Реферат: Концептуальная Структура для Интеллектуальных Обучающих Систем, размещаемых в Интернет
ИOC – необходимость массовой разработки приложений
Yum & Crawford (1996) предполагают, что "спасение" ИОС зависит от привлечения рядового пользователя к процессу разработки ИОС. Они приводят в качестве примера операционные системы, базы данных, и WWW, успех которых был достигнут, в основном, благодаря тому, что рядовой пользователь получил возможность разрабатывать свои приложения и интегрировать их в эти среды. Они спрашивают, возможно ли поставить разработку ИОС на массовую основу.
В литературе не упоминается ни одна ИОС, которая позволяла бы учащемуся и учащему сообществам вносить свою лепту в усовершенствование ИОС, без того, чтобы начинать весь процесс с самого начала. У большинства преподавателей нет времени, возможностей или достаточного понимания программных и аппаратных технологий для разработки своих собственных ИОС. Им необходимо "изначальное" программное обеспечение, которое они могли бы приспособить для своих потребностей. Предлагаемая структура – усилие, направленное в этом направлении.
Предлагаемая структура
Предлагаемая структура предназначена для экономичного создания полезных ИОС, внедряемых в реальную образовательную среду для использования большим количеством обучаемых, чтобы оправдать продолжение исследований и усилий по усовершенствованию результатов в данной области. Эта концептуальная структура основана на следующих пяти принципах:
Контекст ИОС: Будучи основным в предлагаемой структуре, этот принцип выделяет различные контексты ИОС. Во-первых, центральную роль преподавателя – обязательного участника процесса создания программы и ее основного пользователя, кроме того, возможности и ограничения применяемых образовательных технологий, а также природу предмета изучения и составляющие его знания. Например, Patel & Kinshuk (1996a), указали, что легче учиться на ошибках в том случае, когда обучение ориентировано на действия, и не требует высокого уровня абстрагирования, делая тем самым операционный тип знаний более подходящим для интерактивной Обучающей Системы на базе компьютера.
Принцип Экспертной Системы: Обучение включает в себя больше, чем просто представление информации; необходима проверка действий обучаемого с динамичной обратной связью в процессе обучения для избежания ошибочных выводов, а также отложенная обратная связь для периодической оценки знаний обучаемого. Парадигма Экспертной системы позволяет очень четко разделить знания и их обработку, увеличивая возможность многократного проведения такого процесса.
Принцип Гипертекста: Гибкость, представляемая механизмом, основанным на ссылках, дает возможность преподавателю связать соответствующие Интеллектуальные Обучающие Апплеты для построения большей Обучающей Системы. Это позволяет создать Лист Апплетов, который можно копировать и изменять, создавая больше апплетов, и связывать (линковать) их в различные Обучающие Системы. Традиционные средства просмотра мультимедиа могут быть использованы для организации сопутствующих комментариев.
Объектная ориентация: Знание рассматривается как сеть некоторых сущностей. Обучающие Апплеты создаются на основе этих сущностей, создавая тем самым высокую степень соответствия между структурированием знания и принципом Объектно-ориентированного программирования, используемого в таких языках, как, например, Java.
Взаимодействие Человек—Компьютер: Обучаемый не должен с трудом добираться до решения и не должен пытаться решать сверхтяжелые задачи. Система должна поддерживать простой инстинктивный интерфейс, обладающий возможностью более четкой детализации при изучении деталей, например, компоненты формул.
Основа предлагаемой структуры и возможные пути ее применения
Концепция структуры появилась в результате разработки четырех различных Интеллектуальных Обучающих Инструментов (ИОИ), созданных в рамках проекта Бизантиум (Byzantium), организованного совместными усилиями шести различных университетов. ИОИ представляют собой системы со смешанной инициативой (mixed initiative[3]) и перекрывающимся (оверлейным) типом модели обучаемого. В работе Patel & Kinshuk (1996b) обсуждаются структура и функциональность ИОИ. ИОИ такого типа были внедрены в учебный процесс ряда вузов.
Развитие ИОИ обеспечило необходимую информацию для формулирования методологии создания "конструктора обучающих систем широко назначения". Этот конструктор с помощью интерактивного диалога с преподавателем способен создать Интернет-основанный Интеллектуальный Обучающий Апплет (ИОА) по любой математической дисциплине (Patel & Kinshuk, 1996c). ИОА, разработанные различными преподавателями, объединяются в большие хранилища, которые могут быть различным образом связаны с помощью ссылок в ИОС различной конфигурации. На Рис. 1 показана схема такой Интернет-основанной ИОС и ее связи с различными ИОА.
Сайт учителя (1)
|
Сайт учителя (2)
|
||||
 |
||||
СТУДЕНТ
Возможность связывания различных ИОА в ИОС, конфигурируемую учителем, позволяет расширить структуру до более сложных приложений, однако описанная методология нуждается в экспериментальном подтверждении и апробации в Интернет.
Резюме предлагаемого нововведения
Предлагаемая структура использует как способность Гипертекста иерархично и неиерархично связывать информацию, так и механизм логического вывода Экспертных Систем. База знаний предлагаемой ИОС распределена между несколькими Апплетами. Хотя в самих Апплетах структура знаний иерархична, связь между знаниями из различных ИОА обладает неиерархичной природой. Индексация ИОС и ИОА поможет при поиске ИОА, необходимых для создания конкретной ИОС. Очень важно использовать ссылки с явной информацией для связи необходимых ИОА, т.к. такие ссылки позволяют упорядочить базу знаний.
Предлагаемая реализация ИОС обладает чрезвычайно гибкая структурой. Однажды созданная, ИОС может быть скопирована и модифицирована для создания новой. Управление знаниями производится таким же образом. Т.о. процесс создания ИОС становится более быстрым и простым. Механизм логического вывода в таких ИОС позаимствован у экспертных систем, хотя процесс и был разбит на более мелкие компоненты (более мелкие модули управления логическим выводом, встроенные в различные ИОА) для сохранения эффективности и гибкости системы.
Заключение
Не смотря на то, что были потрачены годы исследований и большое количество материальных ресурсов, для большинства ИОС так не был разработан какой бы то ни было стандарт, позволяющий упростить их создание и использование в реальном учебном процессе. В данной работе определены две основные причины этого. Во-первых, методологии, положенные в основу разработки ИОС создавались без учета мнения педагогов-предметников, и потому не могли обладать всеми необходимыми атрибутами для выполнения реальных целей обучения. Во-вторых, создалось впечатление, что разработка ИОС отошла от реальных потребностей обучаемых и преподавателей. В основном, разработки определялись доступностью самых современных технологий или теми интеллектуальными задачами, решение которых хотели найти исследователи. При этом забывались такие факторы, как среднее время, необходимое начинающему курс обучаемому для получения знаний по управлению системой, среднее количество обучаемых в группах, изучающих различные науки, ресурсы доступные среднему обучаемому этим дисциплинам, а также феноменальное количество времени, затрачиваемое преподавателем на оценку работы обучаемого.
Интернет предлагает огромное количество многообразной и многоформатной информации, но, основанные на Гипертексте, поисковые устройство не обеспечивают сами по себе никакого механизма для структуризации процесса обучения. Структуризация должна обеспечиваться "живым" преподавателем через оценки. Такие оценки могут лишь дополнить отложенную обратную связь. Поэтому обучающая система, основанная только на Гипертексте, зависит от мотивации обучаемого. Тем не менее, Гипертекст – это очень мощный инструмент и в соединении с традиционным принципом Экспертных Систем, объектной ориентацией и учетом Человеко-компьютерного взаимодействия, как это предложено в описанной структуре, он может послужить базой для Интернет-основанной расширяемой ИОС.
Список литературы
Angelides M. C. & Gibson G. (1993). Pedro - The Spanish Tutor : A Hypertext-based Intelligent Tutoring System for Foreign Language Learning. Hypermedia, 5(3), pp205-230.
Berns M. (1996). 'Global Tutoring' : An experiment in alternative learning. http://edie.cprost.sfu.ca/it/res-and-ref.html.
Bielawski L. & Lewand R. (1991). Intelligent Systems Design - Integrating Expert Systems, Hypermedia, and Database Technologies. John Wiley & Sons, New York.
Giannotti E. & Ponta D. (1993). Hypertext and Hypermedia as learning tools in science and technology. Computer Mediated Education of Information Technology: Professionals and Advanced Users (A-35) (Eds. Barta B. Z., Eccleston J. & Hambusch R.), Elsevier Science Pub. B.V. (North-Holland), pp335-339.
Hammond N. (1993). Learning with Hypertext: Problems, principles and Prospects, HYPERTEXT a psychological perspective (Eds. McKnight C., Dillon A. & Richardson J.), Ellis Horwood Ltd, pp54-55.
Harmon P. & King D. (1985). Expert Systems. Wiley Press.
Kinshuk (1996). Computer aided learning for entry level Accountancy students. PhD Thesis, De Montfort University, England, July 1996.
Lemone K. A. (1996). Retargetable Course Generation - A methodology for reusability in distance education. Position Paper for ITS'96 Workshop on Architecture and Methods for Designing Cost-Effective and Reusable ITSs, Montreal, Canada, June 10th 1996.
Lesgold A. (1994). Ideas about feedback and their implications for intelligent coached apprenticeship. Machine-Mediated Learning, 4(1), pp67-80.
Luck W. V. (1993). The structuring and testing of hypermedia learning environments. Computer Mediated Education of Information Technology : Professionals and Advanced Users (A-35) (Eds. Barta B. Z., Eccleston J. & Hambusch R.), Elsevier Science Publishers B.V. (North-Holland), pp49-55.
Nawarecki E. & Dobrowolski G. (1996). Decentralized computer learning systems based on autonomous agent approach. Lecture Notes in Computer Science, 1108, pp105-113.
Patel A. & Kinshuk (1996a). Knowledge Characteristics: Reconsidering the Design of Intelligent Tutoring Systems, Knowledge Transfer - Proceedings of the Knowledge Transfer Conference, London, 1996 (Ed. A. Behrooz), pp190-197.
Patel A. & Kinshuk (1996b). Applied Artificial Intelligence for Teaching Numeric Topics in Engineering Disciplines. Lecture Notes in Computer Science, 1108, pp132-140.
Patel A. & Kinshuk (1996c). Intelligent Tutoring Tools - A problem solving framework for learning and assessment. Proceedings of 1996 Frontiers in Education Conference - Technology-Based Re-Engineering Engineering Education (Eds. M. F. Iskander, M. J. Gonzalez, G. L. Engel, C. K. Rushforth M. A. Yoder, R. W. Grow & C. H. Durney), pp140-144.
Patel A. & Kinshuk (1997). Intelligent Tutoring Tools on the Internet - Extending the Scope of Distance Education. 18th ICDE World Conference, June 2-6, 1997, Pennsylvania, USA.
Stanchev I. (1993). From decision support systems to computer suported cooperative work. Computer Mediated Education of Information Technology : Professionals and Advanced Users (A-35) (Eds. Barta B. Z., Eccleston J. & Hambusch R.), Elsevier Science Publishers B. V. (North-Holland), pp287-295.
Vanneste P., Decker B. D., Chrzanowski M. & Warkentyne K. (1996) Panel discussion : The use of Internet in education. Lecture Notes in Computer Science, 1108, pp39-41.
Yum K. K. & Crawford J. R. (1996). On the feasibility of an interoperable tutorial machine to support the development and delivery of teaching. Position Paper for ITS'96 Workshop on Architecture and Methods for Designing Cost-Effective and Reusable ITSs, Montreal, Canada, June 10th 1996.
[1] Хотя 'Гипермедиа', наверное, является более подходящим термином после распространения графики, видео, аудио и анимации, термин 'Гипертекст' используется в данной работе для согласования с изначально принятой терминологией. 'Гипермедиа' используется только при ссылках или цитатах. Прим. авт.
[2] HyperCard – Гиперкарта – аппаратная реализация программных средств управления гипертекстовой информацией. Прим. перев.
[3] Mixed-initiative – смешанная (перемежающаяся) инициатива – подход в организации человеко-компьютерного взаимодействия, при котором управление берет на себя то пользователь, то система. Прим. перев.
