Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Уральский государственный педагогический университет»
Институт физики, технологии и экономики
Кафедра теории и методики обучения физике, технологии и
мультимедийной дидактики
Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ
«Современные модели представления знаний»
для ОПОП 44.03.05 «Педагогическое образование»
(с двумя профилями подготовки)
ИНФОРМАТИКА И МАТЕМАТИКА
Уровень бакалавриата
Екатеринбург 2016
Рабочая учебная программа по дисциплине
«Современные модели представления знаний»
Составитель: , доцент, кандидат педагогических наук, доцент, УрГПУ, кафедра ИИТ и МОИ.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике УрГПУ.
Протокол от 01.01.2001 г. № 7.
Зав. кафедрой ИИТиМОИ __________
Директор института математики, информатики и ИТ ________
1. Пояснительная записка
1.1. Наименование дисциплины
«Современные модели представления знаний»
1.2. Цели и задачи дисциплины
Основная цель изучения дисциплины – подготовка специалиста, имеющего представление о современных методах проектирования содержания обучения; способного использовать эти знания в профессиональной деятельности для совершенствования учебного процесса и реализации задач инновационной образовательной политики.
Задачи курса:
- сформировать понимание проблем применения новых подходов к структурированию содержания образования, связанных с разработкой различных, в том числе фреймовых моделей представления учебной информации; сформировать представление о концептуальной основе, достоинствах, недостатках, психологических особенностях и образовательных возможностях различных подходов к организации знаний, проблемах разработки и применения различных (в том числе фреймовых) моделей при обучении математике и информатике; сформировать понимание сущности фрейма как обобщенной схемы структурирования знаний; сформировать теоретические знания и практические умения в области методики конструирования различных моделей знаний; сформировать теоретические знания и практические умения в области методики применения различных (в том числе фреймовых) моделей структурирования содержания образования для достижения дидактических целей обучения; прививать осознание значимости приобретаемых знаний и умений для дальнейшей профессиональной деятельности.
Самостоятельная работа в рамках данного курса направлена на формирование у студентов профессиональных компетенций, стимулирование стремления к профессиональному самосовершенствованию, развитию саморефлексии в педагогической деятельности.
1.3. Место дисциплины в структуре ОПОП
Дисциплина «Современные модели представления знаний» относится к дисциплинам по выбору. При реализации данной дисциплины учитываются ее роль и место в общей системе дисциплин предметной подготовки будущего учителя информатики и математики. Данная дисциплина дополняет знания, получаемые в результате освоения дисциплин «Теория и методика обучения информатике», «Теория и методика обучения математике» «Методика обучения и воспитания».
Курс опирается на базовые знания и умения студентов в области педагогики и психологии.
Студенты, приступающие к освоению дисциплины должны иметь базовые знания о методах, формах, технологиях обучения и контроля, знание методики обучения конкретного учебного предмета.
1.4. Перечень планируемых результатов обучения дисциплинеПроцесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
профессиональных (ПК):
в области педагогической деятельности:
- способностью использовать современные методы и технологии обучения и диагностики (ПК-2).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- сущность концепций различных (в том числе фреймового) способов структурирования содержания обучения; различные модели фреймов; образовательные и развивающие возможности использования фреймовых моделей конструирования и представления знаний в плане решения образовательных и профессиональных задач;
уметь:
- проектировать концепцию и структуру модели (в том числе фрейма) на материале учебной дисциплины; разрабатывать различные модели знаний (в том числе фреймов) с использованием информационных технологий;
владеть:
- методикой разработки моделей знаний, в том числе на основе использования зарубежного опыта; навыками анализа результатов применения структурирования содержания образования при реализации обучения дисциплине.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.
Учебный курс по дисциплине включает следующие виды учебных работ: лекции (12), практические работы (24), самостоятельная работа (36), зачет.
1.6. Особенности реализации дисциплиныДисциплина «Современные модели представления знаний» реализуется на русском языке.
Для организации индивидуальной и самостоятельной работы студентов используется электронный ресурс: http://e-portal. uspu. ru.
2. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ 2.1. Учебно-тематический план очной формы обучения
№ п/п | Наименование раздела, темы | Всего трудоемкость | Аудиторные часы | Самостоятельная работа | ||
Всего | Лекции | Практические | ||||
1 | Знание: сущность понятия и классификация | 6 | 2 | 2 | 0 | 4 |
2 | Логическая и продукционная модели знаний | 14 | 6 | 2 | 4 | 8 |
3 | Семантическая и фреймовая модели знаний | 14 | 8 | 2 | 6 | 6 |
4 | Методика разработки различных моделей знаний | 24 | 12 | 4 | 8 | 12 |
5 | Методика использования различных моделей знаний в процессе обучения | 14 | 8 | 2 | 6 | 6 |
ИТОГО: | 72 | 36 | 12 | 24 | 36 |
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
В содержании теоретической части курса рассматриваются общие основы фреймового структурирования содержания образования, методики разработки фреймов и реализации учебного процесса с использованием фреймового представления знаний.
Тема 1. Знание: сущность понятия и классификация.
Сущность понятия «знание». Уровни формализации знания. Классификация знаний. Концепции представления знаний: семантическая, продукционная, логическая, фреймовая.
Тема 2. Логическая и продукционная модели знаний.
Сущность логической и продукционной моделей представлений знаний. Особенности, достоинства и недостатки логической и продукционной моделей представлений знаний. Примеры моделей в различных областях знаний. Методические приемы разработки моделей в области математики и информатики.
Тема 3. Семантическая и фреймовая модели знаний.
Сущность понятий «семантическая сеть» и «фрейм». Особенности, достоинства и недостатки семантической и фреймовой моделей знаний. Психологические основы фреймового способа организации знаний. Структура фрейма. Семантическая сеть фрейма. Классификация фреймов. Достоинства и недостатки фреймовой модели представления знаний. Типы фреймов. Модели фреймов.
Тема 4. Методика разработки различных моделей знаний.
Методика разработки логической, продукционной и семантической модели знаний в области математики и информатики. Методика разработки фреймовых схем. Требования к проектированию фреймовых схем. Фреймы как основа формирования ключевых и профессиональных компетенций. Учет основных факторов, влияющих на структуру фрейма. Оптимизация структуры фрейма.
Тема 5. Методика использования различных моделей знаний в процессе обучения.
Постановка конкретных дидактических целей использования модели представления знаний. Методика использования различных моделей знаний для повышения наглядности представления содержания образования, эффективности процесса обучения и развития интеллектуальных умений обучающихся.
В практической части программы предусмотрено приобретение студентами умений по формулированию дидактических целей использования моделей знаний для структурирования содержания образования, разработке различных моделей знаний на конкретном содержании учебных дисциплин, методику применения моделей для организации обучения конкретной дисциплине для повышения наглядности представления содержания образования, эффективности процесса обучения и развития интеллектуальных умений обучающихся.
Перечень тем лекционных занятий
Знание: сущность понятия и классификация. Логическая и продукционная модели знаний. Семантическая и фреймовая модели знаний. Методика разработки различных моделей знаний. Методика использования различных моделей знаний в процессе обучения.Перечень тем практических занятий
Разработка примеров представления знаний по конкретной дисциплине с помощью различных моделей. Разработка примеров фреймовых структур содержания обучения. Разработка содержания обучения конкретной дисциплине с использованием различных моделей знаний. Разработка методики использования содержания образования, структурированного с помощью различных моделей знаний, в учебном процессе.Вопросы для контроля и самоконтроля
В чем заключается сущность понятия «знание»? В чем заключается отличие знаний от данных и информации? Назовите модели представления знаний. Приведите примеры. В чем заключается сущность логической модели знаний? Приведите достоинства и недостатки логической модели знаний. В чем заключается сущность понятия «продукция»? Приведите достоинства и недостатки продукционной модели знаний. В чем заключается сущность понятия «семантическая сеть»? Приведите достоинства и недостатки семантической модели знаний. Какая модель представления знаний обладает большей универсальностью? Почему? Каковы психологические основания фреймовой структуры знаний? В чем заключается сущность понятия «фрейм»? Чем фреймовая модель знаний отличается от обычных схем? При обучении каким областям знаний и умений используют фреймовые модели? Опишите структуру фреймов. Назовите типы фреймов. Назовите основные модели фреймов. Опишите и приведите пример рамочного фрейма. Опишите и приведите пример фрейма в виде логико-смысловой схемы. Опишите и приведите пример сценарного фрейма. Зачем необходимо оптимизировать структуру фрейма? Для чего используют фреймы? В чем заключаются типичные ошибки разработки и применения фреймов? На чем основывается методика применения фреймов? В чем заключаются трудности разработки и использования фреймов? 4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплинеДля организации самостоятельной работы студентов по дисциплине используются авторские разработки:
- в электронном виде:
Учебно-методическое пособие «Модульно-рейтинговая технология обучения физике» (Глава 2).
Учебно-методическое пособие для студентов по выполнению практических работ «Модульно-рейтинговые технологии в образовании» (Практическая работа №3).
Презентации всех лекций.
В процессе самостоятельной работы каждый студент должен выполнить следующую работу:
Дать характеристику логической, продукционной, семантической и фреймовой модели знаний. Разработать примеры представления знаний по дисциплине с помощью семантической, продукционной, логической и фреймовой модели. Разработать примеры структур фреймов. Разработать модели фреймов для структурирования и представления знаний по конкретной дисциплине различных типов. Разработать методику применения фреймовых моделей для организации обучения конкретной дисциплине. 5. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации 5.1. Паспорт компетенций, формируемых в процессе изучения дисциплиныИзучение дисциплины направлено на формирование профессиональных компетенций в области педагогической деятельности:
- способность использовать современные методы и технологии обучения и диагностики (ПК-2).
Индекс | Формулировка компетенции | Показатели компетенции |
ПК-2 | способность использовать современные методы и технологии обучения и диагностики | знает:
умеет:
|
Вид контроля | Оценочное средство | Представление оценочного средства в ФОС | Критерии оценки |
Текущий | Собеседование | Контрольные вопросы | Правильность, полнота, понимание |
Промежуточный | Зачет в форме защиты проектов | Требования к содержанию проекта | Понимание проблемы, правильность, полнота, логичность, аргументированность |
Результаты использования оценочных средств позволяют преподавателю судить о сформированности или несформированности компетенций по выделенным показателям.
Текущий контроль осуществляется в форме собеседования по теоретической части учебного материала. На собеседовании студент получает два вопроса (перечень вопросов приведен в Приложении 1), ответы на которые оцениваются в соответствии с определенными критериями по 2-х балльной шкале: 0, 1.
Промежуточный контроль (зачет) осуществляется в форме защиты индивидуальных проектов. Студенты получают задание и выполняют его самостоятельно (содержание задания к зачету и требования к защите проекта приведены в Приложении 2). Защита проектов проходит в аудитории, с использованием средств мультимедиа, и сопровождается общей дискуссией и взаимооценкой результатов работы. Оценивается выполнение определенных требований к проекту по 2-х балльной шкале: 0, 1.
Итоговое суждение о сформированности в результате изучения дисциплины профессиональных компетенций формулируется на основе следующих правил:
1) по теоретической части курса (собеседование) и практической части (защита проекта) в отдельности должно быть получено не меньше 70% от максимального количества баллов;
2) общая оценка за зачет ставится в том случае, если студент сдал теоретическую часть (собеседование) и защитил индивидуальный проект по практической части.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 6.1. Рекомендуемая литератураОсновная
, Фреймовое представление знаний [Текст]: монография / , . М. : Народное образование; НИИ школьных технологий. 2005. 176 с. (2 экз.) Игошев -рейтинговая технология как средство повышения эффективности обучения физике: монография [Текст]/, , . М. : ВЛАДОС, 2010. 192 с. (50 экз.) Лозинская способ структурирования содержания модульной программы обучения физике [Текст] / // Известия Урал. гос. ун-та. Сер. 1. Проблемы образования, науки и культуры. 2009. № 3 (67). С. 176-184. (6 экз.) Штейнберг многомерные инструменты. Теория, методика, практика [Текст] / . М. : Народное образование, 2002. (2 экз.) нализ фреймов. Эссе об организации повседневного опыта / Ирвинг Гофман. Институт социологии РАН. 2004. (электронный экз.)Дополнительная
Методическое обеспечение на электронных носителях:
Электронный портал библиотеки УрГПУ. Режим доступа: http://uspu. ru/search
6.3. Печатные или электронные ресурсы для лиц с ОВЗВ процессе освоения дисциплины обучающимися с ограниченными возможностями здоровья используется специальное техническое и программное обеспечение.
Оборудование:
- читающая машина SARA CE; видео-увеличитель стационарный электронный TOPAZ XL-20; персональный компьютер с брайлевским дисплеем «Эверест».
Программное обеспечение:
- программа экранного доступа JAWS версия 13.0. (FREEDOM SCIENTIFIC); программа для чтения книг в текстовых форматах и перевода их в звуковые файлы БАЛАБОЛКА; программа экранного доступа NVDA; система распознавания текста ABBYY FineReader; голосовой модуль АЛЁНА (ACAPELA GROUP).
Для лекций используется аудитория, оборудованная стационарным мультимедийным проектором, экраном, маркерной доской. Все лекции сопровождаются презентациями в пакете MS POWER POINT.
Для практических занятий используются лекционная аудитория и компьютерный класс.
Студенты имеют доступ к электронной версии программы, электронным презентациям лекций, электронным учебно-методическим пособиям по дисциплине.
8. СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ ПРОГРАММЫкандидат педагогических наук,
доцент кафедры информатики, информационных технологий и методики обучения информатике УрГПУ,
раб. , 371-35-27
Приложения
Приложение 1
Контрольные вопросы
для собеседования
Модели представления знаний: семантическая, продукционная, логическая, фреймовая. Сущность понятия «фрейм». Отличие фреймов от других способов структурирования информации. Достоинства и недостатки фреймовых моделей представления знаний. Структура фрейма. Типы фреймов. Характеристика и цели использования фреймовой модели в виде рамки. Характеристика и цели использования фреймовой модели в виде логико-смысловой схемы. Характеристика и цели использования фреймовой модели в виде сценария. Требования к использованию фреймов для достижения дидактических целей. Методика разработки модели фрейма. Способы оптимизации структуры фрейма. Методика использования фреймов при организации обучения.Приложение 2
Компоненты задания к зачету (проекта)
Сформулировать цели разработки фреймовой модели знаний для структурирования содержания обучения по конкретной дисциплине. Разработать структуру 1 фреймовой модели знаний по дисциплине. Проанализировать когнитивные возможности разработанной модели фрейма в плане повышения эффективности процесса обучения и развития интеллектуальных умений обучающихся. Привести перечень тем, для структурирования содержания которых может быть использована разработанная модель фрейма. Разработать методику использования созданной фреймовой модели для организации процесса обучения.Требования к защите проекта:
Обосновать сформулированные дидактические цели разработки фреймовой модели знаний для структурирования содержания обучения по конкретной дисциплине Дать обоснованную характеристику структуры разработанной фреймовой модели знаний по дисциплине. Показать на примере нескольких тем применение разработанной модели фрейма. Описать методику использования созданной фреймовой модели для организации процесса обучения. Описать когнитивную эффективность разработанной модели фрейма.