MD Бизнес-план Маркетинг Управление Инвестиции Промоушен HR IT
md-it
md-it
>
Интернет и интранет Дистанционное обучение Системы с открытым исходным кодом Интеллектуальные системы Автоматизация предприятий Книги по IT Услуги IT-консалтинга О проекте
 
Интеллектуальные системы :: Управление знаниями :: Управление знаниями в информационно-образовательной среде

Управление знаниями в информационно-образовательной среде


Автоматизация на основе применения компьютеров и вычислительных сетей проникает во все сферы жизни современного общества, связанные с использованием и переработкой информации. В первую очередь, информатизация на базе автоматизированных систем затронула процессы в производственной сфере. Появились автоматизированные системы проектирования, управления производством. технологическими процессами и др. В настоящее время все заметнее становится тенденция к информатизации сферы образования, особенно в связи с переходом к постиндустриальному обществу. Создаются электронные учебники, разрабатываются автоматизированные системы обучения, организуются виртуальные университеты, обсуждаются вопросы дистанционного образования.


Однако в силу очевидной сложности формализации процессов обучения и из-за новизны Internet-технологий эти проблемы находятся на начальной стадии своего решения, возможности современных информационных технологий используются в малой степени. Информатизация образования должна быть направлена, в первую очередь, на определение того, что нужно изучать в конкретных условиях, на обеспечение поиска, извлечения, передачи и представления знаний в системах дистанционного обучения (ДО).

Революционные изменения в сфере образования грядут по следующим причинам.

Первая причина связана с образовательными потребностями в постиндустриальном обществе. Нужны маршруты (траектории) обучения, соответствующие конкретным условиям, запросам и индивидуальным особенностям обучаемых. Сегодня электронные (сетевые) учебники отражают представления авторов, инвариантные к таким особенностям. Это соответствует стандартам традиционной системы образования. Однако в рамках концепции будущего открытого образования, осуществляемого по дистанционным технологиям, можно предвидеть появление большого числа пользователей, которых не удовлетворят существующие неадаптированные учебники.

Вторая причина связана с тенденциями развития информационных технологий, открывающих новые возможности в интеллектуализации автоматизированных систем и их пользовательского интерфейса. Глобальная сеть Internet открыла доступ к информационным серверам, находящимся в различных точках земного шара. Растет пропускная способность сетей, позволяя территориально разобщенным людям беседовать в реальном масштабе времени. Продолжает действовать так называемый закон Мура, по которому производительность ЭВМ увеличивается в два раза каждые полтора года. В конце 2000 г. корпорация Intel представила новый процессор Pentium 4 с частотой 1,5 ГГц. Дальнейший рост быстродействия позволит уже в ближайшее время создавать модели окружающей нас обстановки с сотнями предметов, с учетом влияния предметов друг на друга, с имитацией их перемещений, с включением в наблюдаемую на экране дисплея картину виртуальных собеседников. Все это открывает беспрецедентные возможности перед сферой образования в доступе к учебной информации и оптимизации форм ее представления.

Однако по мере расширения компьютеризации учебного процесса все заметнее становится дисбаланс между техническими возможностями хранения, передачи информации в телекоммуникационных сетях и ее представления в различных формах для воздействия на органы чувств человека, с одной стороны, и требованиями к содержанию информации в сетевых серверах, к структурированию знаний и избирательного доступа к источникам знаний, с другой. Информационное наполнение сетевых серверов и эффективное управление знаниями является главной и, в то же время, наиболее трудной для реализации задачей в проблеме создания информационно-образовательных сред в компьютерных сетях.

В концепции будущего открытого образования [1] важным элементом является возможность выбора обучаемым средств, места и времени обучения, соответствующих его запросам. Это подразумевает наличие альтернативных учебных пособий и прикладного программного обеспечения, причем они должны быть согласованными по терминологии, системам обозначений, интерфейсам для создания нужных комбинаций учебных средств.

Для выполнения этих требований нужны новые методы структуризации и поиска информации в учебных серверах.

В данной статье излагается одна из возможных точек зрения на создание распределенной обучающей среды, интегрирующей знания определенных предметных областей.

Структура информационно-образовательной среды дистанционного обучения

Под информационно-образовательной средой (ИОС) дистанционного обучения (ДО) понимается совокупность учебных материалов, средств их разработки, хранения, передачи и доступа к ним, предназначенная для ДО.

Основу ИОС составляют электронные (сетевые) учебники. В системе полномасштабного ДО необходимо иметь электронные учебники по каждой дисциплине учебного плана.

Современный электронный учебник состоит из следующих частей [2].

Основная часть, излагающая содержание предмета, представленная в виде гипертекста с графическими иллюстрациями и, возможно, с аудио- и видеофрагментами.

Глоссарий.

Контрольные вопросы, упражнения и задания для практического освоения материала и самотестирования вместе с рекомендациями и примерами выполнения заданий.

Описания лабораторных работ с необходимыми ссылками на другие разделы сетевого курса, если в учебной программе такие работы предусмотрены. В описания лабораторных работ должны быть включены, кроме необходимого теоретического материала, также контрольные вопросы, сведения об используемом оборудовании и программно-аппаратном обеспечении, задание и форма представления результатов.

Разработка сетевого учебника – весьма дорогостоящая работа. Эту работу выполняют с помощью инструментальных средств.

Инструментальные средства – программное и информационное обеспечение, используемое для представления учебных материалов в форме, требуемой для использования в ИОС. По типу применяемых инструментальных средств различают технологии разработки сетевых курсов.

Инструментальные средства можно разделить на две группы:

  • общедоступные средства, ориентированные на Web-технологии и не использующие дорогостоящих специальных средств;

  • инструментальные средства, специально ориентированные на разработку сетевых курсов.

В первую группу входят сравнительно недорогие или свободно распространяемые программные продукты [3]. К ним относятся, например, редакторы HTML текстов, графические редакторы, конверторы форматов данных, возможно также применение средств создания аудио- и видеофрагментов. В этой технологии удается минимизировать первоначальные финансовые затраты, квалифицированные пользователи могут модернизировать и адаптировать созданные сетевые курсы. Однако создание сетевых курсов характеризуется при этом повышенными затратами времени.

Более быстрое создание сетевых курсов осуществляется с помощью интегрированных инструментальных сред, примерами которых могут служить Learning Space фирмы Lotus [4], ToolBookII компании Asymetrix [5], WebCT университета Британской Колумбии [6], AuthorWare компании Macromedia [7] и др. Имеющиеся в инструментальной среде средства позволяют решать вопросы представления учебного материала с выбором типов шрифтов, палитры цветов, расположения и насыщенности графических фрагментов, анимации, звукового сопровождения и т.п. в соответствии с рекомендациями, обеспечивающими продуктивную работу пользователей.

Сетевой учебник при своем использовании погружается в программно-информационную среду, выполняющую необходимые функции пользовательского интерфейса, телекоммуникационной связи "студент-лаборатория", "студент-преподаватель" и "студент-студент", доступа к индивидуальной рабочей тетради, содержащей график учебных занятий, результаты выполнения учебных заданий и другие заметки пользователя, связанные с изучением курса.

Практические работы, включая эксперименты и расчеты при курсовом и дипломном проектировании, могут выполняться в виртуальных или удаленных лабораториях.

Виртуальная лаборатория - учебное подразделение вуза, оснащенное компьютерным оборудованием и программным обеспечением, имитирующим процессы, протекающие в изучаемых реальных объектах. В виртуальных лабораториях характерно использование программ моделирования процессов в изучаемых или проектируемых объектах, но могут использоваться также математические пакеты, программы оптимизации, базы данных и другие компоненты программного и информационного обеспечения. Типичными примерами программного обеспечения для расчетов и анализа процессов в исследуемых системах могут служить математические пакеты типа MathCAD, программы анализа электронных схем PSpice, механических устройств Adams, систем с механическими, гидравлическими, электрическими и электронными элементами типа ПА9, логических схем на основе языка VHDL, программы моделирования полей физических величин по методу конечных элементов типа Ansys, программы геометрического моделирования и др.

Удаленная лаборатория (лаборатория удаленного доступа) отличается от виртуальной лаборатории наличием реального учебно-исследовательского оборудования, к которому обеспечен дистанционный доступ.

Прикладные сетевые энциклопедии знаний

Использование современных инструментальных средств расширяет возможности представления учебного материала в нужной форме и облегчает работу студентов с созданным учебником. Однако собственно работа авторов по подбору материалов и их изложению, определяющая содержание учебника, остается традиционной. В результате традиционного подхода сроки написания учебников остаются излишне большими, а их содержание оказывается ориентированным на условия обучения, усредненные по запросам обучаемых и уровню их предварительной подготовки без учета индивидуальных особенностей каждого студента.

В то же время по большинству предметов в современной системе образования имеется несколько пособий разных авторов, изданных разными вузами, эти пособия текстуально различны, но по своему содержанию во многом дублируют друг друга. Адаптация содержания пособий к конкретным запросам на образовательные услуги не предусматривается.

Создание сетевых учебников на основе преобразования таких пособий не может в достаточной мере удовлетворить требования, предъявляемые к учебным материалам в сфере дистанционного обучения. В частности, значительные усилия приходится затрачивать на сопровождение каждого учебника, особенно в динамично развивающихся приложениях. Причем внесение в учебник изменений и дополнений в соответствии с авторским правом разрешается только самим авторам, что не всегда осуществимо.

Разработка содержания учебников и их версий, адаптированных под конкретные запросы, оказывается существенно проще при наличии информационных моделей предметных областей (приложений) и специальных предметных баз знаний в виде сетевых энциклопедий.

Основой для создания информационно-образовательных сред для ДО на основе сетевых энциклопедий является структурирование знаний, унификация интерфейсов структурных единиц и построение системы управления структурированными знаниями. Возникающие здесь проблемы напоминают аналогичные проблемы построения систем управления данными в автоматизированных промышленных системах, хотя управление слабоструктурированными знаниями в системе ДО выглядит более сложной задачей, чем управление фактографическими данными о промышленной продукции.

Структурирование учебного материала заключается в его разделении на модули. Каждый модуль дополняется спецификацией, включающей интерфейсные и регистрационные атрибуты. Интерфейсные атрибуты служат для согласования данного модуля с другими модулями в составе компилируемых учебных пособий и включают списки терминов, специфичных для данной предметной области и используемых символических обозначений величин. Особо выделяются термины и понятия, определяемые в модуле. Примерами регистрационных атрибутов могут служить имена авторов модуля, даты внесения изменений, данные о сертификации модуля и т.п.

Сетевая энциклопедия представляет собой совокупность учебных модулей вместе с соответствующей системой управления. Для каждой темы учебных программ в энциклопедии желательно иметь несколько модулей в целях обеспечения адаптации к конкретным условиям обучения. Модули будут различаться методическими особенностями, подробностью и стилем изложения материала, ссылками на те или иные примеры и т.п. Система управления выполняет такие функции, как управление версиями учебника, ведение словарей, управление гиперссылками, согласование форматов данных, регистрация модулей, интерфейс с пользователем на языке, близком к естественному, и др.

Из модулей энциклопедии компилируются учебные пособия, причем компиляция возможна на трех уровнях [8]. Первый уровень относится к ресурсному центру ДО, который создает и рекомендует некоторую базовую версию сетевого учебника. На втором уровне имеется возможность формирования адаптированных версий учебника локальными преподавателями, имеющими дело с конкретными группами обучаемых. На третьем уровне сами обучаемые компилируют свои индивидуальные версии, которые можно рассматривать как конспекты курса. При таком подходе появляется категория авторов-составителей электронных пособий, при естественном сохранении авторских прав на модули у их разработчиков, желательно наличие системы сертификации скомпилированных версий.

Отметим основные преимущества подобной информационно-образовательной среды ДО:

Существенное упрощение и ускорение разработки новых учебных пособий, соответствующих новым достижениям науки и техники, изменившимся запросам промышленности, потребностям новых нарождающихся дисциплин и т.п., поскольку значительная часть нового пособия может покрываться имеющимися модулями.

Легкость сопровождения сетевых учебников, поскольку локальные преподаватели могут самостоятельно вносить изменения, создавая свои версии пособий путем замены или добавления модулей, в том числе модулей собственной разработки.

Расширение возможностей оптимизировать информационную поддержку выбранной студентами траектории обучения в системах открытого образования.

Для поддержки рассмотренной ИОС в системе управления знаниями необходимо иметь средства автоматического формирования интерфейсов на основе глоссариев и согласования модулей в составе версий на основе интерфейсных атрибутов. Очевидным фактором, способствующим согласованию модулей, является стандартизация терминов, их определений внутри приложений, преобразование предметных указателей в словари типа прикладных протоколов STEP.

Структурирование знаний и построение ИОС в виде сетевых энциклопедий является первым, но весьма полезным шагом на пути дальнейшей интеллектуализации систем ДО. Будущие системы будут способны в среде виртуального учебного класса вести диалог с обучаемым, определять его текущие потребности и автоматически формировать порции учебного материала, удовлетворяющие эти потребности. Создание первых сетевых энциклопедий приближает появление интеллектуальных систем ДО.

Литература

  1. Открытое образование: предпосылки, проблемы, тенденции развития / Под ред. В.П. Тихомирова // Изд-во МЭСИ, М.: 2000.

  2. Усков В.Л. Дистанционное инженерное образование на базе Internet/Библиотечка журнала "Информационные технологии", 2000, № 3.

  3. Путилов Г.П. Концепция построения информационно-образовательной среды технического вуза/ М.: МГИЭМ, 1999.

  4. http://www.lotus.com/learningspace

  5. http://www.asymetrix.com

  6. http://www.webct.com

  7. http://www.macromedia.com

  8. Норенков И.П. Концепция модульного учебника. – Информационные технологии, 1996, № 2.


И.П. Норенков, д.т.н., профессор


Источник: www.engineer.bmstu.ru

Версия для печати
Вернуться к разделу "Управление знаниями"
Обсудить статью на форуме.



Поиск


Менеджмент знаний: подход к внедрению
Менеджмент знаний как самостоятельная сфера управленческой деятельности должен стать одним из главных инструментов, предназначенных для повышения конкурентоспособности предприятия. Автор занимается...
подробнее..
Система управления знаниями
По данным журнала Fortune, почти половина компаний, входящих в рейтинг Fortune 1000, внедрила у себя и продолжает развивать управление знаниями, еще треть планирует сделать это в текущем году. Что...
подробнее..
Knowledge Management
10 общепринятых заблуждений об управлении знаниями
подробнее..
Управление знаниями и информационные технологии
Сегодня все чаще можно встретить два близких по значению термина: «Интеллект бизнеса» « (business intelligence — BI) и «Управление знаниями» (knowledge management — КМ). Первым термином обычно...
подробнее..
“Свалки данных” и системы управления знаниями
Аббревиатура КМ (Knowledge Management) становится в последнее время все более популярной. А что есть управление знаниями? Как, собственно, можно ими управлять? Для чего это нужно? И как отличить...
подробнее..
Управление знаниями в информационно-образовательной среде
Автоматизация на основе применения компьютеров и вычислительных сетей проникает во все сферы жизни современного общества, связанные с использованием и переработкой информации. В первую очередь,...
подробнее..
 
Rambler's Top100 Powered by Flede Valid HTML 4.0 Transitional
Реклама: