ЗАСТОСУВАННЯ АПАРАТА ТЕОРІЇ ШТУЧНИХ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ У ЗАДАЧАХ ПРИКЛАДНОЇ ПЕДАГОГІКИ ЗАКЛАДІВ ВИЩОЇ ОСВІТИ

 Галина Чабан  асистент кафедри педагогіки та інноваційної освіти Національного університету «Львівська політехніка», м. Львів, Україна.

 Олександра Кухтяк  кандидат педагогічних наук, провідний фахівець Центру тестування та діагностики знань Національного університету «Львівська політехніка», м. Львів, Україна.

Завантажити (Pdf)

 Розглянуто проблему аналізу соціальної системи, яка складається з множини студентів та викладачів закладу вищої освіти на предмет створення ефективних навчальних пар «викладач – студент». Для формування згаданих навчальних пар використано елементи теорії штучного інтелекту, що ґрунтується на штучних нейронних мережах. Проаналізовано задачі моделювання та кластеризації, які розв’язувались на прикладі структур Національного університету “Львівська політехніка”. Здійснено аналіз проведених досліджень, а також представлено перспективи розвитку останніх. 
 Ключові слова: прикладна педагогіка, навчальний процес, психологічна сумісність, ефективна навчальна пара, штучний інтелект, штучна нейронна межа, методика навчання. 

 Галина Чабан, ассистент кафедры педагогики и инновационного образования Национального университета “Львовская политехника”, г. Львов, Украина. 
 Александра Кухтяк, кандидат педагогических наук, ведущий специалист Центра тестирования и диагностики знаний Национального университета “Львовская политехника”, г. Львов, Украина. 

ПРИМЕНЕНИЕ АППАРАТА ТЕОРИИ ИСКУССТВЕННЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ В ЗАДАЧАХ ПРИКЛАДНОЙ ПЕДАГОГИКИ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
 Рассмотрена проблема анализа социальной системы, которая состоит из множества студентов и преподавателей учреждения высшего образования на предмет создания эффективных учебных пар «преподаватель – студент». Для формирования упомянутых учебных пар использованы элементы теории искусственного интеллекта, основанной на искусственных нейронных сетях. Проанализированы задачи моделирования и кластеризации, которые решались на примере структур Национального университета "Львовская политехника". Осуществлен анализ проведенных исследований, а также представлены перспективы развития последних. 
 Ключевые слова: прикладная педагогика, учебный процесс, психологическая совместимость, эффективная учебная пара, искусственный интеллект, искусственная нейронная сеть.

 Halyna Chaban, assistant of the Depatment of Pedagogy and Innovation Education at the National University “Lviv Polytechnic”, Lviv, Ukraine. 
 Oleksandra Kukhtiak, Candidate of Pedagogical Sciences, leading specialist of the Center of testing and Diagnostics of Knowledge at the National University “Lviv Polytechnic”, Lviv, Ukraine. 

APPLICATION OF THE ARTIFICIAL NEURAL NETWORKS THEORY IN PROBLEMS OF APPLIED PEDAGOGY OF HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS 
 The paper deals with the problem of social system analysis, which consists of a large number of students and teachers of a higher educational institution for the creation of effective educational pairs of a teacher-student. As an example, we used the elementary structures of Lviv Polytechnic National University - graduating departments. Elements of artificial intelligence theory based on artificial neural networks were used to form the mentioned training pairs. Two types of research are analyzed. The first type of research was to model effective training pairs of a student-teacher, and the second type was to isolate these effective pairs from a given sample size, that is, the clustering problem was solved. For the first type of tasks, we used the artificial neural network machine trained with the supervisor, in particular, the wellknown backpropagation method, implemented with the Matlab for Windows programming language. For the second type of tasks, the device used artificial neural networks trained without a supervisor, in particular, the famous method WTA (Winner Takes All - the winner takes everything), also implemented in the language of Matlab for Windows. It is also considered the possibility of improving our modeling and clustering methods by expanding the size of training vectors for supervisor networks, as well as expanding the coefficient matrix for clustering problems. The possibility of applying our methods to the problems of applied psychology and pedagogy with respect to such high sampling social systems is substantiated. The analysis of the conducted researches is carried out, as well as the development prospects of the latter are presented. The hypothesis about the possibility of combining modeling and clustering problems into a single one by expanding the order of the input vector columns and the coefficient matrix, that is, in mathematical interpretations of the implementation of a higher rank tensor, was hypothesized. 
 Keywords: applied pedagogy, educational process, psychological compatibility, effective educational pair, artificial intelligence, artificial neural network, teaching methodology.

Використані джерела 
[1] Н. А. Зенкова, “Моделирование на основе искусственных нейронных сетей как метод исследования в психологической науке”, Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки, т. 14. (3), Тамбов, с. 577-590, 2009. 
[2] Л. С. Куравский, С. Б. Малых, Т. Е. Кравчук, И. В. Кузнецова, и Н. Я. Семаго, “Методы классификации в психодиагностических исследованиях”, Вопросы психологии, №1, с. 157- 168, 2006. 
[3] Д. Майерс, Социальная психология. Санкт-Петербург: Питер, 2013. 
[4] С. Осовский, Нейронные сети для обработки информации, М.: Финансы и статистика, 2002. 
[5] О. В. Сухомлинська та К. Д. Ушинський. Українська педагогіка в персоналіях ХХ століття, О. В. Сухомлинська. Ред. Київ, Україна: Либідь, 2005, с. 284-292.
[6] Л. Л. Товажнянський, О. Г. Романовський, В. В. Бондаренко, О. С. Пономарьов, та З.О. Черваньова, Основи педагогіки вищої школи. Харків, Україна: НТУ ХПІ, 2005. 
[7] Г. В. Чабан, та Р. А. Чабан, “Моделювання соціально-психологічних процесів у навчальних структурах”, Актуальні проблеми соціології, психології, педагогіки, № 4 (21), с. 165-171, 2013. 
[8] Г. В. Чабан, “Моделювання ефективних навчальних пар викладач-студент у вишах на основі методів прикладної соціальної психології”, Вісник Одеського національного університету, т. 19, вип. 2 (32), с. 350-358, 2014. 
[9] Г. В. Чабан, “Визначення ступеня психологічної сумісності в навчальних структурах вищої освіти”, Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. № 1095, с. “Психологія”, вип. 53, с. 229-232, 2014. 
[10] Ф. Уоссермен, Нейрокомпьютерная техника: теория и практика. Москва, Россия: Мир, 1992. 
[11] Mayor, Julien, Plunkett, and Kim, “A neurocomputational account of taxonomic responding and fast mapping in early word learning”, Psychological review, 117(1):1, 2010. 
[12] W.G. Baxt, “Complexity, chaos and human physiology: the justification for non-linear neural computational analysis”, Cancer Letters. 1994. Vol. 77, No. 2–3. р. 85-93. 

References  
[1] N. A. Zenkova, “Modeling based on artificial neural networks as a research method in psychological science”, Vestnyk Tambovskoho unyversyteta. Ser. Estestvennыe y tekhnycheskye nauky, t. 14. (3), Tambov, s. 577-590, 2009. (in Russia) 
[2] L. S. Kuravskyi, S. B. Malukh, T. E. Kravchuk, Y. V. Kuznetsova, y N. Ya. Semaho, “Classification Methods in Psychodiagnostic Research”, Voprosu psykholohyy, №1, s. 157-168, 2006. (in Russia) 
[3] D. Maiers, Sotsyalnaia psykholohyia. Sankt-Peterburh: Pyter, 2013. (in Russia) 
[4] S. Osovskyi, Neironnыe sety dlia obrabotky ynformatsyy, M.: Fynansы y statystyka, 2002. (in Russia) 
[5] O. V. Sukhomlynska ta K. D. Ushynskyi. Ukrainska pedahohika v personaliiakh XX stolittia, O. V. Sukhomlynska. Red. Kyiv, Ukraina: Lybid, 2005, s. 284-292. (in Ukrainian)
[6] L. L. Tovazhnianskyi, O. H. Romanovskyi, V. V. Bondarenko, O. S. Ponomarov, ta Z.O. Chervanova, Osnovy pedahohiky vyshchoi shkoly. Kharkiv, Ukraina: NTU KhPI, 2005. (in Ukrainian) 
[7] H. V. Chaban, ta R. A. Chaban, “Modeling of socio-psychological processes in educational structures”, Aktualni problemy sotsiolohii, psykholohii, pedahohiky, № 4 (21), s. 165-171, 2013. (in Ukrainian) 
[8] H. V. Chaban, “Modeling Effective Teacher-Student Couples in Higher Education Based on Applied Social Psychology Methods”, Visnyk Odeskoho natsionalnoho universytetu, t. 19, vyp. 2(32), s. 350-358, 2014. (in Ukrainian) 
[9] H. V. Chaban, “Determination of the degree of psychological compatibility in the educational structures of higher education”, Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V. N. Karazina. № 1095, s. “Psykholohiia”, vyp. 53, s. 229 – 232, 2014. (in Ukrainian) 
[10] F. Uossermen, Neirokompiuternaia tekhnyka: teoryia y praktyka. Moskva, Rossyia: Myr, 1992. 
[11] Mayor, Julien, Plunkett, and Kim, “A neurocomputational account of taxonomic responding and fast mapping in early word learning”, Psychological review, 117(1):1, 2010. (in English) 
[12] W.G. Baxt, “Complexity, chaos and human physiology: the justification for non-linear neural computational analysis”, Cancer Letters. 1994. Vol. 77, No. 2–3. р. 85-93. (in English)