Бобрівник К.Є., Поворознюк Н.І.

Національний університет харчових технологій, Україна

МОДЕЛІ ОРГАНІЗАЦІЇ КОНТЕНТУ

ТЕХНІЧНИХ І ТЕХНОЛОГІЧНИХ ДИСЦИПЛІН

Наслідком тотальної комп’ютеризації технічних підприємств є необхідність підготовки фахівців технічних і технологічних спеціальностей. Забезпечення належного рівня підготовки майбутніх інженерів особливо потребує забезпечення актуальними методиками і технічними засобами представлення і обробки навчального матеріалу. Представлення навчальних знань в електронних засобах є формальна структуризацію навчального матеріалу. В електронних засобах навчання представлення навчального матеріалу значно розширюється: текст, звук, відеофайл, анімаційне зображення, презентація, кольорове зображення, статичне зображення, динамічне зображення. Навчальні знання технічних і технологічних дисциплін містить такі навчальні знання: принципові і технологічні схеми процесів і апаратів, принцип роботи апаратів і обладнання, складові елементи апаратів і обладнання, апаратурно-технологічні схеми виробництва, математичні моделі, спеціальні моделі, розрахунки параметрів обладнання і процесів тощо. При такому різноманітті навчального матеріалу існує необхідність його структурування і упорядкованого представлення в електронних засобах навчання.

Технічні і технологічні дисципліни містять декларативну компоненту предметних знань – це фактичні знання і процедурну – знання студента, які реалізовуються в уміннях (наприклад, операційні знання вирішення задачі). Декларативні знання представляють собою описи фактів, фіксують наявність або відсутність таких фактів, а також включають описи основних зв'язків і закономірностей, в які ці факти і явища входять [2]. До процедурних відносять ті знання, які зберігаються у вигляді описів дій (процедур), за допомогою яких можна отримати нові знання (здебільшого засоби, що використовуються, алгоритми і програми, які можна передавати і об’єднувати в бібліотеки).

Для формалізації знань певної предметної області розглянуто наступні способи обробки. Модель подання знань може бути логічною (обчислення предикатів, псевдофізична логіка, реляційна модель) або евристичною (мережна, фреймова, продукційна). Подання знань за допомогою логічних моделей передбачає високий рівень формалізації навчальних фрагментів. Тому логічну модель доцільно застосовувати в дослідницьких системах, в зв’язку із високими вимогами до якості і повноти знань предметної області [Ошибка! Источник ссылки не найден., 1].

Продукційні моделі призначені для подання процедурних знань навчальної дисципліни у вигляді логічного правила, що визначає певні ситуації предметної області і відповідні їм дії. Ефективні при розробці невеликих систем (десятки правил) виявляються в основному позитивні сторони систем продукцій, але при збільшенні об’єму знань більш помітні слабкі сторони [2], тому продукційні моделі застосовуються в предметних галузях, де немає чіткої логіки і завдання вирішуються на основі незалежних евристистичних правил. Правила продукції добре відображають прагматичну складову процедурних знань і доцільно використовувати для побудови моделі знань невеликих зав обсягом завдань [2].

Фреймові моделі організації навчальних знань у вигляді ієрархічних структур найчастіше використовується як метод формалізації теоретично-описових частин дисциплін. Основними перевагами фреймового подання знань вважається їх здатність до інтерпретації та структурованість. До переваг використання навчальних систем побудованих на основі фреймової моделі відносять динамічність: допускається зміна фреймів в процесі рішення задачі. Недоліком є громіздкість опису кожної одиниці знання, що ускладнює їх використання для обробки великих масивів декларативних знань [3].

Представлення знань у вигляді крос-мереж декілька спрощує завдання структуризації навчальних знань за рахунок чіткого обмеження і формалізації зв'язків між структурними вузлами. Кожний фрагмент представляє собою модуль, в якому розкрито інтенсіонал поняття чи навчального об'єкту через зв'язок з класами інших об'єктів, а також міститься глосарій використовуваних термінів і понять. Подібна формалізація процедури структуризації знань дозволяє структурувати складноформалізовані області знань – це такі дисципліни як історія, правознавство, ділова мова, економіка, бухгалтерський облік і т.д. [3].

Онтологічна модель представлення навчальних знань визначає терміни, що використовуються для опису і подання знань тієї чи іншої предметної області, зокрема, базових понять цієї області та зв’язків між ними. Основна мета онтологій полягає в розкритті змісту понять, що використовуються. Онтології мають вигляд словника-тезауруса, що дає змогу структурувати і впорядковувати навчальні знання. Перспектива використання онтологій полягає у їх незалежності від нижчих горизонтальних моделей даних. Це дозволить об'єднати різнорідні бази даних навчальних фрагментів, вирішуючи питання сумісності різних дисциплін [1].

Ієрархічно-мережева модель даних (Tree-Net) – це модель організації Web-контенту для управління освітнім контентом системи безперервного навчання, в основі якої лежать дві ключові сутності: елемент контенту або Web-сторінка і тематична група. Використовується як основа для формалізації і структурування контенту порталів безперервного навчання. Це сукупність двох ієрархічних структур дерева елементів контенту і дерева тематичних груп. Є основою для розробки методів генерації динамічних навчальних курсів для підтримки безперервного навчання. Прикладом можна описати реалізовану систему з використанням понятійно-тезисної моделі і моделі Tree-Net [3].

Понятійно-тезисна модель організації навчального контенту використовується як засіб моделювання контента на предметному рівні, при цьому формалізація відбувається усередині фрагмента навчального тексту [3]. Головним у цій моделі є поняття, предмет обговорення, деякий об'єкт з предметної області, про який в навчальному матеріалі є знання і поняття тези – це твердження про поняття. Поняття указують на предмет контента, а теза є описово-смисловим наповненням бази знань, яке розкриває характер і властивості наявних понять. З кожним поняттям зв'язується безліч тез. Формально теза є одним або декількома пропозиціями, в яких мова йде безпосередньо про відповідне поняття, проте само поняття синтаксично не фігурує.

В електронному засобі навчання для технічних і технологічних дисциплін, що розробляється на кафедрі інформаційних систем в Національному університеті харчових технологій за основу використано принцип понятійно-тезисної моделі. У відповідність кожному об'єктові (фрагментові) дисципліни є представляється декілька варіантів відображення навчального матеріалу, а також теза-опис і поняття, що згадуються у даному фрагменті. Наприклад, технологічні схеми будь-якого процесу представляються: повним текстовим описом, коротким текстовим описом, принциповою схемою, технологічною схемою, відеофрагментом з виробництва. Кожен із фрагментів використовується залежно від навчального призначення (вивчення, ознайомлення, повторення) і ведучої модальності кожного окремого студента. Використання такого підходу дасть змогу покращити сприйняття, і відповідно засвоєння навчального матеріалу студентами в електронних засобах навчання.

Література:

1. О.Ю. Буров. Використання онтологій навчального призначення для формування навчально-операційного середовища.//О.Ю. Буров, О.Р. Царик. Вісник НАУ. №1. 2012. – 271-276. с.

2. О.О. Гагарін. Практична реалізація технології автоматизації тестування на основі понятійно-тезисної моделі //О.О. Гагарін, С.В.Титенко. Харків-Ялта: УАДО, 2006.– С. 401-412.

3. А.В. Андрейчиков. Интеллектуальные информационные системы // А.В. Андрейчиков, О. Н. Андрейчикова. - М.: Финансы и статистика., 2004. - 424 с.

4. Н.А. Гаврилов Способы представления знаний для целей дистанционного обучения. Режим доступу: http://www.ict.edu.ru