Представление знаний предметной области

Описание учебного материала может быть представлено в виде гипертекста в мультимедийном представлении. Основной структурой представления знаний по отдельным фрагментам чаще всего являются семантические сети. Построение семантической сети процесс, плохо формализуемый. В основном, он возлагается на эксперта, который с помощью различных средств визуализации описывает связи между понятиями и объектами предметной области. Использование формальных контекстов и концептуальных решеток позволяет частично автоматизировать процесс порождения семантической сети. Преобразование концептуальной решетки в семантическую сеть производится по следующим правилам. Объекты контекста представляются как первичные концепты семантической сети. Одноместные предикаты-свойства вида Имя_предиката (x) преобразуются в двуместные предикаты вида Функция (Имя_предиката, x), где Функция характеризует принадлежность элемента x к классу, типу или множеству, либо указывает другую связь между объектом и признаком. Затем проводится конкретизация предикатов: каждая переменная замещается объектом из области истинности предиката по матрице формального контекста. Например, в контексте «Строение автомобиля» использовано только отношение «x есть часть y», поэтому не представляет труда построить по этому контексту однородную семантическую сеть.

Ввод данных в систему производится путем создания и заполнения таблиц формальных контекстов. Система допускает организацию заголовков строк и столбцов таблицы в виде гиперссылок на информационные страницы, объясняющие определения объектов, суть их свойств и поясняющие факт обладания определенного объекта некоторым свойством.

Некоторые объекты могут обладать некоторыми свойствами только при наличии других свойств более высокого уровня. Это позволяет выделить свойства более низкого уровня в отдельный контекст, связанный с главным контекстом через определяющее свойство более высокого уровня. В него попадут только объекты, обладающие данным свойством. С другой стороны, некоторые объекты могут обладать дополнительными свойствами, не присущими другим объектам. В этом случае составляется вложенный контекст для данных объектов. Например, все объекты, являющиеся частями двигателя, могут быть выделены в отдельный контекст «Строение двигателя». В подчиненных контекстах тоже могут возникать подобные свойства. В результате может быть построена иерархия контекстов — гиперконтекст. Такая структура имеет значительные преимущества перед простым контекстом. Часто возникает необходимость использования количественных свойств. Тогда используются многозначные контексты [5]. В системе предусмотрена работа с такими свойствами.

Эксперт-методист задает объекты предметной области и их свойства, а затем по концептуальной решетке выделяются основные понятия и связи между ними. Этот же процесс используется и для контроля знаний ученика: строя свою концептуальную решетку, ученик отображает систему понятий так, как он ее усвоил. Критерием правильности и полноты усвоения материала будет изоморфизм между концептуальными представления ученика и эталонной моделью знаний, сформированной экспертом.

Обработка контекста включает в себя генерацию множества концептов, построение линейной диаграммы концептуальной решетки, извлечение базиса импликаций контекста. Полученная система представления знаний используется следующим образом:

• — концепты служат основным исходным материалом для генерации тестов;
• — импликации используются для проверки экспертом полноты контекста и также служат для генерации тестов;
• — концептуальная решетка используется при построении тестовых вопросов и для определения стратегии обучения;
• — линейная диаграмма концептуальной решетки служит для визуализации структуры фрагмента предметной области.

Все импликации после генерации подаются на контроль эксперта. Эксперт может принять или отвергнуть импликацию. Если эксперт не принимает импликацию, он должен подобрать контрпример из предметной области и внести его в контекст, либо исправить исходный контекст, если он содержит ошибку, и провести повторную обработку. Процесс будет окончен, когда эксперт признает верными все полученные импликации.