 |
В) Семантические связи действий
|
|
|
|
Семантические связи действий — модель описания умений, предложенная Пуатрено, Ришаром и Тижюсом (Poitrenaud, в печати), для анализа и понимания технических задач. Эта модель развивает и углубляет мысль о том, что в умениях имеется много семантических знаний относительно свойств объектов, а не только одни автоматиз-мы. Эти знания являются имплицитными и доступны только в действии, но они играют значительную роль при овладении навыком и в процессе научения - положительную в одних случаях и отрицательную в других. Важно подойти к пониманию этих знаний, тем более, что они не поддаются вербализации. Модель покоится на трех гипотезах, касающихся связей между общими и техническими знаниями.
Первая гипотеза состоит в том, что эти знания организованы исходя из целей и процедур, а не из реляционных знаний об объектах. Эта гипотеза опирается на два факта. В целом наблюдается слабая генерализация между ситуациями, имеющими ту же самую реляционную структуру, если только не присутствуют признаки, сигнализирующие об общности структуры. Напротив, наблюдается очень сильная генерализация между ситуациями, обладающими той же самой реляционной структурой, но при условии, что цель, которую надо достичь, остается одной и той же: это то, что выражается понятием переноса по аналогии.
Вторая гипотеза состоит в том, что процедуры суть свойства объектов, и они образуют основу категоризации объектов. Это та же идея, которая была представлена в понятии схемы у Пиаже, в том смысле, что схема является не только действием, совершаемым с объектом, но она в то же самое время есть способ для обнаружения этих свойств объекта (см. Inhelder, Cellerier, 1992). Эта идея основана на наблюдениях авторов, и они настаивали на важности функциональных свойств.
|
|
|
Третья гипотеза состоит в том, что реляционные знания вторичны и конструируются для того, чтобы подтвердить и доказать справедливость процедур. Согласно этой гипотезе, познание начинается с приобретения умений в какой-то области; эти умения позволяют катего-ризировать объекты и ввести тем самым связи инклюзии, которые явно и зримо не эксплицированы. Реляционные знания конструируются для того, чтобы придать этим умениям связанность и возможность экспрессивного выражения, что предполагает наличие отделимых друг от друга значений действий.
Язык описания умений развивался, исходя из этих идей. Этот язык имеет следующие свойства:
- это орудие описания и анализа, которое может описывать знания, правильные или неправильные, знания сиюминутные, знания пользователя (который только учится пользоваться системой) или знания того, кто уже является экспертом в этой области. Знание целевое есть знание операциональное, т.е. знание доступное и мобилизуемое при реализации известной задачи или при решении проблемы, представляющей из себя часть той области, в отношении которой уже имеется опыт, но для которой еще не известно решение.
- это орудие, позволяющее определить, каковы знания о техническом устройстве, позволяющие его использововать в соот-ветсвии с разными целями, которые можно поставить перед собой. Соответственно, это знание позволяет точно описывать новые формы технической документации и улучшает понимание этих устройств.
- это орудие, позволяющее описать знания, которыми обладает новичек в области задач, касающихся нового устройства; это орудие позволяет анализировать ошибочные концепции, формирующиеся при использовании новой системы. Именно это орудие позволяет предвидеть трудности обучения и организует его в последовательность. Формализация (которая была разработана Пуатрено, Ришаром и получила название PROCOPE) непосредственно выявляет организацию объектов, имплицитно включенных в процедуры: эти процедуры привязаны к классам объектов, организованных в семантическую сеть. Эта идея подкрепляется данными когнитивной психологии о репрезентации знаний, обучении и переносе обучения, а именно о переносе по аналогии. Это описание состоит из двух аспектов: 1) иерархическое разложение целей на подцели на пути от задачи к примитивным действиям и 2) описание объектов системы, к которым приложимы определенные процедуры.
|
|
|
Разложение целей на подцели
Процедуры суть правила разложения целей на подцели. Эти подцели, в свою очередь, могут быть разложены на другие подцели, еще более специфического уровня, пока не будет достигнут уровень примитивных действий, далее уже неразложимых, таких как брать, положить, воткнуть и коснуться. С понятием процедуры связано понятие устройства: устройство — это инструмент, используемый для реализации задачи. Рука — это особое устройство. Вообще-то задача может быть реализована при помощи множества устройств: писать можно рукой, на пишущей машинке, с помощью текстового редактора. Разложение может совершаться внутри задачи, без рассмотрения используемого устройства: например, переместить — это значит поднять и положить в любом другом месте. Разложение может предполагать подключение устройства: тогда нужно перейти от задачи к функциям или командам (например, чтобы переместить, переносят в клипборд, а потом вставляют). Или еще: чтобы перенести в клипборд выбирают, а затем активируют команду «резать». Эта команда может передавать управление другим, более примитивным командам: например, чтобы «вырезать» выходят в меню редактора, нажимают кнопку мыши и, не отпуская кнопки, перемещают курсор пока не появится надпись «присоединить», после чего отпускают кнопку мыши.
Процедура, рассмотренная под углом зрения своих эффектов, имеет множество результатов. Процедура, рассмотренная под углом зрения своего выполнения, является последовательностью подцелей, непосредственно невыполнимых (последние составляют объект разложения) или выполнимых (примитивные действия), позволяющих реализовать цель. Существуют правила упорядочения в последовательность, отражающие временные ограничения между подцелями. Кроме этого, всякая процедура имеет условия входа, а именно предварительные условия: сделать видимым тот параграф, который надо будет переделать. Помимо всего прочего, процедура имеет условия выхода, а именно, условия остановки, которые включаются при итерациях: например, вычеркивать буквы, одну за другой, пока не будет вычеркнута последняя буква.
|
|
|
Формат описания процедур остается одним и тем же на всех уровнях разложения: это очень важно, потому что обеспечивает большую гомогенность в описании. Итак, процедура — это:
предварительные требования (ситуативные);
последовательная организация подцелей;
постериорные требования (ситуативные).
Семантическая связь объектов устройства
Другим аспектом описания процедур является семантическая сеть тех типов объектов, к которым приложимы данные процедуры. Эта сеть структурирована посредством связи следования, которая является связью включения: Х является чем-то вроде Y, если с Х можно сделать все, что можно сделать с Y. Итак, существуют цели и процедуры, являющиеся более общими, чем другие в том смысле, что их можно приложить к самому большому числу объектов. Это означает, что один класс наследует цели и процедуры, связанные с вышестоящими классами, так же, как это происходит со свойствами в классической семантической сети. Итак, процедуры ведут себя точно так же, как и свойства объектов: класс объектов характеризуется одновременно целями (которые можно достичь), процедурами (которые позволяют реализовать эти цели) и их структурными свойствами. На рисунке 5.1. представлен фрагмент семантической сети, соответствующей знанию эксперта относительно части функций современного текстового редактора.
рис. 5.1. Фрагмент семантической сети, соответствующей знанию эксперта относительно части функции современного текстового редактора.
На рисунке (см. выше) прямоугольники являются классами, цели, прилагаемые к классам (и связанные с ними процедуры), написаны рядом с ними. Связь включения обозначена сплошной стрелкой.
|
|
|
Связь целое—часть обозначена пунктиром. Фраза и слово оказываются в одном и том же классе, который можно назвать цепочкой, ведь со словом и с фразой можно сделать одно и то же, а именно вычеркнуть по итерации, т.е. вычеркнуть их путем вычеркивания каждой буквы. Итак, слово состоит из букв, фраза из слов и т.д. Эта сеть указывает на то, что можно сделать с каждым объектом. Слово может быть выбрано двойным кликом в качестве слова как такового: эта процедура является специфической, потому что приложима только к слову. Оно может быть вычеркнуто буква за буквой в качестве цепочки: в этом оно разделяет общую процедуру с фразой. Оно может быть вычеркнуто драгом в качестве элемента после того, как оно было вы-бранно. В этом оно разделяет общие процедуры со всеми другими элементами, представленными на рисунке.
Если дана цель, которую надо приложить к объекту, например переместить слово, то семантическая сеть и правила разложения целей на подцели (которые суть процедуры) позволяют определить, какова последовательность возможных действий. Например, цель «переместить» имеет в качестве процедуры (1 — перевести в клип-борд, 2 — вставить), эта же цель имеет в качестве процедуры (1 — стереть, 2 — переписать заново). Если выбрана первая процедура, то осуществляется поиск по выполнению первой подцели, т.е. подцели перевода в клипборд. Семантическая сеть позволяет получить знания о том, что слово можно перенести в клипборд, рассматривая его в качестве элемента. В процедурах содержится умение переноса элемента в клипборд, это: 1 — «кликнуть» меню редактора, 2 — выбрать команду «копирование». Операция «клик» является примитивом. Выбор команды «копирование» является процедурой, которая прилагается ко всем элементам меню (на рисунке не показано) и состоит из: 1 — поместить курсор на меню, 2 — нажать кнопку мыши, 3 — переместить курсор на имя команды, 4 — когда курсор стоит на команде, отпустить кнопку мыши. Реализация второй подцели «Вставка» осуществляется точно так же — путем прохождения по семантической сети и используя правила разложения целей.
Информация, содержащаяся в семантической сети, позволяет узнать, какие цели можно достичь на объектах; информация, содержащаяся в процедурах, позволяет узнать, как можно реализовать эти цели. Вполне возможно, что имеются сведения о том, что цель может быть достигнута на этом объекте, но не известно, как это сделать: это выражается в том, что семантическая сеть содержит цель в классе, соответствующем объекту или же вышестоящему классу, но нет информации относительно процедуры. Когда начинают использовать текстовый редактор, то используют знания, имевшиеся относительно пишущей машинки или письма рукой. При этом не знают того, что пространство также является буквой: в частности, не знают, что букву можно стереть. Если имеется пробел в середине слова, который надо стереть, то не пытаются его стереть, даже если умеют стирать букву или цифру. Эта модель позволяет предвидеть, что не будет переноса по аналогии, потому что пробел не составляет часть класса букв и цифр. Пользователь ищет другую процедуру, навеянную опытом писания рукой: стереть конец слова и правильно переписать после последней буквы от начала слова (Sander, Richard, готовится к печати).
|
|
|
Эта модель репрезентации знаний позволяет представить в наглядном виде все то, что умеют делать на объектах в какой-то области. Для того, чтобы знать, что же будет делаться конкретно, нужны другие гипотезы, определяющие, в частности, правила выбора между имеющимися в распоряжении процедурами (мы их здесь не будем описывать). Выбор действий совершается путем переработки семантической сети действий. Можно разложить цели до некоторого уровня, так и не дойдя до уровня примитивных действий, т.е. действий выполнения: именно это просходит при планировании, когда разработка плана совершается, исходя из подцелей, не детализированных полностью.
Существует достаточно ограниченный способ переработки, который заключается в непосредственном переходе к выполнению. Он состоит в том, что берется первая подцель; если эта подцель имеет предварительное требование, требующее реализации, то эта первая подцель разлагается и берется подцель, полученная в результате разложения. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут уровень примитивного действия, т.е. выполняемого, и тогда его немедленно выполняют. Затем поднимаются к первой подцели, еще невыполненной, и так далее. Итак, нет необходимости удерживать в памяти подцели более высокого уровня чем тот, на котором осуществляется в данный момент выполнение. Например, когда стоит задача по перемещению параграфа, то «кликают» на меню редактора;
при этом достаточно помнить, что это выполняется для того, чтобы выбрать команду «Копировать» (также, как если выполняется «Копирование», то это осуществляется для переноса в клипборд, а перенос в клипборд выполняется для того, чтобы переместить).
Этот способ действия влечет за собой минимальную нагрузку на оперативную память, потому что не надо запоминать цели, которые в настоящее время реально не выполняются. Так, когда выполняется перенос в клипборд, вовсе не обязательно держать в памяти то, что после того, как будет сделан перенос, надо будет выполнить операцию «Вставить». По завершении переноса в клипборд достаточно обратиться к процедуре «Переместить»: тогда в этой процедуре находится следующая подцель, которую следует выполнить, т.е. «Вставить». На этом основании данный способ переработки можно назвать базовым механизмом программирования действия.
Г) Автоматизация действия
Такой механизм нуждается в оперативной памяти: он медленный и может порождать значительные ментальные нагрузки. По мере приобретения опыта наблюдается автоматизация деятельности. Андерсон (Anderson, 1983; Anderson et al., 1981) использует понятие компиляции знаний в качестве аналогии для объяснения автоматизации.
Компилированная программа может непосредственно выполняться машиной. Интерпретируемая программа должна быть предварительно переведена на язык выполнения. Согласно Андерсону, автоматизацию характеризуют два процесса: процедурализация и композиция.
Процесс операционализации декларативных знаний начинается с партикуляризации общих схем действия путем замещения переменных в схеме на специфические значения ситуации. Эта партикуляри-зованная схема находится в оперативной памяти и образует репрезентацию задачи. Затем, исходя из этой партикуляризованной схемы, делается расчет действий, подлежащих реализации.
Так порождается процесс реализации глобального действия. Этот процесс оставляет след в долговременной памяти, и если он повторялся достаточное число раз, то стабилизируется и образует процедурное знание, поддающееся прямому восстановлению в памяти. Эти знания приемлемы только для определенных контекстов и активируются только в них.
Рассмотрим процедуру «перелить в». Она состоит из двух подцелей:
- поставить сосуд, откуда нужно перелить субстанцию, поверх сосуда, в который надо ее перелить;
- перевернуть первый сосуд.
Эта схема является уже процедурализацией переливания. На самом деле, общий смысл действия «перелить» - это «перевернуть содержащий сосуд»: действие перемещения не обязательно имплицировано в действии переливания. Это выражается, например, такой фразой: «Ребенок набрал воду в свое ведро и вылил ее в море». Несомненно, что еще более партикуляризованная процедура для «перелить в» создается в том случае, если содержащим сосудом является ложка. В этом случае предварительное требование для перемещения — «иметь в ложке» — никогда не реализовано: надо сначала взять; в этом случае образуется что-то вроде процедуры:
- взять в ложку;
- переместить ложку выше над сосудом;
- повернуть ложку.
Когда речь идет о том, чтобы «вылить в» ложкой, активируется эта схема действия, потому что она является очень специфической: тут мало переменных, которые необходимо партикуляризовать для того, чтобы схему можно было приложить к ситуации.
Второй процесс, предложенный Андерсоном, это композиция: два действия, которые регулярно случаются при реализации задачи, не являются более объектом двух различных команд: они запускаются одной единой командой. Таким образом, композиция ответственна за запуск действий и их перегруппировку в блоки: поэтому, она уменьшает ментальную нагрузку на оперативную память. Ясно, что процессы процедурализации и композиции могут порождаться механизмами ассоциативного научения.
|
|
|
