Онтологічні платформи для трансдисциплінарної STEM-освіти

Abstract

The article explores the scientific and technological foundations for the use of ontological platforms and semantic knowledge integration technologies in the context of STEM education development. A comprehensive analysis of modern ontology construction tools that ensure the formalization of knowledge, the establishment of semantic relationships between educational concepts, and the integration of educational resources different disciplines is conducted. A conceptual model of transdisciplinary STEM ontology is substantiated, which includes the structure of entities, properties, relations, and logical rules and ensures the formation of interdisciplinary connections in the educational process. The architecture of an ontology-driven educational system is proposed, which provides for the integration of semantic knowledge models with analytical modules and cognitive educational services. The possibilities of using ontological platforms to create adaptive educational environments in which automated analysis of educational data, identification of knowledge gaps, and formation of personalized recommendations for students are carried out are considered. The prospects for integrating the developed models into digital educational ECO-systems are revealed, which contributes to the development of intelligent educational services and increases the effectiveness of STEM training.

У статті досліджуються науково-технологічні засади використання онтологічних платформ і технологій семантичної інтеграції знань у контексті розвитку STEM-освіти. Проведено комплексний аналіз сучасних інструментів побудови онтологій, що забезпечують формалізацію знань, встановлення семантичних взаємозв’язків між навчальними поняттями та інтеграцію освітніх ресурсів різних дисциплін. Обґрунтовано концептуальну модель трансдисциплінарної STEM-онтології, яка включає структуру сутностей, властивостей, відношень і логічних правил, що забезпечує формування міжпредметних зв’язків у освітньому процесі. Запропоновано архітектуру онтологокерованої освітньої системи, що передбачає інтеграцію семантичних моделей знань із аналітичними модулями та когнітивними освітніми сервісами. Розглянуто можливості застосування онтологічних платформ для створення адаптивних освітніх середовищ, у яких здійснюється автоматизований аналіз навчальних даних, виявлення прогалин у знаннях і формування персоналізованих рекомендацій для здобувачів освіти. Розкрито перспективи інтеграції розроблених моделей у цифрові освітні ЕСО-системи, що сприяє розвитку інтелектуальних освітніх сервісів і підвищенню ефективності STEM-підготовки.