: http://www.setlab.net/?view=Tytenko-Lugansk-Article&lan=Ru
Мир все больше ускоряется. Это также выражается в такой отрасли как образование и подготовка специалистов. Если когда-то было возможным, пройдя учебу в течение пяти лет (высшее образование), работать всю жизнь, основываясь на добытых знаниях, то сегодня мы можем наблюдать большую потребность в постоянном совершенствовании профессионального уровня, освоения новых достижений и получения новых навыков. Образование переходит под лозунг «Учебы через всю жизнь», общество требует интенсификации процессов передачи знаний, знания, становятся более доступными [1], все это убыстряет темпы общего развития, которые в свою очередь порождают новый круг требований к технологиям образования. Когда-то Интернет (WWW) привел к взрыву в информационной сфере, став открытой средой для сохранения и движения информации без географических и часовых ограничений, сегодня Всемирная Сеть стоит перед вызовом сделать знание такими же легко доступными, как и другую информацию. Всемирная гипертекстовая информационная среда должна стать гипертекстовой средой передачи и сохранения знаний. Сеть WWW имеет весь необходимый потенциал для того, чтобы стать фундаментом для построения новейших образовательных сред, которые удовлетворят требования времени по предоставлению и распространению знаний.
Мы можем наблюдать это поступательное движение Всемирной Паутины к «сети знаний» уже сегодня. Все больших оборотов набирает концепция открытого доступа, который пропагандирует свободный доступ к знаниям через Интернет [2,3]. Возникает такое понятие, как открытый университет: создаются виртуальные учебные заведения, которые бесплатно предоставляют полный объем учебных материалов через Интернет (финансовая составляющая возникает, лишь когда студент желает получить подтверждение, диплом ли того, что он успешно завершил определен учебный процесс) [4,5]. С технологической стороны разработчики, исследователи и научные работники WWW уже долгое время работают над технологией «умного» Интернета, так называемой Семантической Паутиной (Semantic Web) [6], что имеет целью применение технологий представления знаний для интеллектуального пользования Веб-содержимым для решения разнообразных заданий.
Сегодня мы имеем множество замечательных примеров веб-систем для организации дистанционной учебы, среди них Blackboard [7], Webct [8] Moodle [9], IBM Learningspace [10] но др. Такие системы уверенно применяют преимущества информационных технологий. Однако следует подчеркнуть – информационных, тогда как все больше мы сталкиваемся с потребностью в технологиях знаний. Здесь прежде всего следует вспомнить научное направление, которое непосредственно занимается данной проблемой, а именно - исследование искусственного интеллекта и его раздел представления знаний. Не ввиду давней истории и значимых достижений этого направления, очень специфически здесь появляется задача репрезентации знаний именно для образования, так как педагогическое представление часто не вписывается в общую парадигму и классическую постановку проблемы представления знаний в искусственном интеллекте. В связи с этим ниже попробуем рассмотреть разные подходы к представлению знаний, которые вдохновляются разными отраслями и перспективу к синтезу этих подходов с целью эффективного решения проблемы представления знаний для образования.
Образовательные потребности общества и адаптивные интеллектуальные образовательные Веб-системы
В процессе решения задачи разработки и распространения учебных веб-систем возникают и укрепляются научные направления на стыке педагогических и компьютерных наук - искусственный интеллект в образовании [11], «Образовательные технологии и общество» [12,13], семантический Веб-пространство в Е-навчанні [13] и тому подобное. Все более внимания уделяется интеллектуализации систем учебы. Создаются научные содружества по исследованию применения технологий искусственного интеллекта в образовании [11,12,13,14]. Следует отметить, что хотя история применения ШИ в образовательных компьютерных программах имеет давние корни, однако серьезное изменение акцентов в эту отрасль внесло в первую очередь появление и бурное развитие Интернета, а также возникновение концепций информационного общества, общества знаний, популяризация идей открытого доступа, и тому подобное. Поэтому здесь мы рассматриваем идеи образовательных веб-систем именно в контексте последних технологических и мировоззренческих превращений.
Исследовательское содружество уже сформировало ключевые требования (парадигму) к адаптивной интеллектуальной образовательной Веб-системы [15]. Tака система имеет следующие черты:
· Адаптивность – предусматривает способность системы адаптироваться к текущим потребностям студента, корегуючи представления учебного материала, темп и стиль учебы. Включает: адаптацию к уровню знаний лица, которое учится; адаптацию к целям учебы ученика; адаптацию к способностям, типа личности и стиля учебы. Призванная обеспечить индивидуализируемую учебу.
· Интеллектуальность – предусматривает применение технологий искусственного интеллекта для совершенствования разных процессов в Интернет-учебе. К таким процессам следует отнести уже упомянутую адаптивность учебной системы, контроль знаний, процесс создания новых учебных курсов и тому подобное.
· Гипертекстовисть – гипертекст выступает ключевой формой бытия собственно учебных курсов, которые передаются студентам. Вся система и форма подачи учебных материалов строится с учетом максимального использования преимуществ, которые несет гипертекст (гипермедиа) в сравнении с простым текстом.
Попробуем представить, какие образовательные проблемы появятся или же уже появились в современном обществе и какие общественные заказы уже получает образовательная отрасль совместно с отраслью новейших информационных технологий. Не прибегая к обстоятельному анализу, наведем лишь несколько интересных прототипных ситуаций.
Как вспоминалось ранее «учеба через всю жизнь» становится все более актуальным явлением. Все мы можем наблюдать большой спрос на смену или корегування профессии. Поэтому представим Веб-портал, который предоставляет подобные услуги на интеллектуальном уровне.
Пусть отмеченная Веб-система заключает в себе базу так называемых профилей специальностей (компетенций специалиста), на которых существует спрос на рынке труда. Человек попадает на сайт с целью получить образовательные услуги, например повысить собственную компетентность в некоторой отрасли, или вообще изменить специальность. Пользователю предлагается избрать некоторый профиль специалиста, возможно внести туда собственные корегування, сформировав собственный профиль. С помощью анкетирования и опций для формирования образовательного запроса определяются цели ученика ориентировочное время, какой студент, готово уделить данной учебе. Дальше предлагается пройти соответствующее тестирование для определения текущего уровня знаний нового студента. На основе полученной информации формируется образовательный запрос к системе и как результат будет згенеровано комплексный курс учебы при чем, в зависимости от необходимого объема учебного процесса, учебы, может содержать от одного курса к целой системе курсов вроде университетских программ учебы. Все курсы от начала адаптируются к целям и уровню знаний пользователя.
В процессе учебы система постоянно присматривает за его ходом, происходит многоуровневый мониторинг учебного процесса. Действует принцип сквозного контроля знаний что реализуется благодаря системе генерации тестов и обеспечивает постоянный надзор за прогрессом в учебе. В соответствии с этим принципом ученику ненавязчиво предлагается проходить короткие тесты по пройденным темам и по темам, которые ожидают своего прохождения. Это дает возможность собирать ценную информацию об учебе и моделировать знание системы об ученике. Кроме того анализируется статистическая информация о активность пользователя статистика посещений, времени проведенного над тем или другим участком учебного материала. В результате этого учебные курсы постоянно адаптируются, соответствующим образом реагирует система генерации интерфейса система советов и подсказок.
Само содержимое учебного курса, как мы вспоминали должен применить все преваги гипертексту и гипермедиа. Мы понимаем под этим немногим больше за стандартную организацию гипертекстового содержания электронного пособия и привычные элементы навигации наподобие «Назад», «К содержанию», «Дальше» на каждой странице. Гипертекст дает возможность преодолеть неотвратимую линейность бумажных учебных материалов. И это следует использовать в полной мере из дидактичной точки зрения, предоставив студентам большие возможности в передвижении знаниями, которые подаются в учебных материалах.
Помимо остального на основе гипертекста открывается возможность моделирования общение ученик-система. С помощью дополнительных автоматических гиперссылок, которые формируются на основе базы знаний учебного контенту можно смоделировать вопросы, которые могут возникать в процессе изучения того или другого фрагменту учебного материала. Таким образом, используя ссылку, ученик задает системе вопроса и соответственно он будет направлен к ответу.
Описана система являет собой систему генерации гипертекстовой учащей среды. Мы предлагаем удовлетворение подобных образовательных потребностей с помощью интеллектуального гипермедиа-среды.. Сердцевиной и фундаментом ии должен стать модель хранения учебного контенту что должна опираться на две сферы: семантику предметной области и дидактику, как методологию передачи знаний в учебе.
Концептуальный подход к представлению знаний в интеллектуальной образовательной Веб-системе
Образовательная система нового поколения делает вызов традиционным формам и методам учебы. Открыв для себя компьютерные технологии, работая над проблемой искусственного интеллекта философски и технически, человечество пытается «перевести» часть ответственности за собственное образование на компьютерные системы. Однако уникальность и многомерность создания «человек» не может в полной мере воплотиться в качестве модели в компьютерной системе. Задание заключается в том, чтобы хотя бы частично поддержать и обеспечить образовательный процесс системами ШИ, которые «понимают» в некоторых аспектах образования человека. Одним из таких аспектов и есть собственно передача знаний, передача оптимальной учебной информации, которая раскроет ученику учебный предмет. «Неосмысленная» передача электронных материалов не способна обеспечить достаточно эффективный процесс учебы. Компьютерная система должна стать субъектом управления процессом передачи знаний, советником, помощником и исполнителем, реально помогая человеку-педагогу, оставив позади скромную роль «безликого» информационного посредника. Что для этого нужно? Во-первых, система должна «понимать» тот предмет, который подается для изучения. Во-вторых система должна «пониматься» в педагогике, лучше сказать в дидактике, то есть знать, каким образом этот предмет изложить, учитывая индивидуальные характеристики ученика.
Попробуем проанализировать и отнести к разным подходам в контексте представления знаний в образовательном процессе разные общенаучные и прикладные технические течения, которые занимаются вопросами языка и знания.
Когнитивно-семантический подход к представлению знаний
Когнитивно-семантический подход можно также охарактеризовать как модель «Знать». Классически исследование в области искусственного интеллекта стремились создать такой язык представления знаний, который бы не зависел от человеческого языка и был пригоден для компьютерных манипуляций, – так называемый философский язык, метаязык, семантический язык (семантическую модель знаний). Создав ее, человеку следует будет пройти процесс передачи (формализации) своих знаний в эту внутреннюю модель знаний системы, после чего система будет способна решать конкретные задания на основе переданных знаний. Ввиду достижения и значительных успехов таких искусственных языков для решения некоторых заданий, следует отметил однако , что такой подход оказывается очень неэффективным при обратном процессе передачи знаний, от системы к человеку – в процессе образования человека. Причиной является неспособность системы «говорить» привычным для человека языком представления знаний – ее естественным языком. Следовательно залогом эффективности учебной системы должно стать ее умение доносить заложенные знания с помощью естественного языка. Очевидным для нас также есть и то, что формализировать абсолютно все знание, до того же педагогически представлено, без применения «чистого» человеческого языка будет невозможно. Поэтому следует искать последующие пути интеллектуализации учебных систем, в том числе из философской перспективы, в контексте образовательных требований.
Языково-дидактичный подход к представлению знаний
Языково-дидактичный подход другими словами – это модель «Учить». Языково-дидактичный подход должен обеспечить процесс представления знаний, которое основывается на текущих педагогических потребностях субъекта учебы, - ученика. Тогда как когнитивно-семантический подход пытается сделать точный снимок всей предметной области, видобразивши ее во всех аспектах и зависимостях языково-дидактичный стремится обнаружить, какую именно часть знаний об учебном предмете и каким именно чином (текстуальным чином) следует подать студенту так, чтобы материал был лучше всего усвоенным и эффективным с точки зрения педагогических целей. Здесь большое значение имеют положения теории текста. Например с точки зрения этой теории каждый текст обязательно рассчитан на восприятие кем-то. В тексте заключена мовнорозумова деятельность пишучего (вещателя) субъекта, рассчитанная на соответствующую деятельность читателя (слушателя), на его восприятие. Важное значение здесь играют такие понятия, как коммуникативность текста, языковая компетенция. Для адекватной репрезентации текста в компьютерной системе помогут представления о микро- и макроструктуру, о единицах текста и его классификации. Важный взнос в языково-дидактичный подход должен сделать герменевтика. Так как эта наука занимается толкованием текста, ее положения, можно применить для толкования текста в понимании его формализации в компьютерной системе. Такие понятия, как контекст, ключевые слова в тексте, основная мысль автора должны помочь верным чином формализировать знания, которые находятся в тексте для их последующего представления и применения для проверки знаний студентов.
Важным вопросам, которым должен оперировать дидактичный подход есть проблема линейности, – линейности учебы, линейности учебного текста, который подается ученику. Линейная структура развертывания текста и глубинная структура сообщения неадекватные, и потому это соответствие/несоответствие должно быть регулируемым [16]. Когда язык идет об индивидуализируемой учебе, регулятором здесь должно выступать состояние подготовленности ученика. В отличие от учебника, компьютерная система должна обеспечить адекватное к знаниям студента представление учебного материала. Здесь неотвратимая линейность классического печатного текста должна быть преодолена. В этом вопросе должно помочь понятие гипертекста.
Проблема синтеза подходов
Подытоживая, отметим, семантическое представление знания, которым оно является (то есть когнитивное), и дидактичное представление знаний - это разные подходы и методики. То есть это разное – знать и учить. Модель «Знать» - это модель знаний, которые содержатся в нашем уме (когнитивные аспекты, аспекты классического ШИ). Модель «Учить» (передавать знание другому) – это модель того, как следует подать знание, чтобы они были усвоении (то есть стали содержимым в модели «Знать») – это дидактика и, возможно, когнитология лишь в аспекте восприятия знаний. Но дидактичное представление знаний должно вытекать из представления семантического (когнитивного). То есть, когда язык идет об интеллектуальной учебной системе, во-первых система должна воспринять знания и «усвоить» их, во-вторых на основе семантической базы знаний система должна уметь строить дидактичные представления знаний для разных групп учеников. Это настоящий вызов разработчикам такой системы. Следует совместить семантику и дидактику. Следует совместить и связать два разных подхода к организации знаний.
В этом контексте обратим внимание на современное развитие гипертекстовой сети Интернет. На сегодня, как было упомянуто выше, ее разработчики столкнулись с похожей проблемой, когда текстуальное представление перестало удовлетворять потребности, и наметилась тенденция к объединению текстуальной части с семантической, благодаря добавлению в гипертекст семантических данных и создания так называемой онтологии [17] предметной области, целью которой является репрезентация знаний для их компьютерной обработки. Однако, проблемой здесь является несвязанность семантики и текста. То есть нет естественной связи между текстом, который выражает определенные знания естественным языком, и смыслом, который задает семантика. За их соответствие отвечает разработчик, а это может быть потенциальной угрозой неадекватности текста и семантических данных.
Напрашивается более глубокая из лингвистической, языковой точки зрения модель представления знаний, которая бы могла объединить мощь компьютерных расчетов (что и является компьютерными рассуждениями) и в то же время не отбросила бы выразительность и универсальность неформализированного естественного языка в представлении знаний. Такая модель должна объединить приобретение исследований представления знаний в искусственном интеллекте и когнитивной науке с дидактикой, теорией текста, герменевтикой но др. науками, применяя и развивая преимущества гипертекста. Здесь необходимо найти баланс между формализированными знаниями и знаниями, поданными как есть, в тексте. Именно такой симбиоз технологий, сможет стать предпосылкой для технической реализации системы искусственного интеллекта, который станет партнером в педагогическом процессе и поможет человеку учить человека более эффективнее, преумножив ее педагогическую деятельность.
Взвешивая на поданный подход к моделированию знаний для образования, мы пытаемся сделать декомпозицию этой задачи, представляя ряд моделей которые должны в совокупности реализовать принципы синтеза когнитивно-семантического и языково-дидактичного подходов ради создания образовательной системы ШИ. Эта система будет иметь возможности по генерации гипертекстовой учащей среды.
Комплекс моделей для управления знаниями в системе генерации гипертекстовой учащей среды
Для построения системы генерации гипертекстовой учащей среды необходимо применить целый ряд моделей представления и управления знаниями, на основе которых будет происходить управление знаниями на разных уровнях, связанных с учебным процессом. Отметим, что философия комплексной модели что синтезируется из описанных ниже пидмоделей заключается в формализации дидактичного текста с целью автоматизации генерации дидактичного гипертекста с широкими возможностями по применению педагогических и дидактичных стратегий в электронной учебе.
Литература
1. Згуровский М. Суспильство знаний и информции - тенденции, вызовы, перспективы // Зеркало недели. - 2003. - №19, (444), 24 трав. - С. 17. 2. Ирина Кучма: Кому принадлежит свобода? // Зеркало недели № 45 (624) Суббота, 25 Ноября - 1 Декабря 2006 года 3. "Доступ к знаниям" - Содействие открытому доступу к результатам научных исследований - http://www.a2k.org.ua 4. Интернет Университет Информационных Технологий http://www.intuit.ru/ 5. Openlearn Learningspace – The Open University - http://openlearn.open.ac.uk/ 6. Berners-lee T. (2005). "Spиnnиng the Semantиc Web: Brиngиng the World Wиde Web to Иts Full Potentиal", The Mи Press, 2005 7. Blackboard, информация по адресу http://www.blackboard.com 8. Webct, информация по адресу http://www.webct.com 9. Moodle – бесплатная система управления дистанционными курсами, доступно по адресу http://moodle.org/ 10. IBM Learningspace, информация на сайте IBM http://www.ibm.com/ 11. International Journal of Artificial Intelligence in Education (IJAIED) http://aied.inf.ed.ac.uk/ 12. Международный Форум "Образовательные Технологии и Общество" – Восточно-евпопейская подгруппа International Forum of Educational Technology & Society http://ifets.ieee.org/russian/ 13. International Forum of Educational Technology & Society http://ifets.ieee.org/ 14. International Workshop In Applications of Semantic Web technologies for E-learning (SW-EL) http://www.win.tue.nl/SW-EL/ 15. Brusilovsky P., Peylo C. (2003) Brusilovsky P., Peylo C. Adaptive and Intelligent Web-based Educational Systems. International Journal of Artificial Intelligence in Education 13 (2003) 156–169. IOS Press, 2003 16. Валгина н.С. (1998). Теория текста: Учебное пособие Москва: Изд-во МГУП «Миркниги», 1998. 210 с. 17. Berners-lee T. "Spиnnиng the Semantиc Web: Brиngиng the World Wиde Web to Иts Full Potentиal", The Mи Press, 2005 18. Гагарин а.А., Луценко а.Н., Титенко с.В. Организация дистанционного обучения как информационный фактор реализации научно-технологической составляющей экономической безопасности государства // Экономическая безопасность государства и информационные технологии в ее обеспечении / под общ. редакторша Г.К. Вороновского, И.В, Недина – К.:Знания Украины, 2005, стр. 608-619. 19. Титенко с.В., Гагарин о.О. Семантическая модель знаний для целей организации контроля знаний в учебной системе. // Сборник трудов международной конференции «Интеллектуальный анализ информации-2006». – Киев: Просветительство, 2006. – С. 298-307. 20. Титенко с.В., Гагарин о.О. Практическая реализация технологии автоматизации тестирования на основе понятийно-тезисной модели. Образование и виртуальность – 2006. Сборник научных трудов 10-й Международной конференции Украинской ассоциации дистанционного образования / Под общ. редакторша В.А. Гребенюка, Др Киншука, В.В. Семенца.– Харьков-Ялта: УАДО, 2006.– С. 401-412. 21. http://www.setlab.net - Лаборатория СЕТ - Виртуальная лаборатория новейших информационных технологий. Исследование в области дистанционного обучения.