Использование базы данных и базы знаний в профессиональной деятельности педагога

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Рязанского государственного университета имени С.А Есенина”



Кафедра информатизации и методики информатики




 Реферат по дисциплине

“Информационные технологии в образовании”
на тему:
“Использование базы данных и базы знаний в профессиональной деятельности педагога”







Выполнила:
Студентка 1 курса группы D
Института иностранных языков 
отделения английского языка
Левина Анастасия Александровна

Проверила:
Мостяева Ирина Владимировна 








Рязань 2016

Оглавление

Введение	3

Глава 1. Базы знаний как современные интеллектуальные информационные системы	4

		1.1.	Классификация и применения баз знаний.	4

	1.2 .  Базы знаний в интеллектуальной системе.	6

Глава 2. Использование базы данных и базы знаний в профессиональной деятельности педагогика	9

	2.1. Современные интеллектуальные информационные системы	9

	2.2. Базы данных и базы знаний  в педагогической деятельности.	12

Заключение	16

Список литературы	17












Введение

Мы живем в XXI в. Наше общество находится в состоянии перехода от индустриального общества к постиндустриальному. Мы развиваемся все больше и больше, делаем новые открытия, осуществляем  информатизация, т.е. развитие информационных технологий, обеспечивающих достижение и поддержание уровня информированности общества, которое необходимо для улучшения условий жизни в обществе. Появляется огромное количество знаний, получаемых человечеством, значит, возникает необходимость и их хранения и управления доступом к ним. Поэтому человечеству необходимо научиться пользоваться всеми возможностями новых технологий и предметом нашего рассмотрения является программное обеспечение автоматизированного банка данных - системы управления базами данных.  Целью данной работы является исследование устройства и функций базы данных b  использование баз на примерах в педагогической деятельности. В наше время друг учителя – компьютер. С его помощью педагоги могут донести информацию не только информативно, но и визуально. Каждый может наполнить свой урок красочными презентациями, интеллектуальными викторинами и играми, тестами. Мы рассмотрим основные функции и их классификацию. При этом большое внимание будем уделять использованию этих программ в информационных системах крупных предприятий и организаций. Предметной областью называется фрагмент реальности, который описывается или моделируется с помощью базы данных и ее приложений. В предметной области выделяются информационные объекты - идентифицируемые объекты реального мира, процессы, системы, понятия и т.д., сведения о которых хранятся в базе данных.

Актуальность выбранной темы заключается в том, что на данный момент в современных системах управления базами данных имеется возможность не только хранить данные в своих структурах, но и хранить программный код -  методы, с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другим программно – аппаратным комплексом. Целью контрольной работы является изучить принцип работы системы управления базами данных.

 Задачи:

-  рассмотреть базу знаний и базу данных;

- найти связь между ними и рассмотреть использование;

- изучение взаимосвязи понятий информация и данные;

- дать определение, что такое система управления базами данных;

Глава 1. Базы знаний как современные интеллектуальные информационные системы

Классификация и применения баз знаний.

Для начала начнем с определения. База знаний - это база данных, которая содержит в себе некоторые правила вывода и информацию о человеческом опыте и знаниях и умениях в некоторой предметной области. База данных — особая организованная в соответствии с определёнными правилами совокупность данных, которая хранится в памяти компьютера и характеризует актуальное состояние некоторой предметной области. Предназначается для  использования удовлетворений информационных потребностей пользователей. 

 	Отличия баз знаний от баз данных:

База знаний - семантическая модель, которая описывает предметную область и позволяет отвечать на такие вопросы из этой предметной области, ответы на которые в явном виде нельзя сразу найти в базе. База знаний является основным компонентом интеллектуальных и экспертных систем.

База данных - совокупность связанных компонентов, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования она независимая от прикладных программ. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД)

Базы данных:

- могут работать с однородными данными

- представляет собой жестко структурированную модель

- данные представлены в виде набора записей

Базы знаний:

- могут содержать разнородные и разнотипные данные

- представляют собой открытую модель

- знания представлены в виде семантической сети

База знаний —   это особого рода база данных, которая разработана  для управления знаниями, то есть сбором и хранением; поиском и выдачей знаний. Раздел искусственного интеллекта, который изучает базы знаний и методы работы со знаниями - называется инженерией знаний.

Под базами знаний понимает совокупность фактов и правил вывода, допускающих логический вывод и осмысленную обработку информации. В языке Пролог базы знаний описываются в форме конкретных фактов и правил логического вывода над базами данных и процедурами обработки информации, представляющих сведения и знания о людях, предметах, фактах событиях и процессах в логической форме. Иерархический способ представления в базе знаний набора понятий и их отношений называется онтологией. Онтологию некоторой области знаний вместе со сведениями о свойствах конкретных объектов также можно назвать базой знаний.







Структура базы данных.

Файл (таблица) включает в себя  набор данных о каком-либо  предмете или объекте. Данные в таблице (файле) хранятся в виде столбцов (полей) и строк (записей). Все данные в таблице должны относиться к объектам одного типа и только к ним. Поле файла (таблицы) определяет род сведений о предмете. Запись -  набор сведений, о чем или ком-либо. Каждая запись в таблице содержит один и тот же набор полей и каждое поле одного и того же рода сведения о предмете

Классификация баз знаний

Базы знаний различают по уровням сложности систем, в которых они применяются: 

•        База знаний  всемирного масштаба — например, Интернет или Википедия

•        Базы знаний национальные — например, Википедия

•        Базы знаний отраслевые — например, Автомобильная энциклопедия

•        Базы знаний организаций 

•        Базы знаний экспертных систем 

•        Базы знаний специалистов 

Прямое использование знаний из базы знаний для решения задач обеспечивается механизмом получения решений - процедурой поиска и планирования, а также и решения. Механизм решения дает возможность извлекать из базы знаний ответы на вопросы и получать решения, которые формулируются в терминах понятий, которые хранятся в базе. Примеры запросов:

Нужно найти объект, удовлетворяющий заданному условию;

Какие действия нужно выполнить в такой ситуации .

 	Создание и использование систем искусственного интеллекта потребует огромных баз знаний. 

       С недавнего времени память была одной из самых важных и необходимых составляющих компонентов компьютера. Не обращая внимания  на разницу в методах реализации, большинство вычислительных машин оснащены необходимым аппаратным обеспечением для обработки и хранения информации. В наше время невозможно представить работу какого-либо приложения, хоть игры, хоть сайта, без получения, обработки и записи определённого типа данных. Системы управления базами данных (СУБД) — это высокоуровневое программное обеспечение, работающее с низкоуровневыми API. Для решения различных проблем создавались новые виды СУБД (реляционные, NoSQL и т.д.) и их новые реализации (MySQL, PostgreSQL, MongoDB, Redis и т.д.). 

Слово информация в переводе с латинского языка обозначает  разъяснение и изложение, а данные – это ещё не до конца обработанный информационный материал. В настоящее время некоторые люди спорят по поводу этих двух понятий.  Различны или похожи они? Но тем не менее, каждый играет важную роль. Например, информация имеет некоторые свойства:
- объективность
- полнота

-адекватность

-доступность

-актуальность

А над данными мы может выполнять некоторые операции:

Сбор

Формализация

Фильтрация

Сортировка

Защита

Архивация

Транспортировка

Преобразования 

Вот некоторые отличия между двумя этими понятиями. Если мы посмотрим на определение базы данных, то заметим: база данных – это совокупность хранящихся вместе данных, которые взаимосвязаны между собой.  Отсюда следует, что важно различать эти понятия. Важно знать, какие данные бывают (особенно проверять достоверность). Ведь все это важно для правильной базы данных и базы знаний.  Информация и данные – это важные её составляющие компоненты и не случайно,  одной из мною поставленных задач была именно выявить связь и различие между этими понятиями. 

1.2 .  Базы знаний в интеллектуальной системе.

Интеллектуальная информационная система (ИИС) — это один из видов механических или машинных информационных систем, иногда ИИС называют концепцией, основанных на познаниях. Интеллектуальная информатика — это часть области изучения информационных учений, связанных с компьютерами, которые побуждают процесс решения задачи путем повторения и удвоения функций человеческого мозга. Информационный интеллект включает в себя совокупность программного и аппаратного обеспечения и методов имитации обыденной человеку деятельности как умственной (осознания и принятие решений, оценки, решение задач, обучение, обсуждения и поиск данных), так и физической. Системные решения задач формируются с помощью представления умственного процесса человека, а умственного или познавательное моделирование решает проблемы и вопросы, оценивая знания как человек.

Простейшие базы знаний применяются для создания консультационных систем и хранения данных об организации: документов, руководств, статей технического обеспечения. Основная задача создания таких баз — помочь людям, у которых нет навыком, опыта найти существующее описание способа решения какой-либо проблемы предметной области. Онтология может служить для представления в базе знаний иерархии понятий и их отношений. Системы, основанные на знаниях, реализуются на базе следующих мыслительных алгоритмов: 

- экспертные системы;

- нейронные сети;

- нечёткая логика;

- генетические алгоритмы. 





Интеллектуальные системы. 



Необходимо обратиться к особенностям, которые могут  быть у интеллектуальной системы, и которые связаны с  базой знаний.

1)  Машинное обучение: Это модификация своей базы знаний в процессе работы интеллектуальной системы и адаптация к проблемной области. Можно провести аналогию с человеческой способностью «набирать опыт».

2) Автоматическое доказательство (вывод): Способность системы выводить новые знания из старых и находить закономерности в базах знаний. 

3) Интроспекция: Нахождение несоответствий, несовпадения в базах знаний, отслеживание за правильным их формированием.

4) Доказательство заключения: Способность системы «объяснить» ход её рассуждений по нахождению решения и причем «по первому требованию».

 Целью машинного обучения является частичная или полная автоматизация решения сложных профессиональных задач в самых разных областях человеческой деятельности. Сфера применений машинного обучения постоянно расширяется. Повсеместная информатизация приводит к накоплению огромных объёмов данных в науке и производстве и бизнесе и транспорте и здравоохранении. Раньше, когда таких данных не было и  эти задачи либо вообще не ставились, либо решались совершенно другими методами.  Автоматическое доказательство —   доказательство, которое реализуется программно. В основе заложен аппарат математической логики. Используются идеи теории искусственного интеллекта. Процесс доказательства основывается на логике высказываний и логике отношений.  Наряду с системами с базой знаний существуют другие приложения информационной интеллектуальной системой: игры, решение головоломок, обработка естественного языка, распознавание речи, машинное зрение, робототехника, интеллектуальное обучение, обучение машины и решение общих задач. Развитие этих направлений будет способствовать разработке более совершенных и более «похожих на человека» систем с базой знаний.  У компьютера большие возможности искусственного интеллекта. Он превратится из механизма для обработки данных в устройство для обработки знаний. Имея сенсорные связи и роботов, система с базой знаний сможет собирать и анализировать информацию и  действовать без вмешательства человека. Языковое программное обеспечение будет имитировать интуицию. Дополнительные технологии, такие как нейросети или «широкомасштабная» параллельная обработка, подготовят почву для появления интеллектуальных машин более высокого уровня. 

Целью машинного обучения является частичная или полная автоматизация решения сложных профессиональных задач в самых разных областях человеческой деятельности.

- Машинное обучение имеет глобальный диапазон приложений:

- Распознавание речи

- Узнавание изображений

- Опознание рукописного ввода

- Техническая диагностика

- Медицинское исследование

- Прогнозирование временных рядов

- Био-информатика

- Раскрытие мошенничества

- Разоблачение спама

- Классификация документов

- Биржевой технический анализ

- Финансовый надзор

- Кредитная классификация 

- Предсказание ухода клиентов

Глава 2. Использование базы данных и базы знаний в профессиональной деятельности педагогика 

2.1. Современные интеллектуальные информационные системы

Интеллектуальные информационные системы могут размещаться на каком-либо сайте, где пользователь задает системе вопросы на обычном и доступном языке или отвечает на вопросы системы и находит необходимую информацию.

Классификация ИИС

Интеллектуальные поисковики (например, система Старт)

Экспертные системы

Собственно экспертные системы (ЭС)

Интерактивные баннеры (web + ЭС)

Вопросно-ответные системы (в некоторых источниках «системы общения»)

Виртуальные собеседники

Виртуальные цифровые помощники

Обычно экспертные системы в интернете выполняют рекламно-информационные функции (интерактивные баннеры), а серьёзные системы (такие, как, например, экспертные системы диагностики оборудования) используются локально, так как выполняют определенные  особенные задачи. Интеллектуальные поисковики отличаются от виртуальных собеседников тем, что они достаточно безлики. В ответ на вопрос выдают некоторую выжимку из источников знаний, а собеседники обладают «характером» и особой манерой общения (могут использовать сленг, ненормативную лексику) и их ответы должны быть предельно лаконичными (иногда даже просто в форме смайликов, если это соответствует контексту). Для разработки интеллектуальные информационные системы раньше использовались логические языки (Пролог, Лисп и т. д.), а сейчас используются различные процедурные языки. Логико-математическое обеспечение разрабатывается как для самих модулей систем, так и для состыковки этих модулей. Но по настоящее время не обнаружилось и не удалось создать универсальной логико-математической системы, которая могла бы удовлетворить потребности любого разработчика интеллектуальной информационной системы и поэтому приходится либо удваивать накопленный опыт или создавать логику системы самостоятельно.   

В области лингвистики тоже есть огромное количество проблем и задач, которые необходимо решить. Рассмотрим: например, для обеспечения работы системы в режиме диалога с пользователем на естественном языке нужно заложить в систему алгоритмы формализации естественного языка, а эта задача оказалась очень сложной, чем задумывалось в плане развития интеллектуальных систем. Еще одна проблема — постоянная изменчивость языка, которая обязательно должна быть отражена в системах искусственного интеллекта.

Этапы проектирования ИИС.



1. Идентификация определения задач и распознавание их характеристик. Создается техническое задание на проектируемую систему и ограничивается круг пользователей системы до определенного количества.

2. Выделение главных концепций предметной области, которые отражают знания круга экспертов. Инженер знаний определяет формальные средства представления знаний и процедуры получения решений. Выделяют и определяют понятия, которые дают понятие выбора характерной схемы в представлениях знаний эксперта о предметной области. Главной основой познаний о проблемной области является человек-эксперт и книги и технологические описания и  инструкции и документы, методы автоматизированного заполнения базы знаний. Следующим очень важным  источником знаний является Интернет - традиционный поиск необходимой информации и знаний, а также интеллектуальные агенты - программные роботы.

3 . Выбор формализма представления знаний и определение механизма вывода решений. Разработанная структура для представления знаний является основой для реализации следующего этапа — непосредственного построения базы знаний системы.

4.  Выбор или разработка языка представления знаний. После того как правила сформулированы и представлены на выбранном языке, они заносятся инженером знаний в базе знаний. 

5.  Тестирование системы путем решения конкретных проверочных задач. Этапы создания интеллектуальных систем не являются четко очерченными. Между некоторыми из них трудно провести временную и содержательную границу.  

2.2. Базы данных и базы знаний  в педагогической деятельности.

Сейчас развитие информационных технологий вносят огромное воздействие на сферу образования. Стоить отметить, что эти технологии могут очень результативно применяться не только в процессе передачи знаний, но и в управлении образовательным процессом. Современные технологии так близко подошли к нашей жизни, что мы порой не замечает этого. Не случайно, что во многих школах можно найти класс, в котором дети всегда занимаются за компьютерами (я говорю не об уроках информатики, а обо всех предметах). Современные люди добились таких шансов, что практика информационных компьютерных технологий приводит к достижению качественных абсолютно новых образовательных результатов, делают быстрым процесс управленческой деятельности и повышают ее эффективность в работе. Происходит смена принципов и концепций и идей и целей образования. Совершенно иные педагогические технологии подразумевают новые подходы к обучению и воспитанию и развитию учащихся. Каждый учитель теперь должен уметь совладать и преподнести урок, используя компьютерные технологии. Уже во многих школах в каждом классе учитель имеет доступ к компьютеру. Особую актуальность приобретают задачи, направленные на подготовку школьников к жизни в условиях информационного общества, на формирование способности к успешной социализации в этом обществе.

Для решения этих задач в настоящее время активно разрабатываются модели создания Единого Информационного Пространства Школы (ЕИПШ).

Основными модулями ЕИПШ являются:

- организационно-управленческий;

- информационно-методический;

- Образовательный;

- научно-исследовательский;

- воспитательный и культурно-просветительский;

Создание в образовательном учреждении развитой информационной структуры, наполнение ее конкретным содержанием и организация свободного доступа к материалам на электронных носителях поможет всем участникам образовательного процесса решать не только управленческие, но и образовательные задачи. Методически и дидактически проработанные информационные базы данных становится актуально использовать и для поддержки дистанционного обучения в школе. Учителя получат возможность использовать современные информационные технологии в учебно-воспитательном процессе. Учащиеся приобретут умения и навыки работы с большими объемами информации: Большую пользу принесет учащимся и участие в разработке баз данных с использованием различных программ: Microsoft Access, Excel, Visual Basic, , Ulead PhotoExpress, Photo Album и др.

Методическая работа состоит из двух частей.

В первой части «Обработка баз данных и списков в Microsoft Excel» приведено подробное описание разработки конкретной базы данных.

Во второй части «Создание баз данных изображений» описано создание баз данных графических изображений в разных специализированных средах (File Brower программы Adobe Photoshop), подготовка фотоальбомов и размещение веб-галерей в Интернете. Программы Microsoft Access и Excel учащиеся изучают на уроках информатики в основной и старшей школе. С другими программами они могут познакомиться на подготовительных курсах или изучить их самостоятельно, потому что эти программы имеются в интернете в открытом доступе. Чаще всего, некоторые программы уже имеются на компьютере. Создание баз данных лучше осуществлять в рамках проектной деятельности. При правильном действии работы и доведении до конечного результата она является весьма полезной с точки зрения дальнейшего практического применения и  формирования умения собирать, систематизировать и анализировать информацию. А региональная направленность позволит прививать любовь к родному краю и уважение к его истории. Данное методическое пособие будет полезно руководителям образовательных учреждений, творчески работающим учителям и их талантливым ученикам.




Заключение


Поставленная цель и задачи выполнена. Мы рассмотрела базу данных и её роль в жизнь человека с точки зрения компьютерных технология. Нашли связь и различие между некоторыми понятиями.  Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность широкого использования автоматизированных информационных систем.
      Итак, можно сделать вывод, что база данных и база знаний играют очень важную роль в профессиональной педагогической деятельности. Я привела несколько примером её использования. Так, например, учителя смогут сами делать отчеты и формировать нужные и определенные списки. Проще будет составить список  и в школьной библиотеке. Проведенное исследование позвонило нам лишний раз убедиться, что компьютерные технологии не стоят на месте, они развиваются, а вместе с этим и развивается наша жизнь. Они внесли в нашу жизнь огромный вклад. Никто не может представить уже себе жизнь, без современных технологий. Можно бесконечно много говорить на эту тему. Ведь если мы посмотрим на это с другой стороны, то убедимся, что есть и минусы. Но это уже касается другой темы.

Таким образов, нам удалось узнать: на какие типа делится база данных. Как она связана с базой знаний. Почему эти понятия такие близкие, и какую роль они играют в педагогической деятельности. 
И последнее, на что стоит обратить внимание – это будущее. Все-таки, компьютерные технологии побеждают, и их значимость всё больше и больше становится. 


Список литературы

1.   Глушаков, С. В. Персональный компьютер. Настольная книга пользователя: учебный курс / С. В. Глушаков, А. С. Срядный. – Харьков: Фолио, 2002. – 622 с.

2.  Фридланд, А. Я. Информатика и компьютерные технологии: учебное пособие / А. Я. Фридланд, Л. С. Ханамирова. – М.: Астрель, 2003. – 524 с.

3.  Информатика. Учебное пособие для студ. пед. вузов /А.В.Могилёв; Н.И.Пак, Е.К.Хённер; Под ред. Е.К.Хённера. – М., 1999. - 816 с стр. 185 - 187

4. 

5.

15.......................