автореферат диссертации по философии, специальность ВАК РФ 09.00.07
диссертация на тему: Логические основы компьютеризации диалога

Полный текст автореферата диссертации по теме "Логические основы компьютеризации диалога"



п ^АНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ С-

На правах ругаписи

ДЖАЛИАШВИЛИ Зураб Отарович

ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ ДИАЛОГА Специальность 09.00.07- логика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философских наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в Межвузовском центре новых информационных технологий в гуманитарном образовании при Санкт-Петербургском институте точной механики и оптики.

Официальные е-ппоненты: - доктор философских наук- профессор

■ КАРАВАЕВ Эдуард Федорович,

- доктор ф;.--ософских наук, профессор МЕСЬКОВ Валерий Сергеевич

- доктор технических наук, профессор ЗОБОВ Борис. Иванович

Ведущая организация: Институт научной • информации по

общественны« наукам Российской академии наук (ИНКОК РАН)

Защита состоится " " 1993 г. в 15 часов

на заседании Специализированного совета Д.063.57.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора философских наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: "199034, Санкт-Петербург, Менделеевская линия, д.5, аудитория и(£ц

С диссертацией мокно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М.Горького Санкт-Петербургского госуниверситета.

Автореферат разослан " ( I " 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного соЕета

Д.053.57.01 . л.М.Райкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Предметом исследования являются логические основы компьютеризации диалога. Диалог рассматривается как процесс обмена информацией пеклу его участниками. Если в диалоге одна кз участву-' ¡ощих сторон смоделирована в виде компьютерной программы, то з зтом случае диалог следует рассматривать как компьютерный диалог. При разработке компьютерного диалога возникает необходимость его максимального приближения к естественно-речевому общению, поэ-сму предметом анализа становится компьютеризация естественного диалога как особой формы человеческих рассуждений, закономерности которы;с изучает логика. В обычном диалоге логика "присутствует" имплицитно, в снятом виде, но когда одна из сторон, участвующих з диалоге, реализуется с помопью компьютера, то при построении компьютерной !,¡одели диалога возникает необходимость использовать логику в явном Екде. Поэтому з настоящем исследовании речь с необходимостью .должна идти о логических основах компьютеризации диалога.

Актуальность исследования. Современный зтай интеллектуального развития общества характеризуется возрастающим проникновением средств вычислительной техники и информационных технологий во Есе сферы человеческой деятельности, что предопределяет создание теоретических оскс-е и методов, обеспечивающих эффективное использование компьютера для обмена научной и учебной информацией, Основными формами такого обмена выступают диалог и монолог.• Очевидным преимуществом диалогичной формы общения перед монологичной является то, что ока позволяет стороне, -принимающей информацию, активно воздействовать на ход ее получения. В связи с этим, разработка и исследование методики к общей методологии ко- . пользования компьютера как средства реализации диалога является ' актуальной и имеет как теоретическое., так и практическое значение.

Цейя п хврфяя «Кледезанин. Тяавная'цёль Дйсетргацки-тагото-ит в разработке теоретической базы- (оснований), для совершенствования средств и методов компьютеризации диалога.

Достижение главной цели осуществляется постановкой и решением следующих основных задач: .'

- выявить объективно необходимые характеристики естественного диалога, которые позволяют осуществлять его систематизацию, в контексте главной цели диссертации;

- разработать логически обоснованные средства реализации основных научно-познавательных функций в диалоге;

- выделить специфические характеристики и параметры обучающего диалога для разработки средств и методов его автоматизации;

- разработать алгоритмические принципы компьютеризации обучающего диалога;

- определить пути и средства совершенствования автоматизированной обучжцек системы.

Методологическая основа и разработанность темы исследования. Метс-дологкческук основу диссертации составляют идеи классической и кнтеррогатквной (эротетической)-логики, современной теории информатики и . кибернетики. Е русле разрабатываемой теш нэзли свое отражение известные з отечественной и зарубежной литературе идеи, имеющие к ней непосредственное или косвенное от-.нсгокие. Однако, следует заметить, что систематического исследования теш, вынесенной в название настоящей диссертации, ло сих пор ё научной литературе не проведено. Имеются отдельные работы в: области компьютерного представлен"- разделов логики (Н.А.Санин, К.И.Бахтияров); в области проблем элективного взаимодействия "Человек- ЭЕ!-:" (Е.Еенкиг, Г.Эссиг, СЛ'лас, Е.М.Глухкоз, а.М.Дэегялло, Л.е.Кар£пе:лн); в области теории и практики автоматизированных обу'-гвй-дпу. и экспертных систем (А..Ч. Савельев, Й.К. Лобанов, Е.И.Брзяозацкюй). Настоя-дзл диссертация предполагает .еосполнить указанный пробел в систематическом исследовании логических основ компьютеризации естественного диалога.

Научная новизна диссертации определяется прежде всего характером и значимостью ее результатов для репекил теоретических и практических задач в области компьютеризации интеллектуальной деятельности. В исследовании логическт-ч основ компьютеризации естественного диалога автором получены следующие приоритетные результаты:

- выявлены критерии информационно-содержательней точности в диалоге и предложены способы та выполнения;

- е результате исследования параметров информационного ог-.раниченид диалога осуществлена систематизация его основных режимов: открытого, ограниченного и закрытого;

" - разработаны типовые логические модели Еопросно-ответных структур (описательная, объяснительная, предсказательная) и .обосювана'ьоэиачкость реализации с их помощью осноеных науч-

- 5,- •

ко-познавательных функций в диалоге;

- лака логическая интерпретация принципов информационного соответствия. преемственности и полноты в диалоге;

- разработаны я логически обоснованы критерии определения' оценочной значимости Еспрогов :: ответов з обучэсцем диалоге;

- спктегирозаны и программно реализованы алгоритмы установления адекватности свободного высказывания эталону ответа;

- на основании анализа типовых логических моделей вопрсс-но-ствет.чь:-- структур разработана методика составления эталона отьета в контексте поставленного вопроса;

- разработан оптиматькып синтаксис компьютерной интерпретации эталона ответа с точки зрения его максимальной семантической нагруженности и ¡.¡инпмагьной формы представления ;

- сформулированы практические рекомендации по повышен!® Быстродействия и адекватности реакции г автоматизированном компьютерной диалоге,

Практическая значимость диссертации определяется новьз,«: возможностями, которые открывается в теоретических исследованиях' и практических разработка по компьютеризации естественного диалога и создании высокоэффективных челозеко-маи:-:нньк систем.

Алгоритмизация предложенных методик. выбор оптимальных структур и их машинная реализация явились основой для создания автоматизированной контекстно-независимой обучающей системы "Катехизис" на баге персональных. ЭВМ. Б среде зтой системы под руководством и при непосредственном участии автора разработаны и успешно эксплуатируются автоматизированные обучающие курсы, тестовые и контрольные задачи в различных областях гуманитарных, естественно-научных и технических дисциплин.

Результата исследования нашли свое отражение в' лекцион-но-практических спецкурсах, поставленных и читаемых автором на Факультете повышения квалификации преподавателей Саккт-Петер-бургского института точной механики и оптики, филооофском факультете Санкт-Петербургского государственного университета, семинарах, проводимых Управлением, гуманитарного -образования Комитета по высшей школе Российской федерации : "Логико-методологические основы компьютерного диалога", "Технические и программные средства автоматизированных обучающих систем", "Применение ЭВМ в изучении гуманитарных и естественно-научных дисциплин".

- s -

Результаты диссертации могут пссдуздль методологическим основанием для эффективной реализации познавательных функций в человеко-машинных,' автоматизированных обучающих л экспертных системах.

. Апробация работы. Основные идеи, результаты и выводы работы изложены е выступлениях и публикациях, список которых приведен в конце автореферата. Автор дважды награжден медалям:: ЕДНК СССР (бронзовая, 1986 г.; серебряная, 1388 г.) за разработку и демонстрацию экспонатов "йепзльсование SEM в процессе обучения по общественным наукам" и "Методическое и программно* обеспечение автоматизированной обучающей системы по общественным наукам". За разработку Концепции 'Управление самое тсятельюи работой студентов по общественным наукам с помощью ЭВМ" автору б 1323 г. присуждена I1I премия Государственного комитета СССР по народному образованию (в соавторстве).

Пс содержав» диссертации автором представлены тезисы выступлений, сделаны доклады л научные сообщения ка: Всесоюзной конференции "Вопррсы проблемного сбуч н:я к кспольэованкя ТСО в преподавании и пропаганде истории КПСС" (Ташкент, 1382 г.); межвузовском совещании-семинаре "Комплексное использование средств наглядности и ТСО в преподавании фкюссф:« г. научного коммунизма" (Свердловск, 1935) ; I Бсесс.сзксм симпозиуме с мехдукзродным участием "Медицинские микрокомпьютерные системы" (Fcc-TOB-sa-So-ку, 1983 г.); IV Всесоюзном семинаре "Разработка и применение п:ограммкых средств ЯЗЕМ е учебном процессе" (.Москва, 1983 г.); ! и 11 пколах-семикарах "Экспертные системы и ПРОЛОГ в учебном процессе" (Йоскар-Сла. 1989, 1990 гг.); V* Всесоозной конференции "Интеллектуальные систем!: и творчество" (Новосибирск, 1990 г.); Всесоюзном семинаре с международным участием "Применение компьютерной техники в преподавании общественных наук" (Ленинград, 1990 г.); Всесоюзной ¡лколе-семпнаре "Метод з историческом исследовании' (Минск, 1991 г.); Международной научной конференции "Методологические проблемы исторической науки" (Минск, 1992 г.); II, III и IV Международных конференциях "Применение новых компьютерных технологий в образовании"(Москга, 1331, 19S2, 1933 гг.), Международной конференции "Компьют&р и логическое образование" (Москва, 1993 г.), Межвузовской конференции "Дистантное обучение-: структура и технология "(Санкт-Петербург, 1693 г.).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа состоит ив введения-, предисловия, пяти глав, заключения и приложений. Каждая глава содержит в себе три параграфа. В конце работы приведен список используемой литературы.

Ьг первой главе - "Естественный диалог" - рассмотрены основные характеристики естественного диалога как вопросно-ответной структуры, показаны пути достижения информационно-содержательной точности в диалоге, исследованы режимы ведения диалога, инвариантные к -"■о содержанию.

Диалогичная и мокологкчнал формы общения являются основными способами получения вербальной информации. Преимуществом монолога (лекция, доклад, сообщение) является возможность его предварительной подготовки автором, однако передача информации в одностороннем направлении не позволяет вносить оперативные изменения, что сажает эффективность ее восприятия. Этот недостаток отсутствует у диалогичной формы общения, В диалоге его участники постоянно находятся в ситуации, гребуюсей от них применения приемов, направленных на достижение максимального Езаимопота>:ания сторон за счет обеспечения адекватности ответов поставленным вопросам.

В теории и практике построения адекватных вопросно-ответных структур веяное место занимал? положения классической п зротети-ческси логики, которые позволяют добиться максимальной информационно- содерлзтельноп точности в диалог®. Необходимым услсвием ведения корректного диалога является наличие в нем детерминированного контекста, в котором одинаковым терминал доллкы придаваться одинаковые значения и смысл.

При исследовании логических основ естественного диалога следует исходить из интенсионального контекста, поскольку в нем логическое значение всего высказывания относительно входя'лда в него терминов зависит' не только от их значения ко и (в отличие от экстенсионального контекста) ст смысла. Диалог, ведущейся в неуточненном смысловом контексте, может провоцировать возникновение неадекватных реакций.

На основе анализа различных подходов к пониманий вопроса и 'применительно к главной цели исследования сформулировано специальное определение Егпроса: Вопрос - это неполная информация, в которой формулируется требование о ее дополнении до однозначно истинного ответа.

В диссертаций разработан алгоритм постановки вопроса, основанный на лингвистически актуальном членении высказывания и выделении в нем темы ( повествовательная часть) и ремы (вопросительная часть). Вопрос должен быть сформулировал таким образом, чтобы на основании использованной теш з ответе прозвучала рема.

Ответ рассматривается как предложение естественного языка, представленное в веде.трехчленной структуры: ах,... «ащ,К Ь1,,.. ,Ьп,... ,Ьк,

где: а-1,... ,зт,.. • ,ам - члены предложения, относящиеся к группе подлежащего (п-1..М); Ьа,... ,ЬГ1,.,Ьц - члены предложения, относящиеся к группе сказуемого (П-1..М); К - отношение (сеязь по смыслу) между подлежащим и сказуемым.

Формирование вопроса на основе использевания предло.-.енной структуры сводится к требованию, воспроизвести в ответе информации относительно одного неизвестного члена (членов) предложения по группе подлежащего - хт, или по группе сказуемого - х.-,, или по.связке - хй при известной информации о двух других членах предложения.

При исследовании информационно-содержательной точности в диалоге з качестве основных составляющих его элементов рассматриваются вопрос и ответ. Выявлены главные условия информационно-содержательной точности вопросов и ответов ь диалоге:

1. Информационные поля вопроса к ответа должны совпадать, то есть информация ответа обуславливается и связана по смыслу с информацией корректно задаваемого вопроса.

2. Ответ не должен включать е себя никакой другой информации, -кроме той, которая обусловлена смыслом задаваемого вопроса.

. 3. Информационная неполнота ожидаемого ответа должна считаться нарушением информационно-содержательной точности в -диалоге.

Особое место при анализе информационно-содержательной точности в диалоге уделено Еопросным словш. В результате анализа показано', что применение вопросных слов а вопроса:-; диалога Сеэ их предварительного уточнения или спецификации провоцирует на косвенный и приблизительные (в общем случае - неправильные) ответы. Спецификация вопросных слов, как и спецификация любых членов предложеш-м, . выступает, по-существу, в качестве логической .операции ограничения объема понятия. Рассмотрено -десять групп вспрогккх'слов и показано, каким образом можно добиться повышения информационно-содержательной точности в-диалоге путем спецификаций ^опросной информации.

- 9 -. ;

Г.рп прсьедекип сйсаааиизацяя диалога и выявлении характер^' ны.ч особенностей, инвариантных- к его содержания, з качестз? основных структурных составляет::-;, без которых диалог в принципе существовать не мсжет, выступая? вопрос- и ответ. Под злемонтар-. :шм диалогом понимается так*.-й акт коммуникации, ■ когда присутствуют один вопрос к один ответ. Необходимым условием для возникновения диалога следует считать катке' элементарного акта. Достаточным условием для возникновения диалога следует считать наличие обо-":; информации з вопросе и ответе.'

Ъ отличие от традиционного подхода, где в качестве основной составляющей диалога выбирается'вопрос, з работе показано, чго выбор ответа в качестве основопслагекцего элемента диалога позволяет. используя его форму к информационную насыщенность, за один элементарный акт диалога получить ожидаемую* информацию, Предлагается все ответы и, соответственно'режимы ведения диалога, свести к трем основным видам : открытому»• ограниченному и закрытому.

Открытый режим диалога - это такой рея.нм, в котором на ответ не накладывается никаких ограничений, кроме той информации, которая оодер.-.итоя в вопросе,

3 ограниченном режиме диалога множество возможных ответов скак правильных, сак и неправильных) четко ограничивается формулировкой вопроса. Информация, которая должка прозвучать в ответе, является подмножеством (не пустым) множества возможных ответов. Каждый из предложенных вариантов сам по себе является или неполным, или неправильным, то есть не является полным правильным отвею.1.:, а ответ "конструируется" из предложенных з вопросе зариантоз ответов (как правильных, так и неправильны:-:).

В закрытом режиме диалога предлагается несколько 'альтернативных вариантов ответов, причем правильным является только один из них. Отвечавший подставляет предложенные варианты в свой ответ, определяя каждый раз его логическое знзчение. Правильны)-! ответом будет тот,, который дает в результате подстановки значение ИСТИНА. Частным случаем в закрытом режиме диалога являются вопросы, предполагающие альтернативный ответ ДА или НЕТ. Это, 'так называемые, "ли-вопросы", начинающиеся со слов "Правда ли","Верно ли" и т.д

3 работе сформулирована гипотеза о зависимости выбранного режима диалога от уровня информационной насыщенности относительт/

ко теш элементарного акта диалога у вопроаакщего. Во-первых, вопрошающий предполагает,, что отвечающий знает исчерпывающий ответ. В противном' случае, он сначала должен задать вопрос глобального характера для установления целесообразности дальнейшее ведения диалога. Во-вторых, ориентируясь на свой уровень информационной насыщенности, вопрозынщий выбирает режим диалога. Пру этом,, чем больше напревающий знает a priori, тем более ограниченный режим диалога он выбирает, и наоборот.

Во второй главе - "Познавательные функции и типы диалога" -рассматриваются вопросы, связанные с ткпологизациэй диалога г соответствии о.основными познавательными Функциями научного знания, здесь же предлагается и исследуются- адекватные информационно-логические структуры описательного, объяснительного и предсказательного типов.

Информация описательного типа фиксируется в естественна, языке в виде повествовательного предложения преимущественно утвердительного характера и предполагает три основных элемента: группа подлежащего, группа сказуеыо: и связка (или отношение). Структурное представление Еопрсса относительно структуры ответг описательного типа сводится к выделению тема (известная частг информации, которая присутствует в вопросе, к мелет присутствовать в ответе) и ремы (неизвестная часть информации, котора гапрааиЕается в вопросе и должка прозвучать в ответе). Вопрос может быть сформулирован по одному или нескольким членам одной ; теп же группы. В этом случае рема -может состоять из несколько символов к с соответствующими индексами. Для группы подлежащей Ха есть .подмножество множества всевозможных неизвестных это! группы

XeCixi.... ,хм>, ха*0.

Соответственно для группы сказуемого XbC-CXi.. • • ■ ,XN>, Xfcf0.

При формулировке вопроса по связке в качестве неизвестной - ремы - выступает само отнопекие xr.

Поскольку структура диалога описательного типа позволяв' ^формулировать вопросы по каждому из трех ее элементов в отдель-кости, а сам диалог может вестись в открытом, ограниченном ил: закрытом режиме, то теоретически возможно построение вопросо: девяти бидоз.

нескольким членам группы подлежащего для открытого.и ограниченного режимов диалога вопросная структура описательного типа имеет вид: ха Я 01, ...., Ьм 7 (ОпС1) ■ ' ¿ля вопроса по одному или нескольким члена/, группы сказуемого в открытом и ограниченном режимах дна-юга вопросная струк-. тура описательного типа имеет вид:

- ' а1, ..... а,м Н хь 7 (ОпС2) И, н-конец, для вопроса по связке в закрытом режиме диалога . вопросная структура описательного типа имеет вид: ■ а!, ..., ам Ха 01, ■■., Ьц ? (ОпСЗ). Для закрытого режима по членам группы подлежащего и членам группы сказуемого, а также открытого и ограниченного режимов по связке вопросы содержательно совпадают с вопросом' по сзязке в закрытом режиме. Хотя в ответа;-; кз эти вопросы может прозвучать только ДА иди НЕТ, их рема будет определяться в зависимости от того, на какой или на какие члены предложения падает логическое ударение в вопросе. Такие случаи в диссертации считаются вырожденными, то есть, хотя и возможными в естественном языке, однако мало отличащшися в информационном плане от своего "основного" варианта, а именно - вопроса по свивке в закрытом режиме диалога, описываемого структурой ОпСЗ.

При информационном подходе к гЛъясчэнт на уровне элементарного акта диалога обращается внимание на его принципиальные отличия от описания. Если рассматривать объяснение как некую законченную и связанную по смыслу информация, то, согласно сути самого объяснения, эта информация должна разделяться на три основные части: объясняющая информация, объясняемая информация и информация об отношении обуславливая;:« между первой и второй. В рассуждении, имеющем характер объяснения, объясняющая информация представлена в виде предложений (высказываний), которые обуславливают своим содержанием объясняемую информации.

Структура объяснения оказывается, как и структура описания, также трехчленной: объясняющая информация (причины, условия, допущения,' основания и т.п.), объясняемая «»формация (заключение, 'следствие, последствия и т.п.) и отношение обуславливался как анатог логического отношения выводимости. 3 структуре объяснения, в отличие от структуры описания, отсутствуют группы подлежащего и сказуемого. Отношение в объяснении, в отличие от отно-.

■Кения' в описании, не может рассматриваться в качестве явной переменной/ поскольку само объяснение уже заранее предопределяет характер отнесения между причинами, условиями, допущениям;! и т.п. с одной сторон : и следствиями, закдвчекиямк и т.п. - с другой, Иначе- гоеоря, отяосежя-'з оСгясяшз: является гсстеянным логическим отношением.

Бри смысловой связке между вопросом и ответом в диалоге объяснительного типа речь должна идти об одном и тем же о£г?кт* как в объясняющей, так и в объясняемой информации. Поэтому в обобщенном виде структура объяснения без учета внутренней структуры высказываний А* ,,. Aj и Б имеет вид :

А-1. . .Aj. . ;Ai w £ (0601), а о учетом их внутренней структуры принимает вид:

ai...s.\: Si.bil...bih w ai...a).: re dib-..Ьке (05C2>, где: i - l,. I; ai...a>,; Rj ba i... b}»a - сбъ.-.скя:одпе высказывания; ai-..зм Rs fc"iB' ■ -'Ьк'з - объясняемое высказывание; >—> - отношение обуславлкз&кия.

Рема вопроса в диалоге объясните"bкого.типа имеет вид:

Хд С ь<1> •■•,•'<!>,

то есть вопрос мгжег еыгг задан по едкому, нескольким или сразу всем элементам множее-ТЕа допустимых вопросов, сфсркулнрованкьас к отдельным членам объясняющей части At (i - :..!;.

Используя представленну:о структуру объяснение. можно выразить теперь структуру вопроса элементарного акта диалога сбъяс-кнтельнсго типа с учетом внутренней, структуры высказывания Е: У-А >-> • Ks Ьав.. .к«ь 7 (CSC5) . Б диссертации показано, что реализация объяснения как одной из основных познавательных Сункцип научного знания те:но связана с такой логической операцией, как регрессивное или аналитическое доказательство. При объяснении по сути дела осуществляется подбор обоснованны;-; гипотез, из которых логически следует или выводимо некоторое высказывание, выетупзкщее в качеств заранее известного следствия.

Структура объяснения позволяет выражать в обобщенной Сорме только един зв вопроса в элементарном акте диалога, однако существование трех режимов (открытого, ограниченного и закрытого), инвариантных к любому типу диалога, определяет изменения характера самого вопроса в элементарном акте диалога объяснительного типа. При stow для закрытого режима диалога объяснительного типа

вопрос формулируется как бы по константному отношению обуслаЕЛи-ванпя, то есть логическое ударение вопроса будет падать на связку. Тем не менее, в этсм режиме возможна формулировка вопроса, предполагающего знание у отвечающего того факта, что между левой' и праь;,й частями действительно имеет место стнопение обуславливай;«. Поэтому, будем считать, что в закрытом режиме диалога объяснительного типа роль квазипеременнсй в вопросе выполняет отношение ооуславлнзанил (выводимости).

3 обг"щенном' виде прэдскзаательная (или прогностическая) функция научного знания сводится к логическому выводу следствий, играющих роль предсказаний (предзиденкй, предположений, прогнозов) относительно будущих состояний изучаемого объекта на основе заранее известней информации (посылок, обобщения эмпирических данных, знания объективно необходимых причин, законов, принципов, условии, допущений и т.п.), выступавших в качестве основы для указанных предсказаний, прогнозов или предположен!:й.

. При информационном подходе к научно;,г/ предсказанию на уровне использования предсказательной функции в элементарных актах диалога предсказан::® можно рассматривать как законченную информации из трех вышеуказанных элементов, Имеющую ¿ид логической секвенции:

А*... А,... А.; ~> 2 (ЯрС) где: 5 - 1.Л; Аа,...,^ - допущения, оонобания, предпосылки и т.п.; Е - следствие, заключение и т.п.; - отношение логического следования.

Если рассматривать гее выражение вида ЕрС в качестве структуры ответа, тогда адекватны:! вопрос з элементарном акте диалога предсказательного типа должен задаваться по Дравой части, а именно - следствий. Структурно вопрос "на предсказание" лмйет следующий вид:

А1..;дл -> хв'? (ПрС1). Лначе говоря, вопрос в элементарном акте диалога предсказательного типа фактически сводится к требованию осуществить вывод логических следствий определенного вида из заранее известных допущении, оснований, предпосылок и т.п.

Содержательно-смысловая связь вопроса и ответа в элементарном акте диалога предсказательного типа обуславливается тем, что ответ как часть структуры-предсказания выполняет роль следствия, поэтому в структуре научных предсказаний речь должна идти оче-.

видным образом ке об отношении логического следования в классическом смысле, но об отношении"релевантного логического следования между основаниями, допущениями и т.п. с одной стороны и заключениями, следствиями, прогнозами - с другой. Понятие релевантного следования, в отличие от понятия логического следования, учитывает не только экстенсиональный характер высказывании, но и интенсиональный, содержательный их характер, связь выгкагкваний между собой по смыслу.

Сравнивая вопросные структуры для диалогов предсказательного и сбь::снигельного типов, можно придти к выводу, что для закрытого режима в обоих видах диалога роль кзазипеременной выполняют отнесение следования или выводимости. Более того, в диатоге предсказательного типа для открытого и ограниченного режимов роль кзазиперемеккей выполняет также запрашиваемая информация по следствию, поскольку вопрос задается сразу по всей правой части и она не может "пробегать" всевозможных значении, как это было б диалогах описательного и объяснительного типов.

Б третьей главе - "Сбучаощдй дне ог" - ра:смотрены ссобен--ссти соучзхщегс диалога, проблемз оценочной значимости .вопросов в обучающем диалоге, -основные составляющие и структура обучающего диалога.

Обучающий диалог даже по своему внешнему виду отличается от простого обмена информацией по крайней мере двумя признаками. Здесь обмен информацией осуществляется между двумя вполне конкретными, имеющими свои функции сторонами: между обучасщим и обучаемым.

■ осучавдий, как активная сторона в диалоге, последовательно ставит вопросы перед обутаешм (пассивной стороной) по обсуждаемой- проблеме. В зависимости от ответов обучаемого происходит постоянная корректировка содержания к формы диалога: следует информационная реакция на неправ;ш,ные ответы обучаемого; ему могут предлагаться правильные ответы; подбираться соответствующие типы и режимы' диалога и т.д. Весь процесс диалога в -этом случае ■ подчиняется единой цели - выработать у обучаемого наиболее полное н адекватное знание существа обсуждаемых проблем, то есть добиться того, чтобы ^формация, которой владеет обучающий, была з нужном объеме усвоена обучаемым. А это, з свою очередь, предполагает,' что обучаокм заранее должен знать (и можно надеяться, .что действительно знает!) правильные ответы ка все формулируемые п« допросы.'

Анализ отличительных особенностей обучающего диалога показывает, что ото, во-первых, активно регулируемый, диалог со стороны обучающего. Во-вторых, это диалог, вопросы которого основаны на информации заранее известных ответов. И, в-третьих, вопросы обучающего диалога полностью должны исключать употребление вопросных слов г качестве тех, на которые падает логическое ударение. Вопрос и ответ з элементарном акте' обучающего диалога должны находиться в отношении структурно-информационного, соответствия 'требование информационного соответствия). Каждый элементарный акт обучающего диалога должен быть информационно-содержательно преемственен непосредственно стоячим перед ним элементарным актам (требование информационней преемственности).

Реализаций требования соответствия, вопроса и ответа в элементарном акте диалога описательного типа осуществляется как бы автоматически за счет использования в вопросе по крайней мере двух элементов из групп подлежащего, сказуемого или связки зара-' нее известного ответа.

Реализация требования соответствия для элементарного акта диалога объяснительного типа осуществляется за счет использования в вопросе двух элементов заранее известного ответа: информации о факте,требующем объяснения," и отношении выводимости или же объясняющей информации при вопросе о правомочности отношения.

Реализация требования соответствия элементарного акта диалога предсказательного типа основана, во-первых, на использовании информационных посы.тск (сснований) и отношения логического (релевантного) следования, а также за счет всех элементов ответа при вопросе о правомочности самого отношения следования.

Лля того, чтобы элементарный акт обучающего диалога находился в содержательно-информационном аспекте в отношении преемственности с другим (другими)'элементарным актом необходимо, чтобы часть содержания - по крайней мере один из основных элементов, исключая связку для описательной и отношение выводимости ■или релевантного, следования для объяснительной или предсказательной структуры, соответственно - ' предыдущего (предыдущих) элементарного акта являлась частью содержания последующего (последующих) элементарного акта обучающего диалога. Другими слогами, информация (знания); излагающаяся в активном элементарном акте обучающего диалога, должна опираться на знания, полученные в предшествующих элементарных актах. Заметим, однако, что здесь.

ке является необходимой связь еканий (порций информации) в следующих непосредственно друг за другом элементарных актах обучающего диалога.

Каждый элементарный акт обучающего диалога должен удовлетворять требованию информационно-смыслового соответствия, а совокупность актов, как и обучающий диалог з целом - треоиванию преемственности.

Б условиях естественного диалога невозможно предусмотреть все варианты ответов даже на корректно поставленный вопрос, тем не менее, перед обучающим стоит задача оценить ответ и принять решение о его правильности или неправильности. Заметим, что даже в случае, когда информация, содержащаяся в ответе, сама по себе является истинной, но. не является правильным ответом на конкретный вопрос, то такой ответ квалифицируется как неправильный.

Е содержательно-информационном аспекте все неправильные ответы можно разделить на нулевые и собственно неправильные. Нулевой отпет - это такой ответ, в котором отсутствует какая-либо информация. Собственно неправильный с зет -.это ответ, содержание которого экспертом не может быть квалифицировано как правильны;'; ответ. Собственно неправильные ответы могут быть тривиально неправильной! и/или нетривиально неправильными. Тривиально неправильные ответы - это ответы, содержание информацию, не :а.:е-вщую смыслового отношения к поставленному вопросу и которая принципиально не может быть отнесена ни к правильному, ни к не-г;■ зз;иь ному ответу.

Нетривиально неправильный ответ - это такой ответ, который содержит информащш, соотносящуюся с поставленным вопросом, но она не может быть оценен."- как правильный ответ. Собственно неправильный ответ может -быть одновременно нетривиально и .тривиально неправильным.

В содержательно-информационном аспекте все правильные ответы можно разделить на ответы нулевой избыточности и избыточные, которые, в свою очередь, подразделяются на нетривиально и/или тривиально избыточные. Если ответ квалифицируется как правильный. то в кем как минимум должна присутствовать еапраливаемая в вопросе информация - рема вопроса. Назовем ответом нулевой избыточности такой ответ, который содержит только гапракизаемув в вопросе рему и не содержит никакой другой дополнительной информации.

Однако правильный по существу ответ может иметь некоторую информационную избыточность, которая, независимо от источника ее возникновения, не нарушает его правильности, Например, отвечающий, стремясь дать по возможности развернутый ответ, использует не только рему, но к тему вопроса, то есть повторяет в ответе заранее известную информацию. Назовем такой правильный ответ нетривиально избыточным. Избыточная информация, которая может прозвучать наряду с ремой в правильном ответе, не ограничивается только темой вопроса. Это может быть также информация, которая не присутствовала и не затрагивалась в вопросе, ' но, тем не менее, имеет к нему какое-либо смысловое (содержательное) отноэе-ние. Наряду с этой информацией в отЕете может появиться информация, которая не имеет непосредственного отношения к вопросу, но, тем не менее, не нарущает (в принципе!) его правильности. Еу,ялм называть такие правильны© ответы тривиально избыточными.

Целесообразность предложенного подхода к рассмотрению воз-мсжкыу. вариантов неправильных и правильны:-; отзетоз подтверждается еще одним фактом. Если из правильного ответа, обладающего какой-либо из вышеперечисленных характеристик, "вычесть" рему вопроса, . то он автоматически становится неправильным ответом с со-отз е тотьующе й характе ристкксй.

Особое место в исследовании обучающего диалога занимает проблема оценочной значимости. Ova сводится в диссертации к нахождению закономерностей, позволяющих обучающему Еыбрать объективные критерии оценки ответа на конкретный вопрос при фиксированном диапазоне шкалы балльности.

Казалось бы в чисто информационном плане более высокая сценка предполагает отЕет на более сложный вопрос. А поскольку в обучающем диалоге действует формула "Каков ответ - таков вопрос", то мсжно говорить, что более высокая оценка должна соответствовать более "сложному" в информационном плаке ответу.

Анализ структур диалога описательного, объяс :птельного и предсказательного типов (гл. 2) показывает, что описательная структура информации используется для представления диалога объяснительного типа. В ьгом смысле можно утверждать, что описательные структуры проще, чем структуры объяснительные. Что касается соотнесения объяснительной и предсказательной структур, то можно предположить, что последняя сложнее, чем объяснительная, поскольку в познавательном плаче задача "подбора" посылок под

- IS -

в-аранеэ известное следствие является более легкой, чем задача на построение вывода из известных посылок. Сделанные предположения позволяют по степени информационной и познавательной сложности расположить структуры диалога описательного, объяснительного и предсказательного типов в порядке соответствующего возрастания.

Если-бы уровень сложности диалога или, другими словами, глубину погружения s -изучаемый материал можно' было бы использовать в качестве, критерия, то вопросы на "удовлетворительно" задав-злись бы-в начале, на "хорошо" - з середине, и, наконец, на "отлично" - только в конце диалога. .Более того, на различных уровнях образования оказалась бы, что "первоклассник" никогда не получит оценки 5,- поскольку она будет предназначена для "старшеклассника" ("старшекурсника"?). Нельзя a priori установить какой вопрос будет сложнее : "Сколько будет дважды два?" или "Приведите отличия волновой и корпускулярной теорий света". Можно только установить степень адекватности ответа заранее заданному эталону правильного ответа. Поэтому, тип диалога не может выступать . собственно критерием оценки ответа.

В диссертации обосновывается тезис о том, что системообразующим признаком при оценке ответа в обучающем диалоге должен выступать режим -диалога. Степень информированности обучающего (вопрошающего) в обучающем диалоге в рамках изучаемого вопроса всегда одинакова и максимальна и, - следовательно, режим элементарного акта, обучающего диалога подбирается"им в зависимости от гипотезы-о степени информированности обучаемого (отвечающего). Режим диалога в данном случае будет характеризовать объем "лсдс-. казки" обучаемому и очевидно, что е зависимости от величины этого объема и следует определять оценочную значимость вопросов. Тогда обучающему для оценки ответа достаточно,- учитывал этот параметр, определить только адекватность ответа эталону, то есть тому ожидаемому ответу, к которому, в зависимости от выбранного режима, был сформулирован вопрос в элементарном акте обучающего диалога. Чем выще объем "подсказки" в вопросе, 'тем меньшим количеством баллов оценивается правильный ответ и наоборот.

- Таким образом, внешние характеристики элементарного акта обучающего диалога: тип - позволяет судить об уровне или глубине проникновения (детализации) в содержание изучаемого материала, а режим - об априорной оценке степени усвоения знаний обучаемым. Описательный тип''элементарного акта обучающего диалога может

свидетельствовать о том, что мы находимся'з начале, объяснительный - в середине, и, наконец, предсказательный - в конце изучаемой темы. Открытки, ограниченный и закрытый режимы диалога свидетельствуют о том, настолько обучаемый''предположительно усвоил изучаемый материал.

Исследование обучающего диалога показывает, что структурирование учебного материала для него должно начинаться с определения четких границ изучаемой темы и выбора ее названия. В названии темы выбирается основное (основные) "ключевое" слово (термин) которое определяет общий объем пли предметную область в рамках изучаемой дисциплины. Затее необходимо провести классификацию основных (базовых) понятии в выделенной области изложения. Результатом классификации должно • стать логически обоснованно® оглавление учебной теш или план изложения.

■В соответствии с составленным оглавлением или планом производится изложение материала с учетом методических правил, обуславливающих ясность, точность, последовательность, доказательность и истинность изучаемых положений (фактов). В соответствии' с программой учебной дисциплины и разделами оглавления (плана) производится распределение содержания изучаемого материала по Фрагментам- (разделам) и составлением списка- ссылок на источники по каждому из фрагментов (группе фрагментов]. При последовательном разделении материала по фрвгментам необходимо стремиться к-;::< содержательно-смысловой связи, добиваясь при этом законченности каждого фрагмента. В этом смысл» каждый фрагмент будет представлять собой как бы "мини-тему". Выполнение последнего условия позволит в дальнейшем з случае недостаточного усвоения материала обучаемым дать 5!,г/ на проработку только те фрагменты, которые ему необходимы для пополнения неусвоенных знаний по данной теме.

■. Обучающая информация внутри диалога должна подаваться в виде отдельных "порций", объем и количество которых, - также связь между ними устанавливаются автором обучающего курса г зависимости от сложности материала, определенной последовательности его изложения и глубины детализации при изучении конкретных фактов, событий и их взаимной связи. Обучающая информация может подаваться двумя принципиально различными способами: в виде комментариев и в виде вопросов.

Комментарий - эта такой вид подачи обучающей информации, который не требует.от обучаемого каких-либо активных действий, т.е. после получения комментария (в вербальной форме, в письменном виде, на экране дисплея или других средств реализации диалога) обучаемому достаточно дать сообщение, что он готов продолжить работу. Комментарий относится, скорее, к мокологкчкой, нежели диалогичной форме общения, поскольку здесь информация идет только в одном направлении: от обучающего к обучаемому. Информация, содержащаяся в комментариях, может и...еть самый разнообразный характер: вводные положения, правильные ответы на вопросы, разъяснения, задания, соылки на литературу и т.п.

- Вопрос» - это такой вид подачп обучающей информации, после ознакомления с которой от обучаемого требуется произвести активные действия, связанные не только с изучением и анализом Информации, содержащейся в вопросе, ко и составлением и вводом Св зависимости от средств реализации диалога) ответа. Предполагается, что обучаемый при ответе строго придерживается Формы постановки вопроса. В зависимости от ответа на вопрос обучающим принимается решение о его правильности гаи неправильности.

Подбирая различные сочетания комментариев и вопросов, автор обучающего курса имеет возможность организовать практически любой сценарий , соизмеряло» с целями и задачами обучающего диалога на каждом конкретном этапе. Б распоряжении автора обучающегс курса находятся различные' способы подачи материала. Наиболее распространенными из них являются схемы типа: "от простого ь сложнсму", "ст сложного к простому" и их различные сочетания. При пофрагмектном изложении материала целесообразно придерживаться ПрИКЦИПа "от простого к сложному", поскольку при это!/

постепенно увеличивается глубина проникновения -в изучаемый материал, то есть использовать типы диалога, начиная с описательногс и, заканчивая предсказательным.

Иная картина возникает .при внутркфрагменткой организации сценария диалога. Эдесь материал следует подавать руководствуя« принципом "от сложного к простому" (то есть от вопроса с меныаи объемом подсказки к вопросу с бальтм объемом), поскольку обучаемому, хорош усвоившему материал, нет необходимости тратил время ка рассмотрение простых вопросов. За счет.данного подход; обеспечивается адаптивность в обучении и плохие знания буду1: "наказываться" большим количеством вопросов и, соответственно.

большим количеством обучающих комментариев. Поскольку информация внутри фрагмента располагается по уменьшения степени сложности, то и выбор режима веления диалога внутри фрагмента должен начинаться с открытого режима диалога (вопросу кз "5") и заканчиваться закрытым (вопросы на "2").

Е четвертой главе - "Компьютеризация обучающего дйатога"-рзсомоорены: идентификация слсв (терминов) а диалоге; определе-нпе семантической эквивалентности высказываний в диалоге и методы компьютерной интерпретации эталона отзета.

При компьютерной реализации диалога необходимо сделать заключение о правильности или неправильности ответа обучаемого путем установления его соответствия этатоннсму. Поскольку компьютерная интерпретация диалога ке предполагает активного участия в нем обучающего, то перед последним ставится задача теки;.: образом предварительно структурировать и подготовить необходимый материал, чтобы модель взаимодействии обучаемого о компьютером была в максимальней степени прибл::».ена к естественноязыковому общей:®.

Процедура установления адекватности ответа обучаемого эталонному разбивается на два этапа. Первый этап заключается з идентификации слов (терминов) текста ответа обучаемого со слова.::: (терминами) эталона ответа. Под идентификацией понимается установление отношения .гипз равенства,

Еудем называть слова эталона ответа ключевыми словами. Однако сам по себе факт наличия или отсутствия ключевых слсв в тексте ответа обучаемого еще не поеволяет окончательно установить его смысл (семантику). Поэтому на втором этапе в соответствии с эталоном ответа определяется логическая связь слов ответа обучаемого с ключевыми словами эталона ответа и принимается окончательное решение о. его ' правильности или неправильности. Здесь на первое место выходит форма постановки вопроса в элементарном акте обучающего диалога, кот.рая должна ограничивать поле ожидаемых ответ¿2 до получения воеможности их однозначней идентификации.

Допустим, Р и <3 являются словами в некотором фиксированной алфавите, сведем отношение Я: слово Р является началом слова (}. Я принимает логическое значение ИСТИНА, если выполняется условие,, сформулированное в отношении, и ЛОНЬ - г противнем случае. Для установления значения этого отнесения Необходимо

провести процедуру яобукзенного наложения слова Р ка слово С, которая сводится к заполнению следующих действии:

; 1. Проверить,'является ли олово Р пустым. Если да. то процесс заканчивается' присвоением отношению Р значения КОТИНА, поскольку пустое слово есть начало любого слова. В проишном случае перейти к следующему пункту.

'2. ■ Проверить, является ли слово 0, пустым. Если да, то процесс заканчивается присвоение»., отношен»: £ значения ЛОЖЬ. В противном случае перейти к следующему пункту.

3, Присвоить номеру буквы 1 в слове Р и в слове 13 значение 1.

4. Сравнить буквы р! и Если они не равны, то процесс заканчивается присвоением отношению К значения ЛОНЪ. Е противном случае перейти к следующему пункту.

Б. Проверить, исчерпано ли слово Р. Воля да, то процесс заканчивается присвоением' отношению К значения КОТИНА. В противном случае перейти к следующему пункту.

6. Проверить, исчерпано ли слово ц. Если да, то процесс заканчивается присвоением отношению 1? значения ЛОЖЬ. Е противном случае перейти к следующему пункту.

7. Увеличить значение номера буквы 1 на единицу.Перейти к п.4.

Будем считать, что слово Р графически равно слову <3, если и

только если слово Р является началсм слова С} и слово Ц является началом слога Р.

Ключевые слова из эталонного ответа последовательно выбираются и сравниваются с текстом ответа обучаемого. По окончании этой процедуры для Есех ключевых слое эталона ответа будут зафиксированы значения соответствующих переменных КОТИКА, если слоео в ответе есть, или ЛОЖЬ, если слова в отЕете нет. Полученные таким образом логические значения,■ отражающие факт вхождения или отсутствия ключевых слов в текст ответа обучаемого, используются на следующем этапе для решения задачи определения семантической эквивалентности высказываний в компьютерном диалоге.

Рассмотрим, какие ответы -обучаемого в рамках сформулированных ограничений следует квалифицировать как правильные Или неправильные. Будем считать, что вопросы в диалоге сформулированы корректно , а обучаемый всегда стремится отвечать правильно, не выходя при этом за рамки, ограниченные формой постановка вопроса , и строго придерживаясь заданного режима диалога.

■Нулевой отает, го есть охает, не содержащий никакой информации будем квалифицировать как неправильный, поскольку в данном случае обучаемый фактически отказывается от ответа. Это может свидетельствовать о том, что он или не знает правильного ответа, или затрудняется его сформулировать, В любом случае, независимо от причины возникновения нулевого ответа, его нельзя квалифицировать так правильный к, следовательно, он должен быть квалифицирован как неправильный. ■

Креме нулевых ответов в компьютерном диалоге могут быть так^е выявлены нетривиально неправильные ответы, поскольку они содержат тот вид ожидаемой в ответе информации, которая позволяет его однозначно квалифицировать как неправильный. Наличие этой информации в тексте-ответа обучаемого свидетельствует о том, что он или не знает правильного ответа, но, тем не менее, использует информацию, относящуюся к вопросу, или же, в случае одновременного появления в ответе "позитивных" и "негативных" ключевых слов, пытается путем перечисления всевозможных, вариантов "обмануть" компьютер.

Позитивные ключевые слова - это такие слова, которые должны содержаться в тексте правильного ответа. Негативные ключевые слова - это -такие слова, которые откосятся к теме поставленного вопроса, но заведомо не доданы содержаться в тексте правильного ответа. При наличии в тексте ответа негативных ключевых слов последний должен квалифицироваться как нетривиально неправильный.

Что касается тривиатьно неправильных ответов, то в компьютерном диалоге такие ответы принципиально не могут быть проанализированы, поскольку невозможно заранее предусмотреть все варианты использования обучаемым в отгете информации, не тлевшей никакого отношения к поставленному вопросу. Будем считать ответы обучаемого, содержащие кроме позитивных ключевых слов (рема ответа) какую-либо дополнительную информации, не имеющую отношения к поставленному вопросу, но тем не менее :-- - нарушающие его правильности (в ответе нет негативных ключевых слов), являются тривиально избыточными правильны!«! ответами и, следовательно, должны быть квалифицированы как правильные.

Татем образом, будем считать правильном • такой и только такой ответ, который содержит рему и не содержит никакой другой информации, превращающей его в нетривиально неправильный ответ, то есть не содержит негативных ключевых слов.

После определения значений логических переменках, устанавливающих графическое равенство слов ответа обучаемого ключевым словам эталона ответа, проводится вычисление логического значения эгалонз в целей. Результирующее значение КОТИКА будет соответствовать правильному,' а ЛОЖЬ - неправильному ответу.

При компьютерной интерпретации эталона ответа возникает вопрос о форме представления его логической схемы в SEM, выборе оптимальных способов вапп-И и вычисления логических значении переменных и выражения в целом.

Выбор того или иного способа интерпретации может з существенней степени влиять на длину логической схемы эталона ответа, на количество малинных операций при вычислениях, на количество используемых регистров памяти для хранения промежуточных результатов - стэкоз и, что самое главное, на быстродействие при вычислении логического значения эталона ответа.

Ч диссертации рассмотрены наиболее распространенные методы интерпретации и вычисления арифметических и логических выражений в ЭВМ: Рутисхаузера, Шеридана, Милкеса, Кзннера, Ардена -Грэхема, Замельзона - Бауэра, - Лукасевпча (польская инверсная запись - ПОЛКЭ).

Сравнительный анализ рассмотренных методов показывает, чте наибольшего количества просмотров при вычислении исходного выражения требуют методы Рутисхаузера и Шеридана. Практически вс всех методах, кроме ПОЛИЗ, заложена большая избыточность npv представлении исходного выражения. Это объясняется тем, что ПОЛИЗ является бесскобочной записью,'а порядок выполнения операци; в ней определяется специальным расположением операндов и знаке! операций, что однако, требует введения дополнительного регистр.1 памяти для хранения промежуточных результатов. Наименее эффективным по этому параметру является метод Замельзона - Бауэра, реализация которого предполагает использование двух регистров, Наиболее Сложный алгоритм у метода Шеридана, а наиболее просто: - у ПОЛИЗ. У методов Замельзона - Бауэра и ПОЛИЗ, в отличие о' всех остальных, не производится дополнительное преобразована исходного выражения, что также потребовало бы введения избыточных машинных операций.

' Поскольку в компьютерном диалоге одной из важнейзи характеристик является время реакции на ответы обучаемого (он

зависит от простоты реализации метода и количества просмотров при вычислениях), интерпретация логического выражения в ПОЛЕЗ является наиболее предпочтительной.

В пятой глаге - "Практика совершенствования компьютерного диалога" - рассмотрена вопросы выбора оптимального синтаксиса компьютерной интерпретации эталона ответа! расширение средств семантического анализа ответов и практические вопросы совершенствования обучающей системы на базе персональной SEM.

Наряду с вопросами выбора метода компьютерной интерпретации логической схемы эталона ответа, важнее практическое значение имеет также выбор синтаксиса для ее компьютерного представления. Как п при решении большинства прикладных задач, задача выбора оптимального синтаксиса сводится к удовлетворении ряда требовании, в существенной степени влияющих на характеристики системы в целом. Причем зачастую эти требования оказываются не только сильно коррелированны;,ш, но и противоречигши.- Другими словами, удовлетворение одному из требований приводит к улучшен:® каких-либо отдельных параметров, ко при этом приводит к нарушению других требований и, соответбтгенно, ухудшению других параметров. Рассмотрим, каким основным ¥ребозаниям должен удовлетворять синтаксис компьютерного представления зталена ответа.'

Минимальность синтаксиса. Реализация Лйбьй языковых форм всегда производится в рамках наперед заданного строго фиксированного алфавита, 3 пределах этого алфавита выбираются служебные символы, которые в той или иной cíí-Яени "удачно" позволяют обозначать действия,, выполняемые нат буквами и словами алфавита. Естественно, что чем больше символов яла их сочетаний будет задействовано для реализации служебных функций, Тем меньае их останется для представления слов.

Мкомоника. Наиболее удобным для использования является представление служебных функций и операций в виде, максимально приближенном к ' их традиционному обозначению или естественному представлению. Чем больше мнемоники заложено в условные обозначения,, тем они более удобны для пользователя, однако aro неизбежно связано с введением некоторой избыточности,

Концепция умолчания. Традиционно некоторые действия, совершаемые при выполнении каких-либо операций, подразумеваются • по умолчанию, Использование концепции умолчания позволяет добиться

, - 20 -V

краткости е галмеях исходных к промежуточных выражений, ке перегружает их "лишней" информацией, однако требует от пользователя их знания и, что самое главное, однозначной трактовки.

Функциональная полнота. Синтаксис любых языковых средств должен непременно иметь возможность отображения не только операндов, но и операций над ними. Для реализации логической схемы эталона ответа в работе предложено использовать один из функционально полных наборов логических операций - Булев базис (И - т - НЕ).

Минимальная длина записи. Минимальность длины записи может зависеть ке только ст ■ выбранного метода компьютерной интерпретации, но и от тех условных обозначений, которые приняты за базовые 2 каждом конкретном синтаксисе. Увеличение мнемонической нагружекности .элементов синтаксиса обычно приводит к избыточности записи и наоборот. Напротив, если концепция умолчания достаточно развита в синтаксисе, то в этом случае минимальность длины' записи обеспечивается как бы автоматически.

Предложенный в работе синтаксис для реализации логической схемы эталона ответа в максимальней степени удовлетворяет сформулированным требованиям: минимальность длины записи к, соответственно, максимальное быстродействие при анализе ответа достигаются за счет применения мнемоники и концепции умолчании с сохранением минимальности синтаксиса и Функциональной полноты логических операций.

При реализации компьютерного диалога возникают случаи когда одного только факта наличия или отсутствия ключевых слов в тексте ответа обучаемого может оказаться недостаточным для установления его адекватности логической схеме эталона ответа. Такие ситуации возникают достаточно часто когда в постановке вопроса звучит требование указать в заданной последовательности определенные термины или их сочетания; когда порядок следования (последовательность) слов в тексте ответа обучаемого в существенной степени влияет на его семантику; когда необходимо выявить сходные по написанию, но различные по смыслу термины.

Для получения возможности задания порядка следования ключевых слов синтаксис анализатора предлагается расширить символами правой ">" и левой "<" угловых скобок. Когда в строке анализатора записана первая правая угловая скобка, то в том случае, , если ключевое слово обнаружено, в специальном регистре

запоминается координата его последнего символа в тексте.ответа обучаемого. Если ключевое слово в тексте ответа не обнаружено, то в регистр записывается нулевое значение координаты. При выявлении следующего ключевого слова координата его последнего совпавшего символа в тексте ответа сравнивается с ранее записанной и в регистр поменяется больнее из этих двух значений. Если в строке анализатора обнаруживается следующая празая угловая скобка, то сканирование теста ответа будет ужа проводиться начиная с координаты, значение которой было записано в регистр. При выявлении очередного клкчезого слона координата его последнего совпавшего символа будет записываться з следующую ячейку регистра и т.д. Появление легой угловой скобки возвращает точку начала сканирования на значение координаты, записанное в предыдущей ячейке регистра. Появление каждой последующей левой скобки будет смещать точку начала сканирования влево вплоть до начата текста ответа, когда будет обработана последняя легая скобка.

3 тех случаях, когда в ответе необходимо выявить сходные по написанию, ко разные по смыслу термины в анализатор необходимо ввести процедуру, которая будет удалять найденные ключевые слова из текста ответа обучаемого, Для реализации этой процедуры синтаксис анализатора предлагается дополнить - символом "*" -тильда. Если перед соответствующим кличевым словом стоит символ"

и при сканировании ответа это ключевое слово было обнаружено, то оно будет удалено из текста ответа.

Предлагаемые методы модификации анализатора ответа позволяют получать адекватные реакции на ответы обучаемых а открытом режиме диалога за счет расширения семантического диапазона анализатора. Без использования этих процедур авторам-методистам .пришлось бы переходить, переформулировав вопросы, к ограниченному, а зачастую, как показывает практика, и к закрытому режиму, что в существенной степени снижает педагогическую эффективность диалога.

Обратимся теперь к рассмотрению вопросов, связанных с улучшением характеристик диалоговой автоматизированной обучающей системы КАТЕлйБЛС, созданной группой программистов (в основном -студентов) при непосредственном участии я под руководством автора в среде языка программирования высокого уровня ТУРБО-ПАСКАЛЬ, версии 5.0 и 6.0 и реализованной на базе современных персонал,-

- 2Р. -

иьк ЗВМ, совместимых с семейством !ВМ РС, операционная система МЗ-005,' версия 3.30 и выше. Кроме разработки автоматизированных обучающих систем она также с успехом может пршеняться для создания электронных учебников с графическими иллюстрациями (в том числе и для дистантного обучения), тестовых программ с элементами диалога и т.п. -

Независимо от предметной области и целей применения ЗЕМ в учебном процессе наиболее важными характеристиками системы являются адекватность реакций на ответы обучаемых и быстродействие.

• 'Как показывает практика, реакция обучаемых на поставленные вопросы может расходиться с теми априорными предпосылкам::, которые были заложены автором-методистом при построении вопросно-ответных структур. Это объясняется естественным е данной ситуации субъективизмом автора, который обусловлен невозможностью "посоветоваться" с обучаемыми на этапе разработки обучающих курсов. Поэтому для получения возможно большей достоверности при анализе ответов, представляется целесообразным проводить опытную эксплуатацию обучающих курсов - педагогический эксперимент.

:Для получения достоверной обратной связи в систему КАТЕХИЗИС введены режим сбора и обработки статистических материалов по работе обучаемых и режим протоколирования диалога В сводной статистической Таблице (например, по учебной группе) представлены отсортированные по алфавиту фамилии и инициалы студентов, их идентификационные номера (например, номера зачетных книжек), оценки по каждому из фрагментов обучающего курса, средняя итоговая сценка, обще^' время работы, дата и время начала последнего сеанса работы■ с системой ■ для каждого из обучаемых. Кроме этого, производится подсчет средних оценок по фрагментам для группы . в целом, что дает возможность преподавателю еще до начала аудиторного занятия скорректировать план его проведения.

Протоколирование диалога ведется- для каждого из обучаемых, по каждому из обучающих курсов и по каждому сеансу работы. В заголовке протокола представлены наименование темы и атрибуты студента (фамилия и инициалы, номер зачетной книжки, номер учебной группы). Для каждого сеанса приводятся дата и время начала работы, номер фрагмента, номер вопросз и текст ответа . обучаемого с точностью до символа. Кроме этого, в протоколе

указывается время, затраченное обучаемым на обдумывание вопроса и ввод ответа, что также может использоваться для совершенствования методического наполнения обучающих курсов,. Протокол каждого сеанса завершается итоговой оценкой и указанием общего времени работы.

Для анализа протоколов диалога целесообразно привлечение независимого эксперта, который, соизмеряясь со сформулированными вопросами, квалифицирует "письменные" ответы обучаемых в бинарном режиме, т.е. -как только правильные или неправильные. Реакция системы считается адекватной, если она совпадает с реакцией эксперта. Неадекватная реакция первого рода (эксперт квалифицировал ответ как правильный, система квалифицировала ответ как неправильный) не --является фатальной, поскольку автором-методистом должны быть при неправильных ответах обучаемых предусмотрены соответствующие комментарии и разъяснения, в которых приводятся четкие понятия и определения в той формулировке, которая была заложена в эталон ответа, Здесь есть все основания предполагать, что обучаемый, ознакомившись с этими комментариями, в дальнейшем будет ориентирован именно на •эти формулировки. При неадекватной реакции второго рода (эксперт квалифицировал ответ как неправильный, система квалифицировала ответ как правильный) у обучаемого может закрепиться устой"-:;l/T* мнение о правильности енота _ принципе неверных вггллдез «п рассматриваемый вопрос. В работе показано, что для исключена подобных ситуации наиболее эффективным способом является изменение формы и/или содержания элементарного - акта обучающего диалога в целом.

Весьма важным параметром при оценке диалоговой автоматизированной обучающей системы является ее быстродействие. Время задержки при общении с системой, превышающее 2,5-3 с, может создать .для обучаемого настолько дискомфортные условия, что это фактически элиминирует все усилия прег. .давателя по разработке методической части обучающего курса.

Бремя анализа ответа е системе КАТЕХЯЗИС при средней длине дескриптора 5-8 стволов приблизительно можно оценить по следующей эмпирической формуле: .

. Кд * Lo

Т - к *- СсЗ,

Пр

- so -

где: le — D,03 - коэффициент, учитывающий размерность'. Кд - количество дескрипторов; Lo - длина ответа (в символах); Пр - производительность ЭВМ (в процента:', от ¡E.M FC/XT).

Например, при максимальной длине ответа в 234 символа (три строки дисплея, ограниченные рамками окна редактора ответа), десяти дескрипторах и наименьпеи производительности персональной ЭВМ IEM FC/XT, условно принятой за 100%, время анализа ответа составляет около 0,7 с.

Одним из способов повышения быстродействия сиотеш является раздельный анатиз негативной и позитивней частей логической схемы эталона ответа. Е этом случае, если значение негативной части истинно, то ответ обучаемого квалифицируется как неправильный без анализа позитивной части. Это позволяет сократить время анализа при неправильном ответе почти в два раза.

В заключении еще раз обосновывается вывод о необходимости изучения логических закономерностей диалога с целью совершенствования средств и методов его компьютеризации.

Автором опубликовано S5 научных работ, по теме диссертации - 26, из них' наиболее значимыми являются:

1. Применение дисплейной аудитории на базе ЗЕМ третьего поколения при проблемном обучении истории КПСС // Вопросы проблеын. обучения и использования ТОО в преподавании к пропаганде истории КПСС. - Ташкент: ТааГУ, 1S84. - С. 144-145. Соазт.: А.В.Кириллов.

2. Возможности использования ЭВМ в преподавании общественных наук // Формирование личности студента в условиях социалистического общества: Матер. Всесоюз. науч.-метод, конф. Л.: ЛГУ, 1985. С. - 82-84. Соазт.: А.В.Кириллов, В.И.Федоров.

3. Применение ЭВМ для повышения эффективности самостоятельной работы студентов по общественным наукам.- М.: НШЕШ, 1986. -41 с. Соавт.: А.В.Кириллов, Б.И.Седоров, Е.А.Шаскольекая.

4. Об опыте создания контекстно-независимой АОС по общественным наукам // Применение кибернетики в педагогике и психологии: Сб. науч. тр. М.". Ун-т дружбы народов, 1986.- С. 5-23.- Соавт.: A.M.Диомидова, А.В.Кириллов, Б.И.Федоров, Е.А.Шаскольская.

5. Принципы построения и методическое обеспечение автоматизированной обучающей системы по общественным наукам //•. Совр. . высш. школа. (Варшава) - 1987. N 3 . - С. 125-133. Соавт.: А.В.Кириллов, м.И.Потеев, Б,И.Федоров.

6. Вопросы методического обеспечения АОС по общественным на-

укам // Развитие методов я средств автоматизированного обучения: Сб.науч.тр.- М. :НЖЕШ, 193?.- С. 54-66. Соавт.:A.B.Кириллов.

7. Автоматизированная диалоговая диагностическая система заболеваний и повреждений глаз // Глаукома: диагностика, клиника и лечение: Сб. науч. работ. Л.: I 1Ш, 1988. С.- 135-137. Соавт.: Б.А.Захаров, A.A.Тимофеев.

8. Психолого-педагогические аспекты использования автоматизированной обучающей системы по общественным наукам.- М.: НИИВШ, 1988.- 45 с. Соавт.: М.Г.Дюкоза, ' И.С.Иванова, A.B.Кириллов, Г. А. Логинова.

9. Автоматизированная обучающая система по -курсу глазных болезней в медицинском институте // Бестн, офтальмологии.-1989, N З.-С. 53-65. Созвт.: С.А.Ддалкашвили.В.А.Захаров.А.А.Тимофеев.

10. Анализатор естественноязыковых ответов в ДОС // Управляющие системы и машшы (Киев).- 1989.Ы 5.- С. 115-121. Соавт.: А.И.Стригун.

11. Трансляция логических выражений в автоматизированных• обучающих системах // Автоматизация обучения 2 тренировки операторов сложных систем управления.- .1.: ШЩ},. 1083. - С. 29-35. Соавт;: A.M.Дкемидова.

12. Еопросы построения адекватного образа высказываний в экспертных системах //' Бюллетень: Экспертные системы и ПРОЛОГ в. учебном процессе П.- Йсскар-Ола. ОП СН1Ю, 1&90. - С. S0-S2. Со-' зет.: А.Я.Стригун.

13. Экспертная обучающая система как интегрированная база знаний // Матер. Есесокэ. семинара с междунар,' участием "Применение компьютерной техники в преподавании общественных наук". Л.:.ЛйТМО, 1990. - С. 55-56.

14. геатизация сценария автоматизированного диалога в файловой структуре УЗ DOS // Метод в историческом исследовании. Минск: ЕГУ, 1991. - С. 187-189. Соазт.: А.И.Рыбин.

15. Алгоритм понимания в автоматизированном об> -.ающем диало-. ге // Методологические проблемы исторической науки.- Минск:. БГУ,1993. -С.117-121. Ооазт.: А.В.Кириллов, Б.И.Федоров.

16. Применение новых информационных технологий в самостоятельной работе студентов (на примере дисциплин гуманитарного цикла) // Матер. Всерос. науч.-практ, конф. "Самостоятельная работа студентов как ochoes образовательного процесса подготовки бакалавров".- М: ИЩКПС, 1993. - С.67-69. СоаЕТ.: А.В.КириллОЕ.

17. Универсальный автоматизированный учебно-методический комплекс КАТЕХИЗИС // Матер. Есерос. науч.-метод, семинара "Компьютерные технологии в высшей :школе". СПб.: 1993. - С. 21.

18. Логическая модель компьютерного диалога описательного типа // Тез. докл. IV Междунар. конф. "Применение новых компьютерных технологий в образовании".- Троицк, 1033. - С. 41.

19. Компьютерное моделирование учебных экономических задач '.// Тез. докл. IV Междунар. конф. "Применение новых компьютерных

технологий в образовании". Троицк, 1993. - С. 133-134. Соавт.: ' О.В.Васюхин, В.О.Кириенко.

Подписано к печати 04.11.93 г. Заказ 289 Тирах 100 экз.

Объем 2 п.л. Бесплатно,

Ротапринт. С.-ПИТМО. 190000, С,-Петербург, пер.Грквцова,14