CC BY
28
тов и поэтому в дополнение к лекции или ну происходящих явлений в правдоподобной модели. Подобные компьютерные эксперименты не являются альтернативой натуральным, а дополняют их, позволяя наглядно изучать те физические явления, которые трудно
книге хорошо иметь также наглядную карти-или вообще невозможно наблюдать в натуральном виде. Такие компьютерные модели обычно создаются для применения в дистанционном образовании, однако они используются и при традиционном обучении.
Литература
1. Гулд, Я. Тобочник Х. Компьютерное моделирование в физике: В 2 частях.- М.: Мир, 1990.
2. B.J. Alder, T.E. Wainwright. / J. Chem. Phys. - 1954. - v. 22. - P. 881.
3. А.М. Толстик, О.А. Брусова / Известия вузов. Физика. - 2001. - № 8. - С. 94 (деп.).
4. А.М. Толстик. Виртуальная лаборатория по общей физике. Томск: ИДО ТГУ. - 1999.
ЭЛЕКТРОННОЕ ОБУЧЕНИЕ В ОТКРЫТОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ СОЗДАНИЯ ИНТЕГРИРОВАННОГО ПРОСТРАНСТВА ЗНАНИЙ
(Статья отражает результаты научных исследований, выполненных при поддержке
РФФИ РАН (проект № 05-01-00956а)
Ю.Ф. Тельнов, д.э.н., проф., директор Тел.: (095) 442-80-98; E-mail: vtelnov@mesi.ru Институт компьютерных технологий, МЭСИ www.mesi.ru
In clause questions of increase of efficiency of the organization of electronic training on the basis of creation of the integrated space of knowledge are considered. As a method of integration of knowledge the tool of conceptual modelling of problem area in the form of ontology is offered. The technology конфигурирования process of electronic training reveals and the estimation of efficiency of creation and use of the integrated space of
knowledge is given.
1. Постановка задачи создания интегрированного пространства знаний для элек-
Изменения в образовании на основе технологий электронного обучения (е-1еагш^) предполагают реализацию принципов самоорганизации, саморегулирования и самоконтроля открытых систем. Модель открытого образования исходит из открытости мира, процессов познания и образования человека. Различные формы получения образования (очная, заочная, очно - заочная, экстернат) в системе открытого образования интегрируются с помощью распределенной или виртуальной образовательной среды, в которой обучающийся должен ориентироваться самостоятельно, стремясь к достижению стоящих перед ним
образовательных целей. При этом задача преподавания дисциплин в новых условиях сводится к соединению творческих усилий преподавателей, выступающих большей частью в роли консультантов, и обучающихся в процессе постановки и реализации учебных целей и программ [4].
Основу виртуальной образовательной среды составляют создание и использование интегрированного пространства знаний (ИПЗ), объединяющего знания смежных научных дисциплин на основе принципов построения систем управления знаниями [1, 5, 7]. ИПЗ обеспечивает интеграцию, накопление и поддержку, а также организацию доступа к знаниям виртуальной образовательной среды, что позволяет:
• объединить различные источники информации по различным дисциплинам, специальностям и участникам образовательного процесса (преподавателям и студентам) в рамках единой системы;
• обеспечить постоянное развитие системы за счет обновления теоретического знания и
тронного обучения
непрерывного накопления нового опыта, полученного преподавателями и студентами в ходе учебного процесса; • предоставлять релевантную решаемой задаче информацию каждому из участников образовательного процесса в соответствии с его знаниями, предпочтениями и потребностями.
Интеграция курсов в рамках единого пространства знаний во многом пересматривает организацию обучения студентов в плане самостоятельного изучения теоретического материала и выполнения практических заданий, использования общего инструментария и лабораторной базы, выделения описаний общих предметных областей и конкретных ситуаций для выполнения сквозных семестровых, лабораторных и курсовых работ и проектов, дипломного проектирования. Изменяется также роль производственной практики обучающихся, в процессе которой может собираться общая информация для организации всего набора учебных курсов.
Традиционное создание учебных курсов осуществляется в соответствии с государственным образовательным стандартом, фиксирующим квалификационные характеристики специальностей. Набор учебных курсов (дисциплин), соответствующий квалификационным характеристикам, составляет общий учебный план специальности. Последующая разработка учебных программ отдельными кафедрами неизбежно приводит к дублированию отдельных положений, которое трудно выявить в силу специфики используемой терминологии в конкретных предметах. На уровне общего образовательного стандарта весь объем используемых терминов в конкретных дисциплинах нельзя в полной мере унифицировать. В результате получаются достаточно жесткие учебно-методические комплексы, которые трудно адаптировать к условиям функционирования конкретного учебного заведения и индивидуальным особенностям обучающихся.
Для повышения качества учебного процесса представляется необходимым интегрировать разработку множества учебных курсов как на уровне отдельных кафедр, так и на межкафедральном уровне путем координации параллельно выполняемых работ на основе методологии управления знаниями, базирующейся на объектном или компонентном подходе с онтологическим описанием концептуальной модели используемых знаний [2, 6, 7, 10].
2. Организация интегрированного пространства знаний
В объектном представлении знаний каждый учебный объект представляет законченный семантический фрагмент знаний, имеющий самостоятельное значение. Из отдельных объектов могут конфигурироваться конкретные учебные последовательности, соответствующие особенностям обучающихся с учетом региональных и отраслевых потребностей обучения. В результате происходит переход от больших негибких курсов к множествам многократно используемых объектов обучения (RLO - Reusable Learning Object), доступных для поиска и включения в конкретную учебную последовательность. Объектная методология формирования обучающих курсов нашла развитие в деятельности международного консорциума IMS Global Learning Consorcium, разрабатывающего систему базовых стандартов в этой области [11].
Разработка объектов может вестись различными авторами, в различных средах. Все объекты знаний располагаются в специальных хранилищах - репозиториях и собираются в учебный материал курса в момент исполнения учебного процесса конкретного обучающегося. Таким образом реализуется компонентная методология создания обучающих последовательностей учебных курсов на основе интегрированного пространства знаний.
Для интеграции знаний в едином пространстве и последующего выделения учебных курсов и их компонентов (учебных объектов) требуется единое концептуальное описание знаний с помощью онтологий [1, 3, 8]. Для организации интегрированного пространства знаний создаются: предметная онтология, отражающая виды деятельности независимо от того, кому и как они преподаются, и онтология обучения, формализующая структуру процесса обучения под углом зрения конкретных специальностей и форм обучения, а также репозиторий учебных объектов.
Предметная онтология. Каждый вид деятельности может служить основой построения отдельного интегрированного учебного курса, описание которого сопрягается в пространстве знаний с описаниями других видов деятельности. Выделение учебных курсов удобно для структуризации учебного плана, но при необходимости в процессе изучения одного вида деятельности обучающийся может перейти на изучение других взаимосвязанных видов деятельности.
Обучение любому виду деятельности может быть общим и специализированным. Об-
щее обучение не зависит от категории обучающегося и, по сути, является начальным обучением. Специализированное обучение предполагает углубление и расширение сферы изучения предмета с учетом специальности и специализации обучающегося (его ролевого участия в качестве субъекта вида деятельности), выбранного предмета изучения (конкретных подвидов деятельности и процессов), а также уровня квалификации, позволяющего решать разные по сложности задачи. Глубина представления материала курса зависит от числа уровней декомпозиции вида деятельности на процессы, подпроцессы, действия, а широта представления материала курса определяется числом подклассов вида деятельности, выделяемых по различным признакам классификации.
Общее описание вида деятельности осуществляется в соответствии с семантическим шаблоном, задаваемых набором атрибутов:
• цель и назначение;
• исходные объекты и получаемые результаты;
• участники вида деятельности (роли субъектов вида деятельности);
• методы выполнения вида деятельности;
• место вида деятельности в общей деятельности человека (связи с другими видами деятельности, например, в рамках цепочки создания добавленной стоимости в экономической области).
Так, семантический шаблон вида деятельности «Проектирование информационных систем» представлен на рис. 1 (процессы обозначаются эллипсами, домены понятий -кружками, а ролевые признаки - дугами):
Дирекция Отдел ИТ ROI
О
Типовое проектирование
Структурные подразделения
дования, технического, рабочего проектирования, реализации и внедрения, содержание которых детализируется для такой составной части информационной системы, как база дан-
ных.
Состоим из
Проектирование информационной " системы
Включает |
Проектирование базы данных
Состоит из
—Информационная система Включает \ —База данных Описание
— Предпроектная стадия
Техническое _
проектирование
— Рабочее
проектирование
Включает
Информационно-
логическое
моделирование
- Даталогическое моделирование
Включает
_ Реализация и
внедрение
Включает
Включает
Идентификация ПО -
Включает
"I
клиент-сервернои архитектуры Разработка экранных форм ввода Разработка запросов Наполнение и контроль целостности БД
класса решаемых задач _ Описание пользователей ЕЯ?-
моделирование Нормализация Построение схемы данных
Оптимизация схемы данных
Рис. 1. Семантический шаблон процесса проектирования информационной системы
В онтологии предметной области отражается декомпозиция вида деятельности на составляющие процессы, которые в свою очередь раскрываются на содержательном уровне с помощью семантических шаблонов. Аналогичные процессы для составляющих объектов получают дальнейшую декомпозицию. Например, на рис. 2 показана декомпозиция процесса проектирования информационной системы на процессы предпроектного обсле-
Отладка программ
Рис. 2. Декомпозиция процесса проектирования информационной системы и базы данных
Онтология обучения определяет содержание образовательных процессов в аспектах форм, видов, технологий обучения, специальностей, дисциплин, ролей студентов и преподавателей и т.д.
Онтология обучения в парадигматической (постоянной) части определяет классификации категорий обучающихся (высшее образование по системе подготовки бакалавров, специалистов, магистратуры; второе высшее образование; аспирантура; докторантура; профессиональная подготовка кадров), а также форм обучения (очное, заочное, очно-заочное, экстернат). Таксономии этого типа формализуют обязательные требования государственных образовательных стандартов к организации процесса обучения и не зависят от стратегий обучения.
В онтологии обучения представляются классификации специальностей, утвержденные Министерством образования РФ и закрепленные в соответствующем отраслевом классификаторе. Специальности определяют специфические требования к организации учебного процесса, например организации производственной практики. В разрезе специальностей формируется перечень дисциплин (учебных курсов), которые соответствуют видам деятельности предметной онтологии.
Кроме того, специальности определяют набор квалификационных характеристик, которые должны сопрягаться с ролевыми характеристиками субъектов видов деятельности, отражаемых в онтологиях предметных областей. В связи с этим в онтологии обучения формализуются правила отбора учебных объектов в сценарий обучения, соответствующих
квалификационным характеристикам категорий обучающихся.
Типичным правилом конфигурирования сценария обучения является вывод для изучения только тех понятий, которые определяются процессами, входящими в область компетенции обучающегося (соответствуют специальности, специализации, уровню квалификации и интересам).
Например, для категории заказчика, которым соответствуют специальности профиля «Менеджмент», по курсу «Применение баз данных» будет выдаваться учебный объект «ЕЯ-моделирование», поскольку он соответствует задаче участия в процессе моделирования предметной области, а учебный объект «Нормализация» выдаваться не будет (рис. 3).
Заказчик (инициатор) | Заказчик (инициатор)
____________ Часть
/ Проектирование I баз данных /ч^
Часть
Разработчик (исполнитель)
Рис. 3. Фрагмент семантической сети процесса проектирования базы данных
Онтологии обучения раскрывают особенности методов обучения. Так, метод теоретического обучения предполагает раскрытие учебного материала по принципу от общего к частному. В этом плане проектируются правила раскрытия семантических шаблонов видов деятельности от общего к частному с последовательным раскрытием ролевых признаков. В методе практического обучения используется принцип от частного к общему, когда требуется применение правил генерации практических ситуаций (задач) для их решения, подтверждающих некоторую закономерность. В случае разработки проектов (курсовых, дипломных работ) формализуются правила отбора образцов решений по принципу от частного к частному в базе знаний прецедентов решений.
Представление учебных объектов в репо-зитории. В простейшем случае каждый учебный объект соответствует отдельному понятию онтологии предметной области. В этом случае имеем дело с хорошо структурированным пространством знаний, в котором строятся однозначные индексы: понятие как ключевой признак определяет один учебный объект. Это не исключает возможности задания нескольких экземпляров учебного объекта одного типа для каждого понятия, которые отличаются формой представления: текстовая форма, математическое формализованное
описание, мультимедийное представление, ссылка на электронный адрес автора или других специалистов, тесты, практические задания, прецеденты использования (практические примеры). При этом возможно несколько версий учебного объекта, принадлежащих разным авторам, среди которых могут быть выделены одна основная и несколько дополнительных.
В более сложных случаях учебный объект может соответствовать нескольким понятиям, например, в случае использования прецедентов, описывающих практические ситуации, которые могут использоваться при обучении в различных контекстах, или семантических фрагментов публикаций из внешних источников знаний. В этом случае для учебного объекта требуется составление аннотаций, включающих определение характеризующих объект ключевых понятий, по которым проводится индексирование. В результате индексы для каждого понятия будут содержать ссылки на несколько учебных объектов, что потребует создания в онтологии обучения более сложных правил отбора объектов для использования по сравнению с последовательным просмотром.
Однозначное соответствие понятия и учебного объекта обычно осуществляется в результате авторской работы, когда автор пишет (составляет) основной объект и подбирает другие экземпляры и версии объектов. В случае неоднозначного соответствия учебных объектов и понятий предметных онтологий в системах управления знаниями обычно выполняется автоматизированное индексирование объектов на основе терминов, соответствующих понятиям предметных онтологий.
После того как учебные объекты созданы или отобраны и проаннотированы, они размещаются в репозитории, доступном для построения конкретных сценариев обучения через индексы, связанные с онтологиями. 3. Технология конфигурирования процесса электронного обучения на основе интегрированного пространства знаний
Технология конфигурирования процесса электронного обучения на основе онтологий предметной области и обучения, репозитория учебных объектов включает следующие технологические операции (рис. 4):
• формирование и обновление модели обучающегося;
• генерация сценария обучения в соответствии с моделью обучающегося;
• обучение в соответствии со сценарием.
Формирование модели обучающегося. Для генерации сценария обучения по интегрированному курсу должна быть задана модель обучающегося, определяющая его принадлежность к определенной категории. Объективные характеристики обучающегося берутся из его регистрационных данных и истории обучения, к которым относятся специальность, специализация, общий уровень знаний и результаты тестов по конкретным учебным курсам. К характеристикам предпочтений обучающегося относятся: характер профессиональной работы, квалификация, вид полученного образования и ряд других классификационных признаков, например:
• предмет изучения: вид деятельности;
• цель изучения: ознакомление, практическая работа, теоретическое обобщение;
• роль в виде деятельности: пользователь, исполнитель, аналитик, руководитель, исследователь.
Генерация сценария обучения. Процесс генерации сценария обучения осуществляется по следующему алгоритму.
1. Выбор вида деятельности (учебного курса) и проверка его соответствия модели обучающегося (специальности, специализации, цели изучения и уровню квалификации). В случае соответствия - переход на пункт 2, в противном случае - выход из алгоритма с рекомендациями выбора другого вида деятельности (учебного курса) или повышения квалификации по недостающим знаниям (углубления знания в смежных учебных курсах).
2. Раскрытие ролевых признаков семантического шаблона вида деятельности и предоставление объектов знаний о его элементах.
3. Проверка необходимости углубления изучения вида деятельности. Если требуется углубление, - переход на пункт 4, в противном случае - переход на пункт 5.
4. Декомпозиция вида деятельности на процессы и предоставление списка процессов, соответствующих модели обучающегося. Переход на пункт 1 (процесс рассматривается как новый вид деятельности).
5. Проверка необходимости расширения изучения вида деятельности. Если требуется расширение, - переход на пункт 6, в противном случае - выход из алгоритма.
6. Классификация вида деятельности на подвиды и предоставление списка подвидов деятельности в соответствии с моделью обучающегося (специализацией). Переход на пункт 1.
В ходе выполнения проверок на соответствие модели обучающегося система может
протестировать понимание основных понятий в выбранном домене и при необходимости по семантическим отношениям отправить на дополнительное обучение или повтор материала (конфигурирование специфических последовательностей обучения). В случае успешного тестирования система формирует список конкретных подклассов процессов для изучения.
Обучение С1Г
Тесты
БД
истории обучения
Рис. 4. Технология кон фигуриров
процесса обучения
Обучение в соответствии со сценарием. После того как построен сценарий обучения, по гиперссылкам индексов, относящимся к выделенным понятиям, происходит обращение к учебным объектам, которые выдаются обучающемуся в заданной последовательности.
Результаты изучения учебного материала, полученные после тестирования, заносятся в базу данных истории обучения, после чего проводится обновление модели обучающегося, и процесс обучения повторяется в соответствии с новым уровнем знаний.
Таким образом, процесс конфигурирования и выполнения сценария обучения предусматривает формирование индивидуальной последовательности обучения с различной широтой охвата материала и глубиной рассмотрения различных вопросов в зависимости от профессиональных потребностей и уровня знаний обучающегося.
4. Оценка эффективности создания и использования интегрированного пространства знаний
Компонентная технология конфигурирования обучающих процессов на основе интег-
рированного пространства знаний позволяет, с одной стороны, сократить затраты и улучшить качество разработки учебно-методического обеспечения, а с другой стороны, повысить эффективность непосредственно учебного процесса.
Эффективность разработки учебно-методического обеспечения повышается в результате интеграции усилий авторских коллективов виртуальных кафедр по созданию и непрерывному развитию обучающих курсов; в итоге формируется более полное представление отображаемых концептуальных моделей предметных областей, а также происходит распараллеливание работ по созданию учебных объектов, сокращающее затраты и сроки создания учебно-методического обеспечения.
У технологии разработки интегрированного пространства знаний есть целый ряд особенностей, которые определяются коллективным характером разработки и использования знаний, предполагающим процедуру согласования различных точек зрения на организационном уровне. Так, в составе проектной группы, занимающейся разработкой проекта ИПЗ, в определенной степени стирается грань между ролями участников в качестве экспертов и будущих пользователей, поскольку один и тот же преподаватель может быть и разработчиком, и тьютором. Следовательно, организация проектных групп в большей степени должна соответствовать требованиям создания команд реинжиниринга образовательных процессов. При этом основные задачи сводятся к определению функциональной направленности ИПЗ: какие отобрать источники знаний, какие интегрированные курсы должны поддерживаться, каково должно быть содержание учебных объектов и их взаимосвязей, как ИПЗ должно сопрягаться с другими ИПЗ. Таким образом, проектные группы в большей степени ориентированы на решение задачи, какие функции должны выполняться с помощью ИПЗ, а не на программную реализацию. При этом создание и эксплуатация интегрированного пространства знаний поддерживаются специально создаваемым структурным подразделением управления знаниями с помощью виртуальной программно-технической образовательной среды.
Разработка и поддержка ИПЗ в масштабе виртуальной образовательной среды требуют постоянных усилий для ее развития. Состав источников знаний при первоначальном создании интегрированного пространства знаний определяется в принципе, конкретные источники знаний, особенно внешние источники
знаний, могут добавляться по мере развития проекта. Таким образом, задача разработки ИПЗ приобретает непрерывный характер.
Составление онтологии предметной области примерно соответствует в традиционной образовательной технологии определению программы (структуры) одного курса; составление онтологии обучения - учебному плану, фиксирующему последовательность изучения курсов, расчасовку по видам учебной нагрузки для дисциплин по конкретным специальностям и формам обучения; разработка учебных объектов - учебно-методическому комплексу. Точнее можно сформулировать это соответствие таким образом, что программы курсов формируются на основе онтологии предметной области, учебные планы с помощью онтологии обучения, а учебно-методические комплексы создаются из учебных объектов.
Рассмотрим отличительные особенности компонентной технологии разработки учебно-методического обеспечения по сравнению с традиционной технологией, которые обеспечивают экономические преимущества. В качестве базы для сравнения будем рассматривать технологию создания электронных обучающих курсов в среде таких известных программных средств, как WebCT, Blackboard, Learning Space.
1. Разработка структуры интегрированных курсов. При традиционной технологии созданию и обновлению учебно-методического обеспечения предшествует разработка программы курса для каждой специальности. Обычно сначала формируется программа курса для базовой специальности, а затем она адаптируется под непрофилирующие специальности. Поскольку состав авторов программы, как правило, специализируется в одной области знаний и не полностью представляет себе задачи других специальностей, то в программы непрофилирующих специальностей попадают ненужные разделы, которые в дальнейшем скажутся на подготовке избыточных разделов учебно-методических комплексов и затратах обучающихся и преподавателей непосредственно в учебном процессе. Представителям других специальностей в свою очередь трудно компетентно оценить необходимость тех или иных курсов и их разделов для изучения обучающимися.
Аналогичные трудности возникают при определении содержания смежных дисциплин, когда один курс базируется на знаниях другого или курсы являются специализация-
ми одного общего курса. В этих случаях возможно дублирование учебного материала в смежных курсах.
В силу перечисленных недостатков традиционной технологии возрастает значение междисциплинарной работы коллективов специалистов по составлению взаимоувязанной структуры учебных курсов в рамках интегрированного пространства знаний.
Интегрированное пространство знаний описывается множеством сопрягаемых онто-логий предметных областей. В принципе возможно создание узкоспециализированных онтологий, каждая из которых соответствует отдельному виду деятельности: маркетингу, инжинирингу, производству, финансированию и т.д. Однако интегрированный характер применения ИПЗ делает целесообразным их создание для цепочек взаимосвязанных видов деятельности, например инновации объединяют маркетинг, инжиниринг, бизнес-планирование, рекламу; реструктуризация предприятия - стратегическое планирование, инновации, финансовый менеджмент, управление проектами, организационно-экономическое проектирование, проектирование информационной системы, контроллинг и т.д.
В любом случае при обучении каждая онтология предметной области будет соответствовать одному интегрированному учебному курсу. Использование онтологии обучения дает возможность выстраивать конкретные курсы для специализированного обучения разных категорий обучающихся. Причем сопряжение онтологий предметной области позволяет при обучении переходить при необходимости с одного курса на другой.
Другое дело, что разработка ИПЗ может начинаться с отдельных видов деятельности, не требуя одновременной разработки онтоло-гий всех предметных областей знаний. Применение инструментальных программных средств не зависит от объема знаний и позволит осуществлять постепенное наполнение базы знаний.
С организационной точки зрения при разработке онтологий предметной области требуется создание проектных групп для отдельных предметных областей и междисциплинарных проектных групп для сопряжения он-тологий взаимосвязанных предметных областей. В силу этого затраты на определение структуры онтологии могут превосходить затраты на определение структуры обычного курса. Вместе с тем при многократном составлении учебных программ родственных и смежных предметов совокупные затраты на
их разработку могут приблизиться к затратам на составление общей онтологии. Таким образом, экономия затрат при составлении онтологии сводится к устранению избыточности и дублирования курсов.
Для сокращения затрат на разработку онтологий предметных областей возможна покупка онтологий, создаваемых специализированными проектными организациями или консалтинговыми компаниями. В этом случае онтологии предметных областей могут использоваться на принципах тиражирования (разделения доступа) и повторного использования в форме подписки на централизованное обслуживание.
2. Создание интегрированного курса. Традиционно авторский коллектив формируется для каждого отдельного курса, поскольку, как правило, однотипные курсы для разных специальностей и разных категорий обучающихся составляются независимо друг от друга. Кроме того, отличающийся часто персонально состав авторов родственных курсов вносит субъективный отпечаток в представление общих тем. В силу этого возрастает дублирование работ по составлению учебно-методического обеспечения.
Кроме того, ограниченность во времени при составлении учебно-методического обеспечения, нехватка знаний у авторов по специфическим вопросам дисциплин вызывает неполный охват учебно-методическим обеспечением тем учебной программы, что вызывает затраты на поиск дополнительной и неадаптированной литературы со стороны обучающихся. Так, хорошим показателем обеспеченности в очном образовании считается 70-80 %-й охват тем, остальные темы читаются на лекциях, как правило, в обзорном виде.
Использование интегрированных пространств знаний упрощает процесс создания учебных курсов в результате выполнения следующих действий.
• Для отбора специалистов в качестве авторов учебных объектов используются карты знаний, в которых по более общим понятиям (рубрикам) фиксируются адресные ссылки на возможных авторов учебных объектов.
• Поиск в доступных пространствах знаний готовых объектов через общие сети коммуникации, например поиск в сети технических вузов для обучения компьютерным дисциплинам экономических вузов. Тогда готовые объекты (компоненты) могут включаться при соблюдении авторских прав в общее пространство знаний другой виртуальной среды.
• Параллельная разработка новых учебных объектов (компонентов) специалистами распределенной виртуальной кафедры, профили знаний которых содержатся в сетевой базе знаний. Распараллеливание работ по созданию компонентов может ускорить общее составление интегрированного курса.
3. Корректировка учебных курсов. Традиционно корректировка учебных курсов выполняется при достижении определенной критической массы изменений, которые оправдывают необходимость перекомпиляции компьютерного представления. В этом случае
I ^
• (Кповт -1)
корректировка учебных курсов осуществляется не чаще, чем один раз в семестр перед очередным циклом обучения. Использование компонентной технологии позволяет проводить внесение изменений по мере необходимости без проведения глобальной перекомпиляции учебного материала.
Таким образом, экономию затрат в создании и поддержании учебно-методического обеспечения открытого образования в результате использования компонентной технологии можно выразить формулой:
£2У
• (кПОВТ -1) +
1• К
(1)
где М
УМО
Т
Кповт>1
КНЕОБ
экономия затрат при создании интегрированного пространства знаний по сравнению с традиционными электронными курсами; затраты на создание 7-го объекта; затраты на обновление °-го объекта; затраты на поиск отсутствующего /-го объекта; число лет функционирования объекта; коэффициент повторяемости объекта в курсах; коэффициент необеспеченности объекта в курсах (1 или 0).
Самостоятельное изучение дисциплин обучающимися предполагает доступ к сценариям обучения, как к руководствам по изучению дисциплин, с помощью которых можно легко осуществлять навигацию в пространстве знаний, обращаясь к конкретным объектам и другим источникам знаний, переходить на изучение смежных дисциплин, по которым имеются пробелы в знаниях или возникает дополнительный интерес. Причем это не просто гипертекстовый поиск, а формирование индивидуальной последовательности изучаемых учебных объектов.
Применение компонентной технологии конфигурирования процесса обучения позволяет сократить затраты на прослушивание лекций и консультации с тьюторами, увеличить объем самостоятельной работы студентов с гибким графиком учебного процесса.
Обучение различных категорий обучающихся с помощью сконфигурированных сценариев обучения с учетом их индивидуальных особенностей позволяет, с одной стороны, сократить затраты на теоретическое изучение избыточного учебного материала, не соответствующего категории обучающегося, или устранить ненужные повторы ранее пройденного материала. С другой стороны, происходит ускорение изучения интегрированных курсов в
результате построения индивидуальной траектории обучения.
Практическое обучение с помощью практикумов позволяет предоставлять обучающимся сконфигурированные в соответствии с поставленной задачей типовые решения, которые реализуют принцип индуктивного обучения от частного к общему. Тщательная пошаговая проработка типовых решений позволяет сократить время тьюторов-консультантов на объяснение хода решения задачи. Кроме того, сокращается время подготовки вариантов задач для самостоятельного решения, которые генерируются по общему семантическому шаблону.
Несмотря на возможные дополнительные обращения к другим курсам, требующим углубления изучения смежных вопросов, в целом релевантность подбора учебных объектов уровню знаний, которыми владеет и на которые претендует обучающийся, выше. Благодаря использованию системы управления знаниями релевантность отбора дополнительной литературы во внешних источниках знаний также повышается. Сами затраты на изучение или выполнение учебных объектов обучающимися со стороны учебного заведения в основном сводятся к затратам машинного времени, арендуемого у провайдера, затраты
НЕОБ
к
С
О
к
П
консультантов при хорошем построении сце- ной технологии конфигурирования сценария нария обучения сводятся к минимуму. обучения вычисляется по формуле:
Исходя из рассмотренных соображений экономия затрат на обучение при компонент-
az
ОБУЧ
=2 zf ■ (кПОВТ -1)+2 z;n -ak
-РЕЛЕВ
(2)
где
Z
КПОВТ>1 ак,релев
Таким образом, анализ создания и использования интегрированного пространства знаний для электронного обучения показал экономию затрат высших учебных заведений вследствие облегчения объединения усилий авторских коллективов вир-
затраты на изучение /-го объекта;
затраты на поиск и изучение дополнительного /-го
объекта;
коэффициент повторяемости объектов в курсах; изменение коэффициента релевантности отбора дополнительных объектов. эффективности туальных кафедр, способствующих устранению дублирования и полноте выполняемых работ, а также повышение релевантности отбора изучаемых учебных объектов в соответствии с индивидуальными особенностями обучающихся.
Литература
1. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем: Учебник. - М.: Питер,
2000. - 382 с.: ил.
2. Интеллектуальные обучающие системы и виртуальные учебные организации: Монография / В.В. Голенков, В.Б. Тарасов, Ю.Ф.Тельнов и др.; Под ред. В.В. Голенкова, В.Б. Тарасова. - Минск: БГУИР,
2001. - 488 с.
3. Мизогучи Р. Шаг в направлении инженерии онтологий // Новости искусственного интеллекта. -М.: РАИИ, 2000. - №1-2. - С. 11-36.
4. Открытое образование - стратегия XXI века для России / Ж.Н. Зайцева, Ю.Б. Рубин, Л.Г. Титарев и др.; Под общ. ред. В.М. Филиппова и В.П. Тихомирова. - М.: Изд-во МЭСИ, 2000. - 324 с.
5. Попов Э.В. Корпоративные системы управления знаниями // Новости искусственного интеллекта. -2001. - №1. - C. 14-25.
6. Тельнов Ю.Ф. Реинжиниринг бизнес-процессов: компонентная методология. - М.: Финансы и статистика, 2004.- 320 с.
7. Тельнов Ю.Ф. Использование систем управления знаниями в виртуальном образовании // Искусственный интеллект в XXI веке; Труды Международного конгресса. - М.: Физматлит, 2001. - С. 411- 418.
8. Gruber T.R. Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing // International Journal of Human and Computer Studies. - 1993. - No. 43(5/6). - P. 907-928.
9. Mizoguchi R., Bourdeau J. Using Ontological Engineering to Overcome Common AI-ED Problems // International Journal of Artificial Intelligence in Education. - 2000 - No. 11. - P. 78-100.
10. http://www.imsglobal.org
П
ИТО-2005
31 октября - 4 ноября 2005 года в г. Москве состоится XV Международная конференция-выставка "Информационные технологии в образовании" ("ИТО-2005")
Работа конференции пройдет по следующим секциям: Цели, содержание и методика преподавания информатики и ИКТ; ИКТ в учебном процессе, ИКТ в открытом образовании; ИКТ в управлении образованием; ИКТ в обучении людей со специальными потребностями; ИКТ в контроле и оценке результатов обучения; Технологии разработки, экспертизы, оценки программных средств и регистрация интеллектуальной собственности; Интеллектуальные технологии в образовании.
Источник. Конгресс конференций «Информационные технологии в образовании» (http://www.ito.su/)
