ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР

Структура знаний в долговременной памяти

В соответствии с синтаксическо-семантической моделью раз­личают долговременные знания трех типов:

РЖГ"[1]---------------------- ІЧїї""!

Память м---------------------------------- мят

---- f---- ' L-fT

Иа и в отношении небесной механики, и в отношении других прикладных областей. Представление о иерархическом, струк­турированном по уровням знании является реалистической мо­делью организации знаний человека. Квалифицированные специалисты четко представляют, когда они занимаются изуче­нием деталей, а когда обсуждают планы верхнего уровня, тог­да как начинающие подчас увлекаются деталями, забывая о проблемах верхнего уровня.

2. Семантические знания концепций (принципов) програм­мирования. Знания этого типа охватывают практику програм­мирования, алгоритмы, структуры файлов, структуры данных,

Г"

"1

Долговременная память

Рис. 1.4. Структура долговременных знаний в рамках синтакснческо-семан - тической модели.

Языки программирования, операционные системы, текстовые редакторы, а также дисковые библиотеки программ. Приобре­тение таких знаний также может потребовать значительного времени, но они не зависят от конкретной области, для которой разрабатывается каждая отдельная программа.

Семантические знания не зависят и от алгоритмического языка, т. е. не связаны с какими-либо конкретными принципа­ми программирования. Это значит, что принцип, изученный в рамках одного алгоритмического языка (например, поиск максимального значения элемента массива), может легко при­меняться впоследствии в другой языковой среде.

Семантические знания приобретаются посредством «содер­жательного обучения», при котором подлежащая изучению
концепция включается в обширную базу знаний программиста. Для передачи семантических знаний могут использоваться аналоги, специфические примеры или общие теории. Получен­ные однажды семантические знания довольно стабильно сохра­няются в долговременной памяти программиста.

Семантические знания концепций программирования струк­турированы по уровням в диапазоне от простых семантических элементов на нижних уровнях до связных концепций програм­мирования на высших уровнях. Элементами нижнего уровня могут быть знания принципов действия операторов присваива­ния, условных операторов или операторов умножения. Эти элементы группируются в структуры знаний, соответствующие схемам их использования; примерами могут служить прием, позволяющий осуществлять обмен значений двух переменных с помощью трех операторов присваивания; использование вло­женных условий или применение арифметических выражений. Эти схемы среднего уровня вплетаются друг в друга, образуя схемы и планы программ или их фрагментов, например, при­менительно к выполнению операций сортировки, использова­нию таблиц решений или выполнению численного интегриро­вания.

3. Синтаксические знания. Этот тип знаний характеризует способы выражения семантических концепций средствами оп­ределенного алгоритмического языка. Синтаксис подобных алгоритмических концепций может быть разным из-за раз­личий в языках программирования. Ключевые слова часто произвольны, и поэтому их трудно удерживать в памяти без многократного повторения. Например, SQR обозначает функ­цию извлечения квадратного корня из числа в языке Бейсик, но квадрат числа — в языке Паскаль, a SQRT — функцию из­влечения квадратного корня в языке Фортран. Выражения WRITE, PUT, PRINT и OUTPUT являются ключевыми сло­вами для вывода строки символов или значений переменных в разных языках программирования. Специальные символы, такие, как обозначение оператора присваивания, могут ме­няться от простого знака равенства и комбинации двоеточия и знака равенства до символа «стрелка влево». Синтаксис выра­жений, определяющих циклы, также сильно варьирует в раз­ных языках программирования.

Зависимые от конкретного языка программирования синтак­сические правила произвольны, их необходимо заучивать наи­зусть, кроме того, без частого употребления они забываются. Программисты, не работавшие с конкретным алгоритмическим языком всего несколько месяцев, могут испытывать трудности, вспоминая синтаксис используемого языка при составлении программ, а при чтении программ синтаксис служит ключом к семантике языка. Имитируя синтаксис читаемой программы, программист освежает знание ее синтаксиса в своей памяти.

Границы между семантическими знаниями прикладной об­ласти и концепций программирования, а также синтаксически­ми знаниями не всегда настолько отчетливы, как это представ­лено на рис. 1.4, но такое разделение знаний может оказаться полезным. Синтаксическо-семантическая модель предполагает при обучении программированию использовать примеры из прикладной области, т. е. описывать алгоритмы с помощью программных средств, их реализующих, с рассмотрением син­таксических деталей в конце обучения. При рассмотрении при­меров из знакомой прикладной области обучаемые лучше усваивают концепции программирования, чем при использова­нии в качестве примеров программ, не имеющих практическо­го значения.

Программистам, изучающим новый язык программирова­ния, нет необходимости вновь постигать концепции программи­рования, поскольку предполагается, что языки имеют сходную семантическую структуру. Простое сопоставление синтакси­са— вот все, что требуется для организации логической связи между известным языком и изучаемым. Разумеется, однако, что если у языков имеется семантическое различие, то на это следует обращать самое пристальное внимание.

От программистов, осваивающих новую прикладную об­ласть, могут потребоваться существенные усилия для дости­жения высокой эффективности работы. Квалифицированные программисты, выяснив, что являются новичками в какой-ли­бо прикладной области, не жалеют времени на изучение дета­лей нижнего уровня и основных целей верхнего уровня перед составлением программы.