Интерактивная компьютерная модель информационно-познавательной среды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.25.05, кандидат технических наук Беляева, Татьяна Александровна

• Беляева, Татьяна Александровна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Беляева, Татьяна Александровна

Содержание.

Введение.

Глава 1. Общие положения по информационно-образовательной среде.

1.1 Обзор публикаций по теме диссертации.

1.2 Основные определения.

1.3 Выводы.

Глава 2. Инновационные технологии в образовании.

2.1. Обзор образовательных систем.

2.1.1. Воспроизводящее обучение.

2.1.2. Развивающее обучение.

2.2 Программированное обучение.

2.2.1 Линейное программирование.

2.2.2 Разветвленное программирование.

2.2.3 Смешанное программирование.

2.3. Методология, применяемая в модели информационно-образовательной среды.

2.4. Выводы.

Глава 3. Технологические свойства информационно-образовательной среды.

3.1 Моделирование как метод исследования.

3.2 Моделирование обучения.

3.3. Модели информационных систем с точки зрения обратной реакции.

3.4 Модель гипертекстового представления информации.

3.5 Проблемы использования гипертекста в образовательных системах.

3.6 Предлагаемые методы и технологии.

3.7 Выводы.

Глава 4. Проблемно-задачное моделирование в гуманитарных науках.

4.1 Современные способы коммуникации.

4.2 Количество и способы использования мультимедиа-технологий.

4.3 Формат использования компьютерных технологий.

4.4 Содержательное наполнение ИОС.

4.5 Опыт моделирования информационных сред.

Проект IDEA.

История России XX века. Мультимедийный курс.

4.6 Описание разработанной ИОС.

Глава 5. Реализация модели информационно-образовательной среды.

5.1 Общая постановка задачи по реализации ИОС.

5.2 Контекстная обработка информации.

5.3 Структура базы данных.

5.3.1 Информационный объект - сюжет.

5.3.2 Информационный объект - модуль.

5.3.3 Информационный объект - источник.

5.3.4 Информационный объект - ключевое слово.

5.3.5 Информационный объект - термин.

5.3.6 Информационный объект - идея.

5.3.7 Информационный объект - персоналии.

5.3.8 Информационный объект - задача.

5.3.9. Структурная схема базы данных ИОС.

5.4 Работа в системе.

5.5 Смысловая когерентность среды.

5.6 Методы повышения смысловой когерентности среды.

5.7. Оценка эффективности разработанной модели ИОС.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интерактивная компьютерная модель информационно-познавательной среды»

Опыт научных исследований последнего десятилетия доказывает: информационные технологии нельзя более рассматривать как нечто принадлежащее исключительно миру техники. Информационные технологии настолько глубоко проникли в научное сообщество, что вычленить их из общего культурологического контекста уже невозможно. Качественный скачок в информационной индустрии свидетельствует о необходимости анализа новейших технологий в общегуманитарном контексте. Можно отметить, что одной из основных задач гуманитарного знания является задача сохранения и приумножения культурного наследия, его передача из поколения в поколение. Эта задача современного образования [1]. Применение компьютерных технологий в образовательном процессе пока, к сожалению, недостаточно проработано на концептуальном уровне - в образовательный процесс внедряются единичные программные продукты или информационные системы, но общая теоретическая база, включающая методологию, анализ существующих систем, выявление особенностей информационно-образовательных систем пока только разрабатывается. Одним из направлений концептуального проектирования информационно-познавательных систем является предложенная работа.

Таким образом, существует необходимость разработки теоретических и практических моделей информационно-образовательной среды, в которой было бы возможно эффективно использовать возможности, предоставляемые новыми информационными технологиями. В работе особое внимание уделяется гипертекстовым информационным структурам: специфике их создания, развития и эксплуатации. Данное направление развития информационных систем видится наиболее перспективным. Все это и определяет актуальность настоящего исследования.

Целью данной работы является создание компьютерной модели информационно-познавательной среды, в частности, для гуманитарного образования.

Учитывая недостаточную степень разработанности рассматриваемой проблемы, достижение заявленной цели сопряжено с решением следующих основных задач:

- выявить специфику информационных технологий на современном этапе с точки зрения возможности их использования в образовательном процессе

- проанализировать существующие образовательные технологии, включая особенности применения компьютеров для решения образовательных задач

- проанализировать существующие методы нелинейного представления информации (гипертекстовые структуры, экспертные системы и т.д.)

- разработать модель информационно-познавательной системы, включая выработку форматов представления и инструментарий

Теоретическую базу работу составили труды отечественных и зарубежных ученых. Методологической основой исследования являются междисциплинарные работы в ряде областей педагогики, информатики и кибернетики. Научная новизна исследования заключается в следующем:

1. Выявлен дисбаланс между современными методами передачи информации и потребностями системы современного высшего образования;

2. С учетом специфики моделирования компьютерных образовательных систем в гуманитарном образовании выработаны рекомендации к построению интерактивных компьютерных образовательных систем.

3. С учетом результатов теоретической разработки модели информационно-образовательной системы, включающей подготовку форматов представления информации, а также инструментария для работы с представленной информацией, разработаны форматы описания объектов исторической информационной среды и создана программная модель информационно-познавательной среды на материалах истории России в 1928-1934 гг.

Имеющиеся теоретические разработки в рассматриваемой области знаний дополнены анализом ряда новых и малоизученных проблем, а также новыми результатами, что создает базу для решения теоретических и практических задач информатизации высшего образования.

Результаты работы могут быть использованы для внедрения в образовательный процесс. Кроме того, результаты работы представляют ценность с точки зрения принципов создания творческих коллективов для решения информационно-образовательных задач.

С учетом того, что внедрением информационных компьютерных технологий в сферу образования занимаются ведущие научно-исследовательские организации во всем мире, а также того, что в информационном обществе весьма важно единство форматов представления и обработки знаний, представляют особую теоретическую и практическую ценность полученные и систематизированные в диссертации результаты исследований как российских, так и зарубежных ученых. Это позволило выявить закономерности развития единого формата представления знаний и может быть использовано в дальнейших исследованиях по данной проблематике.

Разработанная информационно-образовательная модель внедрена на кафедре новейшей отечественной истории Историко-архивного института Российского государственного гуманитарного университета (ИАИ РГГУ).

Результаты работы были доложены на семинарах Историко-архивного института РГГУ (рук. Зубкова Е.Ю.), на семинаре «Моделирование сложных систем и процессов» (рук. Строгалов A.C.) механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, на учебных семинарах УНЦ «Интеллектуальные системы и нечеткие технологии» (ФЦП «Интеграция»), докладывались на VII региональной научно-практической конференции «Гуманитарная наука в центральном регионе России: состояние, проблемы, перспективы развития» (2325 мая 2005 г. Тула-Куликово поле), неоднократно на семинарах ректора РГГУ «Новые информационные технологии в образовании», на семинарах президента РГГУ «Новая образовательная среда», на международном научно-методическом семинаре «Гуманитарная природа образования. Единство двух образовательных моделей» (Голицыно, 22-25 января 2003 г.), на семинаре в общественном центре им. А. Сахарова (2004 г.). Основные положения и выводы диссертации были использованы в сообщениях и докладах автора на научных конференциях и семинарах, а также опубликованы в статьях общим объемом 2,3 п.л. Материалы диссертации использовались при проведении семинаров со студентами-историками.

Заключение диссертации по теме «Информационные системы и процессы, правовые аспекты информатики», Беляева, Татьяна Александровна

5.8. Выводы

В заключительной главе диссертационного исследования рассмотрена реализация модели информационно-познавательной среды, рассмотрен ее жизненный цикл, основные информационные объекты и их взаимосвязь, а также методы контекстной обработки информации и способы повышения смысловой когерентности среды.

Решение задачи поиска и сортировки информации в среде решается при помощи контекстной обработки материалов, которая подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя контекстная обработка материалов, находящихся в среде, позволяет составить объективное описание информационной единицы среды. Внешняя контекстная обработка представляет собой образование связей между различными информационными единицами среды.

Разработанная модель информационно-познавательной среды позволяет пользователям работать в различных режимах: изучение материалов авторских курсов, работа с подготовленными сюжетами, моделирование сюжетов. Эти режимы соответствуют описанным в главе 3 уровням работы со средой.

Были выделены два направления, позволяющих повысить смысловую когерентность среды за счет детализации объектов. Детализацию информационных объектов не представляется возможным полностью автоматизировать. Увеличение детализации будет происходить постепенно, в результате эксплуатации системы - внутренней контекстной обработки информационных объектов.

Программная реализация компьютерной модели проведена с использованием объектно-ориентированного языка программирования Delphi, база данных на основе таблиц Paradox. Именно на этом языке автором был разработан ряд программных продуктов, решающих, в том числе, и задачи, затронутые в описанной модели.

Заключение

Целью настоящей диссертации являлось разработка и создание интерактивной компьютерной модели информационно-познавательной среды, ее концепции и структуры.

Анализ теоретических исследований в области информатизации образования и практических результатов внедрения информационных технологий в эту сферу показывает, что область активно развивается, но находится еще в стадии формирования, а необходимость обновления концепции образования диктуется не только развитием информационных технологий, но переходом общества на информационную стадию развития.

Процесс обучения можно условно разделить на два этапа - получение информации (приобретение навыков) и формирование нового знания. Следовательно, оба типа обучения - воспроизводящее и развивающее - являются необходимыми.

Гипертекст как метод нелинейного представления информации является наиболее перспективным при моделировании информационной среды, однако для разработки информационно-образовательной среды необходимо увеличить степень упорядоченности информации, а для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать систему классификации ссылок, образующих координатную сетку размещения информации, таким образом, чтобы использование этой системы было максимально удобно для пользователей.

2. Разработать и реализовать систему навигации по материалам среды двумя способами: навигация по базе данных и методическая навигация.

Анализ направлений информатизации образования показывает, что при относительно активном внедрении информационных технологий в образовательный процесс ряд принципиальных вопросов остается не решенным: • Использование мультимедиа-технологий

• Навигационные принципы системы

• Методы представления образовательной информации

В работе представлен анализ данных вопросов, а также разработаны конкретные предложения по их решению:

Разработаны два типа экрана - презентационный и конструктор запросов.

Предложен тип составной гипертекстовой связи, определяющей проблемное поле — «синтетическая закладка».

Разработаны три уровня работы в среде, позволяющие решать полный круг образовательных задач, возникающих в процессе обучения в рамках системы высшего образования.

Программная реализация информационно-образовательной среды включает в себя интерфейс для работы с информационным массивом, позволяющий вести обучение как навигацию по пространству понятий.

Задача поиска и сортировки информации в среде решается при помощи контекстной обработки материалов, которая подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя контекстная обработка материалов, находящихся в среде, позволяет составить объективное описание информационной единицы среды. Внешняя контекстная обработка представляет собой образование связей между различными информационными единицами среды.

Разработанная модель информационно-познавательной среды позволяет пользователям работать в различных режимах: изучение материалов авторских курсов - презентационный уровень, работа с подготовленными сюжетами -аналитический уровень, моделирование сюжетов - исследовательский уровень.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Беляева, Татьяна Александровна, 2006 год

1. Концепция формирования информационного общества в России, 28.05.1999, 41.7 К //Свод законов Российской Федерации, М., 2000.

2. Chunjie X., Yuxia Z. Satellite Television Education in China: A Projectof Teacher Training through Distance Education // Media and Technology for Human Resource Development, 1994, №1, P. 12-36.

3. Chaudhary, Sohanvir S. Television in Distance Education: The Indian Scene// Indian Journal of Open Learning. 1992, № 1 P. 23-31.

4. Тиффин Д., Раджасингам JI., Что такое виртуальное обучение. М., 1999.

5. Open and distance learning. Trends, policy and strategy considerations Division of Higher Education //UNESCO 2002, P. 20-22

6. Claeys. L., van der Perre. Innovative Education through the Use of New Technologies: Reflections from the Field // Educational Media International, Vol. 34, No. 3, 1997, pp. 144-52.

7. Моррис Ч.У. Основания теории знаков // Семиотика. М., 1983. С.

8. Kinshuk & Patel A. A conceptual framework for Internet based intelligent tutoring systems. Knowledge transfer (volume II) (ed. A.Behrooz), London, p. 117-124.

9. Можаева Г.В., Мишанкина H.A. О возможности применения междисциплинарного подхода к изучению информационного потенциала текстового источника. Томск, 2003, с. 3-7.

10. Башмаков А.И., Башмаков И.А., «Разработка компьютерных учебников и обучающих систем» М., 2003

11. П.Кузин Е.С. Информационные технологии и проектирование прикладных программных систем. // Информационные технологии и вычислительные системы РАН № 3, 1996.

12. Кузин Е.С. Концепции информационной технологии функционально-ориентированного проектирования прикладных информационных систем. //Информационные технологии № 1, 2000

13. Савельева И.М., Полетаев А.В. Историческая истина и историческое знание // Логос №2, 2001, с. 10-14, 30-53.

14. Савельева И.М., Полетаев А.В. История и время. В поисках утраченного. М., 1997, с. 23-47.

15. Максимов В.И., Корноушенко Е.К., Качаев C.B. Когнитивные технологии для поддержки принятия управленческих решений // Институт проблем управления РАН, 2002.

16. Robert T. Communication Theory as a Field. Communication Theory. // A Journal of the International Communication Association. Vol. 9., 1999, P. 119161

17. Тыугу Э.Х. Концептуальное программирование. M., 1984, с. 13-17, 26-33.

18. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам: Пер. с англ. -М., 1989, с. 4-8.

19. Осуга С. Обработка знаний: Пер. с япон. М., 1989, с. 21-25.

20. X. Уэно, Т. Кояма, Т. Окамото, Б. Мацуби, М. Исидзука Представление и использование знаний: Пер. с япон. М., 1989, с. 7-9.

21. Осуга С., Саэки Ю., Судзуки X., Кобаяси X., Оцуки С., Китихаси Т., Танака Ю., Рикава С., Синохара Т., Мияхара Т., Харагути М. Приобретение знаний: Пер. с япон. М.: Мир, 1989, с. 44-47.

22. А.В. Соловов Проектирование компьютерных систем учебного назначения // СГАУ, 1995, с. 67-73.

23. Выготский JI.C., Педагогическая психология, 2 изд., 1991, с. 89-93, 113-126, 360.

24. Занков Л.В., Избранные педагогические труды, 1990, с. 306.

25. Педагогический энциклопедический словарь под ред. Б.М. Бим-Бада, http://dictionary.fio.ru/

26. Пейперт С. Процесс обучения, 1960; русский перевод 1962.

27. С.И. Валянский. Теория информации и образование. Условия выживания России. М., 2005, с.ЗО

28. Искусственный интеллект в 3-х книгах. Книга 2. Модели и методы, под ред. Д.А. Поспелова // «Радио и связь», 1990, С. 206- 227

29. Новая концепция Microsoft «0бучение-2020», http://www.rnicrosoft.com/rus/government/newsletters/issue20/01.asp

30. Берг А.И. Кибернетика и проблемы обучения М., 1970, с. 390.

31. Гальперин П.Я. О психологических основах программированного обучения. М., 1967.

32. Шлепов И.В. Применение вещательной системы «Радиотекст» в ДО для реализации проекта «Виртуальная школа». Материалы Шестой международной конференции по ДО (Россия, Москва, 25-27 ноября 1998г.), с. 519-524

33. Пейперт С. Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи. М., 1989, с. 48-54

34. Nelson Т.Н., The Hypertext, in: Proc. World Documentation Federation Conf., 1965, p. 12-20

35. Ролан Барт, «Camera lucida. Комментарий к фотографии», пер. М. Рыклина М., 1997, с. 24-29,51-52, 139.

36. Ролан Барт. Избранные работы: Семиотика: Поэтика. М., 1989, с. 616.

37. Vannevar Bush, -«AS WE MAY THINK»: The Atlantic Monthly, 1945, p. 101108

38. Всемирный доклад ЮНЕСКО о коммуникации и информации в 19992000 гг. http://www.polpred.com/free/unesco/

39. Лев Кулешов, «О задачах художника в кинематографе»: «Вестник кинематографии», 1917. www.da.com.tr/dergi/DaStore/Savi05/russian/k8.htm

40. Дэвид X. Джонассен, «Компьютеры как инструменты познания: изучение с помощью технологии, а не из технологии»,http://big.spb.ru/publications/other/km/computersinstrumknowlgs.shtml

41. Великанова A.B. и др. Технология развития критического мышления через чтение и письмо. Дебаты. Портфолио. // Серия «Компетентностно-ориентированный подход к образованию: образовательные технологии». Вып.2. Самара, 2002.

42. Кроль В.М., Мордвинов В.А., Трифонов Н.И. Психологическое обеспечение технологий образования. Высшее образование в России N 2, 1998 г. Научно-педагогический журнал Минобразования России , с. 34-41.

43. Каминская М.В. Проблема освоения педагогической деятельности в системе Эльконина-Давыдова// Вопросы психологии №5, 2001.

44. Вашик К., Кудрявцев В.Б., Строгалов A.C. Проект «IDEA». Введение в новое поколение программного обеспечения типа ICBI для передачи знаний и навыков с помощью экспертной системы. // Dortmund: Link&Link Software GmbH, 1995.

45. Кудрявцев В.Б., Вашик К., Строгалов A.C., Алисейчик П.А., Перетрухин В.В. Компьютерная система обучения автоматного типа // Проблемы теоретической кибернетики. М., 1996. С. 111-118.

46. Афанасьев Ю.Н., Шеховцов С.Г. Путь университета: опыт рефлексии // Вузовская педагогика в информационном обществе. М., 1998. С. 9-36

47. Строгалов A.C., Шеховцов С.Г. Мышление, язык и интеллектуальное образование // Интеллектуальные системы. Т. 3. Вып. 3-4. М., 1998. С. 5-50.

48. Алисейчик П.А., Вашик К., Кнап Ж., Кудрявцев В.Б., Строгалов A.C., Шеховцов С.Г. Компьютерные обучающие системы // Интеллектуальные системы. Т. 8. Вып. 1-4. М., 2003. С.5-44.

49. Федоров A.B. Медиаобразование будущих педагогов. Монография. Таганрог, 2005