Вестник ПОИПКРО №3 2002 г

Структурирование знаний для дистанционного обучения

 Автор:Гаврилов Николай Анатольевич, Начальник СИДО ПОИПКРО.

Совокупность знаний представляетсобой бесконечную массупонятий, так или иначе взаимосвязанных между собой. Каждая наука, а также разделы науки ,либоразличные взгляды на то или иное явление - это срез бесконечного пространства знаний

Возникает вопрос – «для чего необходимо структурирование знаний и оформлениев видеособого формального механизмадля дистанционного обучения с использованием ИНТЕРНЕТА?»

Дистанционное обучение – принципиально новое явление, в котором кроме учителя и ученика ( субъекта и объекта)естьнечто новое, не формулируемое единым термином. С одной стороны – это технический посредник ( компьютер ) ,с другой, – это бесконечный источник знаний, работающий в режиме мгновенного получения любой информации ( интернет)

В связи с этимвозникаетнеобходимость ,(кроме диалога учителя и ученика, контроля учителя за учеником) , создать инструмент, обеспечивающий не диалог, а общение втроем ,  когдавсе стороны треугольника становятся равноценными: .учитель -интернет- ученик. Структура преподнесения учебного материала совершенно меняется по сравнению с классической схемой.

На сегодняшний день нет четкой концепции формирования подобных курсов.Поэтому их при организации часто применяются универсальные схемы, единые для различных типов знаний.

Это привело к тому, чтогуманитарные  дисциплины почти не присутствуют в курсах дистанционного обучения,а другие дисциплины ,оформляясь в виде КДО ( курсов дистанционного обучения), не могут довести часть знаний до учащегося, так как недостаткикомпьютерного обученияприводят к ухудшению восприятия тех понятий, которые могутбыть представлены в очном курсе. Ограниченность курса ,отсутствие живого контакта с учителем и возможность расширения определений и формулировок, сказываются на качестве обучения.

С другой стороны, новые информационные технологии открывают совершенно иные возможности в системе обучения. Дистанционное обучение приводит к более демократичным отношениям ученика и преподавателя, высвобождает массу времени, предполагает индивидуальный подход, возможность возвращаться к пройденному материалу бесчисленное количество раз и пр. Но, что самое главное,возникает принципиально новый источник информации, фактически безграничный – это мировые интернет ресурсы.

На данный момент большинство существующих КДО являются замкнутыми системами с жесткими моделями ,не позволяющими адаптировать конкретный тип знаний к конкретному способу представления информации.

Нами предпринята попыткасоздания  дифференцированной схемы КДО, сформулированы принципы структурирования знаний и воплощение этих принципов на конкретных примерах и моделях. Все приведенныеспособы структурирования знаний позволят создать реальную возможность полноценного использования интернет – ресурсов в КДО.

Принципыструктурного анализа  пространства знаний. могут использоваться также и при моделировании знанийдля создания очных курсов, правда в ограниченном варианте.

Нами даны только наиболее общие принципы, без подробной детализации

Пространство знанийпредставляет собой бесконечное количество понятий, определений,  утверждений, уменийидругих   структурных узлов (СУ), взаимосвязанных между собой структурными связями различного характера. Структурныеузлымогут быть образованы и так называемыми модулямизнаний ( система МРИТО) Данное пространство знаний может быть

2.

разделено назамкнутые области знаний, внутри которых существуют однородные связиоднородного характера. ( см схему 1)

 Схема 1

Итак,в общем пространстве знанийможно выделить срезы ( области знаний),которые имеют четкую замкнутую структуру связей. Между данными областями также существуют структурные связи, объединяющие все пространство знаний. Чем больше понятий, или уменийзаключается в данной области знаний, тем шире срез пространства знаний, тем больше структурных связей (СС) В вершине двустороннего бесконечного конуса содержится общее понятие – пространство знаний. Чем дальше от вершины, тем большее количество понятий либо умений( структурных узлов)содержитсяв данном срезе( области знаний )

Главной задачей при изучении структурных связей  между областями, а также связей внутри области между структурными узлами  является точная дифференциация понятий, создание единойзамкнутой логической схемы. В противном случае область знаний не может быть представлена ввиде отдельного  структурного элемента и возникнут трудности при изученииструктурных узлов.

Интернетпространство есть виртуальное отображение пространства знаний.Главная  задача организации дистанционного обучения является максимальное использование интернет ресурсов . Для этого необходима технология.

Технология структурного анализа интернет  пространства и выделение отдельных областей знаний и служит способом составления курсов ДО. Срезы информационных ресурсов ИНТЕРНЕТА представляют области знаний. Аструктура области знаний представляетхарактер организации дистанционного обучения и составления информационных модулей ( понятий ) в логическую структуру курса

При структурировании пространства знаний можно выделить несколько способов   отличныхдруг от другаспособом выделения областей знаний из общего пространства знаний.Сам конуспредставляетсобой выделенную область знаний в общем пространстве знаний. В

3.

вершине конуса – основной СУ ( основное понятие) Круговые срезы конуса - этогруппы структурных узлов ( категории понятий)

 Способ 1, соответствует принципу кругового наслоения:

- связи,существующие между областями знаний и умений не являются жесткими

- выделение производится только в одном направлении

- срез выполняется поструктурным узлам одной категории

 Способ 2 соответствуетпринципу расширения:

- связи,существующие между областями либо не являются жесткими, либо отсутствуют

- выделение областей производится по нескольким направлениям.

- срез выполняется по структурным узлам одной категории

4.

 Способ 3, соответствует принципу последовательных ступеней:

- связи,существующие между областями являются жесткими

- выделение производится только в одном направлении

- срез выполняется по структурным узлам одной категории

 Схема 5 Способ 4

 Представляетмодификацию всех вышеперечисленных принципов

 Способ 4представляетмодификацию всех вышеперечисленных принципов

- связи,существующиемеждуобластями являютсясмешанными,

- выделение областей производится по нескольким направлениям.

- срез выполняется по структурным узлам  разных категорий

Ниже приводится примерная таблица выбора принципа логического структурирования.

Одним из важных критериев при   структурировании областей знаний (ОЗ) и пространства знаний при использовании новых информационныхтехнологий – это принцип адекватности, который заключаетсяв создании таких принципов структурирования,которые бы органично выписывалисьв способы и методы работы интернета и поисковых систем. То есть  области

5.

знаний должны бытьпредставлены таким образом, чтобы их компьютерная обработка и способы представления информации  соответствовали требованиям интернет -технологий.

Другой важный критерий является логическое структурирование областей знаний.

В соответствии с теоремой Геделя о неполноте любая система ( аксиом, понятий и пр) либо противоречива, либо неполна Хотя расширение теоремы Геделя на различные системы ( языковые, социальные и пр.) и не является окончательно доказательным ( существует масса научных работ по данному вопросу), наше построение структуры пространства знаний будет основываться именно на положениях этой теоремы

Почему выбрана именно эта схема?

Пространство ИНТЕРНЕТ – бесконечно изменяющаяся структура, постоянно наполняющаяся информацией. Выделяянепротиворечивую область знаний из общего пространства интернет, мы предполагаем, что область постоянно наполняетсяновыми понятиями, дополняющими систему знаний и данный процесс бесконечен.

Принцип же непротиворечивости важен именно для средств обучения, когда четкая структура области знаний позволяет иметь завершенные блоки знаний, пригодные для обучения.

Во многихсуществующих системах моделирования знаний выбормежду неполнотой и противоречивостью склоняется в сторону противоречивости . В итоге создаваемый курсДО представляет собой замкнутую структуру, представляющую собой полный набор научных понятий, определений и умений. Однакопри ближайшем рассмотрении можно увидеть, что подобные курсы ДО содержат множество противоречивых понятий, которые не могутбыть объяснены в рамках данного курсаиэтот недостаток усиливается отсутствием живого учителя, который могбы  внести обучаемому ясность на смысл тех или иныхнаучных понятий ( структурных узлов).

Для примера можно привестиклассический логический парадокс, который возникает внутри систем с полным набором аксиом. Это ,например, парадокс ЛЖЕЦА. Если лжец говорит: Я – ЛЖЕЦ, он вступает в логическое противоречие с самими собой. ,так как он в данном случае говорит правду и не является лжецом. ,но на самом деле – он Лжец и то, что он говорит – неправда. И тд. Подобных противоречий в замкнутых логических курсах масса.Например, в одном из курсов по физикеесть определение Массы: Масса – это мера инертности тела. В этом же курсе  имеется следующее определение инертности Инертность – это характеристика массы тела. То есть масса определяется через инертность, а инертность – через массу. Возникает логическая ловушка, когда в пределах курса невозможнонайти точное определениепонятия и необходимо выходить за его пределы.

Само понятие структурирования предполагает разделение общего на составные части и выявлениеравнозначных частей. Иначе построения структуры не получается .Невозможно построитьздание из кирпичей разного размера. Именно этот фактор является одной из предпосылок длясоздания определенных схем структурирования.СУ делятся на категории, в зависимостиот емкости включенных в СУ понятий ,умений и пр.

При структурировании знаний СУ объединяются между собойструктурными связями(СС)

В процессе структурирования между понятиями ( СУ) как в пределах категории, так и между категориями возникает два типа связей – вертикальные и горизонтальные

Горизонтальные основныесвязи – это связи между категориями СУ. Горизонтальные связи носят причинно следственный характер и предполагают логическоепродолжение одного понятия по отношению к другому от общего к частному. Вершиной горизонтальных связей всегда является основное понятие области знаний(  ОсновнойСУ), окончанием понятиесамой последней категории. Горизонтальные связи объединяют более крупные СУсо СУ меньших категорий. Необязательно процесс деления СУ  должен происходить по правилам логического деления. Это может быть механическое деление предмета на составные части , делениегрупп предметов на классы, и так далее

Пример горизонтальных связей на примере устройства автомобиля

Вертикальныеосновные связи – это связи между понятиями в пределах одной категории. Началом вертикальных связей всегдаслужит основное понятие ( основной СУ), окончанием – конечная цель при изучении области знаний .Вертикальные связи позволяютзамыкать часть курса влогическую структуру. При отсутствии вертикальных связейневозможно  достигнуть полностью конечной цели  структурирования области знаний. Отличие вертикальных связей от горизонтальных в том, что они не обязательно должны носить причинно-следственный характер. Вертикальные связи объединяют между собой обязательные структурные узлы ( ОСУ).Если такого объединения не происходит,то вертикальные связи не считаются выстроенными.

Пример вертикальных связей:

Возьмем простейший пример – такое понятие, как автомобиль. Проструктурируем данное понятие вСУ первой категории:

Основное понятие – автомобиль. Вертикальные связи:

Очевидно, что мы указали все обязательные понятия данного определения. Без любого из этих СУ Понятие автомобиль не будет окончательно раскрыто. Если же мызадаем вопрос, что за предмет, имеющий колеса ,укрепленные на корпусе, способный самостоятельно передвигаться и управляемый с помощью руля – любой поймет, что это автомобиль. Достаточно убрать одно из звеньев, понятие автомобиль рассыпается и превращается в тележку( без двигателя),либо в агрегат, вырабатывающий тепло( без колес),либо  в неуправляемый снаряд ( без руля),либо в набор запчастей ( без корпуса)

При структурировании ОЗвозникает множествоперекрестных связей.В интернете и в пределах компьютера они носят характер гиперссылок как в пределах одного СУ, так ив пределах всейОЗ иПЗ. При создании перекрестныхсвязей не существует определенных правил, они могутсоздаваться произвольно.

 Совокупность горизонтальных и вертикальных основныхсвязей и представляет собой структурноестроение ОЗ.

При создании КДО для средств обучения необходимо учитыватьвсе типыСС.

Одной иззадач структурирования ОЗ является создание такой структуры, которая обладала  бывсеми возможностями, предоставленными  современными техническими средствами -  программным обеспечение,компьютерной  техникой, пространством ИНТЕРНЕТ. СозданиеКДОне должно сводиться к  механическому перенесению лекционного материала на магнитные носители. Именно процесс структурирования этого материала и есть новая, еще не отработанная образовательная  технология, требующая детального изучения.

 Более подробно о структурировании ОЗ можно узнать на сайте www.nikgavrilov.narod.ru