K-Synapse: Intelligent Learning System with Elements of Gamification

Digital platform: information technologies in the socio-cultural sphere, Jul 2023

The purpose of the article is to solve the problem of acquiring expert knowledge in the subject area of an online course, forming a knowledge base containing educational content (elements of educational material in the chosen discipline, test questions), and game components for organizing learning processes with elements of gamification in the author’s intelligent learning system K-Synapse. The research methods are the main methodological approaches and technological tools for developing intelligent learning systems with gamification elements based on the use of an appropriate multi-level ontological model. Such methods include, in particular, systemic and comparative analyses to identify the features of information learning systems with elements of intellectualization and gamification, the method of expert evaluation, which involves the analysis of literary sources and information resources, interviews and surveys of experts in the pedagogical, psychological and information technology fields, as well as the process of developing and testing an intelligent system. The scientific novelty of the research is the development of an expert knowledge acquisition system for the K-Synapse intelligent system, which combines the formation of an expert knowledge base and game components with elements of intellectual dialogue for different age categories and self-education. This development can be applied in the field of online education and cognitive skills development using the game form. Conclusions. Developing an expert knowledge acquisition system for the K-Synapse intelligent system is an important stage in developing education and self-education using innovative technologies. The preparation of an expert knowledge base and game components with elements of intellectual dialogue for different age categories will increase the efficiency of the learning process and increase students’ motivation for self-directed education. The K-Synapse system is an intelligent learning system with gamification elements and intellectual dialogue. This system provides, in particular, support for a wide range of topics, and knowledge (competencies, skills or abilities), that a student can acquire during training (in the process of playing); a wide range of topics and levels of test questions; helps the student by providing appropriate advice, tips, explanations of complex or incomprehensible issues (questions); monitors the learning process and controls the results; increases the level of student motivation to learn through the desire to achieve better results that other students have already had (this happens in an exciting game manner, not psychologically stressful). The successful implementation of the K-Synapse intelligent learning system will give students’ learning and cognitive activities an impetus for creativity, improve the quality of the educational process, and integrate this system into many modern information learning systems. Thus, such a system development can have great potential for improving education quality and increasing students’ competence.

Article PDF cannot be displayed. You can download it here:

https://infotech-soccult.knukim.edu.ua/article/download/283966/278301

K-Synapse: Intelligent Learning System with Elements of Gamification

Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2023, Том 6 № 1 УДК 004.89:[37.091.33-027.22:793.7]:37.018.43 DOI: 10.31866/2617-796X.6.1.2023.283966 Костянтин Ткаченко, кандидат економічних наук, доцент кафедри інформаційних технологій, Державний університет інфраструктури та технологій, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-0549-3396 Ігор Царенок, магістрант кафедри інформаційних технологій, Державний університет інфраструктури та технологій, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0003-7729-9880 K-SYNAPSE – ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА НАВЧАЛЬНА СИСТЕМА З ЕЛЕМЕНТАМИ ГЕЙМІФІКАЦІЇ Метою статті є розв’язання проблеми здобуття експертних знань щодо предметної галузі онлайн-курсу, формування бази знань, що містить освітній контент (елементи навчального матеріалу з обраної дисципліни, питання тестів), та ігрових компонентів для організації процесів навчання з елементами гейміфікації в авторській інтелектуальній навчальній системі K-Synapse. Методами дослідження є основні методологічні підходи й технологічні засоби для розробки інтелектуальних навчальних систем з елементами гейміфікації на основі використання відповідної багаторівневої онтологічної моделі. Такими методами, зокрема, є: системний і порівняльний аналізи для виявлення особливостей інформаційних навчальних систем з елементами інтелектуалізації та гейміфікації, метод експертних оцінок, який передбачає аналіз літературних джерел та інформаційних ресурсів, проведення інтерв’ю і опитування експертів з педагогічної, психологічної та інформаційно-технологічної галузі, а також процес розробки та тестування інтелектуальної системи. Науковою новизною дослідження є розробка системи здобуття експертних знань для інтелектуальної системи K-Synapse, що поєднує в собі формування бази експертних знань та ігрових компонентів з елементами інтелектуального діалогу для різних вікових категорій і самоосвіти. Цю розробку можна застосовувати у сфері онлайн-освіти та розвитку когнітивних навичок з використанням ігрової форми. Висновки. Розробка системи здобуття експертних знань для інтелектуальної системи K-Synapse є важливим етапом у розвитку освіти та самоосвіти з використанням інноваційних технологій. Підготування бази експертних знань та ігрових компонентів з елементами інтелектуального діалогу для різних вікових категорій дасть змогу збільшити ефективність процесу навчання та підвищити мотивацію студентів до самостійної освіти. © Ткаченко К. О., © Царенок І. М. 90 Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2023, Том 6 № 1 Система K-Synapse є інтелектуальною системою навчання з елементами гейміфікації та інтелектуальним діалогом. Ця система забезпечує, зокрема, підтримку широкого спектра тем, знання (компетенції, навички чи вміння) яких студент може під час навчання (в процесі гри) здобути; широкого спектра тем і рівнів тестових запитів; допомагає студентові, надаючи відповідні поради, підказки, пояснення складних чи незрозумілих тем (питань); здійснює моніторинг процесу навчання та контролює результати; підвищує рівень мотивації студента вчитися через прагнення досягти кращих результатів, які вже мали інші студенти (це відбувається в цікавій ігровій манері, психологічно не напружуючи студента). Успішне впровадження інтелектуальної системи навчання K-Synapse надасть навчально-пізнавальній діяльності студентів імпульс до творчості, сприятиме підвищенню якості освітнього процесу, а також інтеграції цієї системи до багатьох сучасних інформаційних навчальних систем. Отже, розробка такої системи може мати великий потенціал щодо покращення якості освіти та підвищення рівня компетентності студентів. Ключові слова: гейміфікація; інтелектуальний діалог; інформаційна система; інтелектуальна система; експертні знання; освітній контент. Вступ. Постійний розвиток сучасних технологій (як інформаційних, так і освітніх) та зміна підходів до процесів навчання обумовлюють появу нових методів навчання, одним з яких є гейміфікація (Шапіро, б.д.). Гейміфікація процесів навчання полягає у використанні ігрових елементів для стимулювання мотивації та залучення (заохочення) до навчання студентів, учнів, курсантів тощо. Ефективність використання гейміфікації в освітньому процесі залежить від відповідних експертних знань щодо освітнього контенту й ігрових компонентів, які відповідають різним віковим категоріям користувачів і рівням складності освітнього контенту. Використання ігрових технологій у процесі підготовки майбутніх фахівців (для подальшої професійної діяльності в різних сферах економіки, науки, освіти, транспорту тощо) в умовах дистанційного навчання (е-освіти, e-learning (Basic principles, n.d.)) сприятиме, зокрема, формуванню таких важливих у їхній майбутній професійній діяльності компетенцій (навичок, умінь), як: –– спілкування (формальне та неформальне); –– ефективна взаємодія (як одне з одним, так і з відповідним апаратним чи програмним забезпеченням); –– прояв прихованих особистісних якостей; –– орієнтація в конфліктних ситуаціях і правильне їх вирішення; –– пошук, отримання та обробка необхідної інформації (як загального характеру, так і притаманної вузькоспеціалізованим сферам діяльності); –– раціональний розподіл часу; –– креативне ухвалення рішень у різноманітних ситуаціях; –– практичне оцінювання наслідків своїх рішень; –– передбачення можливих ризиків і запобігання (усунення, зменшення тощо) негативних наслідків. 91 Цифрова платформа: інформаційні технології в соціокультурній сфері 2023, Том 6 № 1 Отже, розробка інформаційних систем, що використовують гейміфікацію в освіті, є актуальною проблемою, яка потребує всебічного вирішення. На сьогодні відбувається зміщення підходів у навчанні студентів у бік все більш візуалізованої культури та вимушеного переходу до дистанційного навчання (Академія Хана, 2012; Ліпчевська, 2021; Hamari and Koivisto, 2013). Усе це має неминуче призвести до модифікації наявних методик викладання, зокрема, через доповнення процесів надання освітнього контенту більшою кількістю візуальних засобів, таких як відеоконференції, презентації, потокове відео, використання онлайн-тренажерів тощо. Згодом можна очікувати широкого застосування відповідних ігрових видів діяльності та методів імітації, які принесуть нововведення в професійну робочу обстановку на заняттях у процесі підготовки майбутніх фахівців. Ігровий підхід до процесу навчання: –– надає навчально-пізнавальній діяльності студентів імпульс до творчості; –– розбудовує та поширює придбаний практичний досвід, теоретичні знання, практичні навички, уміння та компетенції; –– забезпечує зосередженість, активізацію навчальних дій. У ході реалізації гри завжди відбувається взаємодія сторін, які беруть у ній участь. Грати – це означає конкурувати, вступати в контакт з іншими, адже відомо, що в умовах дистанційного навчання студенти часто перебувають під впливом факторів, які відволікають (Huotari and Hamari, 2012). Ці контакти реалізуються через діалог між учасниками гри, відповідно створюються умови для професійного й творч (...truncated)


This is a preview of a remote PDF: https://infotech-soccult.knukim.edu.ua/article/download/283966/278301
Article home page: https://infotech-soccult.knukim.edu.ua/article/view/283966/278301

Ткаченко Костянтин, Ігор Царенок. K-Synapse: Intelligent Learning System with Elements of Gamification, Digital platform: information technologies in the socio-cultural sphere, 2023, pp. 90-105,