Учёт структуры документа в методе автоматического аннотирования математических понятий в образовательных текстах

Обогащение образовательных текстов семантическим содержимым (в частности, дополнение документа гиперссылками на страницы сервиса, отображающего подробную информацию о понятиях, используемых в тексте) способствует повышению эффективности усвоения материала обучающимися. Существующие методы семантической разметки образовательных текстов не учитывают структурные особенности таких документов, что приводит к избыточному распознаванию понятий.


В статье описано развитие метода автоматического аннотирования математических понятий в образовательных математических текстах путем добавления функционала для учета структуры образовательного документа. Основное назначение метода заключается в обработке образовательных материалов курса дистанционного образования «Технология решения планиметрических задач». Соблюдение единого шаблона при создании страниц курса позволяет применить анализ веб-разметки страниц и ключевых слов, примененных создателями курса. Основной задачей в данном процессе является определение типа ячеек таблицы, в которых находятся текстовые фрагменты образовательных материалов. В соответствии с рекомендациями создателей курса, определения необходимо выделять в ячейках, содержащих постановку задачи, а также в тех блоках, где указаны входные данные задачи. Определение типа ячеек таблиц производится с помощью анализа их атрибутов и поиска ключевых слов в их содержимом. Такое ограничение распознаваемых фрагментов текста позволяет улучшить восприятие страниц курса учеником и повысить качество усвоения учебного материала.

семантический анализ, математическая онтология, дидактические отношения, математическое образование, разметка документа

1. Zouri M., Ferworn A. An Ontology-Based Approach for Curriculum Mapping in Higher Education // 2021 IEEE 11th Annu. Comput. Commun. Work. Conf. 2021. P. 141–147.

2. Cheniti Belcadhi L. Personalized feedback for self-assessment in lifelong learning environments based on semantic web // Comput. Human Behav. 2016. Vol. 55. P. 562–570.

3. Florrence M. Building a multilingual ontology for education domain using monto method // Comput. Sci. Inf. Technol. 2020.

4. Ibrahim M.E., Yang Y., Ndzi D.L., Yang G., Al-Maliki M. Ontology-Based Personalized Course Recommendation Framework // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 5180–5199.

5. Radovic M., Petrovic N., Tosic M. An Ontology-Driven Learning Assessment Using the Script Concordance Test // Appl. Sci. 2022. Vol. 12, No. 3.

6. Obeid C., Lahoud I., El Khoury H., Champin P.A. Ontology-based Recommender System in Higher Education // Web Conf. 2018 – Companion World Wide Web Conf. WWW 2018. 2018. P. 1031–1034.

7. Nikolaev K.S., Nevzorova O.A., Falileeva M.V. Developing the OntoMathEdu ecosystem for educational applications // CEUR Workshop Proc. 2021. Vol. 2910. P. 81–87.

8. Невзорова О.А., Фалилеева М.В., Липачёв Е.К., Шакирова Л.Р., Дюпина А.Э., Кириллович А.В. Образовательная онтология OntoMathEdu: проблемы онтологического инжиниринга // XX национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием, КИИ-2022. Труды конференции. В 2 т. Том 1. М.: Издательство МЭИ, 2022. С. 177–188.

9. Nevzorova O.A., Falileeva M.V., Kirillovich A.V., Lipachev E.K., Shakirova L.R., Dyupina A.E. OntoMathEdu Educational Ontology: Problems of Ontological Engineering // Pattern Recognit. Image Anal. 2023. Vol. 33. P. 460–466.

10. https://doi.org/10.1134/S1054661823030367

11. Dyupina A., Falileeva M. Problems of Designing Polylingual Ontology OntoMathEdu // Communications in Computer and Information Science. 2020. Vol. 1242. P. 179–190. https://doi.org/10.1007/978-3-030-65218-0_14

12. Shakirova L., Falileeva M., Kirillovich A., Lipachev E., Nevzorova O., Nevzorov V. Modeling and Evaluation of the Mathematical Educational Ontology // SSI-2019 Scientific Services & Internet Proceedings of the 21st Conference on Scientific Services & Internet (SSI-2019) Novorossiysk-Abrau, Russia, September 23–28, 2019. CEUR Workshop Proceedings. 2019. Vol. 2543. P. 305–319.

13. Шакирова Л.Р., Фалилеева М.В., Кириллович А.В., Липачёв Е.К., Невзорова О.А., Невзоров В.Н. Образовательная математическая онтология OntoMathEdu: структура и отношения // Научный сервис в сети Интернет: труды XXI Всероссийской научной конференции (23–28 сентября 2019 г., г. Новороссийск). М.: ИПМ им. М.В. Келдыша. 2019. C. 653–661.

14. Nevzorova O., Shakirova L., Falileeva M., Kirillovich A., Lipachev E., Nevzorov V. OntoMathEdu Educational Mathematical Ontology: Annotation of Concepts // Selected Contributions of the "Russian Advances in Artificial Intelligence" Track at RCAI 2020 co located with 18th Russian Conference on Artificial Intelligence (RCAI 2020). Moscow, Russia, October 10–16, 2020. Vol. 2648. P. 157–168.

15. Kirillovich A., Nevzorova O., Falileeva M., Lipachev E., Shakirova L. OntoMathEdu: A Linguistically Grounded Educational Mathematical Ontology // Intelligent Computer Mathematics. Series: Lecture Notes in Computer Science. 2020. Vol. 12236. P. 157–172. https://doi.org/10.1007/978-3-030-53518-6

16. Kirillovich A., Nevzorova O., Falileeva M., Lipachev E., Shakirova L. OntoMathEdu: Towards an Educational Mathematical Ontology // Edwin Brady et al. (Eds.). Workshop Papers at 12th Conference on Intelligent Computer Mathematics (CICM-WS 2019), Prague, Czech Republic, 8–12 July 2019. CEUR Workshop Proceedings. 2020. Vol. 2634.

17. Shakirova L., Falileeva M., Kirillovich A., Lipachev E., Nevzorova O., Nevzorov V. Modeling and Evaluation of the Mathematical Educational Ontology // Proceedings of the 21st Conference on Scientific Services & Internet (SSI-2019). CEUR Workshop Proceedings. Vol. 2543. P. 305–319.

18. Шакирова Л.Р., Фалилеева М.В., Кириллович А.В., Липачев Е.К., Невзорова О.А., Невзоров В.Н. Образовательная математическая онтология OntoMathEdu: структура и отношения // Научный сервис в сети Интернет. 2019. Том 21. С. 653–661. https://doi.org/10.20948/abrau-2019-84

19. Шакирова Л.Р., Фалилеева М.В., Кириллович А.В., Невзорова О.А. Проектирование образовательной математической онтологии: проблемы и методы решения на примере курса планиметрии // Труды международной конференции по компьютерной и когнитивной лингвистике: Материалы XV международной конференции по компьютерной и когнитивной лингвистике TEL-2018 в 2-х томах, Казань. 2018. С. 393–405. EDN SQGRVY.

20. Falileeva M., Kirillovich A., Shakirova L., Nevzorova O., Lipachev E., Dyupina A. OntoMathEdu Educational Mathematical Ontology: Prerequisites, Educational Levels and Educational Projections // CEUR Workshop Proceedings. 2020. Vol. 2784. P. 346–351.

21. Фалилеева М.В., Кириллович А.В., Hевзорова О.А., Шакирова Л.Р., Липачёв Е.К., Дюпина А.Э. Системы образовательных проекций, уровней и пререквизитов математической онтологии OntoMathEdu // Электронные библиотеки. 2021. Т. 24. № 3. С. 505–530. https://doi.org/10.26907/1562-5419-2021-24-3-505-530

22. Nevzorova O.A, Falileeva M.V, Kirillovich A.V, Shakirova L.R., Lipachev E.K., Dyupina A.E. Modeling of didactic relationships in the OntoMathEdu educational mathematical ontology // CEUR Workshop Proceedings. 2021. Vol. 2910. P. 11–21.

23. Фалилеева М.В., Кириллович А.В., Невзорова О.А., Шакирова Л.Р., Липачёв Е.К., Дюпина А.Э. Разработка образовательных проекций математической онтологии OntoMathEdu // Научный сервис в сети Интернет. 2020. Т. 22. С. 604–611. https://doi.org/10.20948/abrau-2020-26. EDN WBNWIC

24. Kirillovich A., Falileeva M., Nevzorova O., Lipachev E., Dyupina A., Shakirova L. Prerequisite Relationships of the OntoMathEdu Educational Mathematical Ontology // J.C. Figueroa-García et al. (Еds.). Proceedings of the 8th Workshop on Engineering Applications (WEA 2021). Communications in Computer and Information Science. 2021. Vol. 1431. P. 517–524. https://doi.org/10.1007/978-3-030-86702-7_44

25. Nevzorova O., Shakirova L., Falileeva M., Nikolaev K. Towards Ontology-Based Software Services for Teaching School Mathematics // L. Gómez Chova et al. (Еds.). Proceedings of the 15th International Technology, Education and Development Conference (INTED 2021), March 8–9th. 2021. P. 5288–5297. https://doi.org/10.21125/inted.2021.1085

26. Невзорова О.А., Липачёв Е.К., Николаев К.С. Cемантические сервисы цифровой экосистемы OntoMath для математического образования // Электронные библиотеки. 2023. Т. 26. № 4. С. 538–564.

27. https://doi.org/10.26907/1562-5419-2023-26-4-538–569

28. Nikolaev K.S., Kirillovich A.V., Nevzorova O.A. A corpus-based approach to elementary geometry knowledge test generation. // INTED2020 Proceedings. 2020. P. 6342–6348. https://doi.org/10.21125/inted.2020.1710

29. Невзорова О.А., Николаев К.С. Семантическое аннотирование математических формул в PDF-документах // Электронные библиотеки. 2022. Т. 25. № 6. C. 616–639. https://doi.org/10.26907/1562-5419-2022-25-6-616-639

30. Николаев К.С. Сервис генерации учебных карточек математических понятий для дистанционного курса по геометрии // Электронные библиотеки. 2023. Т. 26. № 3. P. 365–377. https://doi.org/10.26907/1562-5419-2023-26-3-365-377

31. Nevzorova O.A., Kirillovich A.V., Nikolaev K.S., Galiaskarova K.R. Towards a Semantically Annotated Corpus of Educational Mathematical Texts in Russian (short paper) // International Conference on Data Analytics and Management in Data Intensive Domains. 2019. P. 299–305. CEUR Workshop Proceedings. 2019. Vol. 2523. P. 299–305.