Разработка предметных онтологий и систем управления дистанционным обучением во взаимодействии с социальными сетями

• Автор: Ольшевская, Анастасия Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Оглаплсішс
Глава 1. Современные онтологические подходы в образовательном процессе: тенденции н актуальные задачи

1.1. Общие принципы применения онтологии

1.2. Принципы классификации онтологии

1.3. Онтологии в образовательном процессе

1.4. Инструментальные программные средства для создания онтологий

1.4.1. Основные характеристики редакторов онтологии

1.4.2. Основные редакторы онтологии

1.5. Системы управлення дистанционным обучением

Глава 2. Формирование предметных онтологий для реализации вариативного дистанционного обучения ...39 2.1.0нтолог|ш предметной области «Оптика»

2.1.1. Онтология предметной области «Оптика» в исторической ретроспективе

2.1.2. Персоналии предметной онтологии
2.1.3. Гсоннформационная составляющая предметной онтологии
2.1.4. Временная составляющая предметной онтологии
2.2. Прикладная оптика
2.3. Онтологический подход к построению мультимедийных сборников образовательных ресурсов
2.4. Современные тенденции. Междисциплинарность
2.5. Фотопнка и оитопнформатика в Европе: тренды 2003-2013
Глава 3. Онтологические экспертные системы как элемент управления вариативным дистанционным обучением
3.1. Онтологические экспертные системы управления дистанционным обучением
3.2. Использование компстснтиостной модели выпускника для корректировки структуры онтологической экспертной системы
3.3. Системы управления дистанционным обучением с онтологическим ядром
3.4. Рекомендательные сервисы для организации самостоятельной работы студентов в рамках
дистанционного обучения
Глава 4. Механизмы взаимодействия систем управления дистанционным обучением и социальных сетей
4.1. Социальные сети и система управления дистанционным обучением
4.2. Сравнительный анализ социальных сетей для применения в образовательном процессе
4.3. Апробация учебных опііпс-курсов, построенных на основе онтологических экспертных систем
Заключение
Литература

Актуальность темы исследования и степень разработанности темы.
Построение индивидуальных траекторий обучения, зависящих от стартовых возможностей, личных предпочтений и персонального темпа изучения материала, на всех этапах оставалось актуальной задачей систем управления образованием, как в традиционной школе, так и в эпоху инноваций и компьютерных технологий. Создание ядра такой системы на основе онтологической базы знаний приближает нас к решению проблемы индивидуальных траекторий при массовом обучении. Однако, первые попытки реализации этого подхода не оказались успешными. Как выяснилось, дело было, в первую очередь, в недостаточной глубине иерархии контентного графа и игнорировании качества и количества необходимых «горизонтальных» связей. Как только были сгенерированы предметные онтологии с пятыо-шестыо уровнями структуры концептов, то на основе комплексных запросов к базе знаний удалось в первом приближении построить индивидуальные образовательные траектории, сочетающие в себе ретроспективный анализ, геоинформационную компоненту, внутри- и междисциплинарные связи. Было показано, что онтологическая экспертная система управления дистанционным обучением, являясь подмножеством информационных семантических систем, подчиняется основным принципам их топологии, целеполагания, коммуникационной и логической интерпретации. Большое количество литературных источников по «теоретическому» применению онтологий в образовании не компенсирует отсутствие практических рекомендаций и алгоритмов в этой области.
Применительно к задаче автоматизации управления учебным процессом онтологический подход считается актуальным не только для структурирования предметного содержания изучаемых дисциплин, но и для автоматизированного формирования нормативных документов в образовательной области: рабочих программ, индивидуальных планов, элементов учебно-методического комплекса. И если работа над учебным курсом в дистанционной форме побуждает учащихся к предметному общению в социальных сетях, то конкретные вопросы управления

системой ДО должно привести к самоорганизации профессионального сетевого сообщества преподавателей. Таким образом, тему исследования следует признать актуальной и разработанной только с точки зрения теоретической педагогики, а не инженерии знаний.
Целью исследования являлось определение максимально широкого спектра возможностей онтологического подхода к построению автоматизированных систем управления образованием, в том числе систем дистанционного обучения (ДО).
Задачи исследования были сформулированы следующим образом:
1. Обосновать применимость предметных онтологий для создания образовательных систем, сочетающих свойства массового обучения с реализацией индивидуальных траекторий освоения учебного материала.
2. Продемонстрировать работоспособность специальных программ -интеллектуальных агентов - при автоматической генерации физических или имитационных моделей, шаблонов тестовых заданий, рубрикаторов мультимедийных комплексов и МООК-курсов с онтологическим ядром в качестве экспертной системы.
3. Провести сравнительный анализ систем управления ДО на предмет механизма их сопряжения с сервисами социальных сетей. Особое внимание обратить на разработку алгоритмов коллективного наполнения учащимися контентной части онтологии учебного курса, структура которой была задана преподавателем.
4. В общем виде и на примере конкретной предметной области исследовать методику автоматического совмещения формулировок Федеральных государственных образовательных стандартов в части компетентностной модели и профессиональных требований со структурой концептов онтологической базы знаний, построенной для выбранного образовательного направления.

2.2. Прикладная оптика
Из шестой и седьмой областей, представленных на рисунке 16, структурным запросом по конкретной концептуальной области можно получить фрагмент онтологии по прикладной оптике, изображенный на рисунке 20.Элементы в ней упорядочены иерархически и имеют высокий уровень структурированности, но существуют также другие типы связей. Они необходимы для формирования следующего поколения корректных комплексных запросов.
На рисунке 21 представлено множество связей (на данном изображении 100 связей, но их количество не ограничивается), покрывающих предметную онтологию «Прикладная оптика». Такое обилие соединений позволяет выстраивать индивидуальные траектории обучения, а, следовательно, выводит процесс дистанционного обучения на новый уровень. Сокращаются временные и трудозатраты на изучение материала, так как пользователь сам выбирает то, что ему нужно изучить. Заинтересованность пользователей растет и как следствие их количество увеличивается.
Путем дальнейшего редуцирования глубины можно приблизить визуальное представление базы знаний к виду, пригодному для автоматизированного формирования последовательности учебного процесса и анализа соответствия образовательных дидактических единиц. На рисунке 22 представлены первые три уровня онтологии «Прикладная оптика». Формат вывода концептов видоизменен относительно изображенного на рисунке 20, так как в Главе 3 будет описан процесс взаимопроникновения предметной онтологии «Прикладная оптика» и компетентностной модели выпускника для демонстрации связей с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по направлению подготовки 200400 Оптотехника для квалификации (степени) «бакалавр».