Отзыв ведущей организации (Математическое и программное обеспечение системы дистанционного обучения на базе веб-конференций)

125г)93. Москва, ГСП-З, А-ЗО, Воггоколамское ш., д. 4 На№ Уважаемый Андрей !3икторович! Направляю Вам отзыв ведущей организации на диссертацию Алексейчука Андрея Серг-еевича «Математическое и программное обеспечение системы дистанционного обучения на базе веб-конференций», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 05.13.11 «Математическое н программное обеспечение вычислительных машин.

комплексов и компьютерных сетей». Приложение: отзыв на 10 листах в двух экземплярах. Заместгггель директора ФИЦ ИУ !'А1 А.А. Зацаринный дл.н. Федеральное государственное учр~кденпе «Федеральный исследовательский центр ггйнформатнка и управленпе» Российской академии наук» (ФИЦ ИУ РАН) Россия 11903, г.мгсква узь Вавилова, л.44, кори. 2 'г . Я14гкэ)135412-гЦ Я14в93 54В Е-гиа11: 1Р1гаи®1Р1гаи.ги Ь)й1,1~юаУв,1Д)геап,ггэ о у~И,.Й:/ ~ № -/Я~Я -4У/ Председателю совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидага наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.125.04, на базе Московского авийционною ннс'п1тута (национального исследовательского университета) (МАИ), д.ф.-м.н..

доценту Наумову Андрею Вииоровичу Заместитель директора Федерального государственного учреждения «Федеральный исследовательский центр <<Информатика и управление» 1'оссийской академии ~д ~ЗИВА~~ . "„' ~ь+ наук», доктор технических наук, :34царинный Александр Алексеевич -'Ф я 2017 г ОТЗЫВ ведущей организации «Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН» на диссертацию Алексейчука Андрея Сергеевича «Математическое и программное обеспечение системы дистанционного обучения на базе веб-конференций».

представленную на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей» Актуальность темы исследовании Широкое внедрение современных компьютерных средств и технологий открывает новые перспективы развития средств дистанционного обучения и получения образования тем лицам, кому недоступно очное обучение. На сегодняшний день в практике дистанционного обучения используются системы дистанционного обучения (СДО), основанные на НТМ1.-технологии, а также программные системы, реализующие различные формы взаимодействия в режиме реального времени: веб-конференции видео- и ~ оьляи оз„"ы з и, ~'.

р —.;-- --у-~ телеконференции, вебинары и т.д. Однако системы реального времени не предусматривают встроенных средств, реализующих индивидуальный подход к обучению студентов„а задача учета успеваемости и обеспечения обратной связи в процессе обучения возлагается на пользователей системы. Существующие методы индивидуализации и обеспечения обратной связи актуальны лишь для СДО, не относящихся к системам реального времени.

Диссертационная работа Алексейчука А. С. посвящена проблеме разработки математического и программного обеспечения системы дистанционного обучения, особенностью которой является передача информации в режиме реального времени с возможностью отработки навыков решения типовых задач предмета в режиме веб-конференции при помощи мультимедийного веб-приложения. Актуальность такой работы обусловлена новизной данной формы обучения, необходимостью разработки теоретических основ индивидуального подхода к обучению в режиме реального времени и необходимостью развития методов взаимодействия, обеспечивающих практическую реализацию учебного процесса, Цель работы Целью работы является создание математической модели организации индивидуального обучения студентов ВУЗов в режиме веб-конференции и практическая разработка системы дистанционного обучения на базе вебконференций, имеющей средства контроля знаний студентов и реализующей разработанную математическую модель индивидуализации обучения.

Структура и содержание работы Работа содержит введение, четыре главы, заключение и список литературы, включающий 123 наименования. Объем работы составляет 137 машинописных страниц, работа содержит 51 рисунок и 8 таблиц. Во введении обоснована актуальность темы исследования„приведен обзор текущего состояния проблемы, определены область исследования, научная новизна, сформулирована цель„ обоснована достоверность и практическая ценность работы, приведены данные об апробации и публикациях, сформулированы основные результаты, выносимые на защиту, описана общая структура работы. В первой главе приведено обоснование необходимости разработки новой программной системы, реализующей обучение в форме веб-конференции, поскольку сугцествующие и используемые на сегодняшний день программные решения и интернет-сервисы либо требуют значительных материальных затрат на подписку и использование, либо имеют закрытую и негибкую архитектуру, либо не поддерживают функций индивидуализации обучения и обеспечения обратной связи„ что особенно актуально для изучения математических дисциплин.

В связи с этим поставлена задача проектирования нового программного решения, удовлетворяющего требованиям гибкости, открытости и доступности. В главе приведена требуемая функциональность программной системы, показана необходимость разработки встроенной экспертной системы с целью обеспечения эффективного учебного процесса с обратной связью, проведен анализ требований к программному обеспечению, выбраны технологии для реализации программной системы. Предлагается клиент-серверная архитектура программного комплекса, состоящего из ряда взаимосвязанных компонент, обмениваюшихся информацией по выбранным протоколам передачи данных.

Во второй главе представлена математическая модель работы информационной системы, предназначенной для формирования индивидуальной траектории обучения каждого студента путем автоматического составления расписания занятий с разбиением студентов на группы в соответствии со сложностью предлагаемых заданий. Приведена постановка задачи формирования индивидуальной траектории обучения на основе обработки экспертной информации, хранящейся в базе данных. Для решения поставленной задачи разработана иерархическая нечеткая экспертная система, обрабатывающая входные данные (оценки студента при поступлении, предыдущие оценки по дисциплине, экспертные оценки сложности текущего и предыдущего занятий) и вырабатывающая рекомендации относительно рекомендуемого уровня сложности предстоящего занятия для каждого студента.

Для построения экспертной системы использованы математическая модель искусственной нейронной сети и модель иерархического нечеткого вывода. Нейронная сеть используется для нечеткой классификации студентов по уровню их начальной успеваемости. Выбор нейросетевой модели для решения этой задачи обусловлен способностью нейросети обобщать входные данные, представленные на этапе обучения сети обучающей выборкой.

В главе обоснован выбор архитектуры сети (многослойная сеть с двумя скрытыми слоями) и приведены расчеты, обосновывающие выбор параметров сети. Выбор модели иерархического нечеткого вывода обоснован тем, что она позволяет при помощи относительно небольшого количества правил вывода описать взаимосвязь между входными и выходной переменными.

Данная модель позволяет избежать комбинаторного разрастания базы правил нечеткого логического вывода при росте количества входных переменных. В главе приводится пример расчетов, производимых экспертной системой для построения траектории обучения студента. Из интерпретации представленных расчетов следует, что предложенная модель способна адекватно учитывать как начальный уровень подготовки студента, так и изменения текущего уровня его успеваемости путем соответствующего выбора рекомендуемого уровня сложности занятий. Третья глава посвящена методам реализации программного комплекса, осуществляющего общение в режиме веб-конференции. Описывается важный элемент, без которого создание подобных систем невозможно,— механизм синхронизации событий, в качестве которого используется технология общих объектов.

Приведена структура реляционной базы данных, в которой хранятся материалы заданий, данные о пользователях, оценки студентов„расписание занятий и т.д. Перечислены протоколы и форматы обмена данными между компонентами программного комплекса. Приведено подробное описание самостоятельно разработанного автором формата данных, используемого для обмена информацией между преподавателями и студентами и для хранения учебных материалов в базе данных, и математическое описание процесса решения задач с применением данного формата.