Управление знаниями в учебном процессе на основе тезаурусов

Авторы: Татьяна Андрусенко, Александр Стрижак

Источник: e-Learning World

 

Среди различных задач, относящихся к области управления знаниями (например, в бизнесе, науке, общественном или государственном секторах), особое место занимает управление знаниями в процессе обучения. Здесь важно, на наш взгляд, не столько накопление массивов информации (что чаще всего ассоциируется с механическим заучиванием), сколько способность учащегося к структуризации, систематизации, конструированию и усвоению знаний. Одним из эффективных механизмов, на основе которого можно моделировать эти процессы, выступает тезаурус - система понятий и семантических отношений между ними определенной учебной дисциплины (предметной области).

Особенностью предложенного подхода есть то, что компьютерный тезаурус с заданной функциональностью предлагает множество средств решения учебной задачи на понятийном уровне как для преподавателя, так и для учащегося. Базовой структурой здесь выступает тезаурусно-сетевая модель предметной области, на основе которой можно автоматически получать подмножества тезауруса, различные семантические контексты понятий, рекурсивные цепочки связи понятий и другие структуры. Анализируя и сравнивая сгенерированные модели, появляется возможность определять, понимает ли учащийся материал и насколько глубоко, способен ли он к некоторому самостоятельному исследованию, умеет ли структурировать свои личные знания и т. п. Все это помогает ученику более осмысленно подходить к изучению дисциплины, а преподавателю - оценивать не только уровень его знаний, но и характер мышления.

Краткая история вопроса

В 1987 - 1988 гг. в Институте кибернетики им. В. М. Глушкова АН Украины авторами была разработана концепция использования тезаурусов в обучении и первый программный продукт для поддержки компьютерных учебных тезаурусов - АСКУН ("Автоматизированный словарный комплекс учебного назначения"), опубликована первая инструкция для пользователей - учителей и обучаемых.

Понятие "тезаурусно-сетевая модель предметной области" предложено нами на основе многолетних работ по созданию компьютерных тезаурусов по различным учебным дисциплинам и определяется следующим образом: "Модель, построенная на основе описания объектов предметной области (ПО) и тезауруса этой области. Включает: терминологическую лексико-семантическую систему, программные средства реализации различных режимов работы, сервисные возможности, предоставляемые пользователю. Информация об объекте ПО представляется по схеме: понятие - определение - семантические отношения данного понятия с другими".

Поскольку декларативные свойства тезауруса как базы знаний интуитивно понятны, рассмотрим его функциональные аспекты как динамичной компьютерной учебной среды.

Представление и конструирование знаний в компьютерных учебных средах на основе тезауруса

Известно, что при разработке компьютерной учебной среды для изучения любой дисциплины возникает проблема описания понятийной структуры учебного курса. Понятия (термины) и семантические связи между ними составляют "скелет" любой дисциплины. В традиционно построенном учебном процессе учащийся усваивает терминологию постепенно, а взаимосвязи (и то далеко не все) между понятиями, а также контексты (семантические окружения) понятий более или менее начинают проясняться только после изучения курса.

Это обусловлено тем, что ни специальных аудиторных занятий, ни специальной научной и методической литературы, кроме словаря терминов, где указаны только определения понятий, учащемуся не предоставляется. Объясняется это сложностью подачи такого материала в традиционном виде. Как оказалось, компьютерные тезаурусы позволяют решить некоторые из этих сложностей.

В АСКУН работа с тезаурусами выносится на первый план и становится явной, а на основе специально разработанной функциональности можно автоматически получать списки семантических полей (контекстов), отвечающих фрагментам изучаемых предметных областей, и, следовательно, буквально управлять знаниями, регулируя их по количественным или смысловым критериям. Эксплицитное представление семантических отношений между понятиями позволяет измерять силу того или иного семантического отношения количественными и качественными методами. Сами семантические отношения могут быть дифференцированы далее, что создает многомерное информационное пространство для моделирования понятийных комплексов разных уровней.

Например, по семантическому отношению род можно легко генерировать различные классификации. В частности, выбрав в тезаурусе по севообороту исходный термин группа с/х культур, получаем классификацию сельскохозяйственных культур:

0 - группа с/х культур

1 - с/х культура

2 - полевая культура

3 - зерновая культура

3 - зернобобовая культура

3 - сидеральная культура

4 - зеленое удобрение

3 - техническая культура

3 - кормовая культура

4 - многолетние травы

4 - однолетние травы

4 - бобовая культура

Более же широкая задача изучения принципов составления севооборотов на понятийном уровне включает ряд заданий, которые формируются учителем на базе компьютерного тезауруса индивидуально для каждого учащегося.

Предлагаемый подход обогащает и дополняет традиционные формы обучения, в центре которых стоит учитель, за счет активной роли, которую получает в компьютерной учебной среде обучаемый. При этом человеческий диалог между учителем и учеником не прекращается. Ведь помимо передачи знаний учащемуся, учитель должен еще и воспитывать его, т. е. поощрять учиться, поддерживать, сочувствовать, переживать успехи и неудачи. Данная методика представления и конструирования различных информационных пространств в настоящее время может быть также перенесена в Интернет, что создает предпосылки для разработки принципиально новых стратегий обучения.

Применение компьютерного тезауруса в учебном процессе, в частности, позволяет:

  • изучать основную терминологическую лексику данной дисциплины, используя также средства визуализации объектов-понятий (например, для объектов по стереометрии, химии, биологии);
  • ассоциативно усваивать элементы знаний на основе многоаспектного использования информации тезаурусной структуры, генерируемой в компьютерной учебной среде;
  • моделировать учебные ситуации и решать задачи из данной предметной области на понятийном уровне, без метрических соотношений;
  • получать доступ к компьютерному тезаурусу одновременно многим пользователям в удобное для них время;
  • разрабатывать личные тезаурусы учителя и обучаемого и формировать учебные базы знаний в виде тезаурусов по различным дисциплинам;
  • обмениваться моделями знаний в форме тезауруса;
  • встраивать созданные тезаурусы в компьютерные учебные среды более сложной структуры;
  • размещать разработанные тезаурусы по различным учебным дисциплинам в Интернете для обучения и развития.

На основе предложенного подхода были построены компьютерные учебные среды, а также разработана методика решения учебных задач на базе тезауруса для следующих дисциплин: микропроцессорная техника, экология, эпидемиологическая диагностика, стереометрия, химия, севооборот. Тезаурус по стереометрии, созданный средствами АСКУН, был помещен в экспериментальную компьютерную учебную среду более сложной структуры - систему КОНТУР (решение задач на построение сечений выпуклого многогранника).

Эта методика была апробирована в 1988 -1995 гг. в школе, а в 1993 -1998 гг. - в аграрном и лингвистическом вузах. В частности, апробация в Украинском государственном аграрном университете показала, как много интересного материала для анализа получают и учащийся, и учитель, несмотря на то, что первый традиционно выступает в роли ученика, а второй - эксперта.

Многие возможности, заложенные в АСКУН и КОНТУР (которые программировались еще в DOS), обладающие весьма мощным когнитивным потенциалом и способные "перекочевать" в новые операционные системы, еще даже не апробированы в полной мере. Одним из таких свойств выступает возможность получать скрытое знание - объективно существующее, но субъективно не известное обучаемому.

Покажем это на следующем примере. В школьном учебнике приводится, как правило, одно определение куба (в частности, прямоугольный параллелепипед, у которого все ребра равны). В учебном компьютерном тезаурусе можно получить, по крайней мере, 12 его определений - через контексты других изучаемых объектов по семантическому отношению входит в. То есть понятие куб можно определить и через другие понятия: правильная четырехугольная призма, прямоугольный параллелепипед, прямой параллелепипед, прямая четырехугольная призма, прямая призма, призма, выпуклый многогранник, многогранник, правильная призма, четырехугольная призма, параллелепипед, правильный многогранник.

Рубрика: 
Ключевые слова: 
+1
0
-1