширении базы поиска в виде указания: поисковых запросов, предметной области, прямых ссылок на документы или веб-страницы. А также в виде указания набора атомов фактографической информации, с указанием источника и дополнительной метаинформацией, составленных студентами в процессе обучения фактографическому поиску на основе АтБД.




Рисунок 4 – Использование атомарной базы знаний для поиска фактографической информации

На основе изложенного выше подхода была разработана и реализована информационная система организации и управления фактографической поисковой деятельности студентов. Данная система реализована в виде Web-приложения с клиентской частью, обеспечивающей дополнительные возможности.

Разработанная система логически разделена на три подсистемы (рисунок 1):

Подсистема формирования и пополнения АтБД;

Подсистема поиска и выдачи фактографической информации по запросу;

Подсистема мониторинга и управления учебно-поисковой деятельности студентов.

Система предоставляет поддержку для 4-х категорий пользователей:

администратора;

методолога;

студента;

преподавателя.

Физически информационная система организации и управления фактографической поисковой деятельностью студентов в интернете состоит из трех модулей и двух баз данных:

клиентская часть поиска фактографической информации – используется студентами непосредственно для поиска и анализа информации в интернете, а также фактографического поиска в АтБД;

веб-сайт для работы с фактографической информацией:

всеми пользователями для поиска фактографической информации в АтБД;

методологической и административной службой для формирования и пополнения АтБД;

преподавателями для контроля и управления поисковой деятельности студента;

атомарная база данных;

база данных учебного процесса.

Подсистема формирования и пополнения АтБД предоставляет следующие функции:




предоставляет интерфейс ввода фактографической информации, как в виде одного, так и множества атомов;

предоставляет интерфейс ввода фактографической информации в виде файлов, поддерживаемые типы файлов: файлы MS Excel, MS Word, Html, PDF.

Использование АтБД происходит по средствам использования следующих функций:

поиск и выдача фактографической информации по запросу:

предоставляет интерфейс поиска фактографической информации в виде указания поисковой строки.

предоставляет интерфейс поиска фактографической информации в виде указания набора поисковых лексем.

вывод результата поиска в виде последовательного набора атомов (сортировка по имени, дате, релевантности).

вывод результата поиска в виде набора наиболее плотных двумерных таблиц.

Для использования системы, вначале, пользователю необходимо авторизоваться в системе.

Затем указать поисковый запрос в виде набора лексем из тезауруса системы или в виде строки, при этом строка поискового запроса автоматически преобразуется в набор лексем из тезауруса системы. При указании поискового запроса существует возможность указать запрос один из сохраненных, ранее используемых пользователем.

Далее необходимо задать лимитные параметры выдачи фактографической информации из АтБД, такие как:

максимальное значение количества атомов в выдаваемом результате;

минимальное значение количества атомов в выдаваемом результате;

максимальное значение количества лексем при поиске информации в АтБД;

минимальное значение количества лексем при поиске информации в АтБД.




После указания параметров выдачи проводится поиск в АтБД и в результате представляется фактографическая информация в виде набора максимально заполненных двумерных таблиц.

Затем пользователем проводится анализ информации в таблицах на предмет ее наполненности с выделением недостающей информации из таблиц (пустот) и неформализованный поиск недостающей информации в интернет, с использованием известный поисковых средств и сервисов. И добавление новой найденной информации с указанием источника в систему для дальнейшей обработки и внесения в АтБД.

Далее проводится свободный анализ и использование полученной фактографической информации, и дальнейшее использование системы для нового поиска фактографической информации с указания нового поискового запроса, а также варьирования параметров выдачи информации с целью получения новых результатов.

Технология обучения студентов фактографическому поиску

Основываясь на предложенной методологии хранения и использования фактографической информации, а также с использованием разработанного инструментария, была создана технология управления фактографической поисковой деятельности студентов на примере выполнения лабораторной работы по поиску фактографической информации (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схема деятельности студента в рамках технологии управления обучением студентов фактографическому поиску

Рисунок 6 – Схема деятельности преподавателя в рамках технологии управления обучением студентов фактографическому поиску

На основе выше изложенной технологии разработана информационная система мониторинга и управления учебно-поисковой деятельностью студентов, предоставляющая следующие функции:

Предоставляет возможность общего анализа поисковой активности студентов по критериям: дата последнего входа в систему, процент выполнености задания, дата последнего поиска, последний завершенный этап, последний проверенный преподавателем этап, количество проанализированных страниц и документов, количество отмеченных страниц и документов.

Предоставляет возможность полного анализа поисковой активности студента по критериям: критерии из пункта 3.1, список запросов отправленных к АтБД, список запросов отправленных к интернету, список просмотренных страниц и документов, с указанием даты и времени просмотра, графическое представление отношения отмеченных страниц и документов к просмотренным, на временной оси.

Возможность отправки общего сообщения (по средствам встроенного чата) как студентом, так и преподавателем.

Возможность загрузки и просмотра отчетов и дополнительных документов.

Математические модели систематизации информации из АтБД в табличном виде

Нелинейная математическая модель формирования кластера наибольшей информативности

N – число атомов в БД

M – число лексем в БД

1

2

3

Uj

M

1

1

2

1

1

3

1

1

Vi

N

1

1

Сгусток информации – набор атомов

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13



Подпишитесь на рассылку:


Развитие нанотехнологий
или основные аспекты науки данной области

Имитационное моделирование развития жилищно-коммунальной сферы города Кызылорда
или автореферат диссертации на соискание ученой степени магистра технических наук специальности 6М070300 – Информационные системы Кызылординского государственного университета имени Коркыт Ата

Информационные технологии


Смотрите полные списки: Профессии

Профессии: Техника и производство



Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.