Дослідження, статті, розробки  |   Статті інших авторів по тематиці: дистанційне навчання, штучний інтелект в освіті, E-Learning

Дисертація: Лексикографічна теорія побудови МАНОК-систем та її застосування в інформаційних технологіях дистанційної освіти. Манако А.Ф.

Дисертації   Наукові статті   Наука

Манако Алла Федорівна. Лексикографічна теорія побудови МАНОК-систем та її застосування в інформаційних технологіях дистанційної освіти : Дис... д-ра наук: 05.13.06 - 2008.

Вступ

Актуальність теми дослідження. Розвиток інформаційного суспільства, перехід до суспільства знань обумовили прогрес індустрії інформатизації знань та дистанційної освіти, які є важливими детермінантами загальної еволюції суспільства. Експоненційно збільшується число установ, які продукують знання, навчальні ресурси, технології та системи підтримки набуття знань, вмінь та навичок і впроваджують відповідні технології в педагогічну практику. Значний внесок у розвиток інформаційних технологій для навчання, освіти і підготовки зробили вітчизняні вчені: В.М. Глушков, Г.О. Атанов, Г.О. Балл, В.Ю. Биков, В.І. Гриценко, О.М. Довгялло, М.І. Жалдак, М.З. Згуровський, С.П. Кудрявцєва, М.С.Львів, Г.Ю. Маклаков, Є.І. Машбіц, Н.Д. Панкратова, К.М.Синиця, В.А. Широков та багато інших.

Сучасна дистанційна освіта спирається на педагогічні теорії, методи та моделі, які у поєднанні з перспективними інформаційними технологіями покликані забезпечити високу якість освіти. Однак, не зважаючи на те, що у світі створюється та використовується сотні тисяч навчальних систем, над цими питаннями працюють тисячі інституцій, загальновизнаною науково-технічною проблемою залишається відносно невисока якість та ефективність технологічної підтримки дистанційної освіти, яка попри безсумнівний суспільний запит поки що не може конкурувати з традиційними технологіями навчання.

При реалізації базових положень стандартів технологій дистанційної освіти виникають численні протиріччя й таке різноманіття реалізацій, що спричиняє колосальні недоліки і майже нездоланні труднощі при їх інтеграції у глобальні навчальні мережі. Моделі, методи та технології, що застосовуються при розробці нових систем для підтримки дистанційної освіти, побудовані на основі різних науково-технічних парадигм і інтуїтивне їх поєднання майже ніколи не відповідає вимогам до кінцевих результатів навчання та національних особливостей. Ще складнішою виявляється ситуація, коли виникає потреба адаптувати національно локалізовані навчальні технології до реалій інших національних систем освіти. Зазначена проблематика, внаслідок високого рівня інтелектуальності та наукоємності освітніх технологій, перетворилася на велику науково-технічну проблему, яка останнім часом загострюється все сильніше у зв’язку з інтернаціоналізацією освітніх процесів, пов’язаних зі світовою глобалізацією та становленням суспільства знань й так званого мультилінгвального (багатомовного) суспільства.

Викладена науково-технічна проблема обумовлена цілою низкою взаємопов’язаних проблем, однак головним чинником є відсутність узагальненого концептуального представлення навчальних технологій, як інтелектуальних мовно-інформаційних систем певного класу, яке було б втілене в міжнародно визнану універсальну платформу-метамову, що дозволяє підтримувати цілеспрямований розвиток навчальних технологій.

Отже, актуальною є проблема створення спеціальної метамови – теорії побудови навчально-орієнтованого контенту (НОК) у формі навчальних об’єктів (learning objects, LO), який надає концептуальну основу для навчально-освітньої діяльності взагалі. Викладене зумовлює й актуальність теми дисертації.

У цьому зв’язку не зайвим є зауваження, що потребують значних фундаментальних досліджень питання цілеспрямованого розвитку на новій основі перспективних інформаційних технологій, які складають базис технологічного розвитку підтримки навчання, освіти і підготовки. В результаті прогресу інформаційних та когнітивних наук, штучного інтелекту, дидактичних теорій, комп’ютерної лінгвістики, інтерактивного мультимедіа та інших галузей знань, а також завдяки успіхам міжнародних груп зі стандартизації у сфері навчально-орієнтованих інформаційних технологій (НОІТ), наприкінці ХХ сторіччя виник та швидкими темпами поширюється цілком новий клас НОІТ – інформаційні технології "навчальні об’єкти" (ІТНО). При цьому технічним базисом ІТНО вважається застосування багаторазово використовуваних інтероперабельних об’єктів НОК (нок-об’єктів) у формі LO, які поділяються, та зсув потоку керування від „вбудованого” у навчальні ресурси до його зовнішнього представлення, яке обробляється за допомогою різноманітних систем ІТНО. Динамічне агрегатування LO з інтероперабельними наборами метаданих дозволяє пристосовувати їх до потреб, цілей, задач кожного користувача.

Застосування ІТНО спрямоване на підтримку трансформації та удосконалення традиційної парадигми навчання, переозброєння всіх учасників навчання, освіти і тренування, поліпшення та збагачення їх компетенцій, значне підвищення рівня якості задоволення навчальних потреб, вимог і попиту кожного індивідуума, групи, організації, спільноти (співтовариства). Сферою застосування ІТНО є не тільки навчання на базі Вебу або відкрите дистанційне навчання, але й багато інших шляхів, способів, за якими його учасники створюють та багаторазово використовують агрегатування нок-об’єктів у формі LO. Методологія ІТНО охоплює різноманітні теорії, моделі, методи і стратегії, пов’язані з відповідними науково-освітньо-виробничими системами – від простих систем доставки нок-об’єктів до національних навчальних мереж, глобальних керованих навчальних середовищ, інфраструктур, кіберпросторів так званої „економіки навчальних об’єктів”.

Прискорення процесу інтеграції України до світового інформаційного простору та підтримка випереджального розвитку національного навчально-орієнтованого кіберпростору вимагають розроблення та широкого використання інноваційних ІТНО, завдяки яким, ґрунтуючись на фундаментальних наукових результатах, можна долати цифрове розшарування. Незважаючи на значні досягнення світової та вітчизняної науки у сфері побудови нових ІТНО, комплекс важливих питань у цій галузі досі залишається проблематичним. Серед них виокремлюються такі, як концептуальна невизначеність нок-об’єктів у формі LO, побудова моделей і методів агрегатування динамічних навчальних об’єктів, інтелектуалізація інструментарію ІТНО, їх адаптація до природномовного середовища та низка аналогічних. Зазначені питання ускладнюються тією обставиною, що їх роздільне, локальне розв’язання на кожному кроці породжує низку складних нових проблем. Отже, виникає необхідність у формулюванні узагальненого представлення сукупності технологічно здійснених ІТНО-систем та ефективного і якомога універсальнішого інструментарію їх побудови.

Зазначену методологію було розвинуто авторкою у низці робіт, присвячених побудові нових моделей лексикографічних ІТНО, завдяки чому було ідентифіковано й забезпечено формалізоване представлення динамічного наукомісткого об’єкта S (S = <цілеспрямований розвиток інноваційних ІТНО>), що базується на створенні та багаторазовому використанні нового знання. Тим часом використання S у конкретних застосуваннях вимагає формалізованого належним чином інструментарію. Проведене нами дослідження дозволило зробити висновок про те, що загальним інструментом з підтримки S є МАНОК-системи, концептуальним субстратом яких слугують моделі спеціального класу, а саме – „Моделі Агрегатування Навчально-Орієнтованого Контенту” (МАНОК). Паралельно було з’ясовано, що побудова МАНОК (як, власне, моделей, так і систем в цілому) ґрунтується на застосуванні універсального інформаційного явища (феномена, процесу, принципу) – „лексикографічного ефекту (Le) в інформаційних системах”, який є фундаментальною характеристикою лексикографічних теорій.

Отже, актуальною новою темою дослідження є розроблення лексикографічної теорії побудови МАНОК-систем, основна проблема якої – „Як краще визначити і підтримати S за допомогою МАНОК-систем?”.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Викладені в дисертації дослідження виконувалися в межах наступних науково-прикладних тем, проектів і контрактів:

1. Проект "Організація загальнодоступного дистанційного навчання основам використання комунікаційних технологій в мережі Internet для національної аудиторії через комп’ютерні мережі України" (Фонд „Євразія”, 1996);

2. STACCIS Project „Support for Telematics Applications Cooperation with the Commonwealth of Independent States (STACCIS). Informational and promotional support for EU telematics applications in European CIS countries” (EU - DG-XIII, Project No. SU 1116 (ET), 1997 – 1999);

3. MATEN Project “Multimedia applications for educational telematics network” (EU - DG-XIII, INCO-Copernicus “MATEN” PL-96 №1125, 1998-1999);

4. НДР „Технологічний комплекс зi створення фундаментальної академічної лексикографічної системи "Словник української мови" (проект на виконання Указу Президента України від 7 серпня 1999 р. № 967, головна організація – Український мовно-інформаційний фонд НАН України – УМІФ НАНУ);

5. Контракт від 7 травня 2002 року на виконання функцій консультанта Світового банку з розроблення ДМК „Ділова українська мова в державному управлінні” (Українська Академія державного управління при Президентові України);

6. НДР “Розробка методів та моделей створення багатоцільових навчально-технологічних середовищ” (Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій і систем НАН та МОН України, № держ. реєстр. 0104U006255, 2004-2007);

7. НДР „Лексикографічні системи в інтелектуальному опрацюванні природної мови” (УМІФ НАНУ, № держ. реєстр. 0102U003220, 2002-2006).

Мета і завдання дослідження. Мета цього дослідження – розробити основи лексикографічної теорії побудови МАНОК-систем (МАНОК-теорію) у вигляді каркасів (основних положень) побудови опису нової концептуальної ідеї (КІ) КІ-МАНОК, МАНОК (Моделі Агрегатування Навчально-Орієнтованого Контенту), МАНОК-систем та їх функціональної архітектури, оцінки МАНОК-вузлів, а також здійснити застосування розробленої теорії та методології до проектування й побудови навчальних об’єктів різних типів та призначення для дистанційної освіти.

З цього випливають такі основні завдання дисертаційного дослідження:

1. Аналіз підходів до побудови систем ІТНО і навчально-орієнтованих Le;

2. Розроблення постановок МАНОК-ЗАДАЧ та їх розв’язання, а саме:

2.1. Розроблення каркасу побудови опису КІ-МАНОК (у формі МАНОК-СЛОТ:ІВУ – МАНОК-Системи Лексикографічного & Освітнього Типу);

2.2. Розроблення каркасу побудови МАНОК;

2.3. Розроблення каркасу побудови МАНОК-систем та їх функціональної архітектури;

2.4. Розроблення каркасу оцінки рівня зрілості МАНОК-вузлів;

3. Практична реалізація інноваційної ІТНО-продукції на базі МАНОК-теорії для підтримки дистанційної освіти, зокрема:

3.1. Практична реалізація дистанційних мультимедійних курсів (ДМК);

3.2. Практична реалізація онлайнових каталогів посилань, електронних бібліотек і порталу навчального призначення;

3.3. Практична реалізація систем ІТНО та демонстратора МАНОК-СЛОТ:ІВУ.

Об'єктом дослідження є клас людино-машинних систем створення навчальних об’єктів на базі Моделі Агрегатування Навчально-Орієнтованого Контенту (МАНОК-системи).

Предметом дослідження є специфіковані за комплексом інформаційних, дидактичних, когнітивних, лінгвістичних, системотехнічних, правових та інших формально визначених характеристик процеси побудови МАНОК-систем.

Методи досліджень. Методологічну базу дослідження складають: інформаційне моделювання, системний аналіз, теорія лексикографічних систем, дидактичні теорії на базі EML, теорія категорій, аксіоматичний метод, АРІП-метод (<Абстракція – Реалізація (Абстракції) Ідей / Понять>).

Автор виносить на захист основи МАНОК-теорії у вигляді каркасів побудови опису КІ-МАНОК, МАНОК, МАНОК-систем та їх функціональної архітектури, оцінки МАНОК-вузлів, а також практичні технологічні реалізації розроблених теоретичних засад для підтримки процесів дистанційної освіти.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше розроблено основи лексикографічної теорії побудови МАНОК-систем (МАНОК-теорію) у вигляді каркасів (основних положень, frameworks) побудови опису нової концептуальної ідеї (КІ) КІ-МАНОК, МАНОК, МАНОК-систем та їх функціональної архітектури, оцінки рівня зрілості МАНОК-вузлів.

Уперше визначено основну проблему МАНОК-теорії (МАНОК-проблему): як краще визначити і підтримати ідентифікований авторкою динамічний наукомісткий об’єкт S (S = <цілеспрямований розвиток інноваційних інформаційних технологій "навчальні об’єкти" (ІТНО)>), який є узагальненим представленням сукупності технологічно здійснених ІТНО-систем. Запропонований розв’язок МАНОК-проблеми полягає у розробці та практичній реалізації загального інструменту для визначення і підтримки S, а саме – МАНОК-систем, основним принципом яких є динамічне створення нового е-знання на S у формі інноваційних агрегатувань об’єктів навчально-орієнтованого контенту (ІАК) за допомогою МАНОК-систем (на противагу принципу багаторазового використання е-знання як у базисних підходах побудови ІТНО-систем, так і звичайних лексикографічних систем).

Уперше розроблено підхід до формалізації постановок задач з побудови МАНОК-систем, АРІП-метод побудови МАНОК-систем та опис постановок основних задач.

Уперше розроблено каркас побудови опису КІ-МАНОК у вигляді каркасу опису КІ-МАНОК і МАНОК-Системи Лексикографічного & Освітнього Типу (МАНОК-СЛОТ:ІВУ). Уперше розроблено формулювання КІ-МАНОК, Вищого рівня модель для КІ-МАНОК-семантик, ідеї і принципи визначення S, конструктивні визначення DP і логічно зв’язаних експедиційних, навчально-орієнтованих і цифрових кіберпросторів на S, опис динаміки КІ-МАНОК та опис релевантних КІ (КІ-Бланка, КІ-Глушкова, КІ-Джерарда, КІ-Дервін, КІ-SW (Семантичного Вебу, RDF), КІ-Широкова, КІ-Нонака). Уперше розроблено каркас опису семі принципів побудови МАНОК-систем (ІННОВАЦІЙНІСТЬ^1-3, ВИЗНАЧЕНІСТЬ^1-2, УСВІДОМЛЕННЯ^1-2; ІВУ) у вигляді постановки ІВУ-задачі та ключових ідей її розв’язання, опису динаміки ІВУ-принципів у формі МАНОК-СЛОТ:ІВУ. Уперше ідентифіковано та визначено мінімальну формальну структуру (м.ф.с.) для формального опису МАНОК-систем як комутативну ІАК-діаграму, що є узагальненим формальним описом сукупності властивостей зовнішньої поведінки абстрактних МАНОК-систем () і використовується для визначення родового поняття вищого рівня абстракції МАНОК-система з м.ф.с. типу „категорія” та опису МАНОК-теорії як певного сорту категорії, що як показав F.W. Lowvere, розширює можливості методу моделювання, формує єдиний погляд на поняття моделі.

Уперше розроблено каркас побудови МАНОК у вигляді інформаційно-дидактичного базису МАНОК та класів опорних часткових моделей і методів (ОЧМ) МАНОК (концептуальні, агрегатування, ф-компетенції). Ключові системні композити МАНОК для формального опису ІАК визначено на базі м.ф.с. типу категорія.

Уперше розроблено каркас побудови МАНОК-систем, їх функціональної архітектури та формальний опис зведеного МАНОК-вузла у вигляді: аксіоматичного представлення концептів абстрактної МАНОК-системи (слабко структурована , замкнена слабко структурована , елементарна , ²² – логічно зв’язана елементарна ), формального опису відносної , підсистеми та МАНОК-середовища; каркасу формального опису абстрактної і реалізаційної функціональної архітектури МАНОК-систем, зведеного МАНОК-вузла (з м.ф.с. типу декартів U-квадрат), МАНОК-середовища та телекомунікаційного науково-освітнього простору (з м.ф.с. типу декартів U^SCI-EDU-квадрат).

Уперше розроблено каркас оцінки рівня зрілості МАНОК-вузлів (з інтерпретаціями як класи задач класифікації, прийняття рішень та з м.ф.с. типу категорія) та моделі для її розв’язання. Розроблено нову модель для обчислення оцінок (також доведено відповідну теорему), яка дозволяє описати логічні зв'язки у структурній моделі алгоритму обчислення оцінок. Розроблено нову модель послідовного прийняття рішень з введенням поняття близькості рішень у їх просторі. Розроблення моделей для розв’язування задач з оцінки рівня зрілості МАНОК-вузлів організується у покроково у межах єдиної постановки задач та єдиної схеми їх розв’язування.

Практичне значення отриманих результатів. На базі лексикографічної теорії побудови МАНОК-систем за участю та під керівництвом автора створено і використано в Україні та поза її межами 59 одиниць інноваційної програмно-інформаційної ІТНО-продукції для підтримки дистанційної освіти, у тому числі: 35 дистанційних мультимедійних курсів (ДМК), три онлайнові каталоги посилань; дві електронні бібліотеки; навчальний портал “Рідна школа”; 18 систем інноваційних ІТНО. Розроблені автором практичні технологічні реалізації дозволяють, як свідчить практика їх застосування, у декілька разів скоротити терміни розроблення навчально-орієнтованої інноваційної програмно-інформаційної продукції, забезпечити інтегрованість, семантичну інтероперабельність, персоналізацію, багаторазове використання, дидактичну керованість семантичних компонентів е-контенту та компонентів відповідних систем керування. Практичну цінність МАНОК-теорії підтверджено 10 документами про впровадження.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові результати, що виносяться на захист, одержано здобувачем самостійно. У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, особисто дисертанту належать: [2, 3] – моделі оцінки та прийняття рішень; [4] – вербальний опис соціальних взаємодій VLE ДМК; [5, 30, 33, 31, 29] – вербальні та формальні описи лексикографічного VLE; [7] – модель довговічного ДМК; [8] – вербальний опис функцій серверу; [22, 24] – вербальні описи моделей, методів дидактичного проектування ДМК; [25] – аналіз прогресивних ІТНО, глосарій; [26] – концептуальна модель, ІТНО „Віртуальна експозиція”; [27] – опис компонентів МАНОК-кіберпросторів; [28] – вербальний опис багатомовного лексикографічного віртуального навчального середовища (VLE); [32] – формальний опис адаптивних ресурсів ЦБ-простору; [34] – вербальний опис функцій порталу.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертації доповідалися на міжнародних конференціях, нарадах, круглих столах, засіданнях і семінарах, у тому числі: 8^th Int. Conf. on Human-Computer Interaction: Communications, Cooperation and Application Design (Munich, Germany, August, 1999); ComNEd’99 IFIP Conf. /Communications and Networking in Education. Learning in a networked society/ (Finland, 1999); 6^th Int. Conf. «Crimea 99» on Libraries and Associations in the Transient World: New Technologies and New Forms of Cooperation (Crimea, 1999); 2^nd Int. Workshop on Computer Science and Information Technologies (Ufa, Russia, September 18-23 2000); EDEN Research Workshop “ Research and Innovation in Open and Distance Learning" (Prague, March, 2000); Друга міжнар. конф. ІОН-2000 "ІНТЕРНЕТ, ОСВІТА, НАУКА" (Вінниця, 10-12 жовтня 2000); Міжнар. нарада “Телематика та неперервна освіта” (Київ, 15-17 жовтня 2001); Круглий стіл “Україна: ІКТ задля розвитку” секція «Освіта» (Київ, 5 вересня та 17 жовтня 2001); Міжнар. конф. “EVA-2002: Електронні зображення та візуальні мистецтва” (Київ, 22–24 травня 2002); Засідання Робочої групи ISO/IEC JTC1 SC36 “Information technologies for learning, education and training” (Київ, 2002-2004); Засідання Робочої групи ADL з перспективних технологій розподіленого навчання (за підтримки консорціуму “Партнерство заради миру” НАТО (Київ, 4-6 вересня 2002); 4^th IEEE Int. Conf. On Advanced Learning Technologies (Joensuu, Finland, 30.08-1.09 2004); 1^st Int. Conf. ITEA-2006 (Kiev, 29-31 May 2006); Міжнар. наук.-практ. конф. „Модернізація освіти: пошуки, проблеми, перспективи” (Київ-Переяслав-Хмельницький, 22-25 травня 2006); Друга міжнар. конф. „Стратегія якості у промисловості і освіті” (Варна, Болгарія, 3-10 червня 2006); 2^th, 4^th, 5^th Int. Scientific and Practical Conf. on Programming UkrPROG (Kiev, 2000-2006).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковано у 34 працях, у тому числі: у спеціалізованих наукових журналах і збірках наукових праць згідно з переліком ВАК України – 24 (з них 15 – без співавторів), праць конференцій – шість, методичних і навчальних посібників – чотири.

Зверніть увагу на додаткові посилання

Якщо вас цікавить...

Дисертації

Наукові статті

Наука

Головний розділ

Статті інших авторів по тематиці: дистанційне навчання, штучний інтелект в освіті, E-Learning

Сторінки, близькі за змістом

Статті інших авторів по тематиці: дистанційне навчання, штучний інтелект в освіті, E-Learning

Дослідження, статті, розробки