Использование ментальных схем в обучении студентов основам искусственного интеллекта

занятия, адаптационные тесты, тренажеры, самоучители и пр.) предлагаются различные формы аудиторных и внеаудиторных занятий, которые дают студенту возможность формировать собственную индивидуальную образовательную траекторию.

Деятельностно-активный: студент выполняет различные виды самостоятельных работ (в зависимости от осваиваемого образовательного модуля). На этом этапе студент работает с самоучителем, методическими указаниями к самостоятельной работе, программой самостоятельной работы.

Мотивационный: студент выполняет следующие виды работ: работа с электронными библиотечными ресурсами в сети Internet или в локальной сети университета, выполнение домашних заданий, решение типовых и комплексных задач, заданий или ситуаций, подготовка докладов. Данный этап характеризуется поисковой деятельностью студента, выполнением комплексных заданий. Здесь студент выбирает и привлекает необходимые знания и умения или их совокупности для решения поставленной задачи.

Профессионально-творческий: на данном этапе студент выполняет творческие задания-проекты, которые предполагают работу в команде. Здесь студент способен проявить самый высокий уровень самостоятельности в принятии решений по использованию профессионально-значимой информации, выполнить исследовательскую, творческую работу, находя новые способы решения проблемы.

Таким образом, использование открытой информационно-образовательной среды в учебном процессе позволит: оптимизировать и модернизировать процесс обучения; осуществлять диагностику и управление учебным процессом; использовать возможности информационных и мультимедийных технологий; развивать навыки анализа информации; стимулировать мотивацию учащихся к исследовательской деятельности в обучении.

Библиографические ссылки

1. Захарова И. Г. Формирование информационной образовательной среды высшего учебного заведения : автореф. дис. ... докт. пед. наук : 13.00.08. Тюмень, 2003. 46 с.

2. Зеличенко В. М., Ларионов В. В., Мансуров Е. В. Информационно-образовательная среда вуза по физике: от задач к формированию заданий на уровне проекта // Вестник ТГПУ 2009. № 10. С. 106—110.

3. Муравьева Г. Е. Теоретические основы проектирования образовательных процессов в школе: монография / под ред. М. М. Левиной. М. : Прометей, 2002. 200 с.

4. Пак Н. И. Информационный подход и электронные средства обучения: монография. - Красноярск : Изд-во КГПУ, 2013. 196 с.

5. Степанов П. В. Словарь-справочник по теории воспитательных систем // Науч.-метод. журн. зам. директора школы. 2003. № 1. С. 89.

References

1. Zaharova I. G. Formirovanie informacionnoj obrazovatel'noj sredy vysshego uchebnogo zavedenija.-Tjumen', 2003. 46 p.

2. Zelichenko V. M., Larionov V. V., Mansurov E. V. Informacionno-obrazovatel'naja sreda vuza po fizike: ot zadach k formirovaniju zadanij na urovne proekta // Vestnik TGPU 2009, № 10, p. 106-110.

3. Murav'eva G. E. Teoreticheskie osnovy proektirovanija obrazovatel'nyh processov v shkole. M. : Prometej, 2002. 200 p.

4. Pak N. I. Informacionnyj podhod i jelektronnye sredstva obuchenija. Krasnojarsk : KGPU, 2013. 196 p.

5. Stepanov P. V. Slovar'-spravochnik po teorii vospitatel'nyh sistem // Nauchno-metodicheskij zhurnal zam. direktora shkoly. 2003, № 1, p. 89.

© Петрова И. А., 2014

УДК 338.246

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕНТАЛЬНЫХ СХЕМ В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ ОСНОВАМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА

Е. Н. Фёдоров

Красноярский государственный педагогический университет имени В. П. Астафьева Российская Федерация, 660049 г. Красноярск, ул. Ады Лебедевой, 89 E-mail: enfedorov@mail.ru

Во всех сферах нашей деятельности компьютеры работают на человека. Единственное, чего пока не умеют они делать, так это мыслить как человек. Но это не мешает им мыслить за человека. Искусственный интеллект позволяет мыслительные способности человека реализовать техническими средствами. Анализируются роль и особенности использования ментальных схем в создании интеллектуальных моделей. Предложена программа, совмещающая в себе возможности Prolog и графическую реализацию - ментальная схема.

Ключевые слова: компьютер, мыслительные особенности человека, искусственный интеллект, ментальные схемы.

USING OF MENTAL SCHEME IN TEACHING STUDENTS THE BASICS OF ARTIFICIAL INTELLIGENSE

E. N. Fedorov

Krasnoyarsk State Pedagogical University named after V. Р. Astafiev 89, Ada Lebedevа str., Krasnoyarsk, 660049, Russian Federation E-mail: enfedorov@mail.ru

Computers are workers of men in all spheres in our life. The one thing they can not do is to think like a man. But it is not a problem for them to think for a man. Artificial intelligence lets thinking ability to implement by technical tools. The role and spasticity of using mental schemes in creation of intellectual models are analyzed in this work. The program combining opportunity"Prolog" and realization - mental scheme is also proposed.

Keywords: computer, mental opportunity of a man, artificial intelligence, mental scheme.

В современном мире прогресс производительности программиста практически достигается только в тех случаях, когда часть интеллектуальной нагрузки берут на себя компьютеры. Одним из способов достигнуть максимального прогресса в этой области, является «искусственный интеллект», когда компьютер берет на себя не только однотипные, многократно повторяющиеся операции, но и сам сможет обучаться. Кроме того, создание полноценного «искусственного интеллекта» открывает перед человечеством новые горизонты развития. Поэтому считаю, что изучение и понимание этой дисциплины является одной из приоритетных и требует большого внимания.

Деятельность мозга (обладающего интеллектом), направленную на решение интеллектуальных задач, называют мышлением, или интеллектуальной деятельностью. Интеллект и мышление органически связаны с решением таких задач, как доказательство теорем, логический анализ, распознавание ситуаций, планирование поведения, игры и управление в условиях неопределенности. Характерными чертами интеллекта, проявляющимися в процессе решения задач, являются способность к обучению, обобщению, накоплению опыта (знаний и навыков) и адаптации к изменяющимся условиям в процессе решения задач. Благодаря этим качествам интеллекта мозг может решать разнообразные задачи, а также легко перестраиваться с решения одной задачи на другую. Таким образом, мозг, наделенный интеллектом, является универсальным средством решения широкого круга задач (в том числе неформализованных) для которых нет стандартных, заранее известных методов решения.

Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов в области автоматизации сложнофор-мализуемых задач, которые до сих пор считаются прерогативой человека. Задачей изучения дисциплины является приобретение знаний о способах мышления человека, а так же о методах их реализации на компьютере.

Основным предметом изучения дисциплины являются мыслительные способности человека и способы их реализации техническими средствами.

В своем курсе обучения ИИ со студентами информатики мы опираемся на два направления в моделировании ИИ, пытаясь раскрыть тайны мышления

человеческого мозга и с помощью логического программирования моделируем интеллектуальную деятельность, на вычислительных машинах изучая программу ПРОЛОГ.

В процессе преподавании предмета «Основы искусственного интеллекта» увидел некоторые проблемы именно в практической реализации моделей мышления. Возникла необходимость использование новых средств, для лучшего понимания разработки интеллектуальных программ.

Турбо-Пролог является компиляторно-ориентированным языком программирования высокого уровня. Он предназначен для программирования задач из области искусственного интеллекта. Как язык программирования искусственного интеллекта Турбо-Пролог хорош для создания экспертных систем, динамических баз данных, программ с применением естественно-языковых конструкций. Поэтому отказываться от него, в курсе изучения, не целесообразно. Для решения проблем понимания разработки интеллектуальных программ на Пролог. Занялись разработкой графического дополнения Prolog, с использованием ментальных схем. Таким образом, расширить возможности программы, добавив графическое представление данных.

Цель исследования:

Разработка и экспериментальная проверка методики обучения студентов основам искусственного интеллекта на основе системы логического программирования с графическим интерфейсом ментальных карт, обеспечивающий высокий уровень понимания учебного материала.

Объект исследования: учебный процесс дисциплины «Основы искусственного интеллекта»

Предмет исследования: Методика ментальных карт при обучении основам искусственного интеллекта.

Язык основывается на логике предикатов элементы предикатов являются узлами состояний а сам предикат ветвью перехода.

Как видно, интерфейс выглядит очень скромно и не дружественно, черный экран и желтый код, отсутствуют выделения цветом команд, по которым можно было видеть некоторую структуру разделов программы, а именно типы данных, предикаты, правила и т. д.

Многим студентам изучающим дисциплину сложно понять программу ПРОЛОГ, выполнять лабораторные работы, одной из причин вижу именно в отсутствии графической реализации работы программы. При большом количестве предикатов а так же служебных слов, команд и т. д.. сложно представлять работу программы в целом. Так же, есть проблемы в сопоставлении теоретического материала ОИИ с практикой в частности к Прологу

Ментальные карты (карты ума, карты разума, карты памяти, интеллект-карты, майнд-мэпы) - специ-альая методика, позволяющая изображать объекты и связей между ними для их лучшего понимания.

Появление термина«ш1М mapping» связывается с работами Джозефа Новака, который первым, еще в 60-х годах ХХ века, предложил новаторскую методику. Суть ее заключалась в том, что для лучшего понимания любой проблемы, перед человеком эта проблема должна находиться в графическом представлении похожем на образ. Образ, класс - классификационная группировка в системе классификации, объединяющая (выделяющая) определенную группу объектов по некоторому признаку. В качестве образа можно рассматривать и некоторую совокупность со-

стояний объекта управления, причем вся эта совокупность состояний характеризуется тем, что для достижения заданной цели требуется одинаковое воздействие на объект. Образы обладают характерными объективными свойствами в том смысле, что разные люди, обучающиеся на различном материале наблюдений, большей частью одинаково и независимо друг от друга классифицируют одни и те же объекты. Джозеф Новак предложил использовать «ментальные карты» (англ. «mind maps») - специальные блок-схемы, на которых изображены в виде логически связанных цепочек все вопросы, касающиеся решаемой проблемы.

Благодаря таким схемам, студент сможет охватить за раз всю проблему (задачу) в целом и интуитивно тут же ее решить. Почему интуитивно? Потому что при обычном решении задачи у человека работает только левое полушарие мозга, которое «отличается умом и сообразительностью», то есть мыслит логически. При использовании методики Новака, в работу включается правое полушарие, которое «славится» своими интуитивными способностями, а посему может оформить решение проблемы в несколько раз быстрее, чем выводящее логические заключения левое.

Files Edit LüES Ii- Frlifnp - Conpile Options Setup  Dialog Цель: spisok<[l,-2,3],D>

^зазм^ттмл^^изад^ИШ ira ¿¡i» t ¡щ

iii-ace do r:a ins list = integer» predicate: spisok<list, integei*> с lauses spisa:í-:: о. spisok<[¡: !5в]Бип> : — K>=0, splsok<Sp, Sural £uh=Suni+n íj^ísfiIííKt, Sur:l>, Sur¡=Sur;l, ? . D=4 1 решен. Цель: _

j Meïïit^e Load UOBK.PRO Go nii i" in g UOHIÍ. ?ЯО spisok Trace ok< L-2,33,3> oki [1 ,-2,3 ],4>

HETUBN: HETUKN: 1 spis 4=4 spis

1__

f?2—Saue F3-Load FS-Zloom F&-Ne)tt FG- :.*eu :.ous goal Skuf t—FlG-rtes:.2e FIE-End

Стандартный интерфейс программы Prolog

Пример ментальной карты

Можно сказать, что основой смысл разрабатываемой программы это наличие графической реализации решения задач искусственного интеллекта.

В интерфейсе программы, присутствует панель инструментов с помощью которой можно добавлять объекты (данные), отношения (связями), формировать правила с использованием данных и связей.

Так, например:

Пролог работает с различными типами данных (целые, вещественные, строковые и др.) это нужно учитывать при проектировании задачи и если в «обычном» прологе приходится писать вручную, то благодаря графической реализации можно добавлять щелчком мыши выбирая нужное из панели инструментов

Работа программы с графическим интерфейсом:

• Составляется схема работы программы с использованием панели инструментов, добавляются исходные данные их отношения и различные правила.

• Данные в зависимости от их типов имеют разную форму и цвет, программа распознает форму и автоматически задает тип данных входящих в форму.

• Параллельно или по команде выстраивается листинг программы для Prolog, основанный на схеме в графической части.

f1poirar+ r. <6

. фш fc-rp... bnr liJoraUiw • | piKte«iBi* | (ttuw * | goal •

domains goal:

list = integer'

predicates

ca1k(list, integer) ян

sum(list, integer) шшж

clauses

calkfl ],0V

Message:

h V:Q,(_ = = J

• Интерфейс более дружественный (возможность работы мышью, русифицирован, красочные схемы).

• Студенты, у которых более развито графическое представление, легче смогут воспринимать материал, и решать лабораторные работы.

• Студенты факультета информатика могут учится правильно и логично составлять ментальные схемы и применять их в других областях знаний, в том числе и в своей профессиональной деятельности.

Гипотеза исследования:

Если в процесс обучения основам искусственного интеллекта будет использована система логического программирования с графическим интерфейсом на основе ментальных карт, то это будет обеспечивать высокое практическое усвоение дисциплины и развитие логического мышления.

Библиографические ссылки

1. Бабич А. В. Эффективная обработка информации. Mind mapping для студентов и профессионалов // Интернет-университет информационных технологий. Бином. Лаборатория знаний, 2011. 214 с.

2. Гладков Л. А., Курейчик В. В., Курейчик В. М. Генетические алгоритмы : учебник для студ. вузов. М. : Физматлит, 2010. 365 с.

3. Мюллер Х. Составление ментальных карт. Метод генерации и структурирование идей. 2007. 128 с.

4. Рассел С. Искусственный интеллект. Современный подход. М. : Вильямс, 2007. 1410 с.

References

1. Babich A. V. Effective processing of information. Mind mapping for students and professionals. The Internet University of Information technologies, Binom, Laboratory of knowledge, 2011. 214 p.

2. Gladcov L. A., Kureichik V. V., Kureichik V. M. Genetic algorithms : textbook for university students. Fizmatlit, 2010. 365 p.

3. Muller H. Making mental maps. The method of generating and structuring of ideas, 2007. 128 p.

4. Rassel S. Artifisial intellegance. Modern approach. M. : Villiams, 2007. 1410 p.

© Федоров Е.Н., 2014