«8D06102 - Информатика» мамандығы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Назырова Айжан Есболовна диссертациясын қорғауы
Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Назырова Айжан Есболовна «8D06102 – Информатика» білім беру бағдарламасы бойынша ««Оқыту нәтижелерін интеллектуалды бағалау технологиясы»» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Л.Н.Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «Жасанды интеллект технологиялары» кафедрасында орындалды.
Қорғау тілі - қазақ тілінде
Ресми рецензенттер:
Дауренбеков Куаныш Койшыгулович - техника ғылымдарының кандидаты, Студенттік мәселелер жөніндегі департамент директоры, С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық зерттеу университеті (Астана қ.);
Кумаргажанова Сауле Кумаргажановна - техника ғылымдарының кандидаты, Цифрлық технологиялар және жасанды интеллект мектебінің қауымдастырылған профессоры, Д.Серікбаев атындағы Шығыс Қазақстан техникалық университеті (Өскемен қ.).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Мансурова Мадина Есимхановна - физика-математика ғылымдарының кандидаты, доцент, «Жасанды интеллект және Big Data» кафедрасының меңгерушісі, Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті (Алматы қ.);
Ускенбаева Раиса Кабиевна – техника ғылымдарының докторы, Басқарма мүшесі – Академиялық мәселелер жөніндегі проректор, Satbayev University (Алматы қ.);
Гильмуллин Ринат Абрекович - физика-математика ғылымдарының кандидаты, Татарстан Республикасы Ғылым Академиясы Қолданбалы семиотика институтының директоры (Қазан қ., Татарстан, Ресей).
Ғылыми кеңесшілері:
Бекманова Гульмира Тылеубердиевна – техника ғылымдарының кандидаты, PhD докторы, Ақпараттық технологиялар факультеті «Жасанды интеллект технологиялары» кафедрасының профессор м.а., Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті (Астана қ.);
Shadi A. Aljawarneh – Иордания ғылым және технологиялар университетінің Ақпараттық қауіпсіздік және бағдарламалық инженерия кафедрасының профессоры, PhD докторы (Иордания).
Қорғау 2024 жылғы 29 қараша, сағат 15:00 Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D06102 – Информатика» мамандығы бойынша «8D061 – Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі онлайн форматта өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://clck.ru/3EEj2v
Мекен-жайы: Астана қ., Қ. Сәтбаев көшесі, 2, Бас ғимарат, Мәжіліс залы, № 302 ауд.
Аңдатпа (қаз.): Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Қазіргі уақытта білім беру бағдарламаларын ұсынудың қолданыстағы әдістері оқу нәтижелерін жеткілікті деңгейде бақылауға мүмкіндік бермейтін елеулі шектеулерге ие. Мұндай әдістер құзыреттіліктер, пәндер және оқу нәтижелері арасындағы семантикалық байланысты қамтамасыз етпейді. Нәтижесінде, білім беру бағдарламаларын әзірлеуге арналған құралдар, әдетте, оқу процесінің тұтас, мазмұнды үлгісіне негізделмейді және білім беру бағдарламаларын талдау мүмкіндіктерін ұсынбайды. Осы білім беру мазмұнын басқару мәселесін мазмұндық деңгейде шешу үшін тиісті технологиялар мен әдістемелерді қолдану орынды, олардың ішінде онтологиялық модел ерекше орын алады. Онтологиялық модел ақпаратты ұсынудың білімдік моделін жүзеге асырады, оның негізі ұғымдар түйіндері мен олардың арасындағы байланыстардан тұратын семантикалық желіні құру болып табылады. Семантикалық технологиялар ақпаратты машинамен оқылатын түрде ұсынудың келесі қадамы болып табылады. Олар мәліметтерді адам ойлауына ұқсас логика арқылы модельдеуге және өңдеуге мүмкіндік береді, бұл білім беру бағдарламаларын талдау мен басқаруда интеллектуалды ой қорыту процедураларын қолдануға жол ашады. Онтологиялық модел пәндік саланы еркін құрылымды семантикалық граф түрінде сипаттайды – оны онтология деп атайды. Формальды деңгейде онтология объектілер класстары мен олардың арасындағы қатынастарды модельдеуге мүмкіндік беретін концепттер мен рөлдер жиынтығынан тұратын жүйе болып табылады. Бейресми тұрғыда онтология – бұл нақты білім саласына қолданылатын әлем туралы түсінік, ол сол саланың терминдері мен олардың қолдану ережелерін сипаттайды, және сол терминдердің мағыналарын шектейтін нормаларды қамтиды. Онтологиялық моделді қолдану осындай зерттеулерді ерекше өзекті етеді, өйткені Болон процесі аясында білім беру бағдарламаларын әзірлеу оқу нәтижелерін, бағдарлама мақсаттарын және күтілетін нәтижелерді анықтаудан басталуы керек. Алайда іс жүзінде білім беру бағдарламалары көбінесе пәндер тізіміне дейін қысқартылып, қойылған мақсаттар мен нәтижелердің орындалуын тексеру мүмкіндігінсіз қалады. Әзірленген технология білім беру бағдарламаларын жобалаудың сапасын арттыруға мүмкіндік береді, өйткені ол бағдарламада құзыреттіліктер мен оқу нәтижелерін біріктіреді, сондай-ақ білім беру бағдарламаларының жобалау кезеңінде олардың дұрыстығы мен үйлесімділігін тексеру мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Диссертациялық зерттеудің мақсаты: - Оқыту нәтижелерін интеллектуалды бағалау технологиясын әзірлеу; Зерттеу міндеттері: - Білім беру бағдарламасының онтологиялық моделін әзірлеу; - Құзыреттіліктердің иерархиялық моделін әзірлеу; - Білім беру бағдарламасындағы құзыреттіліктерді игеру деңгейін бағалау үшін математикалық модель құру; - Білім беру бағдарламасының конструкторын жасау және бағдарламалық түрде жүзеге асыру. Зерттеу әдістері: - Онтологиялық модельдеу; - Білімді ұсынудың логикалық әдістері; - Дескрипциондық логиканың математикалық аппараты; - Программалау әдістері. Ғылыми жаңалығы: - Білім беру бағдарламасының конструкторының жаңа онтологиялық моделін әзірлеу; - Құзыреттіліктердің жаңа иерархиялық моделін әзірлеу; - Білім беру бағдарламасындағы құзыреттіліктерді игеру деңгейін бағалау үшін математикалық модель әзірлеу. Қорғауға шығарылатын негізгі тұжырымдар (дәлелденген ғылыми гипотезалар мен жаңа білім болып табылатын басқа да қорытындылар): - Білім беру бағдарламасы конструкторының онтологиялық моделі; - Құзыреттіліктердің иерархиялық моделі; - Білім беру бағдарламасындағы құзыреттіліктерді игеру деңгейін бағалауға арналған математикалық модель; - Білім беру бағдарламасы конструкторының архитектурасын жасау және бағдарламалық түрде жүзеге асыру. Зерттеу жұмысының негізгі нәтижелерінің сипаттамасы Нәтиже 1. Білім беру бағдарламасының онтологиялық моделі әзірленді, ол оқытылатын курстарды олардың қалыптастыратын дағдылары және студенттің біліктілігіне қойылатын бастапқы талаптар (пререквизиттер) тұрғысынан көрсетеді. Модель оқу кезеңдерінің уақыттық байланыстарын ескереді, бұл оқу курстарының реттілігін басқаруға мүмкіндік береді. SPARQL сұраулары әзірленді, олар білім беру бағдарламасын курстардың бастапқы талаптарының және студенттің алдыңғы оқу кезеңінде қалыптасқан дағдыларының сәйкестігіне талдау жасауға мүмкіндік береді. Сұраулардың нәтижесі – оқу кезеңінің талаптарына кіретін, бірақ алдыңғы оқу кезеңдерінде қалыптаспаған дағдылардың жиынтығы. Нәтиже 2. Құзыреттіліктердің онтологиясы әзірленді, оның құрылымы еркін деңгейлер саны бар ациклді граф түрінде ұсынылған. Иерархияның жоғарғы деңгейінде түйіндер құзыреттіліктер түрлеріне сәйкес келеді. Әдетте, әрбір түйінде оның мазмұнының егжей-тегжейлі сипаттамаларын беретін бірнеше қосымша құзыреттіліктер болады. Ұсынылған модель онтология түрінде жүзеге асырылып, білім беру бағдарламасының онтологиясымен біріктірілген. Құзыреттіліктер онтологиясын мәліметтермен толтыру және рекурсивті алгоритм арқылы мәліметтерді шығару үшін Python тілінде Owlready2 кітапханасын пайдалана отырып, бағдарламалық код әзірленді. SPARQL сұраулары мен Python кодының көмегімен білім беру бағдарламасының үйлесімділігін тексеру алгоритмі жүзеге асырылды. Бұл алгоритм семестрде оқытылатын пәндерге қажет құзыреттіліктер жиынтығы мен студенттер қазірдің өзінде игерген құзыреттіліктер жиынтығы арасындағы айырмашылықты анықтауға негізделген. Нәтиже 3. Осы жұмыстың нәтижесі студенттердің кәсіби құзыреттіліктерін бағалауға арналған KL-дивергенциясын қолдануға негізделген математикалық модельді әзірлеу болып табылады. Бұл модель білім беру бағдарламасының күтілетін нәтижелері мен студенттердің әртүрлі форматтағы тапсырмаларда (тесттер, жазбаша жұмыстар, емтихандар) көрсеткен нақты нәтижелерінің сәйкестігін бағалауға мүмкіндік береді. Бұл модельді қолдану студенттердің құзыреттіліктерді игеру деңгейін сандық көрсеткіштер негізінде анықтауға, білім мен дағдыларды бағалаудың объективтілігін және дәлдігін арттыруға, пән мен бағдарламаның барлық қажетті құзыреттіліктеріне сәйкес келетін тапсырмалар құруға, сондай-ақ білім беру бағдарламаларын кәсіби қызмет талаптарына сәйкестігін жақсарту үшін бейімдеуге мүмкіндік береді. Алынған нәтижелердің жаңалығы мен маңыздылығын негіздеу Нәтиже 1. Білім беру бағдарламасының конструкторының онтологиялық моделі. Жаңалығы: Бұл жұмыстың жаңалығы білім беру бағдарламасының онтологиялық моделін әзірлеуде, ол курстар қалыптастыратын дағдыларды және студенттердің біліктілігіне қойылатын бастапқы талаптарды (пререквизиттер) алғаш рет ескереді. Модельдің маңызды элементі - оқу кезеңдері арасындағы уақыттық байланыстарды қосу, бұл курстардың реттілігін және олардың дағдылармен байланысын бақылауға мүмкіндік береді. Әзірленген SPARQL сұраулары студенттердің дағдылары мен келесі курстардың талаптарының сәйкестігін автоматтандырылған түрде талдауды қамтамасыз етеді. Алғаш рет студент алған дағдылар мен келесі оқу кезеңінің бастапқы талаптары арасындағы сәйкессіздіктерді анықтауға мүмкіндік беретін модел ұсынылды, бұл оқу траекторияларын мақсаттарға сәйкес дәлірек бейімдеуге ықпал етеді. Маңыздылығы: Бұл жұмыстың маңыздылығы қазіргі білім берудегі негізгі мәселелердің бірін шешуге бағытталған - студенттер алған дағдылар мен келесі курстардың талаптары арасындағы сәйкессіздік. Әзірленген білім беру бағдарламасының онтологиялық моделі оқу траекторияларын жобалауға тереңірек және құрылымды моделді қамтамасыз етеді, дағдылар мен бастапқы талаптарды (пререквизиттерді) біртұтас жүйеге біріктіреді. Бұл студенттер дайындығындағы олқылықтарды болдырмауға және құзыреттіліктердің үздіксіз дамуын қамтамасыз етуге көмектесіп, білім беру процесінің сапасын арттыруға ықпал етеді. Нәтиже 2. Құзыреттіліктердің иерархиялық моделі. Жаңалығы: Бұл жұмыстың жаңалығы құзыреттіліктердің онтологиялық моделін еркін деңгейлі құрылыммен, яғни бірнеше деңгейлерде егжей-тегжейлі құзыреттіліктерді сипаттай алатын ациклді граф түрінде әзірлеуде. Алғаш рет құзыреттіліктер онтологиясы мен білім беру бағдарламасының онтологиясының интеграциясы ұсынылды, бұл құзыреттіліктер мен оқу пәндері арасындағы семантикалық байланысты қамтамасыз етеді. Бұл оқу траекторияларын дәлірек моделдеуге және білім беру бағдарламаларының құзыреттіліктер талаптарына сәйкестігін тексеруге мүмкіндік береді. Маңыздылығы: Бұл жұмыстың маңыздылығы құзыреттіліктер мен білім беру бағдарламаларын басқаруға арналған тиімді құрал жасауда, бұл қазіргі құзыреттілікке негізделген білім беру жүйелері үшін өте маңызды. Құзыреттіліктер онтологиясын білім беру бағдарламасының онтологиясымен біріктіру оқу траекторияларын дәлірек жоспарлауды қамтамасыз етеді, бұл оқытудағы олқылықтарды жоюға және студенттер дайындығының сапасын арттыруға ықпал етеді. Нәтиже 3. Құзыреттіліктерді игеру деңгейін бағалауға арналған математикалық модель. Жаңалығы: Бұл зерттеудің жаңалығы студенттердің кәсіби құзыреттіліктерін бағалауға арналған математикалық модельді KL-дивергенциясын (Кульбак–Лейблер дивергенциясы) пайдалана отырып әзірлеуде. Бұл модель студенттердің тек білімді игеру деңгейін ғана емес, сонымен қатар алған құзыреттіліктерін әртүрлі контекстерде қолдану қабілетін дәлірек бағалауға мүмкіндік береді. Дәстүрлі әдістерден айырмашылығы, ұсынылған модел білім беру бағдарламасының күтілетін нәтижелері мен студенттердің көрсеткен нақты нәтижелері арасындағы сәйкессіздіктерді сандық тұрғыдан бағалауға мүмкіндік береді. Маңыздылығы: Бұл зерттеудің маңыздылығы студенттердің кәсіби құзыреттіліктерін бағалаудың жаңа әдісін ұсынуында, бұл қазіргі білім беру талаптарына сай ерекше өзекті болып табылады. KL-дивергенциясын қолдану күтілетін және нақты оқу нәтижелері арасындағы айырмашылықтарды бағалауды неғұрлым объективті және егжей-тегжейлі етуге мүмкіндік береді. Бұл маңызды, өйткені дәстүрлі әдістер көбінесе құзыреттілік моделінің барлық аспектілерін қамтымайды және студенттердің болашақ кәсіби қызметінде қажетті дағдылар мен білімдерді қаншалықты тиімді игергенін дұрыс өлшеуге мүмкіндік бермейді. Ғылымның даму бағыттары немесе мемлекеттік бағдарламаларға сәйкестігі Зерттеу келесі бағыттарға сәйкес келеді: 4. Ақпараттық, коммуникациялық және ғарыштық технологиялар. 4.1 Жасанды интеллект және ақпараттық технологиялар. Әрбір жарияланымның дайындалуындағы ізденушінің үлесін сипаттау «Оқу нәтижелерін интеллектуалды бағалау технологиясы» тақырыбы бойынша диссертациялық жұмыс аясында үш мақала ұсынылды: 1. «Analysis of the Consistency of Prerequisites and Learning Outcomes of Educational Programme Courses by Using the Ontological Approach»: Онтологиялық моделді білім беру бағдарламаларын әзірлеу және талдау үшін қолдану сипатталады. Курстардың құрылымы мен мазмұнын модельдеу үшін Protégé 5.5.0 редакторын пайдалану, оқу жоспарларының талаптарға сәйкестігін бағалауға және студенттердің құзыреттіліктерін қалыптастыруға мүмкіндік береді. Сондай-ақ, бұл әдіс білім беру жүйелерінде интеграцияны және бірлескен жұмысты жеңілдетеді. 2. «Ontological approach for competency-based curriculum analysis»: Білім беру бағдарламалары үшін құзыреттіліктерді онтологиялық әдіспен әзірлеу қарастырылады, ол құзыреттіліктердің иерархиялық ұйымдастырылуы мен кіріс талаптарын модельдеу үшін семантикалық технологияларды қолданады. Бұл модел оқу жоспарларының үйлесімділігін жақсартуға және академиялық мобильділікті қолдауға ықпал етеді. 3. «Application for Creating and Analyzing Competency-Based Curricula Using an Ontological Approach»: Құзыреттілікке негізделген моделге сүйене отырып, оқу жоспарларын жасау және талдау үшін заманауи бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу сипатталады. Бұл бағдарламалық жасақтама құзыреттіліктерді құрылымдау және бағалау үшін онтологиялық модельдеуді қолданады, бұл білім беру бағдарламаларының икемділігі мен үйлесімділігін жақсартып, оларды қазіргі заман талаптарына сай бейімдеуге мүмкіндік береді. Құзыреттілікке негізделген моделге сүйене отырып, оқу жоспарларын жасау және талдау үшін заманауи бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу сипатталады. Бұл бағдарламалық жасақтама құзыреттіліктерді құрылымдау және бағалау үшін онтологиялық модельдеуді қолданады, бұл білім беру бағдарламаларының икемділігі мен үйлесімділігін жақсартып, оларды қазіргі заман талаптарына сай бейімдеуге мүмкіндік береді. Жарияланымдар: Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым және жоғары білім саласында сапаны қамтамасыз ету комитеті ұсынатын ғылыми басылымдар: 1. Omarbekova, A., Nazyrova, А., N. Tasbolatuly, & Bekmanova, G. (2023). Ontological model of an intelligent e-learning system and learning outcomes. ҚР ҰҒА жаңалықтары. Физика-математика сериясы, (2), 108–127. 2. Назырова, А., Бекманова, Г., Муканова, А., Калдарова, М. и Тасболатұлы, Н. 2023. Создание онтологической модели образовательной программы. Вестник «Физико-математические науки». 83, 3 (сен. 2023), 158–167. 3. А. Ж. Кинтонова, Е. Умбетали, А. Е. Назырова, А. А. Конырханова, Онлайн оқыту веб-қосымшасын жобалау мен жасау технологиялары, Вестник Национальной инженерной академии Республики Казахстан. 2021. № 1 (79) Web of Science және Scopus ғылыми дерекқорларына кіретін басылымдардағы жарияланымдар: 1. Nazyrova, A., Milosz, M., Bekmanova, G., Omarbekova, A., Mukanova, A., & Aimicheva, G. (2023). Analysis of the Consistency of Prerequisites and Learning Outcomes of Educational Programme Courses by Using the Ontological Approach. Applied Sciences, 13(4), 2661. (Мақала) 2. Milosz, M., Nazyrova, A., Mukanova, A., Bekmanova, G., Kuzin, D., & Aimicheva, G. (2024). Ontological approach for competency-based curriculum analysis. Heliyon, 10(7). (Мақала) 3. Nazyrova, A., Milosz, M., Mukanova, A., Bekmanova, G., Kuzin, D., & Shadi, A. (2024). Application for Creating and Analyzing Competency-Based Curricula Using an Ontological Approach. IEEE Access. (Мақала) 4. Nazyrova, A., Bekmanova, G., Omarbekova, A., Zulkhazhav, A., & Yelibayeva, G. (2023, September). The Use of a Morphological Analyzer in Assessing the Achievements of Learning Outcomes. In 2023 8th International Conference on Computer Science and Engineering (UBMK) (pp. 294-299). IEEE. (Конференция жариялымдары) 5. Bekmanova, G., Nazyrova, A., Sharipbay, A., Suvorovsky, O., & Somzhurek, B. (2021, October). Two approaches of improving e-learning models qualities. In The 7th International Conference on Engineering & MIS 2021 (pp. 1-3). (Конференция жариялымдары) 6. Bekmanova, G., Nazyrova, A., Omarbekova, A., & Sharipbay, A. (2021). The Model of Curriculum Constructor. In Computational Science and Its Applications–ICCSA 2021: 21st International Conference, Cagliari, Italy, September 13–16, 2021, Proceedings, Part II 21 (pp. 459-470). Springer International Publishing. (Конференция жариялымдары) Шетелдік ғылыми басылымдардағы жарияланымдар: 1. Кузин Д. А., Турмаганбетова Ш. К., Назырова А. Е., Муканова А. С. Модификация онтологии owl-time и ее применение в семантической модели учебного плана. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и Технические Науки. -2023. -№06/2. -С. 105-111 DOI 10.37882/2223-2982.2023.6-2.23 Авторлық куәліктер, патенттер: 1. «Білім беру бағдарламалары конструкторының» онтологиялық моделі. № 29937, 2023 жылғы 14 қыркүйек. Авторлары: Назырова Айжан Есболовна, Муканова Асель Сериковна, Бекманова Гульмира Тылеубердиевна 2. Білім беру бағдарламалары конструкторының моделі. № 49547, 2024 жылғы 10 қыркүйек. Авторлары: Бекманова Гульмира Тылеубердиевна, Зулхажав Алтанбек 3. Құзыреттіліктерге негізделген оқу бағдарламаларының анализаторы. № 49546, 2024 жылғы 10 қыркүйек. Авторлары: Бекманова Гульмира Тылеубердиевна, Муканова Асель Сериковна 4. Онтологиялық моделді қолдана отырып, құзыреттілікке негізделген оқу бағдарламаларын құруға және талдауға арналған қосымша. № 49535, 2024 жылғы 10 қыркүйек. Авторлары: Бекманова Гульмира Тылеубердиевна, Муканова Асель Сериковна.
Бұл зерттеу Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің Ғылым комитетімен қаржыландырылған (BR21882302 Цифрлық трансформация жағдайындағы қазақстандық қоғам: перспективалар мен тәуекелдер)
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://www.youtube.com/watch?v=-LT6VvQemEQ
