3. Поле знаний

Поле знаний – это условное неформальное описание основных понятий и взаимосвязей между понятиями предметной области, выявленных из системы знаний эксперта, в виде графа, диаграммы, таблицы или текста. В контексте информационных технологий обучения под предметной областью понимается содержание учебного курса.

Структура поля знаний предметной области (экспертной системы): П = ( I,О, М), где

I — структура исходных данных, подлежащих обработке и интерпретации в экспертной системе;

О — структура выходных данных, то есть результата работы экспертной системы;

М — операциональная модель предметной области, на основании которой происходит модификация I в О. Операциональная модель М поля знаний экспертной системы может быть представлена как совокупность концептуальной структуры S_k, отражающей понятийную структуру предметной области, и функциональной структуры S_f, моделирующей схему рассуждений эксперта: М=(S_k, S_f).

Учебный процесс строится исходя из определенного представления о степени подготовки учащихся. Кроме того, это позволяет рассматривать процесс обучения не как изучение изолированного курса, а как систему курсов, обладающих определенными взаимными связями и обеспечивающими достижение определенных целей как учащимися так учебной организацией. Структура поля знаний среды обучения: ψ = (B, I, R, О, μ), где B – базовые знания, R – результирующие знания, R  B. μ – операциональная модель среды обучения.

μ = (S_k,S_f, S_e,G), где S_e описывает критерии усвоения тех знаний, которые представлены в данном поле знаний, граф G описывает обучение как поэтапный процесс. S_e можно разложить на две составляющих: S_e = (Q, P). Здесь Q– это тесты которые должен выполнить учащийся. Под тестами может пониматься любая форма контроля знаний, состоящая в формулировке учащимся объяснений (определений) объектов и их свойств, понятий, а также связей между понятиями и объектами, являющимися предметом изучения и образующими структуру S_k. P – это множество задач, правильное решение которых учащимся свидетельствует о том, на сколько он овладел функциональной составляющей S_f предметной области.

Представленная модель является отражением того факта, что среда обучения является носителем двух типов знаний. Знания в предметной области отражают I, О, а также S_k, S_f, знания о процессе обучения описывают структуры B, R, S_e, G. Процесс описания поля знаний среды обучения необходимо начать с описания поля знаний П предметной области. Только после этого можно приступать к описанию знаний о процессе обучения.

4. Описание фреймов.

Фрейм — это абстрактный образ для представления некоего стереотипа восприятия. Фреймом также называется и формализованная модель для отображения образа.

Фреймы являются формальными структурами. Поэтому должны существовать механизмы их однозначного описания.

Существуют различные фреймовые языки. При всех различиях, имеющихся между языками, относимыми к этому классу и между системами обозначений, принятыми в этих языках, в качестве общей схемы фрейма может быть принята следующая:

{i, vi, gi,...}.

В этой структуре i есть имя фрейма, vi - имена слотов (терминалов), а gi - значения (заполнители) слотов (терминалов) Например, фрейм "деловая поездка" может выглядеть таким образам: {Деловая поездка, <Кто, x>, <Куда, y>, <Когда, z>, <Цель, w>, <С кем, h>, <Вид транспорта, g>}.

Пример фрейма "реакция на воздействие события" из фреймовой модели медицинского диагностического знания:

{реакция на воздействие события, <воздействующий фактор, факт/анатомоморфологическая особенность>, <следствие, признак>, <закономерность, высказывание зависимости характеристик воздействующих факторов и типичности различных вариантов зависимости>, <механизм, цепочка причинно-следственных отношений> }.

Для анализа соотношения фрейма с понятием нам необходимы более подробные схемы и примеры. Воспользуемся рядом примеров из учебного пособия Е.Т.Семеновой "Представление знаний в системе LISP/FRL".

В языке FRL, реализованном на LISP, фрейм определяется как поименованный список с ассоциативным доступом:

( F, S1, ... SN),

где F - имя фрейма, S1, S2, ..., SN - слоты.

Слот, в свою очередь, - это поименованный список с ассоциативным доступом :

(S, D1, D2 ... DN),

где S - имя слота; D1, D2,..., DN - аспекты.

Аспект - поименованный список с ассоциативным доступом:

(D, K1, K2, ... KN),

где D - имя данного; K1, K2, ... KN -комментарии.

Комментарий - это поименованный список с ассоциативным доступом:

(K: L1 L2 ...LN),

где K: - метка комментария (атом, последним символом которого всегда является двоеточие, например, PARM:; L1, L2,..., LN - сообщения.

Имена ассоциативных списков в пределах одной подструктуры не должны повторяться.

Поименованным списком с ассоциативным доступом в LISPе называют список, к которому возможен доступ по его первому элементу.

Первый элемент списка - всегда атом и называется он именем списка.

Пример фрейма, записанного с помощью данной схемы:

(ЯБЛОКО (СОРТ ( VALUE (АНТОНОВКА)))

(МЕСЯЦ_ СБОРА ( VALUE (СЕНТЯБРЬ)(ОКТЯБРЬ)))

(ВКУС ( VALUE (КИСЛЫЙ (КОГДА: ЛЕТОМ) (КИСЛО-

СЛАДКИЙ (КОГДА: ОСЕНЬЮ)))))),

где ЯБЛОКО - имя фрейма; СОРТ, МЕСЯЦ_СБОРА, ВКУС - имена слотов; VFLUE (может быть переведено на русский язык словом "значение") указывает, что стоящие в нем данные задают значение слота, в котором этот аспект находится; АНТОНОВКА, СЕНТЯБРЬ, ОКТЯБРЬ, КОГДА - метка комментария; ЛЕТОМ, ОСЕНЬЮ - сообщения.