Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

27

Введение

В настоящее время курс «Основы искусственного интеллекта» является базовым при подготовке учителей информатики по специальности 030100.00 информатика. Это обусловлено тем, что передовые информационные технологии всё более широко используют методы решения проблем и задач, развиваемые в такой научной дисциплине, как искусственный интеллект. Все современные устройства, использующие цифровую обработку информации уже применяют те или иные алгоритмы искусственно-интеллектуальной обработки. А тенденция развития техники и информационных технологий таковы, что интеллектуализация систем, устройств и программного обеспечения будет усиливаться. Поэтому учителю информатики необходимо быть готовым ответить на вызов времени, и быть способным ориентироваться в современных интеллектуальных технологиях обработки информации, и иметь представление об их основах. Это позволит ему уверенно чувствовать себя как в общении с современными широко информированными школьниками, так и в преподавании основ информатики, поскольку здание информатики, построенное на этих основах уже в достаточной степени пропитано интеллектуальными технологиями, методами и подходами.

Существующий базовый курс за индексом ДПП.Ф.10, опирающийся на государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования от 2000г., предусматривает некоторое знакомство учащихся с основами представления знаний и построения экспертных систем. В стандарте оговорено следующее содержание по этому вопросу: «Система знаний. Модели представления знаний: логическая, сетевая, фреймовая, продукционная». Но для применения конкретных схем и языков представления знаний и построения баз знаний необходимо эти знания извлечь из различных носителей, например, людей-экспертов или текстовых описаний. Этот момент является очень существенным и не формальным. Есть много методов и технологий извлечения знаний. Они настолько обширны, что образуют целую отдельную научно-практическую область – инженерию знаний. К тому же среди всех этих методов и технологий нет универсальных, они лишь дополняют друг друга, и на практике необходимо комбинировать и сочетать самые различные подходы.

Но у инженерии знаний есть другой аспект, который не лежит на поверхности, и в некоторой степени является побочным эффектом. Это педагогически-дидактический аспект, т.е. возможности, технологий и инструментов инженерии знаний, которые позволяют их использовать в качестве средств обучения. Известны примеры такого использования [1].

Но не только поэтому этот раздел можно считать очень важным именно для будущих учителей информатики. С одной стороны учитель должен знать, как могут быть структурированы и представлены в формальном виде знания, которые мы традиционно привыкли видеть представленными в виде текстов на естественном языке, или в виде знаний, умений и навыков конкретных людей. С другой стороны особенно важно будет для будущего учителя познакомиться с методами извлечения знаний из эксперта альтернативные педагогическим методам «извлечения знаний из учащегося».

Всё это позволит будущему учителю с одной стороны углубить своё понимание в области формирования и приобретения знаний обучаемым, а с другой – даст ему возможность расширить свой педагогический арсенал приёмами выявления и структуризации знаний, применяемыми в инженерии знаний.

Но необходимо иметь ввиду, что данный раздел искусственного интеллекта – «инженерия знаний» представляет собой достаточно обширную и сложную область, поэтому является некоторой проблемой дать её адекватное представление за небольшое количество часов будущим учителям информатики, изучающим базовый курс «Основы искусственного интеллекта».

В связи с вышесказанным в данной работе была поставлена следующая цель: исследовать возможность адекватного изучения темы «Инженерия знаний» студентами, обучающимися по специальности «учитель информатики», при изучении курса «Основы искусственного интеллекта».

При этом была выдвинута следующая гипотеза: возможно разработать в поддержку курса «Основы искусственного интеллекта» курс по выбору по теме «Инженерия знаний» такой, что его изучение позволит обучающимся по специальности «учитель информатики» получить адекватное представление о современном состоянии данного раздела информатики.

Объектом исследования в данной работе являлся процесс обучения учащихся по специальности 030100.00-информатика, предметом исследования – изучение возможности построения курса по выбору по теме «Инженерия знаний» удовлетворяющего цели и гипотезе исследования.

Для выполнения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Ознакомиться с таким разделом искусственного интеллекта, как инженерия знаний.

2. Определить разделы, темы, понятия и методы области «инженерия знаний», представляющие значимость для освоения учащимися и формирования их взгляда на эту область.

3. Собрать материалы по теме «инженерия знаний», имеющие ценность для построения учебного курса и обучения.

4. Определить и найти программное обеспечение, позволяющее на практике закрепить необходимые знания по инженерии знаний.

5. Разработать тематическое планирование и рабочую программу курса по выбору, позволяющие при проведении занятий по ним достичь заявленную цель и доказать заявленную гипотезу.

6. Разработать лабораторные работы, упражнения и контрольные вопросы по темам курса.

В случае успешного выполнения задач и реализации цели данной работы ожидается получение следующих результатов: подтверждение положения о возможности построения курса «Инженерия знаний» в поддержку базового курса «Основы искусственного интеллекта» так, что будущие учителя информатики смогут познакомиться с методами и технологиями этой области исследований в искусственном интеллекте.

1. Инженерия знаний – приёмы структуризации и формализации знаний

1.1. Определения знаний и приобретения знаний человеком

Знания являются неотъемлемой и существенной составляющей деятельности человека. Что такое знания и их свойства можно определять по-разному, но все эти определения не взаимоисключающие, но дополняющие друг-друга. Приведём некоторые из них.

Знание – проверенный практикой и удостоверенный логикой результат познания действительности, отраженный в сознании человека в виде представлений, понятий, суждений и теорий. Знания формируются в результате целенаправленного педагогического процесса, самообразования и жизненного опыта. По Д.А.Поспелову для знаний характерны внутренняя интерпретируемость, структурированность, связанность и взаимная активность.

Можно выделить здравый смысл и научное знание. Здравый смысл – основанные на повседневном опыте знания и взгляды психически здоровых людей на окружающую среду и самих себя. Научное знание – система знаний о законах природы, общества, мышления. Научное знание составляет основу научной картины мира и отражает законы его развития. Научное знание:

• является результатом постижения действительности и когнитивной основой человеческой деятельности;

• социально обусловлено;

• обладает различной степенью достоверности.

Научные знания добываются путём научной деятельности (науки). Научная деятельность – это интеллектуальная деятельность, направленная на получение и применение новых знаний для:

• решения технологических, инженерных, экономических, социальных, гуманитарных и иных проблем;

• обеспечения функционирования науки, техники и производства как единой системы.

Можно выделить также формальные знания или знания – в информатике. Знания – в информатике – вид информации, отражающей опыт специалиста (эксперта) в определенной предметной области, его понимание множества текущих ситуаций и способы перехода от одного описания объекта к другому.

Кроме знаний существует также индивидуальный опыт. Опыт – это совокупность знаний и умений, приобретенных индивидом на основе и в процессе непосредственного практического взаимодействия с внешним миром. Часть индивидуального опыта является повседневное знание. Повседневное знание – это знание:

• основанное на здравом смысле и повседневном опыте;

• являющееся ориентировочной основой поведения человека в обыденной жизни.

Повседневное знание – в феноменологической социологии – основа научного знания и теоретических абстракций.

Существует также и здравый смысл – основанные на повседневном опыте знания и взгляды психически здоровых людей на окружающую среду и самих себя.

Следует отличать от знаний информацию. Например, по законодательству РФ, информация – это сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. Информация уменьшает степень неопределенности, неполноту знаний о лицах, предметах, событиях и т.д.

Но в информатике более популярно другое определение. Информацией (от лат. Informatio — «научение», «сведение», «оповещение») называется опосредованный формами связи результат отражения изменяемого объекта изменяющимся с целью сохранения их системной целостности. Информация первична и содержательна — это категория, поэтому в категориальный аппарат науки она вводится портретно — описанием, через близкие категории: материя, система, структура, отражение. В материальном мире (человека) информация материализуется через свой носитель и благодаря нему существует. Сущность материального мира предстаёт перед исследователем в единстве формы и содержания. Передаётся информация через носитель. Материальный носитель придаёт информации форму. В процессе формообразования производится смена носителя информации. Определения термин информация не имеет, так как не является понятием. Существует информация в каналах связи систем управления. Не следует путать категорию информация с понятием знание. Знание определяется через категорию информация.

В XX веке слово «информация» стало термином во множестве научных областей, получив особые для них определения и толкования.

Также, наряду с понятиями знание и информация существует понятие «данные». Данные – это сведения:

• полученные путем измерения, наблюдения, логических или арифметических операций;

• представленные в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и (автоматизированной) обработки.

Данные — это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Данные – это выделенная (из системы, благодаря обособленности существования носителя) информация.

Для передачи знаний человеку используется обучение. Обучение – это целенаправленный и планомерный процесс передачи и усвоения знаний, умений, навыков и способов познавательной деятельности человека. Обучение – относительно постоянное изменение в человеческом поведении или способностях, являющееся следствием опыта.

От обучения можно отделить понятие «научение». Научение – в широком смысле – это класс психологических процессов, обеспечивающих формирование новых приспособительных реакций. Научение – в узком смысле – процесс и результат приобретения индивидуального опыта. Путем научения приобретаются:

• знания, умения и навыки у человека;

• новые формы поведения у животных.

Существует также инструментальное научение – научение, происходящее:

• за счет спонтанного порождения организмом множества разнообразных реакций на один и тот же стимул или ситуацию

• с последующим закреплением только тех реакций, которые оказались наиболее удачными с точки зрения полученного эффекта.

В процессе научения вырабатываются навыки. Навык – это последовательность развертывания во времени и пространстве действий и операций:

• выработанная в процессе обучения и тренировки;

• доведенная до автоматизма;

• оптимальная для некоторого вида деятельности.

В основе формирования навыка лежит образование динамического стереотипа. Устойчивость навыка зависит от особенностей памяти. Различают двигательные, сенсорные и интеллектуальные навыки.

1.2. Виды знаний и способы их представления

Существуют различные определения понятия «знания». В одном из наиболее емких определений под знаниями понимают формализованную информацию, на которую ссылаются или которую используют в процессе решения задачи. Знание о предметной области включает описание объектов, их окружения, необ­ходимых явлений, фактов, а также отношений между ними. Общение с ЭВМ на уровне знания предопределяет возможность ввода в машину и использование ею некоторой совокупности взаимосвязанной информации. Сложность понятия «знание» заключена в множественности его носителя и неразрывности с поня­тием «данные». Выделяют несколько уровней формализации знания о предмет­ной области: знания в памяти человека; знания в форме языковой модели пред­метной области, используемые человеком и зафиксированные на физических носителях с использованием контекстно-зависимых языков, графических обра­зов и т. п.; знания, формализованные для их представления при использовании в ЭВМ; фактографические сведения или данные.

1.2.1. Виды знаний

Фактические и стратегические знания

Знания определяются как «...основные закономерности предметной облас­ти, позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи, то есть факты, понятия, взаимосвязи, оценки, правила, эвристики (иначе фактические знания), а также стратегии принятия решения в этой обла­сти (иначе стратегические знания)».

Факты и эвристики

Некоторые авторы разделяют знания на две большие категории: факты и эврис­тики. Первая категория (факты) указывает на хорошо известные в той или иной предметной области обстоятельства. Такие знания еще называют текстовыми, имея в виду достаточную их освещенность в специальной литературе и учебниках. Вторая категория знаний (эвристики) основывается на индивидуальном опыте специалиста (эксперта) в предметной области, накопленном в результате многолетней практики. Эта категория нередко играет решающую роль при построе­нии интеллектуальных программ. Сюда относятся такие знания, как «способы удаления бесполезных гипотез», «способы использования нечеткой информации», «способы разрешения противоречий» и т. п.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР