АДАПТАЦИЯ  ЗАРУБЕЖНОГО  ОПЫТА  ПРИМЕНЕНИЯ  ТЕХНОЛОГИЙ  СЕМАНТИЧЕСКОГО  ВЕБ  В  ОБРАЗОВАНИИ

Мельникова  Нина  Ивановна

д-р  социолог.  наук,  профессор  Саратовского  государственного  технического  университета  им.  Гагарина  Ю.А.,  г.  Саратов

E-mail:  melnikovani@gmail.ru

Вагарина  Наталия  Сергеевна

канд.  ф.-мат.  наук,  доцент  Саратовского  государственного  технического  университета  им.  Гагарина  Ю.А.,  г.  Саратов

E-mail: 

THE  ADAPTATION  OF  FOREIGN  EXPERIENCE  OF  SEMANTIC  WEB  TECHNOLOGIES  IN  EDUCATION

Natalia  Vagarina

candidate  of  Science,  associate  professor  of  Gagarin  Saratov  State  Technical  University,  Saratov

NinaMelnikova

doctor  of  Science,  professor  of  Gagarin  Saratov  State  Technical  University,

Saratov

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассматривается  зарубежный  опыт  применения  технологий  семантического  Веб  в  образовании  на  конкретных  проектах  Ensemble  и  Linked  Education.org.  Обосновывается  необходимость  выпуска  серии  информационно-аналитических  материалов,  представляющих  и  обобщающих  зарубежный  опыт  в  этой  области.  Продуктивно  использованный  зарубежный  опыт  позволит  актуализировать  университетские  учебные  планы,  создавать  рабочие  программы  дисциплин  по  выбору,  и  в  конечном  итоге  формировать  профессиональные  компетенции  в  области  семантических  технологий. 

ABSTRACT

The  article  deals  with  the  foreign  experience  of  applying  Semantic  Web  technologies  in  education.  We  examine  some  projects,  such  as  Ensemble  and  Linked  Education.org.  We  explain  the  need  to  issue  the  information  and  analytical  materials  about  foreign  experience  in  semantic  web  technologies.  The  international  experience  would  mainstream  university  curricula.

Ключевые  слова:  семантические  технологии,  связанные  данные,  словари,  онтологии

Keywords:  semantic  technologies,  linked  data,  vocabularies,  ontologies.

В  последнее  время  научное  сообщество  признает,  что  использование  пространства  Веб  в  научных  и  образовательных  целях  не  приносит  желаемых  результатов  в  силу  огромного  количества  плохо  структурированной,  разрозненной,  не  всегда  адекватной  и  релевантной  информации.  Это  является  одной  из  причин  резко  усилившегося  роста  исследований  в  области  развития  так  называемых  технологий  cемантического  Веб.  К  сожалению,  в  России  практически  отсутствуют  проекты  и  программы,  посвященные  исследованию  этой  темы.  Однако  западный  опыт  показывает,  что  возможности  семантических  технологий  несут  в  себе  много  преимуществ  по  сравнению  с  традиционным  Веб. 

На  настоящий  момент  назрела  острая  необходимость  проектной  деятельности  в  области  семантических  технологий  в  России,  подобно  тому,  как  это  происходит  во  всех  странах  Европы,  США,  Канады,  Индии  и  др.  Представляется  целесообразным  выпуск  серии  информационно-аналитических  материалов,  представляющих  и  обобщающих  зарубежный  опыт  в  этой  области. 

В  образовании  применение  семантических  технологий  используется  достаточно  давно  и  успешно.  Учитывая  значимость  мультимедийных  образовательных  ресурсов,  прежде  всего,  необходимо  использовать  семантические  подходы  к  организации  такого  типа  данных.  В  частности  большой  интерес  представляет  использование  новых  методов  представления  мультимедийных  образовательных  ресурсов  [4,  5]. 

Применяемые  семантические  инструменты  могут  быть  классифицированы  следующим  образом:

·     инструменты  совместного  создания  и  аннотации  документов,  включая  семантические  wiki  (AceWiki,  Cicero,  Mymory,  Kiwi,  Compendium,  Debategraph,  PROWE  и  др.); 

·     инструменты  поиска  семантической  информации  (Swoogle,  VisiNav,  Twine,  Watson,  ArnetMiner  и  др.);

·     репозитории  и  виртуальные  обучающие  среды,  которые  импортируют/экспортируют  их  данные  в  семантические  форматы  (Freebase,  DBpedia,  Project  Gutenberg,  MyExperiment  и  др.);

·     репозитори  научных  ресурсов,  которые  могут  представлять  метаданные  в  RDF  (DSpace,  EPrints  и  др.);

·     инструменты  и  сервисы,  которые  позволяют  публиковать  базы  данных  в  интероперабельных  семантических  форматах  (D2R  Server,  TALIS,Virtuoso,  RKBexplorer,  Yahoo!  SearchMonkey  и  др.).

Одним  из  наиболее  масштабных  проектов  по  исследованию  возможностей  применения  технологий  семантического  Веб  в  образовании  является  проект  Ensemble  (Великобритания)  [2].  Проект  “Ensemble:  Semantic  Technologies  for  the  Enhancement  of  Case  Based  Learning”  является  одним  из  восьми  проектов,  совместно  финансируемых  ESRC  (Economic  and  Social  Research  Council,  Британский  Совет  экономических  и  социальных  исследований)  и  EPSRC  (Engineering  and  Physical  Sciences  Research  Council,  Британский  Совет  инженерных  и  физических  научных  исследований)  в  рамках  программы  Teaching  and  Learning  Research  Programme  (TLRP,  Программа  преподавания  и  обучения  Совета  по  экономическим  и  социальным  исследованиям).  Этот  научно-исследовательский  проект  начал  работу  в  октябре  2008  года,  серия  последующих  проектов  началась  в  2011  и  2012  годах.

Целью  проекта  было  исследование  возможностей  использования  и  потенциала  появившихся  технологий  семантического  Веб  и  связанных  данных  в  поддержке  преподавания  в  сложных  и  быстро  развивающихся  областях.  В  рамках  проекта  изучался  ряд  вопросов.  Например,  как  преподаватели  и  учащиеся  проектируют,  разрабатывают,  описывают  и  реконструируют  учебные  материалы,  и  как  эти  процессы  способствуют  академическим  и  профессиональным  результатам?  Каковы  возможности  использования  семантических  веб-технологий  с  точки  зрения  преподавания?  Какие  новые  инструменты  могут  быть  разработаны,  чтобы  позволить  пользователям  (учащимся,  учителям,  исследователям)  получать  доступ,  адаптировать  и  управлять  различными  образовательными  ресурсами?  Каковы  теоретические  основы  для  исследования  технологий  обучения  и  формирования  междисциплинарных  связей  в  областях,  которые  находятся  в  состоянии  постоянного  изменения?

Проект  Ensemble  вносит  вклад  в  развитие  образования  в  целом,  в  развитие  компьютерных  наук  и  смежных  областей  знаний,  например  лингвистики.  В  ходе  проекта  были  исследованы  и  расширены  представления  об  изучении  разных  дисциплинарных  областей  —  от  чистой  науки  до  исполнительских  видов  искусства  (драма,  музыка,  танцы).  Семантические  технологии,  примененные  к  созданию  и  структурированию  учебно-методических  материалов,  позволили  выделить  наиболее  подходящие  методы  для  преподавания  конкретных  дисциплин  и  особенности  структурирования  учебной  информации  для  разных  дисциплин.  Также  проект  продемонстрировал  совместное  использование  цифровых  архивов  и  семантических  хранилищ  данных  в  формате  RDF-триплетов  для  поддержки  преподавания  и  обучения.  Это  способствовало  развитию  хранилищ  RDF-триплетов,  созданию  соответствующего  программного  обеспечения  и  появлению  семантических  стандартов. 

Результаты,  полученные  в  проекте,  способствуют  созданию  и  внедрению  очередной  версии  DDI  (Data  Documentation  Initiative)  [1].  DDI  —  это  инициатива,  целью  которой  является  создание  международного  стандарта  для  описания  данных  из  социальных,  поведенческих  и  экономических  наук.  Стандарт  DDI  поддерживает  описание  всего  жизненного  цикла  исследовательских  данных  от  технического  задания  для  исследования  до  хранения  полученных  и  обработанных  данных. 

Также  в  рамках  проекта  были  разработаны  инструменты,  которые  позволили  преподавателям  и  студентам  из  различных  дисциплинарных  областей  принимать  совместное  участие  в  проектировании,  создании  и  оценке  новых  веб-инструментов,  применяемых  в  изучении  междисциплинарных  областей  знаний. 

Одним  из  проектов,  разработанных  в  рамках  Ensemble  является  “The  Semantic  Kitten”.  Демонстрационный  пример  этого  проекта  возник  как  часть  исследования  Ensemble  в  области  современного  танца.  Он  объединил  Семантический  Веб  и  интернет-видео,  связав  позиции  головки  воспроизведения  видео  с  соответствующими  ключевыми  словами.  В  результате  из  видео  могут  автоматически  выбираться  и  проигрываться  фрагменты,  соответствующие  заданным  ключевым  словам.  В  качестве  примера  типовое  видео  с  YouTube  о  котенке  было  связано  с  некоторыми  данными  относительно  игрушек  котенка.  Семантически  было  описано,  какие  игрушки  использовались  в  каждой  части  видео,  таким  образом,  были  связаны  такие  понятия,  как  «корзина»,  «шар»  и  «шерсть»  и  временные  периоды  в  пределах  продолжительности  видео.  В  соответствии  с  семантическими  принципами  описания  данных,  полученные  связанные  отношения  могли  быть  рассмотрены  в  любом  направлении:  выбрав  игрушку  (например,  «шар»)  можно  сразу  попасть  на  соответствующие  фрагменты  в  видео,  и  наоборот.  Для  использования  в  области  современного  танца  основная  задача,  которая  решается  за  счет  этой  технологии  -  возможность  найти  моменты  в  пределах  видео  репетиции,  касающихся  определенных  движений  танца.

Еще  один  интересный  проект  Enssemble  —  Plant  Evolution  Timeline  (Хронология  эволюции  растений).  Он  был  разработан  в  Кембриджском  университете  для  поддержки  преподавания  и  изучения  разнообразной  и  сложной  области,  касающейся  эволюции  растений.  При  изучении  этого  вопроса  от  студентов  требуется  понимание  широкого  спектра  данных,  поскольку  они  исследуют  отношения  между  глобальными  условиями,  местными  экологическими  условиями,  физиологией  растений  и  молекулярной  биологией.  Приложение  изначально  было  разработано  с  использованием  приложения  Timeplot  SIMILE  в  качестве  основы,  но  затем  трансформировалось  в  гораздо  более  сложное  и  обширное  семантическое  веб-приложение.

В  рамках  еще  одного  проекта  Enssemble  Education  Studies  Timeline  (История  образования)  разработано  два  приложения  для  использования  студентами  в  университете  Джона  Муреса  (Ливерпуль).  Первый  из  них  был  разработан,  чтобы  представить  студентам  визуализацию  жизней  и  работ  известных  ученых  в  области  образования,  с  трудами  или  идеями  которых  они  сталкиваются  при  изучении  истории,  философии  и  социологии  образования.  Второе  приложение  более  масштабно,  оно  объединило  более  широкий  диапазон  данных,  включая  сведения  об  ученых,  различные  исторические  данные,  коллекции  изображений,  видео,  экономические  и  демографические  индикаторы.  В  настоящий  момент  студентам  предоставляется  три  возможности:  просмотр  источников  данных;  просмотр  отобранных  наборов  данных  от  различных  источников  (включая  данные,  созданные  учителями  на  курсе),  каждый  из  которых  может  быть  рассмотрен  и  изучен  отдельно;  просмотр  3  или  4  из  отобранных  наборов  данных  в  сравнении  (исторический  временной  аспект,  образцы,  тенденции  и  пр.).

Представляет  интерес  открытая  платформа,  нацеленная  на  дальнейшее  продвижение  использования  связанных  данных  и  семантических  технологий  в  образовательных  целях  —  Linked  Education.org  [3].  Подход  связанных  данных  дал  основу  для  развития  стандартов  W3C,  например  RDF,  развился  как  общий  стандарт  для  того,  чтобы  разделить  данные  в  Сети  и  привел  к  огромному  количеству  публично  доступных  наборов  данных.  Однако  применение  данного  подхода  при  работе  с  образовательными  ресурсами  находится  на  начальной  стадии.  Одной  из  основных  целей  Linked  Education.org  является  идентификация  лучших  методов  работы  со  связанными  данными,  определение  потенциальных  связи  между  отдельными  ресурсами,  привлечение  так  называемых  ранних  адептов  [6,  с.  23].  Форум  в  рамках  данного  ресурса  позволяет  исследователям  и  практикам  в  областях  образования  и  семантических  технологий  делиться  информацией  и  обсуждать  вопросы  создания,  использования  связанных  наборов  данных  и  выявления  лучших  методов  работы  с  ними.  Linked  Education.org  является  открытой  платформой,  объединяющей  ведущих  специалистов  в  области  семантических  технологий  из  Исследовательского  центра  L3S  (Германия),  Открытого  университета  Великобритании,  университета  Атабаска  и  университета  Симона  Фрейзера  (Канада).  Спонсорами  проекта  являются  представители  ведущих  университетов  Германии,  Великобритании,  Италии,  Швеции.  На  сайте  проекта  представлен  список  онтологий  и  словарей,  которые  используются  в  образовательных  контекстах.  Например,  онтология  «Bowlogna  ontology»,  определяющая  основные  понятия  и  условия,  связанные  с  болонским  процессом,  онтология  «Academic  Institution  Internal  Structure  Ontology»  обеспечивающая  схему  для  описания  внутренней  организационной  структуры  академического  учреждения  и  другие  (всего  представлено  17  онтологий  и  словарей).

Обзор,  приведенный  в  данной  статье,  показал,  что  накоплен  уже  достаточно  большой  зарубежный  опыт  использования  семантических  технологий  не  только  в  области  образования,  но  и  в  других  сферах.  Необходимость  развития  в  одном  ритме  с  ведущими  зарубежными  университетами  требует  формировать  новые  образовательные  профили  в  подготовке  специалистов  по  информатике  и  вычислительной  технике.  Продуктивно  использованный  зарубежный  опыт  позволит  актуализировать  университетские  учебные  планы,  создавать  рабочие  программы  дисциплин  по  выбору,  и  в  конечном  итоге  формировать  профессиональные  компетенции  в  области  семантических  технологий. 

Список  литературы:

1.Проект  Data  Documentation  Initiative  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ddialliance.org/  (дата  обращения  16.07.2013).

2. Проект  Ensemble  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.ensemble.ac.uk/wp/  (дата  обращения  16.07.2013).

3.Проект  Linked  Education  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://linkededucation.wordpress.com/(дата  обращения  16.07.2013).

4.Сытник  А.А.,  Вагарина  Н.С.,  Мельникова  Н.И.  Онтологическое  описание  мультимедийных  ресурсов  в  контексте  технологий  семантического  веб//  Вестник  СГТУ.  2011.  №  4  (60).  Выпуск  2.  С.  202—207. 

5.Сытник  А.А.,  Вагарина  Н.С.,  Мельникова  Н.И.  Технологии  семантического  веб  доступа  к  мультимедийным  активам  //  Вестник  СГТУ.  2011.  №  4  (60).  Выпуск  2.  С.  207—212. 

6.Everett  M.  Rogers,  Diffusion  of  Innovations,  Fifth  Edition  2003,  Free  Press,  New  York,  p.  221.