Оценка сформированности компетенций учителя информатики на основе нечеткого моделирования (стр. 6 )

Рис.7. Структура информационной системы нечеткого логического вывода

Редактор систем нечеткого вывода FIS

Редактор систем нечеткого вывода FIS (или просто редактор FIS) является основным средством, которое используется для создания или редактирования систем нечеткого вывода в графическом режиме. Редактор FIS может быть открыт с помощью ввода функции fuzzy.

Редактор FIS обладает графически­м интерфейсом и позволяет вызывать все другие редакторы и программы просмотра систем нечеткого вывода, графический интерфейс этого редактора обладает максимальным удобством и гибкостью, необходимой для интерактивной работы с отдельными компонентами системы нечеткого вывода.

В верхней части рабочего интерфейса редактора FIS изображается диаграмма, представляющая в визуальной форме входы и выходы системы нечеткого вывода, в центре которых находится так называемый процессор нечетких правил.

Редактор FIS имеет главное меню, которое позволяет пользователю вызывать другие графические средства работы с системой нечеткого вывода FIS, загружать и сохранять структуру FIS во внешних файлах и т. д. [4]

Данные группы, полученные при анкетирования экспертов, являются входными нечеткими лингвистическими переменными, соответствующими терм-множествами. В соответствии с этим, оценка  компетенции рассматривается как выходная нечеткая лингвистическая переменная и для ее оценки используется система нечеткого вывода. Лингвистической называется переменная, принимающая значения из множества слов или словосочетаний некоторого естественного или искусственного языка. Множество допустимых значений лингвистической переменной называется терм-множеством.

Входные параметры:

1. «наиболее важная группа компетенции» (1 группа);

2. «средней важности группа компетенции» (2 группа);

3. «наименее важная группа компетенции» (3 группа).

Выходной параметр: «оценка».

Определим терм-множества рассматриваемых входных и выходных лингвистических переменных: 

1) {?1 = наименее_важные, Т = {низкая, ниже_среднего, средняя, выше_среднего, высокая}, X=[0;50]};

2) {?2 = средней_степени_важности, Т = {низкая, ниже_среднего, средняя, выше_среднего, высокая }, X=[0;60]};

3) {?3 = наиболее_важные; Т = { низкая, ниже_среднего, средняя, выше_среднего, высокая }, X=[0;50]}.

Для построения функции принадлежности нечетких множеств, соответствующих термам лингвистических переменных, использовалась треугольные функции принадлежности. На рис.8 показано окно редактора функций принадлежности среды MATLAB Fuzzy Logic Toolbox, где поочередно задаются функции принадлежности для каждых термов всех входных и выходной переменных.

Рис.8. Редактор функций принадлежности

Следующим этапом является задание правил системы нечеткого вывода, представленный на рис.9. С помощью экспертов были сформулированы 125 правил (Приложение 1).

Рис. 9. Редактор правил системы нечеткого вывода

Рис.10. Программа просмотра правил

Завершающим этапом построения модели является задание значений входных переменных и расчет искомого результата, посредством дефаззификации результатов аккумуляции. На рис.10 показано окно программы просмотра правил системы нечеткого вывода.

Для выявления уровня сформированности компетенции  учителей был использован метод анкетирования. По каждой компетентности была разработана серия кратких утверждений, для каждого из которых учителей должен был определить на каком уровне сформирован набор компетенций учителя информатики по следующей шкале:

Наименее сформировано; Средне сформировано; Наиболее сформировано.

Таким образом, была предпринята попытка провести диагностику на основе самооценки.

Рис. 11. Результат анкетирования учителя.

II.4 Апробация программного приложения

Разработанное программное приложение оценки сформированности компетенции учителя информатики было апробировано в Бирской государственной социально - педагогической академии на физико-математическом факультете.

Для ранжирования оценки сформированности компетенции были опрошены эксперты –преподаватели вуза. Им было предложено заполнить анкету (Приложение 2), в которую необходимо было разделить на группы важности компетенции, исходя из личного опыта. Результаты анкетирования были занесены в программное приложение. После обработки введенных данных были получены следующие результаты:

Первая группа – наименее важная:

способен реализовывать аналитические и технологические решении в области программного обеспечения и компьютерной обработки информации (СК-4); способен понимать значение культуры как формы человеческого существования и руководствоваться в своей деятельности современными принципами толерантности, диалога и сотрудничества (ОК-3); готов использовать основные методы защиты от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-11); способен реализовывать учебные программы базовых и элективных курсов в различных образовательных учреждениях (ПК-1); способен организовывать сотрудничество обучающихся и воспитанников (ПК-6); способен разрабатывать и реализовывать культурно-просветительские программы для различных категорий населения, в том числе с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК-8); способен использовать навыки публичной речи, ведения дискуссии и полемики (ОК-16). способен использовать систематизированные теоретические и практические знания гуманитарных, социальных и экономических наук при решении социальных и профессиональных задач (ОПК-2); готов использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-13); решение задач воспитания средствами учебного предмета (ПК-12). способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4); готов к толерантному восприятию социальных и культурных различий, уважительному и бережному отношению к историческому наследию и культурным традициям (ОК-14); готов применять современные методики и технологии, в том числе и информационные, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса на конкретной образовательной ступени конкретного образовательного учреждения (ПК-2);

Вторая группа – средней степени важности:

владеет современными формализованными математическими, информационно-логическими и логико-семантическими моделями и методами представления, сбора и обработки информации (СК-3); владеет  одним из иностранных языков на  уровне, позволяющем получать и оценивать информацию в области профессиональной деятельности из зарубежных источников (ОК-10); осознает социальную значимость своей профессии, обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК-1); готов к обеспечению компьютерной и технологической поддержки деятельности обучающихся в учебно-воспитательном процессе и внеурочной работе (СК-5); владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке  цели и выбору путей её достижения (ОК-1); владеет одним из иностранных языков на уровне профессионального общения (ОПК-5); готов использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, готов работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-8); способен использовать возможности образовательной среды, в том числе информационной, для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-4); способен анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые философские проблемы (ОК-2); готов включаться во взаимодействие с родителями, коллегами, социальными партнерами, заинтересованными в обеспечении качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5); способен логически верно строить устную и письменную речь (ОК-6); способен к подготовке и редактированию текстов профессионального и социально значимого содержания (ОПК-6); готов к обеспечению охраны жизни и здоровья обучающихся в учебно-воспитательном процессе и внеурочной деятельности (ПК-7); способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-12);

Третья группа – наиболее:

готов применять знания теоретической информатики, фундаментальной и прикладной математики для анализа и синтеза информационных систем и процессов (СК-1); способен выявлять и использовать возможности региональной культурной образовательной среды для организации культурно-просветительской деятельности (ПК-11); способен к использованию отечественного и зарубежного опыта организации культурно-просветительской деятельности (ПК-10); владеет основами речевой профессиональной культуры (ОПК-3); способен использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, обработки и передачи информации (СК-2); способен применять современные методы диагностирования достижений обучающихся и воспитанников, осуществлять педагогическое сопровождение процессов социализации и профессионального самоопределения обучающихся, подготовки их к сознательному выбору профессии (ПК-3); способен профессионально взаимодействовать с участниками культурно-просветительской деятельности (ПК-9); способен использовать современные информационные и коммуникационные технологии для создания, формирования и администрирования электронных образовательных ресурсов (СК-6); готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7); умеет анализировать и проводить квалифицированную экспертную оценку качества электронных образовательных ресурсов и программно-технологического обеспечения для их внедрения в учебно-образовательный процесс (СК-7). готов использовать методы физического воспитания и самовоспитания для повышения адаптационных резервов организма и укрепления здоровья (ОК-5); способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-9); способен нести ответственность за результаты своей профессиональной деятельности (ОПК-4); способен понимать движущие силы и закономерности исторического процесса, место человека в историческом процессе, политической организации общества (ОК-15);

Второй вариант анкеты был выдан учителям. Где им нужно было определить на каком уровне сформирован набор компетенций. Результаты анкетирования были внесены в таблицу 2 [Приложение 5].