Внедрение современных Интернет-технологий в образовательный процесс Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Educational Technology & Society 11(3) 2008

ISSN 1436-4522

Внедрение современных Интернет-технологий в образовательный процесс

Ю.В. Рогушина, с.н.с, Институт программных систем НАНУ, 03680, Киев, пр. Академика Глушкова, 40, 528-46-98 [email protected]

АННОТАЦИЯ

Рассматривается использование современных Интернет-технологий в образовательном процессе. Предлагается применение элементов искусственного интеллекта (онтологий и тезаурусов) для интероперабельного представления знаний в дистанционных курсах.

Use of modern Internet-technologies in educational process is considered. For interoperable representation of knowledge in distance courses application of artificial intelligence elements (ontologies and thesaurus).

Ключевые слова

открытые образовательные ресурсы, википедия, семантическая разметка, информационное общество;

оpen education resources, wikipedia, semantic mark-up, information society

Введение

Сегодня мировое сообщество в целом и Украина в частности происходит становление и развитие информационного общества. Под информационным обществом обычно понимают общество, в котором большая часть трудоспособного населения занята в области производства, передачи и обработки информации. Информационное общество непосредственно связано с сетевой экономикой, базирующейся на непосредственных и прямых информационных связей всех со всеми. В информационном обществе увеличивается значение информации и знаний в экономике и других сферах (в частности, науке и образовании), обеспечивается эффективное информационное взаимодействие людей и организаций, доступ к глобальным информационным ресурсам.

Информационное общество и его влияние на образовательные процессы

К характерным чертам информационного общества относятся:

• Формирование единого информационно-коммуникационного пространства как на уровне отдельных стран (в частности, Украины), так и глобального;

• Развитие и интеллектуализация информационных технологий;

• Развитие рынка информации и знаний

В информационном обществе трансформируется понятие образования. Образование становится непрерывным процессом - чтобы соответствовать требованиям изменяющейся информационной среды, люди должны постоянно повышать свой образовательный уровень, пополнять свои знания и навыки. В связи с этим обучение персонализируется, а в его реализации все более существенную роль играют ИКТ [1].

Дистанционное обучение (ДО) - новый способ реализации процесса обучения, основанный на использовании современных ИКТ, позволяющих осуществлять обучение на расстоянии личного контакта между преподавателем и учащимся. При этом процессы преподавания могут быть разделены не только в пространстве, но и во времени. ДО обычно рассматривают не как альтернатива традиционному, а как дополняющее.

Достоинствами ДО являются гибкость, экономичность и качество. Оно может осуществляться параллельно с профессиональной деятельностью или обучением по другим специальностям.

В то же время с ДО связан ряд проблем, обусловленных отсутствием непосредственного контакта преподавателя с обучаемыми: сложнее оценить качество усвоенных знаний, задать мотивацию обучения, определить персональные особенности обучаемого.

В информационном обществе особое значение приобретает поиск технологий, позволяющих ускорить усвоение новых знаний. Это связано с тем, что знания во многих предметных областях становятся очень динамичными, и поддержание специалистами достаточного уровня квалификации требует пополнение ранее полученных знаний и навыков новой актуальной информацией. Однако это требует средств накопления новых знаний в форме, пригодной для их многократного интероперабельного использования.

Применение специализированных средств разработки дистанционных курсов позволяет существенно расширить аудиторию потенциальных разработчиков курсов -квалифицированные преподаватели, не специализирующиеся в области ИКТ, могут относительно просто формализовать свои знания о предметной области и сделать их доступными обучаемым.

Однако разработка курсов ДО все же в значительной мере централизована, а современные тенденции ориентированы на сетевые организационные структуры. Наряду с программными средствами, ориентированными на организацию и поддержку дистанционного образования (например, MOODLE), представляется целесообразным внедрять в образовательный процесс (как обычный, так и, в особенности, дистанционный) интеллектуальные Web-технологии общего назначения - в частности, использовать общедоступные свободно распространяемые энциклопедии и словари, публикуемые в Web. За счет этого обеспечивается своевременное поступление актуальной информации к обучаемым.

При этом предполагается, что информационные ресурсы (ИР) доступны всем пользователям Интернет, что требует противостояния тенденции все большей коммерциализации Интернета.

Открытые информационные ресурсы Интернет и их использование в образовании

Движение Open Source возникло в 70-е годы минувшего столетия в ответ на ограничение свободного использования программного обеспечения, связанные с использованием лицензионных соглашений. Вначале Open Source относился только к разработке программного обеспечения, но с ростом количества и квалификации пользователей сети Интернет этот подход распространился и на другие области, одной из которых является коллективный сбор и анализ информации. Эта область получила название „Интеллект открытых Источников” (Open Source Intelligence - OS-INT) [2].

OS-INT состоит из большого количества независимых проектов (например, Nettime, Wikipedia и Web-сайт NoLogo.org), которые имеют разную историю, разную техническую и социальную стратегию для реализации принципов общего использования открытых источников. В OS-INT мнение авторитетного члена сетевого сообщества, активно работающего в нем, важнее административных авторитетов и устанавливается обычно при участии более независимых и квалифицированных специалистов.

Wiki-технология - это технология построения Web-сайта, позволяющая пользователям принимать непосредственное участие в редактировании его контента -исправлении ошибок, добавлении новых материалов, и при этом она не требует использования специальных программ, регистрации на сервере и знания HTML.

В подобных системах создание кода и его редактирование является коллективным процессом. Читатель, который видит в статье ошибку или недостаток, может немедленно ее исправить или же прибавить отсутствующую информацию. Поскольку процесс просмотра и уточнения является публичным и непрерывным, то не существует

принципиальной разницы между предшествующими и финальными версиями представленной информации.

Первоначально Wiki-системы представляли собой обычные сайты, страницы которых мог редактировать кто угодно непосредственно через Web-интерфейс. В современном варианте - это достаточно сложная система для сбора и структурирования информации.

Программное обеспечение и контент, который помещается на Wiki-страницах, наиболее часто используют лицензию свободного распространения документации - GNU Free Documentation License (GFDL), что гарантирует совместимость лицензии с существующей совокупностью текста GFDL. Это дает возможность иметь одну Wiki с страницами, которые имеют разную лицензию.

Технология Wiki позволяет аккумулировать знания человечества, представляя их в электронной интероперабельной форме, обеспечить навигацию по этой базе знаний и средства ее актуализации. При этом использовать Wiki могут сообщества различного объема и тематической направленности, создавая при этом базы знаний от глобальных Википедий и электронных энциклопедий крупных корпораций до легко обновляемых справочных систем небольших организаций, предприятий и учебных заведений.

Википедия. Всемирно известный пример применения технологии Wiki - созданная в январе 2001 года Википедия, наибольшая из бесплатных онлайн-энциклопедий.

Простота поддержки коллективного творчества, присущие технологии Wiki, позволили основателям энциклопедического проекта Nupedia - Д.Уэльсу и Л.Сенгеру использовать ее в качестве основы для разработки электронной энциклопедии, на основе которой и была создана популярнейшая Интернет-энциклопедия Википедия. Эта «общественная» энциклопедия, насчитывает сегодня 1,7 млн. статей 100 на языках (для сравнения: Encyclopedia Britannica 2007 года содержит около 100 тыс. статей). Недовольство медлительностью бумажных энциклопедий было очевидно уже давно, а создание оперативных энциклопедий требует множества людей и экономически неоправданно.

Основой идеологии Wiki является легкость, с которой страницы могут быть созданы и модифицированы. Для того, чтобы модификации были приняты к публикации (появились на странице), никакого механизма предшествующего просмотра (корректором, модератором и т.п.) не требуется. Большинство Wiki являются открытыми для широкой публики даже без необходимости регистрации, но некоторые частные Wiki-серверы требуют все-таки авторизации пользователя. Большинство редактирований, однако, могут быть сделаны в режиме реального времени и мгновенно появляться на странице.

Wiki-системы имеют много общего с системами управления контентом (content management systems - CMS), но технология Wiki имеет следующие отличия:

1. Название статьи одновременно является гиперссылкой, которую могут использовать внешние системы.

2. Статьи могут создаваться и редактироваться практически в любое время любым пользователем

3. Статьи доступные для редактирования непосредственно в Web-броузере.

4. Каждая статья предоставляет доступ к просмотру и редактированию хронологии/версий страницы, которая поддерживает поиск расхождений.

5. Каждая статья предоставляет доступ к странице обсуждения этой статьи.

Wiki предполагает более широкие права пользователей при редактировании контента, отсутствие иерархии и более свободный доступ к информации. Кроме того, страницы, создаваемые в технологии Wiki, обеспечивают интероперабельность и повторное использование знаний.

Использование Википедии в образовании

Википедия - очень удачный инструмент, который побуждает активно работать с информацией, вместо того, чтобы пассивно ее воспринимать. Пользователи могут не только читать и анализировать статьи, но и принимать участие в их написании.

Например, в рамках европейского проекта "Школы и университеты" планируется применять открытую энциклопедию не только как источник информации, но и как площадку для выполнения практических работ.

Проект Wikiversity - является наиболее потенциальным в рамках WikiМедіа (Wikimedia), он направлен на обучение с помощью Wiki. Введен термин Wiki-студент (Wiki student).

Социальный сервис Wiki может быть использован в педагогической практике

для:

І)

2)

3)

При

представления, расширения и аннотирования учебных материалов, которые могут делать как преподаватели, так и студенты; коллективного создания творческих работ; коллективного создания энциклопедий.

создании дистанционного курса (например, на базе МООБЬБ) есть возможность, кроме статичных текстовых и мультимедийных материалов, подготовленных автором курса, использовать ссылки на внешние ИР, доступные через сеть Интернет, в том числе - и на страницы различных Википедий. Такие ИР будут постоянно обновляться различными пользователями, и обучаемые смогут 1) наблюдать за динамикой этих изменений; 2) сами активно участвовать в редактировании контента этих страниц, используя знания, полученные в процессе освоения курса. Во втором случае обучаемых будут "оценивать" не только разработчики курса ДО, но все остальные посетители данной страницы. Это позволит, с одной стороны, более ответственно относиться к своей работе, а с другой - более высоко оценивать приобретенные знания.

Данный подход (использование ссылок на Википедию) был применен при разработке дистанционного курса "Современные Интернет-технологии" (Киевский славистический университ, www.distant.ksu.edu.ua), который состоит из десяти тем и

Edit View Favorites Tools Help 1

*■ . h> . j a a ack Forward Stop Refresh Home a Search m Favorites C & History a a. ■#- Print Print Preview Size Щ- Encoding

ss |^) http://distant.ksu.edu,ua/course/view.php?id=39 3 ^Go | Li

JSle-| jj||C Search - 99 blocked Check ■■ AutoLink ” [|] AutoFill KJ Options $

Тема 7 . Технології відкритих лигрпрп r Тнтрпирті

; OS-INT (Open Source Intelligence).

Гіпертекстове середовище Wiki. Ochoe ! Блоги. Блогосфера- співтовариства і с І Соціальні мережі б Інтернет.

а Рук відкритих джерел а Технологія Бікі 1^1 Блоги й Флікр

а Соціальні мережі і^Ве6 2

Лабораторна робота. Створення інф а Вікіпедн - вільна енциклопедія І 0, тест до теми "Бікі-технології"

п

•^Інет: Вікіпедія - вільна енциклопедія - Microsoft Internet Екріогег

8 Тема 8. Подання знань в Іні

І Проект Semantic Web - спроба перехо ; ресурсів Web.

File Edit View Favorites lools Help

4- . -* Back Forward Э @ іЯ Stop Refresh Home й а Search Favorite

Address |иЄ] http://distant, ksu.edu.ua/mod/resource/vie w,php?id=483

Google -1 1 [G] Search ■» | Pj3eRarl^ g] 99 blocked | Check

' W Nili ЙИІЇЇГ

Q_lJ|nep ЭЙТИ ДО...

КСУ »Інет» Ресурси » ікіпедія - вільна енциклопедія Понов

<

“ о ■■ ^ ij & Вх

стаття 1 обговорення | переглянути початюовм

1 Переглянути зміст сторінки [alt-с] І "реєструйтеся! 4иновитикеш -Don't spe

Ласкаво просимо до Вікіпедії, Сьогодні люто У розділі у країн сь

*

«] http:fluk.Wikipedia. org/wikj/0 □ E> SBгЄ 1ЛЕ>в_Й□NDDcNDNDNO * Ме

і Стандарти опису документів. Мова RDr

; Формальна модель онтології. Використання онтологій для опису предметної області. ; Мова OWL '

! Створення тезаурусів та онтологій предметної області за повнотекстовими ! документами.

| К 1п1:егпеС

Рис. 1. Использование ссылок на внешние ИР (Википедию) в дистанционном курсе "Современные Интернет-технологии"

Основные направления интеллектуализации Интернет-технологий

Следует заметить, что современный этап развития Интернет-технологий базируется на их интеллектуализации. Это следует учитывать и при создании систем ДО, используя в них новые средства представления и обработки знаний.

Рассмотрим проект Semantic Web [3], основная цель которого - трансформация всей совокупности ИР, доступ к которым предоставляет сеть Интернет, в глобальную базу знаний, а также средств управления этими динамичными, гетерогенными и распределенными знаниями. Целью Semantic Web является преобразование всей совокупности информационных ресурсов Web в единую базу знаний, пользоваться которой могут как люди, так и программы. Для этого необходимо снабдить каждый ресурс описанием его семантики и предоставить средства для автоматизированной обработки этих описаний и представления знаний о ни Автором этой концепции является Т.Бернес-Ли, который ранее задумал и разработал Web. Целью Бернеса-Ли было сформировать информационное пространство, к которому каждый имеет непосредственный и интуитивный доступ, и не только для просмотра, но и для создания информации. Машины становятся способными анализировать все данные в Web -контент, связи и транзакции между людьми и компьютерами. Эта концепция была принята и продвигается Консорциумом W3.

В рамках Semantic Web разработаны средства описания контента документов RDF [4] и формального представления онтологий OWL [5], что позволяет обрабатывать ИР Web на уровне их семантики. Онтологии позволяют формально описывать различные предметные области [6].

Влияние концепций Semantic Web на различные прикладные проекты Интернет постоянно возрастает. Примером этого можно назвать Semantic Wiki - семантическое расширение Википедии (рис.2).

Стек спецификаций_____________________

Semantic Web|^

Довер. информация

Доказательства

Логика

/

Семантическая

Википедия

OWL, онтологии RDF, RDF Shema

XML, XML Shema

URI У Кодировка Unicode

Semantic Web

Web

В отличие от обычных Википедий, Semantic Wiki предоставляют пользователю возможность для семантической разметки информации.

Такая разметка позволяет обеспечить машинную обработку Википедии с минимальными усилиями для пользователей. Это может быть реализовано в виде расширения MediaWiki, например Semantic MediaWiki. В этом расширении для запросов используется язык SPARQL. Система Semantic MediaWiki написана с помощью механизма расширений MediaWiki. Это упрощает интеграцию в существующие приложения MediaWiki.

Следует ожидать, что в ближайшее время значительная часть статей Википедии получит семантическое расширение

Семантическая разметка позволяет значительно упростить всю структуру Wiki, помогает пользователям быстрее находить нужную информацию, и улучшает качество Wiki как информационного ресурса в целом.

Основные преимущества Семантической Википедии

1. Значительная часть информации в Википедии может быть представлена в виде списков, исходными данными для которых являются различные статьи. При обновлении таких статей Семантическая Википедия автоматически обновляет все производные от нее списки и результирующие данные. Например, если появились новые сведения о населении какого-либо города, то автоматически обновится информация о населении страны, к которой относится этот город. Запросы, по которым строятся сами списки, должны формироваться вначале пользователями, но поддержание их в актуальном состоянии - проблема, решаемая самой Википедией. Такие списки всегда актуальны и их легко настроить для получения дополнительной информации.

2. Использование метаданных позволяет лучше структурировать информацию. Например, если некий объект, описываемый в википедии, классифицируется как "Человек", то можно описывать такие его атрибуты, как "Год рождения", "Имя", "Профессия", а затем использовать эти атрибуты и их значения для поиска и формирования новых списков, например, найти всех людей, упомянутых в Википедии, день рождения которых совпадает с текущей датой.

3. Метаданные позволяют установить связи между аналогичными статьями на различных языках, что позволит актуализировать данные и находить несоответствия между ними. Например, если мы введем последние сведения о населении Киева в украинскую Википедию, то автоматически обновятся соответствующие статьи во всех Википедиях, где упоминается это число.

Для семантической разметки вики-страниц используются знания, представленные в виде OWL и RDF.

На сегодня элементы семантической разметки Wiki-страниц представлены только в английской и немецкой Википедиях, но можно прогнозировать их скорое появление в русской и украинской Википедиях. Поэтому представляется целесообразным использовать эти возможности в образовательном процессе, обеспечивая структурированное представление знаний об изучаемой дисциплине. В этом случае онтология соответствующей предметной области будет постоянно обновляться и оставаться актуальной на момент обучения. Таким образом решится вопрос об актуальности знаний, представленных в курсе ДО.

Однако для того, чтобы этот подход был эффективен, необходимо, чтобы как разработчики дистанционных курсов, так и обучаемые владели хотя бы основами онтологического анализа (наряду с информацией о форматах представления знаний в Интернет и средствах их обработки).

Выводы

Сегодня крайне важно применять интеллектуальные Интернет-технологии в развитии систем дистанционного образования. Это позволяет обеспечить, с одной стороны, интероперабельность и повторное использование знаний, содержащихся в дистанционных курсах, и с другой стороны, актуальность и своевременное обновление баз знаний на основе подхода OS-INT, при котором каждый пользователь Web может стать автором его контента.

Литература

[Гриценко В.И., Кудрявцева С.П., Колос В.В,, Веренич Е.В. 2004]. Дистанционное обучение: теория и практика. - К.: Наук.думка. - 2GG4. - 375 с.

[Open Source Intelligence]. - http://www.firstmonday.org/Issues/issue7_6/stalder/.

[W3C Semantic Web Activity] - http://www.w3.org/2GG1/sw/.

[RDF Primer]. - http://www.w3.org/TR/REC-rdf-syntax/

[Web Ontology Language (OWL)]. -http://www.w3.org/2GG4/OWL/

[Клещев А. С., Артемьева И.Л. 2002] Отношения между онтологиями предметных областей. Ч. 1. Онтологии, представляющие одну и ту же концептуализацию. Упрощение онтологии // Информационный анализ, В.1, С.2, 2GG2. - С.4-9.