Доклад на конференцию "Мягкие вычисления"

Сам доклад

бумажка с хорошо оформлеными мыслями, будет портироваться под MS Word
Первая версия доклада

Введение

В условиях растущего объема информации, современные учебные заведения должны постоянно наращивать объем и сложность проходимого учениками материала. При этом в средней и младшей школе главным образом уделяется внимание вопросу “что изучать для дальнейшего профильного образования”; методология же проработки материала обычно оставляется на совести учащегося. Доклад посвящён обзору вспомогательных техник, помогающих учащемуся найти ответ на вопрос “как учиться, чтобы чувствовать наибольшую отдачу от образования”, представлен проект программного средства, призванного облегчить ученику задачу формирования эффективного и приспособленного к решению типичных учебных задач мышления.

Анализ проблемы и подходы к решению

Проблема заключается в том, что зачастую учащиеся, обладающие примерно одинаковыми способностями имеют различные достижения в учёбе. Это связано со следующими факторами:

Внутренней стимуляцией ученика

Наличию правильного подхода к анализу, оценке и методам решения возникающих учебных задач

Умением и желанием учащегося модифицировать и улучшать своё мышление в процессе решения учебных задач

Умением правильно расставлять приоритеты между задачами, эффективно использовать своё время

Для приобретения вышеперечисленных навыков сейчас существует множество коммерческих тренингов по управлению временем, управлению знаниями, обучению системному мышлению и пр. Однако, большинство этих программ рассчитаны на взрослую аудиторию и часто требуют наличия преподавателя. Между тем, применяемые в этих программах технологии в открытом доступе: это методы когнитивной графики, интеллект-карты, концепт-карты, мнемонические техники. Задача заключается в адаптации этих техник для учащихся средней и младшей школы, а также исключению из процесса преподавателя. В связи с тем, что применяемые для формирования системного мышления техники легко формализуемы, предлагается создать обучающую компьютерную систему, ориентированную на детей и учитывающую особенности детской психологии. Перечислим требования к такой системе:

работа с системой должна носить игровой характер

система должна иметь интуитивно понятный графический интерфейс пользователя

система должна обладать хорошо развитым механизмом ведения диалогов с пользователем

с пользователями системы должна быть хорошая обратная связь.

Проектирование с учётом данных требований должно включать следующие шаги:

выбор модели представления знаний, не противоречащей идеям системного подхода

проектирование систем визуализации с применением приёмов когнитивной графики

Модель представления знаний

почуму мы отказались от других моделей?
Для представления знаний была выбрана онтологическая модель. сейчас описывается выбор основанный НЕ на требованиях! Исправить! Добавить о связи онтологий и идеи системного подхода. Этот выбор обусловлен двумя главными факторами:

Онтологическая модель наиболее прямо следует идеям системного подхода: иерархичности строения, целостности, структуризации

Для представления знаний в виде онтологий существуют развитые средства: языки представления (OWL, RDF, DAML+OIL), редакторы (Protege, OntoEdit, OilEd, SemanticWorks) языки запросов (SPARQL), фреймворки (Jena).

Возможности модели очень велики, но для поставленной задачи достаточно следующих:

Организации индивидных концептов в классы

Организации из классов таксономий

Свобода в представлении связей между концептами. Возможность создавать связи с такимии свойствами как функциональность, транзитивность, инверс-функциональность

возможность написания ограничений на классы концептов, создание несовместных классов.

Существование путей легкой визуализации, ориентированной на неподготовленного пользователя

Пользуясь вышеперечисленными достоинствами онтологической модели мы получаем возможность создавать наборы концептов и
классов концептов, организованных в тематические группы. Цикл работ с программой, таким образом, будет
представлять собой сеанс редактирования онтологии данной тематики:

создание новых связей между индивидами,

назначение свойств этим связям,

создание новых индивидов,

объединение индивидов в классы,

группировка классов в таксономическое дерево

Визуализация модели

В программных средствах ориентированных на человеко-машинное взаимодействие 1) правильно ли употреблён термин? Имеется
ввиду, что взаимодействие пользователя с программой играет существенную роль. решение задачи создания интуитивно
понятного интерфейса пользователя представляет исключительную важность. Тем более это касается программ для детей. Было решено широко использовать графические, анимационные и мультимедиа-средства для представления компонентов
онтологий. Индивидные концепты и классы концептов будут представляться с помощью анимированных рисунков, связи между концептами - направленными стрелками различного вида (вид зависит от свойств данной связи). Там, где это возможно,
связи будут сопровождаться графическими и звуковыми описаниями. Прототип пользовательского интерфейса показан на рисунке 2) дорисовать рисунок UI Prototype!

Обеспечение обратной связи, контроль качества

Также необходимо выбрать организацию, обеспечивающую хорошую обратную связь с конечными пользователями и берущую на себя контроль за качеством программного средства. Данное программное средство создаётся в рамках программы One Laptop Per Child (OLPC). Юридически OLPC - неправительственная, не подлежащая обложению налогами (tax-exempt) общественная организация c центральным офисом в Кембридже. Цель данной организации - обеспечение учеников школ из развивающихся стран персональными ноутбуками, продаваемых правительствам по низким ценам. Все программное обеспечение, устанавливаемое на ноутбуки, имеет открытый исходный код. Организация /*

Лирическое отступление в сторону OLPC.
Кто инициатор, какие цели организации, какие результаты достигнуты, какие проекты есть.
FIXME механизм оценки проектов в OLPC. Кто и как решает, какие программы включить в
предустановленный на ноутбуки набор?
FIXME Как обеспечивается обратная связь?
FIXME Рассказать о том, что OLPC предоставила ноутбуки для тестирования приложений (дескать, это говорит о серьёзности наших намерений)
*/

Планируется тестирование бета-версии приложения в летнем лагере OLPC, проходящем 3) где? под чьим шефством? Как всё будет организовано?

Ключевые идеи (грязная бумажка типа черновик):

развитие системного мышления - одна из важных проблем современного образования. Системное мышление возможно развивать с малых лет.

Для развития системного мышления можно использовать

mindmapping (преимущества - практически не требует обучения)

моделирование систем

установление формальных связей между объектами

Для облегчения ребенку-пользователю задачи моделирования и стимулированию его можно применять

игровую основу обучения

Хороший аппарат визуального(может и аудиального) представления данных

рисунки

анимация

мы перебрали несколько моделей представления знаний и остановились на онтологической модели ибо:

фреймы избыточны (слоты не нужны?)

продукции ориентированы не на человека, а лог вывод. Для человека не характерно оформлять мысли в терминах если-то

сетевая модель

One Laptop Per Child - организация, осуществляющая

внедрение продукта (установка на XO)

оценку качества продукта

актуальность проблем, которые решаются продуктом

Ссылки на OLPC:

их деятельность и успехи)

их миссия

OLPC как юр лицо: The OLPC Foundation is a tax-exempt (501c3) social-benefit organization chartered in the State of Delaware and headquartered at One Cambridge Center, Cambridge Massachusetts, 02142.

Мы имеем проект в рамках этой организации. СОЗДАТЬ ПРОЕКТ НА OLPC

Разное

методы когнитивной графики - пока не изучал прицельно