СОВМЕСТНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

Совместное решениезадач может оказаться новым, очень перспективным наполнением образовательной телекоммуникационной среды. Проекты могут быть основаны как на соревновании, так и на сотрудничестве, но примеры существующих проектов показывают, что учителя и учащиеся предпочитают сотрудничество.

Поиск информации. В on-line проектах этого типа учащиеся должны использовать различные источники информации (электронные или бумажные) для решения задач. Им дается также ключ к решению. Известна географическая игра, в которой каждой из 20 участвующих групп учащихся дается однотипный набор информации о месте размещения их школы (широта, долгота, часовой пояс, численность населения, расстояние до столицы страны и т.д.). Координаторы игры перемешиваютэтиданные, а все учащиеся, используя справочную информацию (карты, атласы, географические справочники и т.д.) находят города и ставят им в соответствие информацию. Побеждает тот класс, который установит наиболее точное соответствие.

Электронное сочинение. Известны канадские проекты, в которых классы регулярно посылают сочинения в телеконференции. Другие учащиеся могут следить за работой такой электронной литературной секции. К проекту привлекаются профессиональные писатели, которые дают свои критические конструктивные заметки, делятся секретами мастерства, публикуют отрывки из своих произведений, над которыми они работают.

Одновременное выполнение заданий (в том числе конкурсы). В этом типе проектов учащимся, находящимся в разных местах, предлагают одинаковые задания для их выполнения. Затем происходит электронный обмен решениями. Получили известность архитектурные проекты такого, например, типа: «Какую самую высокую конструкцию вы сможете построить из спичек, чтобы она

1) могла нести на себе яйцо;

2) выдерживала, если на нее сильно подуют»?

При этом можно использовать только определенный клей. Яйцо должнобытьсварено вкрутую и не очищено. Для оценки высылаются описание и рисунок.

Моделирование. On-line моделирование - это такие телекоммуникационные проекты, которые требуют, возможно, наибольшей координации и поддержки,. Однако эффективность обучения и увлеченность участников вполне оправдывают дополнительные затраты времени и усилий со стороны организаторов проекта. Среди успешных проектов on-line моделирования назовем следующий.

Моделируется космическая программа «Шаттл». Школы всего мира играют различные роли в моделируемом полете космического корабля «Шаттл». Исследование включает маневр стыковки с другим «Шаттлом», управление полетом с наземного пульта управления, приземление в различных местах, наблюдение обсерватории солнечных возмущений и т.д. Координация и коммуникации между пультом управления «Шаттла» и другими школами осуществляется через распределенную конференцию на индивидуальных интерактивных сетевых системах. Электронная почта пересылается очень быстро, ежечасно публикуются отчеты, даже возможны электронные переговоры в реальном масштабе времени между пультом управления, астронавтами и вспомогательными подразделениями.

Известна прекрасная серия проектов моделирования международных событий и проблем, а также разрешения глобальных конфликтов. Упомянем проект IDEALS, основанный на моделировании учащимися деятельности и поведения высокопоставленных дипломатов, представляющих различные страны на международной конференции. Они должны, например, выработать текст договора об использовании океанских ресурсов или о будущем Антарктиды.

Социальные проекты. У граждан мира. живущих в конце XX века, не должно вызывать удивления то, что Internet служит средой для гуманитарных межкультурных телекоммуникационных проектов, ориентированных на деятельность, в которых участвуют будущие руководители планеты - наши дети. Так, проект Planetиспользует консорциум шести связанных с Internet образовательных сетей, представители которых работают вместе над созданием проектов полезной, важной общественной деятельности, в которой дети впервые ощущают ответственность за решение глобальных проблем огромной важности.

В течение первых месяцев работы проекта Planet его участники писали в ООН петиции протеста против событий в Югославии, методом мозгового штурма разрешали политическую ситуацию в Сомали, планировали и искали источники финансирования орошения засушливых местностей Никарагуа. Потенциал таких проектов для мультиднсциплинарного, устремленного в будущее, построенного на истинном сотрудничестве обучения несомненен.

К сожалению, большинство учебных компьютерных проектов, функционирующих вInternet и разработанных в США, в России неизвестно. Некоторую известность у нас получили учебные проекты сети KIDNET. Недостатком такого типа проектов является их ориентация на традиции, сложившиеся в образовании США: прагматичность, поверхностность, бессистемность. Такие проекты с трудом вписываются в предметную систему российского образования.

В ближайшие годы наилучшими перспективами обладают такие технологии обучения с использованием компьютерных телекоммуникаций, которые основаны на телекоммуникационной поддержке традиционных форм обучения и носят характер коллективно выполняемых под руководством педагога учебных проектов.

Такой характер имеют, в частности, получившие известность российские телекоммуникационные образовательные проекты, ориентированные на среднюю школу, такие как телекоммуникационная олимпиада по программированию. проведенная в Переславле-Залесском, олимпиада по физике, поддерживаемая в Красноярске, экономические игры МЭМ ( моделирование экономики и менеджмента ), методическое обеспечение которых выполняется в КУДИЦ (Москва), телекоммуникационные викторины (олимпиады) по ряду школьных предметов, экономическая бесконкурентная игра «экономические связи», проект изучения английского языка в переписке с американскими школьниками, методика которых разработана в Воронежском госпедуниверситете.

Очевидно, что на начальных этапах внедрения образовательных технологийнаоснове компьютерных телекоммуникаций могут возникнуть существенные трудности и помехи, среди которых

• недостаточно насыщенный компьютерный парк учебных учреждений и индивидуальных пользователей,

• недостаточное развитие компьютерных телекоммуникационных сетей в России, их нестабильность,

• недостаточная компьютерная грамотность и информационная культура населения, что создает дополнительные психологические барьеры в развитии телекоммуникационных методов обучения.

Однако главной проблемой развития телекоммуникационного обучения является создание новых методов и технологий обучения, отвечающих телекоммуникационной среде общения. В этой среде ярко проявляется то обстоятельство, что учащиеся не просто пассивно потребляют информацию, в процессе обучения они создают собственное понимание предметного содержания обучения. В настоящее время требуется коррекция устаревшей модели обучения, которая характеризовалась тем,что

• в центре технологии обучения - учитель;

• между учащимися идет негласное соревнование;

• учащиеся играют пассивную роль на занятиях;

• суть обучения - передача знаний (фактов).

На смену устаревшей модели должна прийти новая модель обучения, основанная на следующих положениях:

• в центре технологии обучения - учащийся;

• в основе учебной деятельности - сотрудничество;

• учащиеся играют активною роль в обучении;

• суть технологии - развитие способности ксамообучению. Основные группы задач, решаемых с помощью сети, включаютв себя

• поддержку учебной работы учащихся;

• обеспечение взаимодействия между педагогами,обмен педагогическим опытом и дидактическими материалами;

• обеспечение доступа всех участников учебно-воспитательного процесса к быстро растущим информационным фондам, хранящимся в централизованных информационных системах;

• информационное обеспечение решения задач управления.

Контрольные вопросы и задания

1. Каковы перспективы использования компьютерных сетей в образовании?

2. В чем состоит учебное значение электронной почты?

3. Что называется учебным телекоммуникационным проектом?

4. Охарактеризуйте основные виды учебного использования Internet.

5. С какими проблемами сталкивается учебное применение телекоммуникаций в России?

6. Предложите идею своего собственного телекоммуникационного проекта.

Дополнительная литература к главе 5

1. ВеттигД. Novell Netware.-Киев: BHV, М., Бином, 1994. -

2. Вычислительные комплексы, системы и сети. /А.М.Ларионов , С.А.Майоров., Г.И. Новиков: Учеб. для вузов.-Л.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Глобальные сети: информация и средства доступа. - Пермь: ПГТУ, 1994.

4. Гольц Г. Рабочие станции и информационные сети. - М.: Машиностроение, 1990.

5.Дансмур М., Дейвис Г. Операционная система UNIX и программирование на языке Си. М.: - Радио и связь, 1989.

6. Интернет. Всемирная компьютерная сеть. Практическое пособие и путеводитель. - М.: Синтез, 1995.

7. Каракозов С. Д. Введение в компьютерные сети. - Барнаул, БГПУ, 1996.

8. Компьютерные сети. Учебный курс Microsoft Corporation/ Пер. с англ. - М.: Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.». - 1997.

9. Kpoл Эд. Все об INTERNET. Руководство и каталог. - Киев: BHV, 1995.

10.Ларионов A.M.. Майоров С. А.. Новиков Г. И. Вычислительные комплексы, системы, сети. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

11. Морозов В. К, Долганов А. В. Основы теории информационных сетей. - М.: Высшая школа, 1987.

12. Нанс Бэрри. Компьютерные сети. - М.: БИНОМ, 1996.

13. Рассохин Д., Лебедев A. World Wide Web - всемирная информационная паутина в сети Internet. - М.: МГУ, 1997.

14. Самойленко С. И. Сети ЭВМ. - М.: Наука, 1986.

15. Свириденко С. С. Современные информационные технологии. - М.: Радио и связь, 1989.

16. Сетевые средства Windows NT. - С.-Пб.: BHV-Санкт-Петербург, 1996.

17. Стандарты по локальным вычислительным сетям. Справочник / Под ред. С.И.Самойленко. - М.: Радио и связь, 1990.

18. Телекоммуникационная сеть в системе образования Пермской области. Информационно-справочное пособие. Часть 1. - Пермь: ОЦПИ, 1995.

19. Телекоммуникация и информатизация общества. Серия «Информация. Наука. Общество». - М.: ИНИОН, J990.

20. Уваров А. Ю. Организация и проведение учебных телекоммуникационных проектов. - Барнаул, БГПУ, 1996.

21. Уваров А.Ю. Учебные телекоммуникационные проекты в классе. - Барнаул, БГПУ, 1996.

22. Хромцов П. Лабиринты Internet. - М.: Электронинформ. 1996

23. Электронная почта в системе MS-DOS. Официальное руководство компании Редком. 1995г.

24. Журнал «Компьютеруик-Москва», с 1995 г.

ГЛАВА 6

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

ВВЕДЕНИЕ

В узком смысле, следуя традиции, под информационными понимают системы, предназначенные для хранения информации в специальным образом организованной форме и обеспечивающие ее ввод и различные манипуляции с ней, включая поиск по некоторым признакам, подготовку сводок (отчетов) и т.д.

Сама идея информационных систем и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления ЭВМ. Библиотеки, архивы, адресные бюро, телефонные справочники, словари - все это информационные системы.

В современной информатике рассматриваются такие информационные системы, которые используют для хранения и обработки информации компьютерную технику. Именно компьютеризация придала информационным системам их современный облик, на несколько порядков повысила эффективность и расширила сферу их применения.

К информационным системам относят, в частности,

• информационно-справочные и информационно-поисковые системы;

• системы, обеспечивающие автоматизациюдокументооборота и учета, в томчисле бухгалтерского;

• автоматизированныесистемы управления;

• экспертные системы;

• системы автоматизации научных исследований и автоматизированного проектирования, геоинформационные системы.

В последнее десятилетие большое развитие получил представляющий для нас особый интерес класс программных средств, которые также можно отнести к информационным - обучающие (информационно-обучающие) системы. Они также будут рассмотрены в этой главе.

Общей функцией всех информационных систем является сбор, накопление и хранение информации, ее обработка (в частности, поиск) и выдача в той или иной форме. Важнейшими подсистемами информационных систем являются банки информации. Ведущее направление развития информационных систем - совершенствование их интеллектуальных функций, облегчающих работу с ними, а также их сопровождение и развитие. Такими интеллектуальными функциями являются

• интерфейс с информационной системой на естественном языке (речевой ввод и вывод информации, формирование запросов на естественном языке);

• поддержка принятия решений, решения задач на основе информации, имеющейся в информационной системе.

В предыдущих главах мы остановились на таких аспектах представления и обработки данных с помощью компьютера, как информационное моделирование, базы данных и СУБД, языки управления реляционными базами данных, понятия и системы искусственного интеллекта, а также кибернетические аспекты информатики. Эти вопросы часто относят к единому разделу информатики под названием «Информационные системы»; туда же можно отнести и часть функций локальных и глобальных сетей. Таким образом, ниже внимание будет сосредоточено лишь на тех аспектах информационных систем, которые не обсуждались ранее.

БАНКИ ИНФОРМАЦИИ

БАНКИ ДАННЫХ

Банк данных - наиболее характерный пример информационной системы. В банке данных хранится достаточно универсальная, необходимая для решения разнообразных прикладных задач, информация об определенной предметной области в специальном представлении, чаще всего предполагающем хранение и обработку с помощью компьютеров. При этом сами данные образуют базу данных, а банк, наряду с базой, содержит программные средства обработки данных и реализации запросов, т.е. систему управления базой данных (СУБД). Как правило, банки данных являются системами коллективного пользования. К информации, хранимой в них, часто можно получить доступ по телекоммуникационным сетям.

В современном мире существует огромное число банков данных. В них содержатся сведения коммерческого характера, данные по библиотечным фондам, системам здравоохранения, транспорта и т.д. Быстро развиваются банки, содержащие сведения о системах образования - национальных, региональных (в России они называются «банки педагогической информации»).

Итак, основа банка - база данных. Определение базы данных, основные понятия, связанные с различными моделями данных, уже обсуждались в гл. 2 и это обсуждение будет продолжено ниже в этой главе.

Остановимся на классификации банков информации. Эта классификация может быть проведена с разных точек зрения. Поназначению можно выделить следующие классы банков информации:

• информационно-справочные системы (общего назначения и специализированные);

• банки данных в автоматизированных системах управления (предприятий и организаций, технологическими процессами и т.д.);

• банки данных в системах автоматизации научных исследований.

Однако такая классификация является не вполне строгой и завершенной. Порежиму функционирования можно рассматривать банки информации пакетного, диалогового и смешанного типов, В связи с широким распространением персональных компьютеров, локальных и глобальных сетей ЭВМ подавляющее распространение получили диалоговые системы.

Поархитектуре вычислительной среды различают централизованные и распределенные банки информации.

К настоящему времени сложились следующие три основных типа банков информации: банки документов, банки данных и банки знаний.

Исторически первым типом банков информации явились банки документов или документальные информационно-поисковые системы. Документальные информационно-поисковые системы бурно развивались в 60-е годы, они широко используются в качестве справочного инструмента пользователей научно-технической информацией, в информационном обслуживании управленческих работников, специалистов и др. В настоящее время интерес к этим системам возобновился в связи с развитием глобальных информационных сетей (Internet) и появлением гипертекстовых серверов типа WWW, Gopher и т.д.. которые вместе с соответствующими поисковыми системами {Archie, Whatis и т.д.) можно отнести к распределенным банкам документов.

Объектом хранения в таких системах является документ (научная статья, монография, приказ, циркуляр, письмо и т.д.) или факты, извлеченные из документов. Для обеспечения поиска и доступа к таким документам необходима их предварительная семантическая обработка - индексация. Индексация до настоящего времени остается неавтоматизированной процедурой и выполняется специалистами -людьми, индексирующими документы и запросы.

БАНКИ ДОКУМЕНТОВ

В документальной информационно-поисковой системе выделяют следующие компоненты:

• массив документов (текстов) или фактов, выступающих в качестве объектов хранения и поиска;

• информационно-поисковый язык, предназначенный для отображения содержания документов и операций над ними, в том числе и запросов для поиска документов;

• правила, алгоритмы, методы индексирования и поиска документов, позволяющие описывать документы и операция над ними на информационно-поисковом языке;

• комплекс программных и аппаратных средств, с помощью которых реализуются процессы накопления, хранения и поиска документов;

• обслуживающий персонал, включающий администраторабанка документов, системных аналитиков, программистов и индексаторов. Банки документов работают обычно в двух режимах:

1) избирательного распределения информации, обеспечивающего регулярное текущее информирование пользователей банка о новых поступлениях документов;

2) ретроспективного поиска информации по разовым запросам во всем массиве документов.

Важнейший этап обработки нового документа при поступлении его в хранилище документальной информационно-поисковой системы - индексирование документа -слагается из следующих действий:

1) выявления основного смыслового содержания документа (с учетом точки зрения автора документа и информационных потребностей пользователя системы);

2) описания смыслового содержания документа на информационно-поисковом языке (ИПЯ) и получения соответствующего поискового образа документа (ПОД).

При выполнении ретроспективного поиска производится

1) выявление смыслового содержания запроса;

2) получение поискового обзора запроса (ПОЗ) на информационно-поисковом языке системы.

Результатами индексирования документов и запросов являются их поисковые образы (ПОД и ПОЗ). Поиск документов по запросу означает сопоставление ПОД и ПОЗ. Качество поиска зависит от критериев смыслового соответствия документа запросу (критериев выдачи).

Различают

• теоретико-множественные критерии, основанные на оценкестепени совпадениялексических единиц ИПЯ (слов), используемых в ПОД и в ПОЗ;

• критерии, учитывающие с помощью «весовых коэффициентов» относительную информационную значимость отдельных лексических единиц, входящих в ПОЗ;

• логические критерии, основанныена использовании логических операций (дизъюнкции, конъюнкции, импликации и др.).

Информационно-поисковые языки (ИПЯ), которые используются в настоящее время, можно разделить на три большие группы:

• классификационные языки;

•дескрипторные;

• комбинированные.

Языки классификационного типа, в свою очередь, делятся по структуре:

• ИПЯ иерархической структуры;

• ИПЯ фасетной структуры;

• эмпирические (неиерархические) языки.

Классификационные системы. В иерархических классификационных системах лексические единицы (термины) находятся между собой в отношениях включения. При записи они располагаются в порядке постепенного перехода от общих к более частным. Существуют иерархические системы, в которых рубрики включают по 20 и более подклассов, рубрик и подрубрик в нисходящем порядке. Примером такой иерархической классификационной системы является универсальная десятичная классификация (УДК), широко используемая в библиотечном деле и документальных поисковых системах. УДК охватывает весь спектр знаний.

Шифры УДК, которые можно увидеть на обороте титульного листа всех книг, перед заголовками статей в журналах и сборниках, имеют более чем столетнюю историю. В 1905 г. в Брюсселе на французском языке вышло первое сводное издание таблиц десятичной классификации. Эти таблицы были созданы на основе таблиц десятичной классификации Мельвиля Дьюи, впервые изданных в 1876 г.

Каждый класс (первая ступень деления) в УДК содержит группу более или менее близких наук, например, класс 5 - математику и естественные науки, класс 6 -прикладные науки: технику, в том числе информатику, сельское хозяйство, медицину. Каждая последующая присоединяемая цифра не меняет значения предыдущих, а лишь уточняет их, обозначая более частное понятие. УДК настоящего текста: 681.3:62-52.

В основе фасетной классификации лежит многоаспектное распределение понятий какой-либо отрасли науки или техники по однородным взаимно исключающим друг друга фасетам.

Примером эмпирической (неиерархической) классификации может быть алфавитно-предметная классификация. Словарный запас такой классификации состоит из упорядоченного по алфавиту множества слов, словосочетаний и фраз естественного языка, обозначающих предметы какой-либо отрасли науки или практической деятельности. Каждому предмету или вопросу при этом отводится только один индекс, собирающий всю информацию относительно данного предмета или вопроса независимо от аспекта рассмотрения. В предметных классификациях используются следующие термины:

• предметная рубрика (заголовок) - слово или фраза естественного языка, используемая для обозначения основного предмета документа (или запроса);

• предметный подзаголовок - слово или фраза, обозначающая аспект рассмотрения предмета, указанного в предметном заголовке или в подклассе предметов, входящих в класс, обозначенный предметным заголовком;

•предметный словник - упорядоченное по алфавиту множество предметных заголовков, используемых для построения какого-либо каталога или указателя.

Система предметных заголовков и подзаголовков и более мелких разделов создает сложную предметную классификацию по аспектам рассмотрения предмета, т.е. имеет некоторые черты фасетных классификаций.

Дескрипторные информационно-поисковые языки. Дескрипторные информационно-поисковые языки основаны на методе координатного индексирования, сущность которого сводится к тому, что смысловое содержание документа может быть с достаточной точностью и полнотой выражено списком ключевых слов, содержащихся в тексте.

Ключевое слово - это лексическая единица информационно-поискового языка, являющаяся существительным, прилагательным, глаголом, наречием, числительным или местоимением естественного языка или словосочетанием. Основной критерий отбора ключевых слов из текста - степеньих полезности для индексирования документа или запроса.

Координатное индексирование выполняется с помощью ключевых слов и логических операции конъюнкции и дизъюнкции. Близкие по смыслу ключевые слова образуют классы условной эквивалентности, имена которых также являются единицами поискового языка и называются дескрипторами. Дескрипторы вместе с набором ключевых слов языка и семантических связей между ними образуют тезаурус - систематизированный набор данных об области знания, позволяющий в ней ориентироваться.

В дескрипторной статье тезауруса обычно устанавливаются следующие виды семантических отношений:

• отношение синонимии;

• отношение подчинения;

• отношение ассоциации.

Такие связи служат для увеличения полноты представления содержания документов и позволяют формировать запрос не обязательно в ключевых словах документа.

Пример дескрипторной статьи:

языки алгоритмические синонимы: алгоритмические языки

машинно-ориентированные языки проблемно-ориентированные языки вышестоящие: программное обеспечение

языки формальные нижестоящие: автокоды

алгол паскаль фортран си бейсик ассоциации: алгоритмы

программирование

Целесообразность применения того или иного языка во многом зависит от назначения информационной системы, степени ее автоматизации. Для описания документов в библиотеках, общих и технических архивах обычно применяют классификационные языки. В автоматизированных информационно-поисковых системах используются, главным образом, дескрипторные языки.