الخميس، 18 أبريل 2013

دور نظم الخبيره في التعليم


دور النظم الخبيرة في التعليم 

إن برامج التعليم يجب أن تكون خبيرة في مجالها هو أمر بديهي إلا أنه يجب ألا ننسى أن الكثير من هذه البرامج التقليدية لا تستطيع حل المسائل التي تضعها للطلاب بنفسها. كما يجب أن يتمكن البرنامج الخبير من توليد المسائل آخذاً في الاعتبار قدرات الطالب العلمية بالتفصيل:
 مستوى أداء الطالب
 الصعوبات المتوقعة
مدى التأكيد على النقاط الصعبة
 الهدف من التعليم في تلك اللحظة.
كما يجب أن يكون قادراً على تنفيذ تعليمات المدرس لوضع مسائل أكثر صعوبة من التي قبلها على أن يمكن حلها بنفس الطريقة.

ويجب أن يكون البرنامج الخبير قادراً على إعطاء إجابات تفصيلية مرتبة موضحاً فيها النقاط الصعبة وعارضاً لخطوات الحل 

وذلك لتحقيق الأهداف التالية:


مقارنة حل الطالب بحل البرنامج .
 قياس وتقويم طريقة حل الطالب ومقارنتها بطريقة البرنامج .
مساعدة الطالب الذي بدأ في المسار الصحيح ولم يستطع أن يتعدى مرحلة معينة في الحل.

ويجب أن يكون البرنامج قادراً على الجمع بين الطرق الخوارزمية والتجريبية. ويكتسب البرنامج الطرق التجريبية من الخبراء البشريين وتتميز ملاءمتها لشرح المسائل الصعبة وطرق الشرح لأنها توضح كيفية عمل العقل البشري في مثل تلك المواقف . وعندما نضطر لاستخدام الطرق الخوارزمية فإنه يجب أن تكمل بطرق أكثر تعليمية للطالب أو تعتبر كصندوق مغلق. ولا يعتبر هذا عائقاً للبرنامج فهناك مستوى مع لكل إنسان أو برنامج لا يستطيع أن يتعداه.

المشاكل التي تحتاج الي نظم الخبيره


أنواع (تصنيف) المشاكل التي تحتاج إلى أنظمة خبيرة:

  1. التأويل والتفسير Interpretation:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: تشكيل نتائج أو توصيفات رفيعة المستوى من مجموعة من بيانات معطاة، مثل الجرائم. 
  2. التنبؤ Prediction:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: تصوّر عواقب محتملة نتيحة عوامل معطاة، مثال على ذلك: التنبؤ بأحوال الطقس. 
  3. التشخيص Diagnosis:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: تحدد سبب القصور ومواقع الضعف في الحالات المعقدة بناءاً على الأعراض الملاحظة. 
  4. التصميم Design:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: إيجاد تشكيل مناسب لمكونات نظام يخدم أهداف متقدمة مع وجود العديد من القيود. 
  5. التخطيط Planning:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: تدبير سلسلة من الأحداث المتعاقبة التي تحقق مجموعة من الأهداف بمعلومية شروط ابتدائية معينة وقيود تشغيل زمنية. مثال على ذلك: الذراع الآلية. 
  6. المراقبة Monitoring:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: مقارنة السلوك المشاهد للنظام مع السلوك المتوقع له! 
  7. محاولة إكتشاف الأخطاء وإصلاحها Debugging and Repair:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: توصيف وتطبيق علاج للقصور الموجود في نطاق معين. 
  8. التوجيه Instruction:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: اكتشاف ومن ثم تصحيح نقاط الضعف لفهم موضوع معين. 
  9. التحكم Control:
    بمعنى المشاكل التي تحتاج لحلها: السيطرة على سير العمل في بيئة معقدة.
المواصفات التي لابد من توافرها في المشاكل كي نحكم ونقول بأن هذه المشاكل تحتاج إلى أنظمة خبيرة لبناءها:
  1. أن تكون الحاجة لحلول هذه المشاكل مبررة لما يستلزمه بناء نظام خبير من التكلفة والجهد.
  2. عندما لا يتوفر الإنسان الخبير في كل الحالات التي نحتاج إليه فيها لحل المشكلة.
  3. عندما تكون المشكلة ممكنة الحل بطرق الاستدلال الرمزي symbolic reasoning دون الحاجة إلى مهارات حسية perceptual skills.
  4. عندما يكون نطاق المشكلة معرَّف well structured ولا يحتاج إلى حدس commonsense reasoning في حل بعض المشاكل التي تظهر فيه.
  5. عندما لا يمكن حل المشكلة باستخدام طرق الحساب التقليدية.
  6. عندما يتواجد خبراء في نطاق المشكلة مستعدين للتعاون باسلوب واضح وفصيح.
  7. عندما يكون حجم ومجال المشكلة معقول ومناسب، يستحق الوقت والجهد.

الفرق بين النظام الخبير والإنسان الخبير

الفرق بين النظام الخبير والإنسان الخبير


صورة مبدئية وبدائية جداً يكون الفرق بينهما:

1. في المعرفة:

تتكون المعرفة التي توجد لدى الإنسان الخبير من معرفة نظرية 
Theoretical نابعة عن فهم المشكلة بالإضافة إلى معرفة تطبيقية Practical نتجت من تجاربه وأظهرت فاعلية كبيرة في حل المشاكل وأعطته خبرات و معلومات جديدة وعملية، على عكس النظام الخبير الذي لا يمكنه التعلم من تجاربه بإضافة خبرات جديدة إلى قاعدة المعرفة خاصته، إنما يحتاج إلى تدخل من قبل الإنسان كي يضيف هذه الخبرات إليه! 
2. عملياً:
يملك الإنسان الخبير مهارات حسية (في الجراحة أو أسلوب التوضيح أثناء الحديث) ويملك حدساً يمكنه من التعامل مع معلومات غير دقيقة، وغير مكتملة أو حتى ذات نسبة صحّة صغيرة نسبياً. بينما يفتقر النظام الخبير إلى المهارات الحسية، وإلى الحدس في حل المشكلة، كما أنه لا يمكن أن يتعامل سوى مع معلومات ذات نسبة صحّة كبيرة.
إذن نستطيع القول أن النظام الخبير هو نسخة مركبة مما يتركب منه عقل الإنسان الخبير الذي مرت عليه الكثير من التجارب ولديه العديد من الخبرات، فهي برامج عملية تستخدم استراتيجيات استكشاف طورت من قبل الإنسان لحل فئة معينة من المشاكل، وبسبب استراتيجيات الاستكشاف هذه؛ فإن طبيعة مركز المعرفة (قاعدة البيانات) في أي نظام خبير معني بحل مشكلة محددة لابد من أن تكون:
1. تدعم عمليات التعليل، سواء كان تعليل وقتي لكل خطوة يقوم بها النظام، أو تعليل للقرار النهائي الذي يقدمه النظام. 
2. تسمح بعمليات التعديل بسهولة، سواء كانت لإضافة بعض المهارات إلى قاعدة البيانات أو إلى حذف بعضها منها. 
3. تعلّل عن طريق الاستكشاف، متشبهين هنا بطريقة التعليل في عقل الإنسان!

مجالات تطبيق نظم الخبيره


مجالات تطبيق الأنظمة الخبيرة 

إن المجالات التي استغلت فيها تكنولوجيا المعلومات بصفة أساسية ومثمرة و لا مجال لحصرها، لذا فان الأمثلة التي سوف نعطيها هنا ليست حصرا لمجال استخدام الأنظمة الخبيرة ولكن نماذج للإيضاح:
1- الطب :ويعتبر من أوائل الميادين التي طبقت فيها الأنظمة الخبيرة ،أشهر في هذا المجال نظام MYCIN لتشخيص أمراض الدم و داء السجايا .
2- الكيمياء :أشهرها نظام Dendral الخاص ببناء البروتين و التحليل بناء DNA.
3- نظم الحاسوب :مثل نظام PDP 2/03ونظام UAX/UMS لإدارة الأنظمة و تقليل مشاكل الأداء .
4- الجيولوجيا : من أشهرها نظام Prospectorونظام Dipmeter Advisor في مجال فحص السطوح السفلية للبناء الجيولوجي .
5- إدارة المعلومات :مثل نظام Material Advisor Toxic لمساعدة الأخصائيين
على تحديد المعلومات المتصلة بصناعة و توزيع المواد السامة التي ربما تباع في الأسواق .
6- المحاسبة :مثل نظام auditorلتقييم عمليات الاقتراض و الحالات الائتمانية و بعض النظم المتعلقة بالضرائب.
7- المالية : مثل نظام folio للمساعدة على اتخاذ القرارات المتعلقة بمحفظة الأسهم المالية.
8- القانون :أشهرها نظام Legal Aditor لمساعدة المحامي في قضايا القانون المدني .
9- التصنيع:أشهر اكسكون الذي يساعد المديرين في عمليات التخطيط و بناء المصانع و الوظائف.
10- المكتبات :مثل PlexusوAsk Bhrt اللذان طبقا بنجاح في مجموعة مكتبات في الولايات المتحدة الأمريكية .
11- التنقيب :مثل litho لتفسير القياسات المتعلقة بالخواص الفيزيائية لصخور منطقة التنقيب عن النفط .


أنواع المشاكل التي تختص بها النظم الخبيرة:

تنجح النظم الخبيرة في التعامل مع المشكلات التي تتطلب تنبؤ وتخطيط:
أ‌. التشخيص: تناسب التكنولوجيا التي تقوم على وضع القواعد (إذا كان كذا... يحدث كذا...) وصف كيفية العمل فيما يخص بخطوات اتخاذ القرار التشخيصية التي يتخذها المحترفون من الأطباء و المهندسين، فيتخذون قراراتهم على أساس مجموعة كبيرة من قواعد التخمين الناتجة من الخبرة و الموصوفة لمواقف معينة.
ب‌. التصميم: فيمكن استخدام النظم الخبيرة لاختيار مكونات أنظمة الحاسب و الدوائر الالكترونية، و من أشهر هذه النظم في هذا المجال XCON و هو النظام الذي يستخدم لتحديد مكونات الأجهزة في نظام الحاسب الذي تنتجه تبعا لأوامر العملاء و احتياجاتهم و طبيعة عملهم.
ث‌. تطبيقات التفسير: فتستخدم النظم الخبيرة بكثرة في تفسير المواقف من واقع المعلومات المتاحة فمثلا يستخدم النظام الخبير PUFF لتفسير البيانات من واقع اختبارات وظائف الغشاء المحيط بالرئة لتشخيص أمراض الرئة.
ت‌. التنبؤ: و تختص بالقدرة على تفسير البيلنات و الاستنتاج من واقعها بالنتائج المترتبة على مواقف معينة و يمكن للنظم الخبيرة التنبؤية أن تصمم لتقدير الطلب الكلي على البترول، و التنبؤ بالنواحي المحتملة للمشاكل السياسية العالمية و تقدير خسائر الديون المشكوك فيها من واقع قرارات الائتمان مثلا نظام الخبرة مثل بلانت PLANT الذي يمكنه التنبؤ بالخسائر في المحصول بسبب الإصابة الحشرية.

الفرق بين النظم الخبيرة ونظم المعلومات

الصفة النظم الخبيرة النظم الإلية التقليدية
المجال مجال محدد مجال عريض
قابلية التعديل سهلة التعديل صعبة التعديل
التوافق مع احتياجات المستفيدين يمكن أن تتوافق مع احتياجات كل مستفيد على حده بحيث يمكن عمل نظام لكل شخص تتوافق مع مجموعة كبيرة من المستفيدين و لا يمكن عمل نسخة لكل شخص
نوع البيانات يمكنها التعامل مع البيانات المؤكدة و غير مؤكدة حيث أنها يمكن أن تتعامل مع المعني لا تتعامل مع البيانات المؤكدة و المعروفة حيث أنها تتعامل مع النص
السببية يمكنها أن تقدم شرحا للسبب وراء اتخاذ قرار معين لا يمكنها تقديم السبب وراء اتخاذ قرارا معين
سهولة التعامل استخدام تعليمات الارتباط الشرطي حيث من السهل فهمها لأي شخص غير فني من الصعب فهم تركيبها ألبرامجي لأي شخص غير متخصص في لغات البرمجة
التحديث و الصياغة يمكن لأي شخص غير خبير أن يقوم بصياغتها لا يمكن ذلك إلا لخبير في المجال
نوع لغة البرمجة تعتمد على لغة رمزية منطقية في بنائها تعتمد على اللغات الخوارزمية في بنائها
المعرفة و المعلومة معرفة محددة معلومات و بيانات
المطور غالبا ما تحتاج إلى إنسان خبير عند بنائها و تطويرها لا يحتاج إلى إنسان خبير في الغالب عند بنائها و تطويرها .