Возможности экспертных систем по формированию требуемого уровня овладения военной деятельностью

ВОЕННАЯ МЫСЛЬ № 10/2007,стр. 56-60

Возможности экспертных систем по формированию требуемого уровня овладения военной деятельностью

Полковник A.M. ПАРФЕНОВИЧ,

кандидат военных наук, доцент

Подполковник А.В. ОЛИФЕРКО

Полковник в отставке А.А. СИНЯКОВ,

доктор военных наук, профессор

В СВЯЗИ с тем что в современной войне имеет место острый дефицит времени для решения задач управления, обучение офицеров данным вопросам по классической схеме: «уяснение задачи - оценка противника - оценка своих войск - оценка обстановки - формирование вариантов решения и выбор оптимального (рационального) из них», - нуждается в корректировке. На помощь в данном случае могут прийти экспертные системы (ЭС).

Известно, что экспертная система работает со знаниями. Если знания в предметной области постоянны и формализованы, то более предпочтительными являются алгоритмические вычислительные программы или система диагностики ошибок (СДО), решающие задачи в конкретной предметной области. СДО позволяет оценить уровень усвоения знаний, навыков и умений (классическая схема). Если же знания слабо структурированы, субъективны и носят отчасти оценочный характер, то более целесообразным для решения задач обучения представляется использование ЭС, в основе которых лежит применение творческого подхода. Одной из важных функций ЭС в области педагогики является оценка уровня овладения деятельностью.

Работу над созданием и развитием ЭС, учитывая ее сложность и трудоемкость, целесообразно вести от частного к общему. Это позволит приобрести определенный опыт непосредственным разработчикам ЭС и даст возможность увидеть реальный дидактический эффект от его применения в процессе подготовки. Подобная организация построения ЭС позволит реализовать такой принцип, как открытость, т. е. возможность наращивания базы знаний ЭС.

Одно из условий преодоления сложностей в процессе обучения состоит в четком осознании современных требований к учебному процессу (его модели). К числу последних, на наш взгляд, целесообразно отнести следующие.

Во-первых, необходимость достижения заданного уровня усвоения деятельности оптимальным путем, т. е. обеспечивающим заданный эффект обучения с учетом индивидуальных особенностей каждого обучающегося за минимальное время при ограниченных затратах на подготовку.

Во-вторых, преодоление противоречия между постоянно возрастающим объемом информации в управленческой деятельности и относительно фиксированным объемом учебного времени на ее усвоение.

В-третьих, создание для преподавателя таких условий труда, которые при общей интенсификации учебного процесса не требовали бы от него все большей отдачи физических и моральных сил, подчас достигающей предела человеческих возможностей.

Для оценки выполнения первого требования к учебному процессу выделим следующие показатели: Ка - коэффициент усвоения по заданному уровню; Кь - коэффициент научности обучения; Kt - коэффициент освоения деятельности; Т- время на обучение; S - стабильность результатов по Ка, Kb, Kt

Для осуществления второго требования важно определить объем информации, введенный в процесс обучения за фиксированный отрезок времени (7) для обработки, и объем информации, усвоенный учащимися за то же время.

Для оценки выполнения третьего требования необходимо выбрать показатели производительности труда преподавателя.

На рисунке 1 представлена модель процесса адаптивного обучения в рамках автоматизированного учебно-методического комплекса (АУМК), основными составляющими которой являются система диагностики ошибок и экспертная система.

Рис. 1. Модель процесса адаптивного обучения в АУМК

В качестве примера синтеза системы обучения, удовлетворяющей предъявленным требованиям, рассмотрим возможность применения ЭС на базе АУМК изучения дисциплины вуза.

СДО выполняет функцию контроля и оценки уровня усвоения знаний, навыков, умений и предназначена для выдачи систематизированной информации как для преподавателя в виде бальной системы оценок, так и для экспертной системы в виде дискретных данных, характеризующих результаты обучающей деятельности в конкретной предметной области.

В базу данных для последующей диагностики уровня усвоения знаний, навыков и умений (рис. 2) поступают оперативные данные о результатах контрольных мероприятий по каждому обучаемому на каждом шаге обучения.

Рис. 2. Структура системы диагностики ошибок

Эти результаты сравниваются с эталоном знаний (действий) по каждому контрольному мероприятию. Результаты сравнения поступают в блок обработки результатов контроля, где преобразуются в дискретную форму и передаются в экспертную систему для анализа уровня овладения деятельностью. По запросу преподавателя можно получить данные по оценке уровня усвоения знаний, навыков и умений по каждому предмету и каждому обучаемому. Затем эта информация поступает в базу данных контроля знаний, где заносится в журнал регистрации по каждому предмету и по каждому обучаемому.

Структура ЭС включает три подсистемы (рис. 3):

модель подготовки специалиста; подсистему управления обучением; интерфейс учебно-методического комплекса.

Рис. 3. Структура экспертной системы

ЭС позволяет решить целый ряд задач, относящихся к классу трудно формализуемых, и целиком и полностью определяется стратегиями и методами, используемыми экспертами, а структура и принципы построения позволяют рассматривать экспертную систему как «компьютерную» дидактическую систему. Кроме того, в экспертной системе могут быть реализованы общеизвестные принципы обучения благодаря имеющейся в ней базе знаний и развитой подсистеме объяснений.

Рассмотрим в качестве примера фрагмент преподавания офицерам основ теории военного управления.

Преобладающей на всех этапах обучения управленческой деятельности (сбор, обобщение и анализ информации, формирование альтернатив, принятие решения, постановка задач и др.) является процедурная модель, описывающая процесс решения задачи в виде конечного множества правил - продукций вида «ЕСЛИ (условие) - ТО (рекомендуемое решение)». В интересующем нас практическом смысле они представляют собой правила-продукции, составляющие пару: ситуация - действие, посылки - заключение, причина - следствие и т. п. По смыслу продукция близка импликации «если - то». Базу знаний ЭС можно представить как конечное множество правил П = (P1, Р2, …, Рn) и конечное множество набора фактов А = {а1, а2,…, ап).

На примере АУМК рассмотрим принципиальные возможности системы диагностики ошибок и экспертных систем. В таблице 1 приведены сводные данные, которые СДО формирует по каждому обучаемому и по каждой теме каждого раздела дисциплины. По запросу преподавателя эти данные поступают на его рабочее место, что дает ему возможность видеть реальную картину по каждому обучаемому.

В ходе прохождения учебной дисциплины на каждом занятии обучаемым предлагается решение учебных задач. Обучаемый в свою очередь дает ответы или совершает требуемые действия. Соответствие ответов (действий) истине определяют реакции обучаемого:

В результате анализа решения этих задач СДО формирует выходные данные в виде таблицы для преподавателя (табл. 1), а для ЭС система диагностики ошибок формирует выводы из анализа процесса обучения каждого обучаемого (табл. 2).

Таблица 1

Сводные данные прохождения темы дисциплины

Из таблицы 2 следует, что при требуемом уровне овладения деятельностью 0,7 экспертная система формирует рекомендации для преподавателя по повторному изучению данным обучаемым таких задач как сбор информации и постановка задачи.

Таблица 2

Выводы из анализа процесса обучения

Таким образом, применение ЭС как в повседневной (боевой) деятельности войск, так и при обучении различных категорий военнослужащих требует большой подготовительной работы, однако она окупается теми перспективными возможностями, которые предоставляются этими системами. Необходимо подчеркнуть при этом, что право и обязанность принятия управленческих и любых других решений всегда остается за человеком.

Отчет о НИР «Разработка типового варианта автоматизированного учебно-методического комплекса учебных дисциплин основных образовательных программ кафедр ВА ВКО», шифр «АУМ-Комплекс». Тверь: ВА ВКО, 2006.