Конкурс на право получения грантов Санкт-Петербурга в сфере научной и научно-технической деятельности
Скачать 132.13 Kb.
|
Комитет по науке и высшей школе Санкт-Петербурга Открытый конкурс на право получения грантов Санкт-Петербурга в сфере научной и научно-технической деятельности КОНКУРСНЫЙ ПРОЕКТ «Модели и методы компьютерной поддержки взаимодействия эксперта и программиста в рамках отдельной предметной области» Научный руководитель: доцент каф. АСОиУ СПбГЭТУ (ЛЭТИ), Мустафин Н.А. Соисполнитель: ассистент каф. АСОиУ СПбГЭТУ (ЛЭТИ), Степулёнок Д.О. Санкт-Петербург 2010 Научная новизна работы В результате выполнения проекта будут разработаны модели и методы разработки программ и реализована библиотека компонент, предназначенная для создания программных продуктов в различных предметных областях на основе предметно-ориентированного подхода. Особенностью предметно-ориентированного подхода является вынесение всей логики работы связанной с моделью предметной области из основной программы в отдельные модули, более простые, понятые и доступные для модификации экспертами в предметной области. Редактируемые экспертами модули написаны на специально разработанном для этой конкретной предметной области языке программирования, называемом предметно-ориентированным языком. Преимущество такого подхода состоит в том, что созданные на его основе системы позволяют программисту сосредоточиться на создании платформы, реализующей понятия предметной области, а эксперту – на формальном описании предметной области и задач. Предметно-ориентированный подход имеет большие перспективы и следующие преимущества: - повышается гибкость настройки создаваемых систем. Их можно быстро адаптировать под изменяющиеся условия; - однажды созданная и отлаженная система может использоваться для решения множества прикладных задач, причём при решении новой прикладной задачи создаётся, по сути, новый продукт, который можно самостоятельно использовать и распространять; - предметно-ориентированный подход открывает широкое поле для создания программных платформ широкого применения, концентрирующих вокруг себя сообщество экспертов. Создаваемые платформы будут значительно удобнее для программирования задач в конкретной предметной области, что будет популяризировать саму идею программирования. Благодаря обмену идеями и решениями в сообществе экспертов на общем предметно - ориентированном языке эксперты получат возможность не только решать свои задачи, но и обсуждать различные подходы к их решению. Научно-технический уровень работы Руководитель проекта является ассоциированным членом проекта ИнтерГео, который объединил ведущих производителей программного обеспечения для преподавании математики в школе в Европе, США, Канаде и других странах. Цель проекта ИнтерГео – разработать единый формат для представления задач систем динамической геометрии в разных странах. Поскольку средства динамической геометрии являются наиболее развитым инструментальным средством поддержки преподавания школьной математики во всем мире, разрабатываемый в этом проекте формат характеризует мировой уровень представления задач в области электронного обучения. Авторы заявляемого проекта учитывают совместимость разрабатываемого формата с форматом ИнтерГео и, тем самым, гарантируют высокий научно-технический уровень работы. Научный руководитель и соисполнитель работы имеют свидетельство о регистрации интеллектуальной собственности на программу для ЭВМ «Конструктор электронных представлений математических задач, основанных на конечных множествах объектов, обеспечивающий автоматическую верификацию ответов» (№2009615647 от 24 июня 2009 года). В 2006-2008 годах под его руководством был выполнен проекты создания информационных источников сложной структуры (заказчик – Национальный Фонд Подготовки Кадров): а) «Инструментальная среда поддержки исследовательской деятельности» (научный руководитель и исполнитель); б) «Среда верификации конструктивных гипотез и решений логически сложных математических задач» (научный руководитель и исполнитель); Постановка проблемы, цели, задачи Цель работы заключается в разработке модели и метода разработки программного обеспечения на основе предметно-ориентированного подхода, обеспечивающих эффективное взаимодействие экспертов предметной области и программистов для создания качественных программных продуктов. Задачи:
Использование автоматизированных систем помогает освободить человека от выполнения рутинных однообразных операций (которые могут выполнять и машины) для творческого интеллектуального труда. В современном обществе всё ещё много опасных, вредных, механических, однообразных работ, в которых эффективность человека может быть существенно повышена за счёт внедрения автоматизированных систем, что делает разработку этих систем актуальной задачей. Как правило, автоматизированные системы состоят из аппаратной и программной части. Аппаратная часть взаимодействует с окружающим миром (получает информацию из внешнего мира, обрабатывает и предоставляет её в удобном для человека виде, управляет исполнительными устройствами, производящими физические действия). Программная часть управляет (задаёт алгоритм) работы всей системы. В данной работе используется подход, при котором аппаратная часть собирается из существующих компонент, а основное внимание уделяется разработке программной части. Сейчас создание программной части является весьма трудоёмким процессом, что делает актуальным повышение его эффективности. Эффективность предлагается повышать за счёт автоматизации взаимодействия экспертов в предметной области и программистов. Идеальным результатом такого повышения эффективности могло бы быть стирание границы между языком программирования и языком предметной области, при этом программисты были бы больше не нужны, но эта цель пока не достигнута. Использующиеся в настоящее время средства взаимодействия между экспертом и программистом (язык UML, написание спецификаций), не обеспечивают достаточной гибкости разрабатываемым программным продуктам, например, не обеспечивают быстрое изменения программного средства при незначительных изменениях технического задания. Таким образом, создание средств для автоматизации перевода технического задания в программный код и сближения языка экспертов предметной области и языка программирования используемого для решения задач данной предметной области является актуальной проблемой. Такие средства автоматизации получили название предметно-ориентированных языков. А сам подход – предметно-ориентированного подхода. Разработка с использованием предметно-ориентированных языков – сложная техническая задача. В данной диссертационной работе исследуются модели и методы разработки необходимых программных продуктов для реализации предметно-ориентированного подхода. Подходы к решению В реализуемом проекте предлагается подход к форме представления задач в системах дистанционного обучения, отличный от существующего в системах дистанционного обучения в настоящее время: - задачи хранятся в едином формате, который, даже будучи открытым, даёт об ответе не больше информации, чем само условие задачи, - проверка решений осуществляется параллельной обработкой ответов, представленных тестируемыми, и самого условия задачи специальными интерпретаторами условий задач, которые генерируют решение по формальному описанию условия задачи. Процесс создания нового предметно-ориентированного языка состоит из трех шагов:
Абстрактный синтаксис описывает понятия используемые в языке, в виде пригодном для машиной обработки. Существует два способа задания абстрактного синтаксиса в виде метамодели и КС-грамматики. Конкретный синтаксис – представление понятий абстрактного синтаксиса, которыми может манипулировать пользователь. Представление может быть текстовым, графическим или симбиозом двух первых. Правила трансформаций (трансляции) – правила, по которым абстрактное представление транслируется в исполнимое. Различают два типа трансформации горизонтальные и вертикальные. При горизонтальной трансформации программа переводится на тот же язык или того же уровня. Примером горизонтальной трансформации может служить автоматический рефакторинг предоставляемый современными средствами разработки. Примером вертикальной трансформации может служить генерация java байт кода из java файлов (перевод на язык ниже уровнем). При создании ПОЯ нужно разработать не только сам язык, но и среду программирования (IDE), удобный редактор кода, отладчик, профилировщик и т.д. Тут возможно несколько подходов.
В описании любой задачи, предполагающей автоматизированную проверку решения, можно выделить две основные части. Первая предназначена для представления задачи в понятной человеку форме (например, словесное описание условия задачи), вторая представляет формализованное описание, понятное машине, вычислительной среде или интерпретатору, которые собственно и осуществляют проверку решения. В существующих системах эти части никак не связаны между собой и реализуются разными форматами данных. Следствием такого разделения является необходимость создания специальной инфраструктуры для подготовки задач, в которой участвуют авторы задачи, учителя, решающие их и готовящие ответы, администраторы, вводящие ответу в систему дистанционного обучения. Такая цепочка, с одной стороны может привести к ошибкам в ответах, с другой способствует несанкционированному доступу к ответам задач. Таким образом, имеется противоречие между существующими формами представления данных в системах контроля и требованиям к безопасности этих данных. Это противоречие определяет проблему исследования. Целью работы является разработка такого формата представления задач в системах дистанционного обучения, который бы допускал их представление и верификацию решения по формальному описанию условия задачи. Для достижения цели необходимо решить следующие научно-технические задачи: - разработать требования к формату задачи, которые позволят представить любую задачу, сформулированную в математической форме, в данном формате; - на примере одной из предметных областей провести детализацию формата для поддержки задач данной области; - провести проверку разработанного формата в работе с задачами данной предметной области. Авторы имеют задел в форме функционирующей системы для поддержки работы с комбинаторными задачами и в рамках данного проекта планируют обобщить результаты, определив общий формат задач. В процессе выполнения проекта будет разработана
Практическая значимость работы
На основе разработанного подхода спроектирована система поддержки дистанционного конкурса «Конструируй, исследуй, оптимизируй!», представляющая новый вид дистанционной системы учебного назначения. Оценка результатов Оценка результатов будет производиться на основе следующих критериев:
Разработана технология повышения эффективности разработки имитаторов на основе внедрения предметно-ориентированного подхода в разработку производственного программного обеспечения. О наличии возможности использования результатов работы на практике Руководитель проекта участвует в нескольких проектах по дистанционному обучению, в которых разработка формата, который составляет суть заявки, является весьма востребованной задачей, и разработанный формат будет незамедлительно внедрен в систему DCES поддержки научных соревнований школьников. О наличии кадровых, материально-технических ресурсов для выполнения работы Авторы имеют свидетельство об интеллектуальной собственности, полученное на группу ученых, которые и образуют данный коллектив. Авторы заявки имеют задел, как теоретический, так и практический – в создании прототипа разрабатываемого проекта. О важности результатов работы для Санкт-Петербурга Санкт-Петербург на протяжении многих лет является мировым образовательным центром, но сохранение этого статуса в современных условиях требует серьезного внимания к развитию технологий дистанционного обучения. Существующие системы дистанционного обучения недостаточно эффективны в преподавании точных наук, причём эта проблема является не только отечественной, но и мировой. Предложенный проект является шагом к переходу на дистанционные образовательные системы нового уровня, существенно расширяющие спектр специальностей, по которым можно вести дистанционное обучение. Реализация предложенного проекта позволит увеличить технический потенциал в организации дистанционного обучения точным наукам и тем самым будет способствовать превращению Санкт-Петербурге в центр дистанционного обучения. Список публикаций соискателя (и соисполнителя) по теме проекта
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Конкурс на получение грантов Правительства Российской Федерации для... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |  | Конкурсный отбор на предоставление в 2013 году субсидий молодым ученым,... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Конкурс организуется Региональным молодежным общественным движением... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Перечень показателей Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Анкета участника конкурса Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Приложение 3 Индикаторы достойного труда Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Современное состояние кадрового потенциала медицинской науки в Российской Федерации Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | «Мурманский государственный гуманитарный университет» (мггу) методические... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Образование и наука: мотивация и модели поведения выпускников ведущих университетов России Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Положение об организации и проведении конкурса на получение областных... «Многообразные связи, возникающие между социальными группами, классами, нациями, а также внутри них в процессе экономической, социальной,... |
| Проект положения о региональном конкурсе научно-исследовательских... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Показатели Плана мероприятий ("дорожная карта") "Изменения в отраслях... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Заявка-обоснование для включения в перечень проектов, выполняемых... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Проект алтайский край закон о государственной региональной молодежной политике в алтайском крае Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
| Дмитрий Медведев подписал распоряжение об утверждении государственной... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... | | Постановление От 15 ноября 2010 г. N 212-п об именных премиях правительства... Новосибирской области от 20. 04. 1995 n 17-оз "О научной деятельности и научно-технической политике Новосибирской области", в целях... |
