Навчальні системи

Сучасні освітні тенденції вимагають створення систем навчання нового покоління, характерними рисами яких є орієнтація на індивідуальні особливості, гнучкість, відкритість для модифікації і розширення, простота підготовки вихідного матеріалу. Як результат, виникають нові наукові напрямки на стику різних наук (педагогіки, штучного інтелекту (ШІ), комп’ютерних наук, психології та ін.): штучний інтелект в освіті (IJAIED), семантичний Веб-простір у Е-навчанні (SW-EL) тощо. Створюються наукові співтовариства, що займаються дослідженням освітніх процесів і застосуванням технологій ШІ для створення комп’ютерних систем навчання.

Комп’ютерні навчальні системи (ШІ і когнітивна наука) займаються усією сукупністю процесів пов’язаних із навчанням, що включають моделювання роботи учителів і суб’єктів навчання, пояснення процесів вивчення і навчання як складової людської системи обробки інформації. Сюди ж слід віднести основне завдання освіти – передачу знань. Особливого значення набуває тут технологія ШІ подання знань. Дійсно, не зважаючи на досягнення в галузі подання знань, очевидним залишається той факт, що людська мова володіє неперевершеною виразністю у передачі знань. То ж супутньою проблемою є завдання знайти такі методики і підходи, які разом із використанням обчислювальних структур даних, зрозумілих комп’ютеру, дадуть можливість не втратити природну силу людської мови для маніпулювання знаннями під час автоматизованого освітнього процесу.

Концепція стиснення або формалізації навчальної інформації спирається на провідні теоретичні положення молодої спеціальної галузі інформаційної технології, яка дуже бурхливо розвивається – інженерії знань. Вона спрямована на дослідження проблем набуття, подання та практичного використання знань. В епоху інформаційної насиченості проблеми компонування знання та мобільного його використання набувають величезної значимості. З цією метою створюються всілякі типи моделей подання знань у стислому, компактному, зручному для використання вигляді (логічні моделі, семантичні мережі, продукційні моделі й ін.).

Навчальні комп’ютерні системи містять автоматизовану функцію контролю знань та аналізу результатів навчання. Такий підхід зокрема дає можливість індивідуалізувати процес навчання, примноживши його ефективність. У той час, як багато досліджень в галузі комп’ютерного контролю знань зосереджені на питаннях валідності і надійності тестів, справедливо відшліфовуючи техніку контролю знань, питання формування самого банку завдань в більшості випадків залишається виключно прерогативою викладача, що працює з курсом, без пропозицій автоматизації даного процесу. Дійсно намагання автоматизації формування завдань для тесту наштовхується на область штучного інтелекту і питання формалізації знань для подальшого їх використання при складанні контрольних завдань для тесту. Тож постає завдання створення моделі подання знань, на основі якої стане можливою побудова сучасної навчальної системи з широкими можливостями щодо контролю і оцінки знань студентів, широкої адаптивності до потреб.

Адаптивні і інтелектуальні освітні Інтернет-системи (АІОІС, англ. Adaptive and intelligent Web-based educational systems - AIWBES) надають альтернативу для традиційного підходу «просто виклади це в Інтернет» в розробці освітнього програмного забезпечення. АІОІС намагаються бути більш адаптивними за допомогою побудови моделі цілей, переваг та знань для кожного окремого студента, використовуючи цю модель при взаємодії із студентом з метою пристосування до його потреб. Вони також намагаються бути більш інтелектуальними, об’єднуючи і виконуючи деяку діяльність, що традиційно виконується вчителем-людиною – наприклад, інструктування студентів, або перевірка їх неправильного розуміння.

Перші інтелектуальні і адаптивні освітні системи для Інтернет були розроблені у 1995-1996 роках. З того часу було розроблено і представлено багато цікавих систем, розробка яких викликана зацікавленістю в забезпеченні дистанційного навчання через Інтернет. Ці навчальні Інтернет-системи називають адаптивні освітні Інтернет-системи, або інтелектуальні освітні Інтернет-системи.

Одним підходом до подання знань є когнітивно-семантичний підхід, а інший підхід більш мовно-орієнтований і пов'язаний з класичними педагогічними методами, що ґрунтуються на текстуальному представленні знань у навчанні - мовно-дидактичний підхід.

Когнітивно-семантичний підхід можна також охарактеризувати як модель «Знати». Класично дослідження в галузі штучного інтелекту прагнули створити таку мову подання знань, яка б не залежала від людської мови і була придатна для комп’ютерних маніпуляцій – так звану філософську мову, метамову, семантичну мову (семантичну модель знань). Але такий підхід виявляється дуже неефективним при зворотному процесі передачі знань, від системи до людини – у процесі навчання людини. Причиною є нездатність системи «говорити» звичною для людини мовою подання знань – її природною мовою.

Очевидним є і те, що формалізувати абсолютно всі знання, до того ж педагогічно представлені, без застосування «чистої» людської мови буде неможливо. Тож слід шукати подальші шляхи інтелектуалізації навчальних систем, в тому числі з філософської перспективи, у контексті освітніх вимог. До семантичного підходу відносяться наступні наукові напрямки: когнітологія, когнітивна лінгвістика, семантика, класичні підходи подання знань у штучному інтелекті.

Мовно-дидактичний підхід іншими словами – це модель «Навчати». До мовно-дидактичного підходу відноситься дидактика, теорія тексту, герменевтика, поняття гіпертексту. Мовно-дидактичний підхід має забезпечити процес подання знань, що ґрунтується на поточних педагогічних потребах суб’єкта навчання - учня. Тоді як когнітивно-семантичний підхід намагається зробити точний знімок всієї предметної галузі, відобразивши її в усіх аспектах і залежностях, мовно-дидактичний прагне виявити, яку саме частину знань про навчальний предмет і яким саме чином (текстуальним чином) слід подати студенту так, щоб матеріал був найкраще засвоєним і ефективним з точки зору педагогічних цілей.

Коли мова іде про індивідуалізоване навчання, регулятором тут має виступати стан підготовленості студента. На відміну від підручника, комп’ютерна система повинна забезпечити адекватне до знань студента подання навчального матеріалу. Тут невідворотна лінійність класичного друкованого тексту має бути подолана. Ця проблема вирішується за допомогою гіпертексту.

Модель «Знати» - це модель знань, що містяться у нашому розумі (когнітивні аспекти, аспекти класичного ШІ). Модель «Навчати» (передавати знання іншому) – це модель того, як слід подати знання, щоб вони були засвоєнні (тобто стали вмістом у моделі «Знати»). Тобто, говорячи про інтелектуальну навчальну систему, по-перше система повинна сприйняти знання і «засвоїти» їх, по-друге на основі семантичної бази знань система повинна вміти будувати дидактичні подання знань для різних груп учнів. Тобто, слід сумістити семантику і дидактику. Слід сумістити і пов’язати два різних підходи до організації знань.

Як спроба синтезу двох підходів розроблено понятійно-тезисну модель (ПТМ) подання знань для систем навчання.

Понятійно-тезисна модель передбачає однозначний зв'язок семантичних даних із навчальним матеріалом. Це дає можливості для управління навчальним процесом і процесом контролю знань і їх адаптації. В даному випадку ми маємо інформацію про поняття і їх місце знаходження у навчальному матеріалі. Насправді система не міркує знаннями з предметної галузі, проте щодо окремих висловів чи тверджень, які описують поняття і сприймаються системою «як є», вона володіє інформацією про те, де вони містяться у загальній структурі навчального матеріалу. Ключовим моментом технології є семантичний розбір навчального тексту.

У перспективі розвитку ПТМ має стати розробка спеціальної моделі структурного подання навчального матеріалу як продовження ідеї понятійно-тезисної моделі знань. Планується формалізувати структуру збереження навчального вмісту для реалізації повної підтримки технологій подання навчального матеріалу. Це включає автоматизацію побудови нових навчальних курсів на основі БЗ і реалізацію адаптивного подання навчальної інформації під час навчання.

Наслідком об’єктивного процесу інформатизації суспільства та освіти є поява дистанційного навчання як найбільш перспективної, гуманістичної, інтегральної форми освіти, орієнтованої на індивідуалізацію навчання.

Дистанційне навчання – нова організація освітнього процесу, що ґрунтується на використанні як кращих традиційних методів навчання, так і на нових інформаційних та телекомунікаційних технологій, а також на принципах самостійного навчання і призначається для широких верств населення. Дистанційне навчання дає змогу впроваджувати інтерактивні технології викладення матеріалу, здобувати повноцінну освіту, підвищувати кваліфікацію співробітників у територіально розподілених місцях.

Дистанційне навчання надає нові засоби для засвоєння навчального матеріалу:

- дискусійні форуми,

- електронні обговорення,

- списки розсилання.

Створюється нове навчальне середовище, в якому студенти почувають себе невід’ємною частиною колективу, що підвищує мотивацію до навчання.

Характерними рисами дистанційних курсів є:

- гнучкість – можливість подання матеріалу з урахуванням підготовки, здібностей студентів. Це досягається створенням альтернативних сайтів для одержання більш детальної або додаткової інформації з незрозумілих тем, а також низки питань-підказок;

- актуальність – можливість упровадження новітніх педагогічних, психологічних, методичних розробок;

- зручність – можливість навчання у зручний час, у певному місці, не регламентованість у часі для засвоєння матеріалу, можливість навчання без відриву від основної роботи;

- модульність – розбиття навчального матеріалу на окремі завершені теми, які вивчаються в міру засвоєння і відповідають здібностям окремого студента;

- економічна ефективність – метод навчання значно дешевший, ніж традиційний;

- інтерактивність – активне спілкування між студентами групи і викладачем;

- ефективний контроль якості знань;

- відсутність географічних кордонів.

Поиск по сайту: