Технологии управления знаниями как базис информатизации обучения в вузе Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

уровнем профессиональных установок сотрудников Департамента экономической безопасности МВД России, зависящим не только от профессиональных качеств руководителя.

Приведем некоторые результаты исследований профессиональных установок руководителей Департамента экономической безопасности МВД России. Проводя анализ общей модели управления Департамента, которой придерживались респонденты, была констатирована ее внутренняя противоречивость, что проявилось в ответах на вопрос об основных целях управления. Менее четверти опрошенных руководителей назвали своей целью обеспечение достижения сотрудниками определенных профессиональных результатов, примерно 44% определили, что предназначение управления состоит в создании условий для осуществления трудового процесса; около 17% ориентированы на создание благоприятного психологического климата в коллективе; 12% стремятся удовлетворить интересы сотрудников в коллективе.

Для сотрудников Департамента экономической безопасности МВД России сфера целеполагания является, к сожалению, отдельным аспектом управленческой деятельности, слабо связанным с остальным спектром управленческих ориентации и методов. Важнейшей для понимания работы руководителя Департамента является специфика профессиональной деятельности. В сознании руководителей Департамента управленческая деятельность не представлена какой-то универсальной деятельностью, но является

специфической сферой, где профессиональная деятельность занимает ведущее место.

Таким образом, установку на результат имеют меньшинство руководителей. Анализ других компонентов когнитивной составляющей управленческой установки также свидетельствует о невысокой степени осознания руководителями важности целеполагания в их деятельности. Были выделены следующие три уровня целеполагания:

1) высокий — цели представляют собой прогнозируемые результаты деятельности, удовлетворяющие по своей формулировке требованиям конкретности, реальности, контролируемости, и в то же время не сводятся к примитивным требованиям (никаких содержательных критериев по-прежнему не задавалось);

2) средний — цели представляют собой прогнозируемые результаты деятельности, которые обладают свойством реальности (как и в первом случае, анализировалась не только исходная формулировка; выводы делались на основе анализа всего плана работы и последующей деятельности руководителя);

3) низкий — представленные цели не являются прогнозируемым результатом деятельности, хотя бы в минимальной степени обладающим свойством конкретности.

Проведенное исследование профессиональных установок руководителей Департамента экономической безопасности МВД России однозначно показывает противоречивость профессионального сознания сотрудников Департамента именно в плане понимания сущности управления.

ТЕХНОЛОГИИ УПРАВЛЕНИЯ ЗНАНИЯМИ КАК БАЗИС ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ В ВУЗЕ

В.А. КУДИНОВ,

Курский государственный университет, кандидат педагогических наук, доцент

Аннотация. Описываются возможные пути создания и применения в образовании информационных обучающих сред, рассматриваемых в качестве инструмента познания и сочетающих в себе достоинства человека и компьютера. В качестве основы для проектирования таких сред предлагается использовать технологии управления знаниями.

Ключевые слова: технологии управления знаниями, корпоративный портал, концепт, учебный объект, мультиагентная система.

TECHNOLOGIES OF KNOWLEDGE DIRECTION AS A BASIS OF EDUCATIONAL INFORMATIZATION AT AN INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION

V.A. KUDINOV,

Kursk State University, candidate of Pedagogical Sciences, the senior lecturer

The summary. In the article possible ways of generation and use of instruction environments in education are described; they are considered as an instrument of learning and as a combination of human and computer qualities. Technologies of knowledge direction are suggested as a basis for such environments engineering.

Key words: technologies of knowledge direction, corporate portals, concept, educational object, multiagent system.

Во все времена существования человечества проблемы развития, образования, обучения являлись самыми значимыми. Задачей настоящего момента является разработка компьютерных систем обучения, которые в максимальной степени соответствовали бы своему назначению и отвечали большинству, а в идеале следующим предъявляемым к ним требованиям:

Ф повышению гибкости и оптимальности диалога системы с пользователем. Необходимость расширения и усложнения типологии вопросов, которые пользователь задает системе, что невозможно без увеличения семантической мощности средств описания учебного материала, адаптации системы к индивидуальным особенностям обучаемого; $ повышению уровня интерфейса с приближением его к естественному языковому уровню; $ повышению логических возможностей, т.е. обеспечению способности системы самостоятельно решать задачи из предметной области, по которой она ведет обучение, с последующим объяснением хода полученного решения;

повышению наглядности представляемого учебного материала с применением средств мультимедиа;

поддержке совместимости и интегрируемости компьютерных систем обучения, осуществляющих разные режимы обучения;

обеспечению функционирования системы в режиме реального времени;

Ф поддержке эволюционируемости компьютерных систем обучения, т.е. обеспечению возможности легкой модификации и оперативного наращивания объема информации, используемой как для решения задач, так и для представления обучаемому в качестве учебного материала; переходу на новые стратегии обучения и новые модели пользователя.

Одним из наиболее действенных решения поставленной задачи является использование в обучении корпоративных порталов управления знаниями, позволяющих обновлять профессиональные знания и навыки на протяжении всей жизни. Одним из основных требований к таким порталам является поддержка персонализации обучения, т.е. предоставление образовательных услуг, максимально полно и точно соответствующих потребностям, уровню подготовки и когнитивным особенностям пользователя. В связи с тем что традиционные Web-технологии основаны на синтаксической разметке данных и не поддерживают поиск и навигацию в среде распределенных знаний на семантическом

уровне, эта задача может быть решена с использованием технологий семантического Web- и интеллектуальных агентов1.

Первое определение корпоративного информационного портала (Enterprise Information Portal — EIP) дали К. Шайлакс и Д. Тилман: «Корпоративные информационные порталы — это приложения, которые позволяют компаниям раскрывать информацию, хранящуюся внутри и вне организации, и предоставить каждому пользователю единую точку доступа к предназначенной для него информации, необходимой для принятия обоснованных управленческих ре-шений»2.

Д. Мюррей отметил, что корпоративный портал — это больше, чем шлюз. Он считает, что «порталы, которые концентрируются лишь на работе с контентом, не отвечают нуждам корпоративного рынка. Корпоративные порталы должны подключать нас не только ко всей необходимой информации, но и ко всем нужным нам людям, и предоставлять инструменты, необходимые для поддержки совместной работы»3.

Задачи, которые должны решаться корпоративным порталом управления знаниями: $ предоставление обучаемому всей необходимой информации, накопленной в портале, в соответствии с принятой технологией обучения и выбранной им последовательности получения учебной информации; $ подключение обучаемого в случае необходимости получения дополнительной информации к специалистам, базам знаний портала и внешним источникам знаний;

удаленный доступ к вычислительным приложениям в рамках реализации лабораторных и практических работ;

$ организация совместной работы обучаемых.

Ранее решение этих задач требовало специального клиентского программного обеспечения и обеспечивалось в основном в пределах локальной сети. Новый для образовательных организаций класс корпоративных порталов имеет стандартный Web-интерфейс и обеспечивает пользователям единый безопасный персонифицированный доступ к внутренним и внешним информационным ресурсам, специалистам, приложениям в любое время суток и независимо от их территориального расположения.

Классификация корпоративных образовательных порталов:

$ информационный — обеспечивает персонифицированный доступ обучаемого к внутренним и внешним информационным ресурсам образовательной

организации: доступ к данным по классификатору и с возможностью проведения сквозного полнотекстового и атрибутивного поиска;

экспертный — обеспечивает связь между пользователями (обучаемыми, тьюторами, экспертами и другими специалистами) на основе их знаний (способностей). Не всегда портал содержит нужную пользователю информацию, однако в случае ее отсутствия может подключить обучаемого к нужным специалистам, которые могут поделиться необходимой информацией, дать экспертные оценки по интересующим его вопросам;

приложения — предоставляет обучаемым разные приложения, с помощью которых они могут получить требуемую информацию и данные;

совместная работа — предоставляет информацию и приложения, обеспечивает работу группы обучаемых над какой-либо задачей, проектом;

управление знаниями — интегрированный портал, охватывающий все выше перечисленные, предназначен для обеспечения коллективной работы обучаемых с максимальным информационным обеспечением.

Первые три типа порталов предназначены для индивидуальной работы и обеспечивают обучаемого необходимой ему информацией, приложениями, экспертными заключения специалистов (к которым может подключиться с помощью портала).

Вторые два типа порталов — порталы совместной работы. Они позволяют проводить определенный цикл работ в соответствии с заданной стратегией обучения, автоматически передавать промежуточные результаты по цепочке другим обучаемым, отслеживать и координировать ход работ. Все пользователи имеют максимальное информационное обеспечение.

Знания — это и интеллект, и интуиция людей, причем не только конкретных личностей, но и коллективов. А интеллект коллектива всегда выше суммы интеллектов его участников и может раскрыться только в процессе совместной работы.

Знания могут быть раскрыты и формализованы в виде учебников, учебных пособий, научных статей и монографий, патентов, технологий, технической документации, и т.д., так они превращаются в информацию. Но невозможно формализовать весь интеллект и интуицию людей и коллективов. Невозможно организовать хорошую информационную систему, которая не опиралась бы на интеллект людей и их коллективную работу.

В то же время интеллект коллектива опирается не только на интеллект участников, но и на тот интеллект, который формализован и накоплен другими людьми и коллективами — на уже формализованную информацию. Кроме того, новые знания не могут быть получены без проведения большого объема вычислительных операций, без привлечения вычислительных приложений. Не вычислительных машин

как таковых, а именно приложений, в которые аккумулированы знания людей.

Корпоративный портал управления знаниями (КПУЗ) — это система сбора информации, выявления и формализации новых знаний, опирающаяся на весь накопленный и формализованный ранее потенциал знаний образовательной организации (на входную информацию), на коллективный интеллект и интуицию задействованных в процессе обучения людей (на совместную работу), на вычислительные приложения, а также система выдачи накопленной и вновь созданной информации обучаемому в соответствии с принятой технологией обучения.

КПУЗ должен базироваться на корпоративных информационных порталах, экспертных порталах, порталах совместной работы и порталах приложений и интегрировать в себя все их возможности. Это и возможности сбора информации, коллективной работы, привлечения экспертов, обработки информации и выдачи информации обучаемым. Это также возможность обеспечения документирования и самодокументирования, выявляющихся в ходе совместной работы знаний, превращение их в доступную информацию, интеллектуальный капитал образовательной организации. Но в отличие от информационного портала, в котором информация портала равна сумме входной информации, информация портала управления знаниями всегда превышает сумму входной информации.

Одним из ключевых сервисов КПУЗ должен быть сервис, обеспечивающий глубокую персонализацию образовательных услуг. Такой сервис наряду с поддержкой основных образовательных программ (содержание которых жестко регламентировано) должен ориентироваться на самостоятельные формы повышения квалификации на протяжении всей жизни. Анализ образовательных запросов с точки зрения сложности их обработки позволил выделить их следующие типы4:

# простейшие запросы (определить новое понятие, пояснить его на примерах и т.п.);

# изучение отдельного вопроса (например, метода решения некоторой задачи);

изучение темы (например, методы сортировки списков в программировании);

изучение раздела курса (например, исчисление предикатов в логике);

запрос уровня учебного курса;

# запросы уровня образовательной программы, включающей в себя множество взаимосвязанных курсов.

Предлагаемый подход к построению персонализированных программ обучения основан на выделении двух типов сущностей — концептов и учебных объектов5.

Концепты соответствуют фрагментам знаний (дидактическим единицам) разного уровня гранулярно-

сти: отдельным понятиям (интеллектуальный агент), фактам (теорема Пифагора), темам (методы сортировки списков), разделам и т.д. Предполагается, что все концепты зафиксированы в соответствующей онтологии предметной области, доступной всем образовательным сервисам, функционирующим в среде семантического Web.

Учебным объектом является любой доступный на Web ресурс, который может использоваться в учебных целях как самостоятельно, так и совместно с другими ресурсами.

Процесс обслуживания образовательного запроса в общем случае включает два этапа. На первом итеративно уточняется образовательная потребность клиента и детализируется программа обучения. Результатом этапа является индивидуальная программа обучения, построенная из концептов глобально разделяемой онтологии предметной области.

На втором этапе выполняется «покрытие» составленной из концептов программы доступными в образовательном пространстве учебными объектами. Поскольку в открытой образовательной среде будет доступно большое количество учебных объектов, для каждого концепта существует множество вариантов «покрытия». Для сокращения перебора должны использоваться дополнительные ограничения пользователя на форму представле-

ния материала, стратегии обучения, временные и финансовые ресурсы и т.п. Результатом этапа является программа обучения, составленная из учебных объектов, доступных в открытом образовательном пространстве.

Образовательные ресурсы аннотируются с использованием стандартизованных словарей метаданных и их расширений. В открытых образовательных средах на основе технологий семантического Web аннотации хранятся в распределенных репозиториях, доступных соответствующим сервисам и агентам. Аннотирование может выполняться автоматическими сервисами (агентами) путем извлечения значений атрибутов из первичных ресурсов (например, IMS-манифеста) либо людьми при задании свойств ресурса, требующих экспертного оценивания (например, «семантическая плотность»)6.

Архитектура КПУЗ на основе мультиагентных технологий (рис.) включает в себя базы знаний (хранилище единиц знаний), окружения (обучаемый и преподаватель) и мультиагентную систему, состоящую из программного интерфейса и интеллектуальных агентов. Центральным компонентом КПУЗ на основе мультиагентных технологий являются базы знаний, которые выступают по отношению к другим компонентам как содержательная подсистема, составляющая основную ценность.

Обучаемый

Окружение

Преподаватель

Мультиагентная система

ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Рис. Архитектура КПУЗ на основе мультиагентных технологий

12 Вестник Московского университета МВД России № 1 • 2010

Базы знаний — это совокупность единиц знаний предметной области, технологии обучения и обучаемого, которые представляют собой формализованное с помощью некоторого метода представления знаний — отражение объектов образовательной области и их взаимосвязей, и действий над объектами.

Обмен данными между окружением и базами знаний выполняет мультиагентная система, которая принимает сообщения из окружения при помощи программного интерфейса, преобразует их в форму статических знаний для передачи между агентами и, наоборот, переводит статические знания, переданные интеллектуальными агентами, в формат окружения и выдает сообщения некоторому объекту окружения (обучаемому или преподавателю). Важнейшим требованием к организации диалога окружения с муль-тиагентной системой является естественность, которая означает формулирование потребностей окружения предложениями естественного языка.

Отличие КПУЗ на основе мультиагентных технологий от традиционных прикладных обучающих систем — использование для обработки нового вида информации знаний. Посредниками при передаче знаний между базами знаний и программным интерфейсом служат интеллектуальные агенты, которые получают и передают информацию в виде некоторого стандартного для агентов представления статических знаний, которые определяются агентом баз знаний в соответствии со структурой реализации баз знаний. Этот процесс преобразования знаний можно назвать использованием вывода, а процесс передачи знаний агентом преподавателя — формированием вывода.

Эти характеристики относятся к общим характеристикам для любых форм представления знаний и отвечают за направление вывода:

Ь формирование вывода — заполнение базы знаний правилами, сформулированными преподавателем; Ь использование вывода — проверка корректности выводов обучаемого в соответствии с правилами, сформулированными преподавателем, — процесс обучения.

Интеллектуальный агент может быть реализован следующим образом. Необходимо определить компоненты агента и их взаимодействие. Интеллектуальный агент строится из следующих компонентов:

рецепторы агента отвечают за получение агентом сообщений от среды и других агентов, и некоторым образом преобразуют их во внутреннее представление агента (которые в случае автономности агента не отличаются от среды по способу взаимодействия);

база знаний агента служит для хранения всех без исключения знаний, полученных в процессе жизни агента. Сюда входят база моделей агентов, база знаний о решаемой задаче и база знаний собственного опыта. В базе моделей агентов хранятся знания об устройстве и интерфейсах вызовов других агентов. Изначально в базе имеется некоторая информация

об устройстве других агентов, которая нужна для начала работы. Значения помещаются в ту базу по мере взаимодействия с другими агентами. Получение и хранение таких знаний важно в агентной системе, поскольку общая конфигурация системы (количество, функции и состав агентов) может меняться с течением времени без остановки функционирования. База знаний о решаемой задаче держит условие задачи, а также знания, получаемые в процессе решения. Она хранит промежуточные результаты решения подзадач. В базе данных хранятся знания о способах решения задач и методах выбора этих способов. База знаний собственного опыта содержит знания агента о системе, которые нельзя отнести к предыдущим категориям. В эту базу помещаются знания о решениях предыдущих задач и разные побочные (хотя, возможно, полезные) знания;

# планировщик задач отвечает за планирование деятельности агентов по решению задачи. Планировщик должен балансировать деятельность агента между построением планов решения задачи в изменяющихся условиях и выполнением намеченных планов;

# эффекторы агента служат средством посылки среде и другим агентам сообщений этого объекта.

Основными задачами агента преподавателя являются: получение, обработка и передача запросов агента обучаемого на получение консультаций от преподавателя; получение, обработка и передача запросов преподавателя об усвоении учебного материала; передача информации для дополнения базы знаний.

Основные задачи агента тестирования:

# получение, обработка и передача запросов агента обучаемого на получение задачи для решения;

# получение и передача задачи для решения от агента баз знаний агенту обучаемого;

# получение, обработка и передача предположительного решения от агента обучаемого агенту баз знаний;

# получение, обработка и передача результатов проверки решения от агента баз знаний агенту обучаемого.

Основные задачи агента обучаемого: получение, преобразование и передача запроса на получение задачи для решения обучаемым;

получение, обработка и передача предположительного решения или его части;

получение, обработка и передача результата решения;

получение, преобразование и передача запроса на консультацию;

получение, преобразование и передача уведомления об удовлетворении консультации;

получение, преобразование и передача запроса на выдачу теоретического материала;

получение, обработка и передача теоретического материала для ознакомления обучаемому;

получение, обработка и передача запроса о результатах работы обучаемого.

Основные задачи агента баз знаний: получение, преобразование и передача запроса на получение теоретического материала;

получение, обработка и передача теоретического материала;

получение, преобразование и передача запроса результатов работы обучаемого;

получение, преобразование и передача результатов работы обучаемого;

получение, преобразование и передача запроса на получение задачи для решения обучаемым;

получение, преобразование и передача задачи для решения;

получение запроса на проверку решения, проверка решения и передача результатов решения.

Проектирование КПУЗ осуществляется в соответствии со следующей схемой. На начальном этапе формируется глобальная цель создания КПУЗ в виде желаемых свойств конечных продуктов. Строится дерево целей. Последовательность построения дерева целей состоит из следующих этапов:

создание базы знаний, необходимой для освоения предметной области (используется опыт экспертов для отбора информации);

разработка дерева сценариев развития процесса обучения, оценка возможностей наступления разных сценариев;

выбор наиболее возможного сценария за дерево цели;

создание классификаторов; генерация подцелей; проверка целей на осуществимость; проверка независимости целей; ® оценка существенности целей.

Основной этап создания КПУЗ включает в себя: окончательное построение дерева целей обучения;

разработку принципов принятия решения и управления процессом познания (основной принцип — ориентация на индивидуальный темп и возможности обучаемого);

® разработку классификации предметной области;

разработку технологий оценки знаний, оценки эффективности процесса обучения (используются методы распознавания);

определение оценки альтернативных решений; разработку организационной структуры по обеспечению непрерывного процесса обучения и интерфейс программы;

разработку примеров-иллюстраций к отдельным этапам обучения;

разработку оформления программы.

Отличительные моменты схемы: опора на возможности обучаемого; широкое использование экспертных методов и методов распознавания при создании базы знаний и управлением за ходом обучения;

использование деятельностного подхода на разных этапах обучения и контроля знаний; обучаемый сам выступает в роли педагога, предлагаемые задания носят конструктивный характер;

в ходе обучения внедрены поисковые элементы, требующие принятия решений в условиях неполной информации и частичной неопределенности; # процесс обучения является рекурсивным, возможно углубление процесса обучения по той же схеме.

Таким образом, использование технологий управления знаниями при создании интеллектуальных информационных обучающих сред позволяет повысить эффективность и качество обучения за счет обеспечения индивидуальных траекторий приобретения знаний для каждого обучаемого. В то же время затраты на разработку электронных ресурсов для конкретных дисциплин могут быть снижены за счет создания автоматизированных систем формирования обучающего контента.

1 Кудинов В.А., Цуканов М.В. Принципы создания системы дистанционного образования на основе мультиагент-ных технологий: XIII междунар. конф. «Информационные технологии в образовании»: сб. тр. участников конф. М., 2003. Ч. 5. С. 87—88.

2 Christopher C. Shilakes and Julie Tylman // Enterprise Information Portals. 1998. November.

3 Murray G. The Portal is the Desktop. 1999. January.

4 Кудинов В.А., Цуканов М.В. Архитектура обучающей системы на основе мультиагентных технологий: сб. тр. междунар. науч.-практ. конф. «Информатизация образова-ния-2005». Елец, 2005. С. 72—79.

5 Пантелеев М.Г., Сазыкин П.В., Сергеев Д.А. Персонали-зация обучения в образовательных средах на основе семантического Web: тр. междунар. конф. «Искусственные интеллектуальные системы». М., 2003. С. 482—488.

6 Пантелеев М.Г., Жандаров В.В., Семенов В.С. Мультиа-гентная среда аннотирования образовательных ресурсов на основе технологий семантического Web: мат-лы VII междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям SCM'04. СПб., 2004.