CC BY
516
УДК 378
Медведенко Наталья Васильевна
Кандидат педагогических наук, доцент, декан факультета менеджмента негосударственного (частного) образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Сахалинский институт экономики, права и информатики», NataliyaM(a). list.ru, Южно-Сахалинск
ФРЕЙМ КАК БАЗОВОЕ ПОНЯТИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Medvedenko Natalya Vasilievna
Ph. D., associated professor, Dean of the Faculty of Management of Yuzhno-Sakhalinsk Institute of Economics, Law and Information Science, [email protected], Yuzhno-Sakhalinsk
FRAME AS A BASIC DEFINITION OF PEDAGOGICAL TECHNOLOGIES
На протяжении многих лет специалисты (Р. Абельсон, М. Минский,
A. Д. Норман, Ньюэлл, Г. Саймон, С. Пейперт, Р. Шенк и др.) работают над решением проблем искусственного интеллекта и можно утверждать, что все теоретические исследования в этой области не раскрывают феноменологическую эффективность человеческого ума. Рассматривая человеческое мышление, необходимо учитывать и процесс восприятия, и процесс общения, и процесс мышления, и сбор информации, и ее хранение. Человеческое мышление может быть «быстродействующим», если все вышеперечисленные компоненты будут находиться в тесном взаимодействии друг с другом.
Ученые-исследователи, изучая проблему искусственного интеллекта, нередко выходят за рамки поведенческого и формально-логического направлений и решают эту проблему при помощи разрозненных простых структур. Все моменты, которые мы стараемся вспомнить и пытаемся выбрать из своей памяти для выхода из любой создавшейся ситуации, можно назвать своим собственным «микромиром» или «фреймом». Можно утверждать, что «образ мира человека» (А. Н. Леонтьев) фреймирует его поведение, детерминирует и «вкладывает» его деятельность в определенные рамки и схемы.
Термин «фрейм» взят из английского языка (frame) и согласно словарю
B. К. Мюллера обозначает: 1 - остов, каркас; 2 - скелет, остов; 3 - рама, рамка; 4 - кадр; 5 - оправа, обрамление; 6 - тело, телосложение; 7 - система, структура [9, с. 165].
В 1974 г. в Кембридже вышла книга известного американского ученого, специалиста по искусственному интеллекту Мэрвина Минского «Фреймы для представления знаний» (A Framework for Representing Knowledge), которая была издана в Советском Союзе лишь в 1979 году. Именно в этой книге описывается новый подход к решению проблемы представления знаний в системах искусственного интеллекта. И, что интересно, в основе ис-
следования Мэрвина Минского лежит система фреймов - особых структур данных для понятийного представления стереотипных ситуаций в рамках общего контекста знаний о мире. С этих позиций дается в книге описание механизмов человеческого мышления, распознавания образов, восприятия зрительной и слуховой информации, а также проблемы лингвистики [8]. Он рассматривает два вида фреймов, которые сейчас принято называть статическими (или просто фреймами) и динамическими (сценариями).
Фрейм любого вида - это та минимально необходимая структурированная информация, которая однозначно определяет данный класс объектов. Наличие фрейма позволяет относить объект к тому классу, который им определяется. Простейшими примерами фреймов могут служить характеристические функции множеств в обычной математике.
Однако в интеллектуальных системах в подавляющем большинстве случаев приходится иметь дело не с числовой, а символьной информацией (например, текстами на естественном языке или зрительными образами, изображениями). Для информации подобной природы определение фреймов представляет собой нелегкую проблему. С усложнением внешнего мира число формализующих его стандартных ситуаций (аксиом) лавинообразно растет. Это приводит не просто к громоздкости машинной модели окружающей среды, а к ряду принципиальных трудностей в представлении знаний.
Тем не менее, М. Минский в своей книге описывает некоторые подходы, использование которых является многообещающим. Он отказался от попыток формировать модель окружающей среды на основе разрозненных, отдельных фактов и понятий. Центральным моментом является его утверждение о том, что любая машинная модель, отражающая сложность реального мира, должна строиться в виде достаточно большой совокупности определенным образом сформированных фреймов, представляющих собой модели стереотипных ситуаций. В данном контексте ситуация понимается в обобщенном смысле. Это может быть рассуждение, действие, рассказ, зрительный образ и т. д. Фрейм представляет собой не одну конкретную ситуацию, а наиболее характерные, основные моменты ряда близких ситуаций, принадлежащих одному классу.
Frame, как уже было отмечено выше, с английского переводится как скелет, остов, рамка и т. д., что еще раз подчеркивает общность представленных в нем сведений о моделируемом явлении. Фрейм можно представить графически в виде сети, которая состоит из узлов и связей между ними. Каждый узел есть не что иное, как определенное понятие, которое может быть, а может и не быть задано в явном виде. Именно в этом и заключается основной смысл теории фреймов М. Минского. Понятие (узел), заданное в явном виде может быть конкретизировано в результате процесса согласования данного фрейма с некоторой конкретной ситуацией, имеющей место в окружающей среде. Незаданные в явном виде узлы (понятия) называются терминалами. Терминалы образуют нижние уровни графовой структуры, тогда как на верхних уровнях располагаются понятия, которые всегда спра-
ведливы в отношении представляемой фреймом ситуации. Совокупность заданных в явном виде узлов (понятий) образует основу для «понимания» любой конкретной ситуации из определенного для данного фрейма класса ситуаций. В процессе конкретизации терминалов и согласования, возможных для каждого из них понятий, с конкретной ситуацией окружающей среды происходит «понимание». Ключевым является использование одних и тех же терминалов различными фреймами, что позволяет координировать информацию, собираемую из различных источников. Группы связанных между собой фреймов объединяются в системы (framework), которые могут отражать действия, причинно-следственные связи, и т. д.
Теоретически обоснованные предположения Мэрвина Минского находят подтверждение в сфере гуманитарного знания. Наглядно процесс последовательной замены одного фрейма другим проявляется в таких областях человеческого мышления, как понимание естественного языка, рассуждения, вывода по аналогии и др. Так в теории фреймов упор делается на многочисленность взаимодействий между сенсорными данными и образованной в процессе обучения громадной сетью символьной информации. В связи с бурным и лавинообразным увеличением потоков информации в современном мире вышеназванный факт делает теорию фреймового представления знаний весьма востребованной и обоснованной моделью для организации обучения.
Однако, фреймовый подход представления знаний, разработанный М. Минским, не лишен недостатков. Так, человек способен понять не только известные ситуации, ной новые, к чему уже известные человеку фреймы в контексте теории М. Минского не приспособлены. Тем не менее, Мэрвин Минский считает, что структуры, связывающие в единое целое системы фреймов, могут оказаться полезными при объяснении ряда явлений, характерных для естественного интеллекта.
Попробуем на более формальном уровне разобраться в представлениях о фрейме через следующие дефиниции:
- фрейм - стереотип, стандартная ситуация или структура данных для представления стереотипных [2, с. 80];
- фрейм - некоторая структура, содержащая сведения об определенном объекте и выступающая как целостная и относительно автономная единица знания [11, с. 66];
- фрейм - это бланк, имеющий пустые строки, графы, окна, слоты (от англ. slot - щель, паз), которые должны быть заполнены [5];
- фрейм в настоящее время, как правило, отождествляется со стандартной, стереотипной ситуацией, включающей в себя множество конкретных однородных ситуаций [6];
- фрейм - схема ситуаций [7, с. 283];
- фрейм есть не что иное, как общая категориальная структура [3, с. 27].
В свободной интернет энциклопедии - Википедия слово фрейм трактуется следующим образом: «фрейм - (шт. frame - «каркас» или «рамка»)
- способ представления знаний в искусственном интеллекте, представляющий собой схему действий в реальной ситуации [http://ru.wikipedia.org/wiki/ Фрейм].
Общие сведения о фреймовых способах представления знаний оказываются крайне полезными в дидактике. В дидактике под фреймом понимается периодически повторяющийся способ организации учебного материала (фрейм как концепт) и учебного времени (фрейм как сценарий) для дисциплин, теоретический материал которых подвергается «сгущению» и имеет каркасную структуру [4, с. 140].
Несмотря на различие в специфике областей знаний, все авторы применения фреймового подхода в обучении имеют общие цели, похожие механизмы реализации фреймового подхода, описывают похожие факторы, обусловливающие необходимость применения фреймов в обучении и имеют похожие результаты обучения с помощью фреймов - существенное повышение эффективности обучения [2].
Фреймом является структура данных для представления стереотипной ситуации. С каждым фреймом ассоциирована информация разного вида. Одна ее часть указывает, каким образом следует использовать данный фрейм, другая - что предположительно может повлечь за собой его выполнение, третья - что следует предпринять, если эти ожидания не подтвердятся [8, с. 7]. При объединении семантически близких друг к другу фреймов можно получить систему фреймов.
Сегодня, всем нам известная и присущая отечественной системе образования классно-урочная, лекционно-практическая, лекционно-семинарская система обучения «задыхается» от огромного количества новых учебных предметов, от большого увеличения объема знаний, а также от введения новых форм обучения, в частности, дистанционной формы обучения.
Поэтому одним из способов решения вышеперечисленных проблем является поиск новых педагогических технологий, позволяющих расширить объемы усваиваемых знаний без увеличения количества времени, отводимого на их изучение, а также приблизить цели обучения к индивидуальным творческим возможностям учащихся и включить в содержание технологии проблематику их деятельности в процессе обучения.
Интенсивный путь решения этой проблемы - увеличение «плотности» (насыщенности) единицы учебного процесса за счет концентрации его во времени (урок заменяется блоком уроков), путем «сгущения» учебного содержания (параграф заменяется модулем). Происходит это тогда, когда мы начинаем использовать для организации учебного процесса метапредмет-ные понятия, каким является понятие фрейма.
К относительно новым образовательным педагогическим технологиям, в которых можно реализовать соответствующее «сгущение» можно отнести такие технологии, как:
- модульная технология обучения;
- рейтинговая технология обучения;
- модульно-рейтинговая технология обучения;
- балльно-рейтинговая технология обучения;
- интегральная технология обучения.
Педагогическую технологию, в основе которой лежит представление о фрейме, можно назвать фреймовой педагогической технологией. В частности, фреймовая педагогическая технология - это технология изучения учебного материала, структурированного определенным образом в специально организованной периодической временной последовательности (сценарий). Основным признаком данной технологии является увеличение объемов изучаемых знаний без увеличения учебного времени [4, с. 140].
С точки зрения методики фреймы очень продуктивны, так как изучаемый материал может легко переноситься в таблицы, схемы, слайды, что значительно экономит учебное время и дает студенту возможность формировать свое собственное решение проблемы, идеи и т. д.
Р. В. Турина и Е. Е. Соколова формируя концепцию фрейма в обучении, совершенно справедливо определяют, что «фрейм - в контексте теории поэтапного формирования умственных способностей, есть инструкция в формировании ориентировочной основы действий» [2, с. 80]. В то же время эти авторы выделяют такие признаки фрейма, как:
- стереотипность;
- повторяемость;
- наличие рамки;
- визуализация;
- ключевые слова;
- ментальность;
- универсальность;
- скелетная форма (каркас с пустыми окнами);
- ассоциативные связи;
- фиксация аналогий, обобщений, правил и принципов.
Концептуальным ядром фреймового подхода в обучении Р. В. Турина и
Е. Е. Соколова определяют теорию поэтапного формирования умственных действий, согласно которой формирование умственных действий происходит в пять этапов [1; 10].
Применительно к педагогике вообще и к формированию системного мышления на основе фреймирования, понятие фрейма должно стать самоцелью в процессе формирования новообразований студента. В тоже время отметим, что фреймирование предполагает добавление в процесс усвоения знаний обобщений, осознанности, структурности. Выстраивание взаимосвязанных фреймов, их цепочек может осуществляться не только исходя из дидактических соображений, но и других педагогических. В частности, можно фреймировать деятельность педагога в процессе оценки знаний или умений студентов и школьников, можно фреймировать деятельность администрации образовательного учреждения с целью управления его деятельностью, повышения качества образовательного и воспитательного процесса.
Библиографический список
1. Гальперин, П. Я. Основные результаты исследования по проблеме «Формирование умственных действий и понятий» [Текст]/ П. Я. Гальперин. - М.. 1965.
2. Турина, Р. В. Концепция фрейма в обучении [Текст]/ Р. В. Турина, Е. Е. Соколова // Школьные технологии. - 2009. - № 3. - С. 77-84.
3. Колодочка, Т. Н. Фреймовая технология в среднем профессиональном образовании [Текст]/ Т. Н. Колодочка // Школьные технологии. - 2004. - № 1. - С. 26-30.
4. Колодочка, Т. Н. Фреймовое обучение [Текст]/ Т. Н. Колодочка // Школьные технологии. - 2005. - С. 140-142.
5. Краткий словарь когнитивных терминов [Текст]/ Под общ. ред. Е. С. Кубря-ковой. - М.: Филол. ф-т МГУ им. М. В. Ломоносова, 1997. - 245 с.
6. Лернер, И. Я. Дидактические основы методов обучения [Текст]/ И. Я. Лернер. -М.: 1981.-214 с.
7. Маланов, С. В. Методические и теоретические основы психологии [Текст]/
С. В. Маланов. - Воронеж, Издательство: МПСИ, МОДЭК, 2005. - 336 с.
8. Минский, М. Фреймы для представления знаний [Текст]: пер. с англ./ М. Минский. - М.: Энергия, 1979. - 152 с.
9. Мюллер, В. К. Большой англо-русский и русско-английский словарь 450 000 слов и словосочетаний. Новая редакция [Текст]/ В. К. Мюллер. - М.: ООО «Дом Славянской книги», 2008. - 960 с.
10. Талызина, Н. Ф. Деятельностный подход к механизмам обобщения [Текст]/ Н. Ф. Талызина // Вопросы психологии. - 2001. - №. - С. 3-16.
11. Тарасов, Е. Ф. Лингвистическая прагматика и общение с ЭВМ [Текст]/ Е. Ф. Тарасов, Ю. А. Сорокин, Е. Б. Левченко и др. - М.: Наука, 1989. - 142 с.
12.Шр://гил¥1к1ресКа.о^/у/1к1/Фрейм Ьйр://ги.ш1к1реШа.о^М1к1/Фрейм.
