Модели представления и организации знаний

Модели  представления и организации знаний

к.т.н., профессор Кубеков Б.С., магистрант  Зыкин С.Л.

Университет "Туран", г. Алматы, Республика Казахстан

Методология подготовки ИТ-специалистов требует применения образовательных технологий и методов организации и развития образовательных процессов, основанные на стыке педагогических и инженерных подходов. Образовательные технологии - неотъемлемая часть содержания обучения в высшей школе, это термин, обозначающий формы передачи и генерирования знаний на основе технической базы[1]. Образовательные технологии базируются на современных достижениях информационных технологий, привлечении инженерии знаний и, в частности, онтологического инжиниринга. К наиболее часто используемым формам отображения знаний традиционно относятся продукционная, сетевая, фреймовая и алгебраическая модели, графы, множества. В этом ряду, на наш взгляд, приемлемой формой отображения педагогических моделей и образовательных ресурсов, подходит объектно-ориентированная парадигма, которая располагает большим набором возможностей для моделирования, конструирования и визуализации понятий учебных дисциплин, а также средством моделирования  механизмов их взаимодействия. 

В статье рассматривается возможность представления понятий учебной информации моделями онтологий и использования  характеристик. Онтологии представления определяют  концептуализацию, которая лежит в основе формализма представления знаний[2].  Моделирование характеристик является основной методикой выявления и фиксации общности и изменчивости в образовательных ресурсах с целью их стандартизации, повторного использования, а также возможности их адаптации в соответствии с изменением требований  к компетенции  специалистов  со стороны рынка труда. 

Применение упомянутых моделей и, как следствие, аналогического мышления  для обучения требует: во-первых, проведениеанализа структуры и организации контента учебного материала дисциплин; во-вторых, создание визуально-мыслительных образов, с помощью   ассоциативного связывания понятий и структурных элементов содержания учебного материала, с целью формирования целостной системы знаний в  рамках отдельной дисциплины, курса и специальности в целом; и в-третьих, включение механизмов взаимодействия визуально-мыслительных образовучебного материала.

В качестве примера рассмотрим область знаний программной инженерии SWEBOK - «Требования к программному обеспечению», включающей следующие ключевых понятия: выявление требований, анализ требований, спецификация требований,  валидация требований, управление требованиями[3].

Выделенные понятия образуют модель онтологии области знаний программной инженерии - "Требования к программному обеспечению". В этой модели понятие "Выявление требований", как экземпляр понятия "Требования к программному обеспечению" может быть представлено характеристической моделью со следующими характеристиками: высокоуровневое описание задачи; низкоуровневое описание требований; экспертная оценка; бизнес-правила; функциональные требования; нефункциональные требования; обратные требования; системные сервисы; формулировка ограничений на поведение системы; формулировка услуг на основе бизнес-правил и т.п. Следующий шаг - назначение выделенным характеристикам статуса обязательная, необязательная и альтернативная и построение характеристической модели.

Для визуализации моделей разработана программа-интерпретатор, позволяющая представлять онтологии в виде простого ориентированного графа, в котором понятия наделены характеристиками общности и изменчивости.