УДК 681.3
МОДЕЛІ АГРЕГАТУВАННЯ ОБ’ЄКТІВ
БЕЗПЕРЕРВНОГО НАВЧАННЯ
ЗА ПІДТРИМКОЮ ІНФОРМАЦІЙНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ
ТЕХНОЛОГІЙ
А.Ф. Манако
Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних
технологій та систем НАН України та Міністерства совіти і науки України, м.
Київ
Предложены концептуальные абстрактные и рабочие модели агрегирования
объектов непрерывного обучения при поддержке информационных и
телекоммуникационных технологий.
Запропоновано концептуальні абстрактні та робочі моделі
агрегатування об’єктів безперервного навчання за підтримкою інформаційних і
телекомунікаційних технологій.
The life-long learning
concepts objects aggregation abstract and working models with support of information
and communication technologies suggested .
ВСТУП.
Європа безумовно рухається в епоху знань і успішний перехід до економіки і
суспільства, які базуються на знаннях, повинен супроводжуватися рухом до безперервного навчання [1]. Для успішного розвитку
дистанційної і безперервної освіти в Україні треба значно прискорити
широкомасштабне впровадження електронного
навчання – могутнього інструменту для безперервного навчання в умовах руху
країн до інформаційного суспільства, економіки знань [2], [3]. Електронне
навчання закладає основи для ефективного безперервного навчання [4]. "Концепція
навчальної технології, відома як ’навчальні
об’єкти’, має потенціал революціонізувати парадигму навчання. Концепція
проста: використовуючи засоби баз даних і знань, Інтернет та інших цифрових
технологій, підготовлювати навчальний зміст у формі дискретних малих
’шматочків’ навчання або ’навчальних об’єктів’, які можна використовувати
автономно або динамічно агрегатувати для забезпечення ’тільки достатнього’ і
’тільки своєчасного’ навчання [5]" (Див. докладніше,
наприклад, [6], [7], [3]).
Для забезпечення ефективного використання
потенціалу прогресивних інформаційних і телекомунікаційних технологій (ІКТ) та нових навчальних
технологій (НТ) задля прискорення успішного розвитку безперервного навчання в
Україні потрібні науково обґрунтовані моделі об’єктів безперервного навчання за
підтримкою ІКТ і НТ та інструменти для їх практичних реалізацій [8]. Користувачі об’єктів безперервного навчання (н3-об’єктів) можуть шукати,
вилучати, зберігати, обробляти, використовувати та поділяти їх з іншими за підтримкою ІКТ та НТ
у численних інформаційних просторах, середовищах, використовуючи численні
розподілені джерела і різноманітні методи та інструменти. Тому, з одного боку,
н3-об’єкти треба розпізнавати, концептуалізовувати та концептуально ефективно організовувати
у такий спосіб, щоб людям було значно простіше їх розуміти та ефективно
використовувати впродовж свого життя . З іншого боку, моделювання н3-об’єктів
необхідно для розуміння, з’ясування, організації та прогнозування нових
н3-об’єктів, а також для розроблення відповідних технологічних систем та
інструментів, оволодіння їх роллю та функціями компонент [8].
В останні роки у сфері
безперервного навчання за підтримкою ІКТ та електронного навчання все більш
актуальною стає проблема узгодження термінології, створення та широкого
впровадження нових продуктів, сервісів та інструментів, пов’язаних з
розподіленою обробкою понятійної інформації [9], [3]. Зокрема, Робочою групою з термінології підкомітету 36
ISO/IEC JTC1 [9] проводяться роботи зі створення мультилінгвістичного словника
термінів у сфері використання ІКТ в освіті, навчанні та тренуванні. Цей Словник
буде посилатися на застандартизовані ІТ-терміни та базові терміни освіти, а
також містити терміносистему, специфічну для е-навчання. Він буде доступний в
електронній формі як стандарт на англійській та французькій мовах, а також
містити національні версії стандарту за поданням країн-учасників.
В статті запропоновано моделі агрегатування понятійних об’єктів безперервного навчання за підтримкою ІКТ.
СЛОВНИК ПОНЯТЬ. Наступні терміни та поняття є важливими для розуміння пропонованих
моделей в цілому (Далі цей список поповнюється):
безперервне навчання = life-long learning = н3 = l3 = Н3 = L3 = офіційне
навчання або неофіційне навчання або неформальне навчання або будь-яка їх
комбінація [1], [3].
ІКТ = інформаційні і телекомунікаційні технології
компетенція = уміння, знання, цілі та навчальні результати [10].
НТ = навчальні технології [4], [5], [3].
ІНТ = ІКТ та НТ [4], [3].
н3-об’єкт = об’єкт н3-простору, який можливо моделювати програмним забезпеченням або
підтримувати системою ІНТ.
кіберпростір = cyberspace = простір,
у якому люді взаємодіють через
комп’ютерно-комунікаційні мережі ( за визначенням з [11]
- це "не ясний, туманний" простір)
н3-простір = кіберпростір безперервного навчання.
н3о-об’єкт = одиниця
безперервного навчання, яку можна агрегатувати з н3-об’єктом.
н3н-об’єкт = безперервного навчання навчальний об’єкт = навчальний об’єкт, який можна агрегатувати з н3о-об’єктами
навчальний об’єкт = будь-яка сутність, цифрова і не цифрова, що може бути
використана для навчання, освіти або тренування [7].
ПРИКЛАД (іншого визначення поняття): навчальний об’єкт =
колекція інформаційних об’єктів, агрегатування якої здійснюється за допомогою
метаданих, що дозволяє враховувати особисті уподобання та потреби
індивідуального учня. Численні навчальні об’єкти можуть групуватися один з
іншими у великі агрегатування та
гніздуватися у межах агрегатувань, формуючи їх необмежене різноманіття
та розмір. Тому, звичайно, ця колекція є специфікованою ієрархією угруповань
об’єктів [12].
абстрактна модель = модель, яку можна
моделювати програмним забезпеченням або реалізовувати системою ІНТ.
концептуальна абстрактна модель = абстрактна модель, яку можна описати за допомогою математичних моделей,
UML [13] та
формальних словників понять.
Н3М =
L3M = Н3-модель = концептуальна абстрактна модель н3-простіру.
Н3М-А =
L3M-A = Н3-модель агрегатування
н3-об’єктів.
ФСП = VC = Vocabulary of
Concepts =
формальний словник понять.
поняття = представлення деякого ресурсу
поняття = м-поняття або
д-поняття
м-поняття = ментальне представлення поняття (у мозку або у
нейронній мережі)
д-поняття = дидактичне представлення поняття (н3о-об’єктом)
п-відношення = відношення між поняттями
п-контекст = граф , вершинами якого є поняття, а ребрами якого є
п-відношення
окіл п-контексту (поняття або
п-відношення) = п-контекст, якій містить
поняття або п-відношення
п-агрегатування (на множині
понять С ) = колекція всіх околів
п-контекстів для всіх понять з C.
н3пн-об’єкт = безперервного
навчання понятійний навчальний об’єкт = навчальний
об’єкт, який можна агрегатувати з н3о-об’єктами
понятійний
навчальний об’єкт = навчальний об’єкт, у якому п-агрегатування можна агрегатувати з
н3о-об’єктами.
UML = Unified Modeling Language [13].
Н3-МОДЕЛЬ АГРЕГАТУВАННЯ Н3-ОБ’ЄКТІВ (L3M-A).
Загальна ідея будування L3M-A –
це забезпечувати холістичний підхід до моделювання н3-об’єктів, тобто,
"бачити, описувати та розглядати все у єдиному ’місці’" як єдиний стан, у якому "крок за кроком
і з додаванням цінності" закручуються за спіраллю наступні компоненти
(подано укр. та англ. назви):
·
<ФСП> = <VC>
(Vocabulary of Concepts)
·
<Правила> = <IF> (IF … THEN
…..)
·
<Динаміки> = <B> (Behaviors)
·
<Контексти> = <CX> (ConteXts)
·
<Робочі
моделі> = <WM> (Work
Models)
·
<Інформаційні
моделі> = <IM> (Information
Models)
·
<Реалізації> = <IMP>
(IMPlementations)
КРОК_1: Семантичне
агрегатування н3-об’єктів:
< L3M-A>
= <<VC>, ..…> = <<C>, <X>, ..…>, (1.1)
W– множина унікально ідентифікованих ресурсів
(ресурс – все, що має ідентифікацію [14]);
VC– клас формальних
словників понять VC на W (VC Ì W);
C – клас понять C на W (C Ì
W);
X – клас
властивостей (атрибутів, відношень) на C Ì VC (X Ì W);
..… – те, що доцільно додавати до L3M-A.
До базисних понять-конструктивів належать:
· <н3-простір>
· <н3-пакети
учнів> (це агрегатування н3-об’єктів Учня; див. також [PAPI/D7])
· <н3о-об’єкт>
· <н3н-об’єкти>
(про можливі їх метадані див., наприклад, [7])
· <мета
(цілі)> (див., наприклад, [7])
· <пререквізити>
(див., наприклад, [7])
· <компоненти>
(це рекурсивний н3-об’єкт, введення якого допомагає розгортати або навпаки
згортати н3-об’єкти)
· <методи>
· <ролі>
(див., наприклад, [7])
· <сервіси>
· <діяльність>
КРОК_2: Правила логічного агрегатування:
< L3M-A> = <<VC>,
<IF>, ..…>, (1.2)
IF – клас правил на W (IF Ì W),
які формулюються за різними шаблонами-зразками TT (TT = templates; клас
ТТ Ì W ):
<IF> = <IF <> THEN <> >, (1.2a)
КРОК_3: Динаміки для агрегатувань.
< L3M-A> = <<VC>,
<IF>, <B>, ..…>, (1.3a)
B – клас динамік для агрегатувань на W ( B Ì
W). Ці динаміки будуються з використанням
простих, інтуїтивно зрозумілих правил
(наприклад, (1.2)) та методів трансформацій агрегатувань у агрегатування з
динамічними відношеннями. Наприклад, нехай w1, w2 Î W та є відношення між ними a (w1, w2) = ємодифікація (н3-об’єкт_1,
н3-об’єкт_2). Тоді статичне відношення
<ємодифікація> розглядається як відношення-подія, тобто, <модифікаціяПодія>, яку можна описувати
значно більш детально (див. рис.1 ).
КРОК_4: Контексти агрегатувань.
< L3M-A> = <<VC>,
<IF>, <B>, <CX>, ..…>, (1.4)
де, CX – клас контекстів агрегатувань
на W ( CX Ì W).
Раніше було
введено поняття ’п-агрегатування (на множині понять С )’. Аналогічно, для множини н3-об’єктів також вводиться поняття: агрегатування (на н3-просторі ) = колекція всіх околів контекстів для всіх н3-об’єктів з
н3-простору. Важливим підкласом CXA Ì CX є:
<CXA> =
<<CX>,<IND>, <IND-A>,<>, …..>, (1.4a)
Рис.
1 – Приклад трансформації відношення у динамічні відношення.
IND – клас (кількісних) показників,
пов’язаних з агрегатуваннями на н3-просторі, тобто, н3-об’єкт агрегатування має
атрибут = ind Î IND;
IND-A
– клас агрегатів н3-об’єктів агрегатування на н3-просторі:
агрегат н3об’єктів агрегатування = fa(ind), де показники ind Î IND, fa – функція обчислення значення цих
показників для н3-об’єктів агрегатування (fa Î FA – клас на W); агрегація = процес обчислення агрегатів агрегатування.
a = at/amax (1.4b)
a – ступень агрегації агрегатування;
at –
кількість реально обчислених агрегатів у час t;
amax –
максимально-можлива кількість обчислених агрегатів у час t.
КРОК_5: Будування робочих моделей (на L3M-A):
< L3M-A> = < <VC>,
<IF>, <B>, <CX>, <WM>, ..…>, (1.5)
де, WM (на L3M-A ) – клас робочих моделей ( WM Ì W).
Будування робочих моделей L3M-A
здійснюється на чотирьох рівнях :
–
<(довгострокова)
мета> = <G>
–
<цілі>
= <Gs>
–
<засоби>
= <P>
–
<виконання>
= <GO>
<WM> = <<G>,
<Gs>, <P>, <GO>> (1.5a)
WM – керована колекція G, Gs, P, GO,
де :
G
– опис загальної (довгострокової) мети WM, який містить::
·
опис
загального (довгострокового) ситуаційного контексту;
·
формулювання
загальної (довгострокової) мети.
Gs – опис цілей WM з точки зору його
користувачів, який містить:
·
формулювання
цілей, які повинні досягатися;
·
формулювання
головних питань (для обговорення та поділяння).
P – опис принципів різного характеру, які використовуються для досягнення цілей.
GO – опис того, як діють учасники для
введення у практику складових, які необхідні для забезпечення інноваційного
розвитку н3-простору або його складових.
Мета будування (концептуальних)
робочих моделей L3M-A – своєчасно визначати та описувати усі цінні
агрегатування н3-об’єктів, які у подальшому доцільно реалізовувати. Але, " Оскільки ми
рухаємося до суспільства знань, то змінюється і наше розуміння: Що таке
навчання, де, як і для яких цілей воно проводиться? Критерієм є якість
навчальної практики та її результатів, у тому числі, задоволення самих учнів.
Навчальні системи повинні адаптуватися до сучасного образу життя людей і бути
орієнтованими на користувача з прозорими межами між секторами і рівнями" [1]. Або іншими словами,
спроби моделювати лише наявні навчальні простори, середовища або об’єкти в
процесі руху до суспільства знання не можуть бути успішними – треба, водночас,
зосереджувати увагу на нових агрегатуваннях, центром яких повинні бути люді [1]. Зокрема, це означає, що
фокус уваги значно зміщується від постачальника н3-об’єктів до користувача
н3-об’єктів, точніше, до індивідуалізованих
нових н3-об’єктів, наприклад:
·
особистий
Словник понять користувача н3-об’єктів;
·
пакет
н3-об’єктів безперервного Учня.
Ці дійсно нові, індивідуалізовані
н3-об’єкти треба "вирощувати", пізнавати, використовувати та поділяти з іншими у н3-просторі.
Базисні агрегатування
індивідуалізованих н3пн-об’єктів:
Агрегатування_1:
<назва>
<мета (цілі)>
<пререквізити>
<компоненти>
<методи>
<метадані>
Агрегатування_2 (<компоненти>):
<ролі>
<учень> <інфошукач>
<вчитель> …
<діяльність>
<навчальна д.> <допоміжна
д.> <структура д.>
<середовище>
<назва>
<пн-об’єкт>
<сервіс> (<індекс-пошуку>
<е-пошта> <е-конференція>)
<метадані>
Агрегатування_3 (<метод>):
<назва>
<послідовність-дій>
<п-алгоритм> (<п-тест>
<п-процедури>…)
<IF-завершення>
<IF-не-завершено>
<метадані>
Агрегатування_3 (<пн-об’єкт >;
п-… – означає стосовно поняття; мат… – означає матеріал, точніше контейнер для
всіх типів контенту, який подається користувачеві): <назва>
<мова> (якою подано компонент)
<п-позначення> (знак, яким
позначено поняття = термін, формула …)
<п-визначення> (визначення поняття)
<п-факти>
<п-приклади>
<п-визначення>
<п-пояснення> <п-ілюстрація> …
<маттекст> <матзображення>
<матаудіо> …
<не-приклади>
<п-визначення>
<п-пояснення> <п-ілюстрація> …
<аналогії>
<метадані>
Зазначимо, що компонент
<п-алгоритм> означає, що ця <послідовність-дій> алгоритмізована,
тобто виконується автоматично. Приклади <п-алгоритм>:
·
подання
спочатку всіх <п-приклади>, а потім
<не-приклади>;
·
подання
парами <п-приклади> і
<не-приклади>.
Різні <п-алгоритми> для різних
категорій користувачів розробляються з урахуванням їх особистих уподобань [15]
на базі відповідних науково-дидактично-обгрунтованих методів, які, у свою
чергу, належать до різних педагогічних стилів – рецептивне навчання, директивне
навчання, кероване відкриття, дослідницьке навчання (див. докладніше,
наприклад, в [3]).
ПРАКТИЧНІ РЕАЛІЗАЦІЇ РОБОЧИХ МОДЕЛЕЙ – сьогодні розгортаються навколо Міжнародного центру дистанційних
технологій навчання (МЦДТН), створеного на базі Міжнародного науково-навчального
центру інформаційних технологій та систем НАН та Міносвіти України. Загальна структура МЦДТН надана на рис 2. Мета МЦДТН
– прискорення трансформацій найкращої практики електронного навчання країн
Західної Європи та світу в національні освітні системи країн-користувачів (див.
докладніше , наприклад, в [16]).
Зокрема, розроблено за
участю міжнародних експертів поточну WM
(1.5a) для МЦДТН та н3пн-об’єктів Учня.
ВИСНОВКИ. 1. Моделювання
н3-об’єктів необхідно для забезпечення значного прискорення розвитку та широкомасштабного використання
нових поколінь систем ІНТ, спроможних забезпечити ефективну і продуктивну
підтримку безперервного навчання всіх людей в умовах руху до інформаційного
суспільства, економіки знань.
2. Моделювання та практична реалізація індивідуалізованих понятійних н3-об’єктів забезпечить людей новими інструментами для створення і багаторазового використання знань та інформації в електронних інформаційних просторах і середовищах е-України, е-Європи , таких як е-навчання, е-торгівля, телемедицина, е-уряд та ін.
Література
1. A memorandum on life-long learning. Commission staff
working paper. Brussels, SEC, No 1832, 2000. – P. 36.
