ΗΥ566 ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ ΚΑΙ E - LEARNING

1. ΗΥ566ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ ΚΑΙ E-LEARNING Αλεβίζου Βασιλική Σερφιώτης Γεώργιος Τριανταφυλλίδου Δέσποινα Ηράκλειο, 2003

2. Εισαγωγή (1/4) • νέοι τρόποι μάθησης, η επόμενη πρόκληση στον τομέα της γνώσης μέσω του διαδικτύου • στις βιομηχανίες που αναπτύσσουν τη γνώση, η μάθηση είναι ένας μηχανισμός εξαιρετικά κρίσιμος, στο μεταξύ τους ανταγωνισμό • οι ταχύτητες στις αγορές και οι συνεχώς μεταβαλλόμενες συνθήκες απαιτούν ακριβείς και αποδοτικές μεθόδους, που να υποστηρίζουν την ανάγκη για γνώση και εκπαίδευση • οι απαιτήσεις αυτού του οικονομικού περιβάλλοντος θα οδηγήσουν τους νέους τρόπους μάθησης

3. Εισαγωγή (2/4) • οι βιομηχανίες αυτές σήμερα, επενδύουν στο e-Learning • το e-Learning στοχεύει να αντικαταστήσει τον παλιό τόπο/τρόπο/χρόνο μάθησης • υποστηρίζει την ταχύτητα και την ακρίβεια στην παραδοσιακή διαδικασία της μάθησης • προσφέρει ακριβώς τις αναγκαίες γνώσεις και πληροφορίες, στον τόπο που καθένας βρίσκεται και στο χρόνο που μπορεί να διαθέσει • προσφέρεται ως διαδικτυακή υπηρεσία (onlineservice) εκκινούμενη από μια κατατομή χρήστη (userprofile) και συγκεκριμένες αναζητήσεις του

4. Εισαγωγή (3/4) • για να πληρούνται οι παραπάνω υποθέσεις, χρειάζεται κατάλληλη υποδομή σε γνώσεις, οργάνωση και διαχείριση των επιμέρους διεργασιών μάθησης • τρέχουσες τεχνολογίες του Διαδικτύου που επιχειρούν να λύσουν το πρόβλημα δεν δίνουν όλα όσα χρειάζονται για να υλοποιηθεί η ιδέα • π.χ. οι γνωστές μηχανές αναζήτησης – searchengines παρέχουν εξαιρετική πληθώρα πληροφοριών, πολλές από τις οποίες είναι συνήθως άχρηστες

5. Εισαγωγή (4/4) • τεχνολογία που συνδέει όλα τα παραπάνω σε μια πλήρη οντότητα: Σημασιολογικός Ιστός • συνθέτει ένα περιβάλλον στο οποίο χρήστης και υπολογιστής επικοινωνούν σε υψηλό, εννοιολογικό επίπεδο με μηχανισμούς πρακτόρων • η έννοια που θεμελιώνει μια τέτοιου είδους επικοινωνία είναι η οντολογία • ο Σημασιολογικός Ιστός, με χρήση οντολογιών, αποτελεί τη βάση για την αποδοτική υλοποίηση μιας πλατφόρμας e-Learning

6. Περιγραφή παρουσίασης • απαιτήσεις ενός e-Learning συστήματος • το e-Learning, ως εφαρμογή του Σημασιολογικού Ιστού • πρότυπα για ανάπτυξη e-Learning • αρχιτεκτονικές e-Learning/σύνθετα σενάρια

7. Παραδοσιακός τρόπος μάθησης & e-Learning • παραδοσιακός τρόπος μάθησης: κεντρικοποιημένες λειτουργίες, έλλειψη προσωπικού χαρακτήρα και «γραμμική», στατική λειτουργία • κεντρική αρχή ο καθηγητής/επόπτης • μεταδίδει τη γνώση • ίδια για όλους • επιλέγεται από το διδάσκοντα • το μοντέλο είναι εν γένει ακριβό, αργό και δεν επικεντρώνεται στις πραγματικές, ατομικές ανάγκες • λειτουργεί, όμως, εδώ και αιώνες! • το περιβάλλον της γνώσης είναι φύσει δυναμικό και νέες προκλήσεις προβάλλουν στη γνωστή μαθησιακή διαδικασία Στο βαθμό που αυτή αδυνατεί να αντεπεξέλθει, έρχεται το e-Learning ως ένας κατανεμημένος, προσωπικός, ευέλικτος και δυναμικός τρόπος μάθησης

8. Σύγκριση παραδοσιακού τρόπου μάθησης & e-Learning

9. Ο Σημασιολογικός Ιστός • αρχιτεκτονική για τον Παγκόσμιο Ιστό, που υποστηρίζει περιεχόμενο με τυπική σημασιολογία • περιεχόμενο, που μπορούν να δαπανήσουν με αυτόματο τρόπο τα διάφορα συστήματα, όπως ακριβώς κάνουν και οι άνθρωποι τις διάφορες πληροφορίες που προσλαμβάνουν καθημερινά • στην έρευνα για το πώς θα αναπτυχθούν περιβάλλοντα e-Learning, προστίθεται, ως πολύ χρήσιμο εργαλείο, η τεχνολογία του Σημασιολογικού Ιστού

10. Τα επίπεδα του Σημασιολογικού Ιστού • σχεδιασμένος με αρχιτεκτονική διαφόρων επιπέδων. Τα βασικότερα από τα επίπεδα αυτά είναι: • το XML επίπεδο, που αναπαριστά τα δεδομένα (πολλάκις και τη σημασιολογία) • το επίπεδο της RDF, που παριστά τη σημασιολογία • το επίπεδο Οντολογίας, που δίνει την τυπική αναπαράσταση του «κόσμου» των δεδομένων μας • το Λογικό επίπεδο, που ευνοεί το συλλογισμό, πάνω στη σημασιολογία των δεδομένων • Το ανώτατο επίπεδο ανταλλάσσει “Proofs” με άλλους πράκτορες, υλοποιεί, δηλαδή το διαμοιρασμό της πληροφορίας • Τα δύο πρώτα επίπεδα έχουν ήδη υλοποιηθεί με τις XML και RDF

11. Σημασιολογικός Ιστός &e-Learning (1/2) • η παραπάνω αρχιτεκτονική φαίνεται ότι ικανοποιεί τις απαιτήσεις του e-Learning: • η οντολογία παρέχει το υπόβαθρο για να μπορούν να γίνουν σημασιολογικές επερωτήσεις και πλοήγηση στα δεδομένα που περιγράφουν οι RDF και XML, με τη βοήθεια εργαλείων μάθησης • άρα, ο Σημασιολογικός Ιστός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πλατφόρμα υλοποίησης ενός συστήματος e-Learning πώς τα χαρακτηριστικά του Σημασιολογικού Ιστού ταιριάζουν με τις απαιτήσεις του e-Learning?

12. Σημασιολογικός Ιστός &e-Learning (2/2)

13. E-Learning πρότυπα • Απαραίτητα στοιχεία e-Learning εφαρμογών • η διάρκεια, • η διαλειτουργικότητα, • η προσβασιμότητα, και • η επαναχρησιμοποίηση του μαθησιακού περιεχομένου

14. E-Learning πρότυπα • Ορισμός: τα πρότυπα μεταδεδομένων ηλεκτρονικής μάθησης αποτελούν τυπικές περιγραφές των περιγραφικών όρων που χρησιμοποιούνται για το σημασιολογικό σχολιασμό εκπαιδευτικού υλικού όλων των ειδών • Ένα πρότυπο μπορεί να αναφέρεται • είτε στη δομή ενός Αντικειμένου Μάθησης (Learning Object) με τη χρήση μεταδεδομένων • είτε στο διαμοιρασμό του περιεχομένου μέσω της χρήσης διαλειτουργικών Μοντέλων Δομής Περιεχομένου (Content Structure Models)

15. E-Learning πρότυπα • Τα βασικότερα πρότυπα που έχουν προταθεί είναι τα: • IMS (Instructional Management System) • ARIADNE (Alliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Network for Europe) • DC (Dublin Core) • IEEE/LOM (Institute of Electrical and Electronic Engineers/Learning Object Metadata) • ADL/SCORM (Advanced Distributed Learning/Sharable Content Object Reference Model) • AICC (Aviation Industry CBT Committee), όπου CBT στηθέσητου Computer Based Training) • Τα περισσότερα από αυτά συσχετίζονται μεταξύ τους

16. Πρότυπα για μεταδεδομένα Αντικειμένων Μάθησης • IEEE LOM • Ακολουθεί σπυρωτή ιεραρχία (granularity hierarchy) έξι επιπέδων • Curriculum • Course • Unit • Topic • Lesson • Fragment

17. Πρότυπα για μεταδεδομένα Αντικειμένων Μάθησης • Αποτελείται από εβδομήντα στοιχεία μεταδεδομένων (metadata elements),χωρισμένα σε εννέα προαιρετικές (ως προς την εμφάνιση τους) κατηγορίες • Γενικά στοιχεία • Στοιχεία κύκλου ζωής • Στοιχεία μετα-μεταδεδομένων • Τεχνικά στοιχεία • Εκπαιδευτικά στοιχεία • Στοιχεία δικαιωμάτων • Στοιχεία σχέσεων • Στοιχεία σχολίων • Στοιχεία ταξινόμησης

18. Πρότυπα για μεταδεδομένα Αντικειμένων Μάθησης • ARIADNE Metadata • Το πρότυπο καθορίζει τις εξής κατηγορίες γνωρισμάτων: • Γενικές πληροφορίες πόρων • Σημασιολογία πόρων • Παιδαγωγικά γνωρίσματα • Τεχνικά χαρακτηριστικά • Συνθήκες χρήσης • Πληροφορία μετα-μεταδεδομένων • Σχόλια (Προαιρετικό)

19. Πρότυπα για μεταδεδομένα Αντικειμένων Μάθησης • IMS Metadata • Η τελευταία έκδοση της περιγραφής μεταδεδομένων είναι ακριβώς η ίδια με το IEEE LOM Working Draft v6 • Έχει και τα ίδια σπυρωτά επίπεδα με αυτό • Διάκριση των στοιχείων σε δύο κύριες κατηγορίες: • IMS Core (20 LOM στοιχεία, τα οποία αποτελούν ένα περιορισμένο σύνολο των θεμελιωδών μεταδεδομένων) • IMS Standard Extension Library ή IMS-SEL (ταυπόλοιπαLOM στοιχεία)

20. Πρότυπα για μεταδεδομένα Αντικειμένων Μάθησης • SCORM Metadata • Χρησιμοποιεί τα IEEE LOM μεταδεδομένα • Τρία τα σπυρωτά επίπεδα, βασισμένα στα IEEE LOM στοιχεία • Raw media (όπωςComponents, Fragments) • Content (όπωςLessons, Modules, Units) • Course

21. Πρότυπα για μοντελοποίηση της δομής περιεχομένου • AICC • Το πρότυπο αυτό διακρίνει τρία δομικά στοιχεία: • Assignable Units (AUs), τα μικρότερα εκπαιδευτικά στοιχεία τα οποία μπορούν να παρουσιαστούν σε ένα μαθητή, όπως μία HTML σελίδα • Blocks, τα οποία χρησιμοποιούνται για φώλιασμα. Ένα block μπορεί να περιλαμβάνει AUs και/ή άλλα blocks (φωλιασμένα blocks) • Objectives, τα οποία χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν προαπαιτούμενα μαθημάτων και να αναπαραστήσουν τους στόχους ενός μαθήματος. Μπορεί να είναι απλά ή σύνθετα, ανάλογα με το αν περιέχουν απλά ή πολλαπλά AUs και blocks

22. Πρότυπα για μοντελοποίηση της δομής περιεχομένου • Τα AICC CMI Guidelines for Interoperability παρέχουν μία σειρά από αρχεία για την αποθήκευση της στατικής και δυναμικής δομής των μαθημάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ συστημάτων ηλεκτρονικής μάθησης • Course (Ομάδα/Λέξη κλειδί) • Descriptor (Πίνακας) • Assignable Unit (Πίνακας) • Course Structure (Πίνακας) • Objectives Relationships (Πίνακας) • Prerequisite (Πίνακας) • Completion Requirements (Πίνακας)

23. Πρότυπα για μοντελοποίηση της δομής περιεχομένου • SCORM Content Structure Format (CSF) • Κατάγεται από το AICC CMI • IMS CP Information Model • Ευέλικτο στην αναπαράσταση μαθησιακού περιεχομένου • Συνεργάζεται σημαντικά με άλλους οργανισμούς • Ενσωμάτωση σε ένα μοναδικό αρχείο ενός ολόκληρουcourse και των σχετιζομένων με αυτό μεταδεδομένων

24. Γλώσσα κωδικοποίησης των περιγραφών • Η πλειονότητα χρησιμοποιεί την XML (π.χ., IEEE LOM, IMS, SCORM) • Ορισμός RDF bindings για IEEE LOM και IMS • Πλεονεκτήματα RDF ως προς XML • Ευνοείται η διαλειτουργικότητα • Απλούστερη επαναχρησιμοποίηση μεταδεδομένων • Εύκολος ορισμός μετα-μεταδεδομένων οποιουδήποτε βαθμού

25. E-Learning αρχιτεκτονική

26. E-Learning αρχιτεκτονική • Βασικό μέρος του συστήματος είναι μια οντολογία • Περιέχει is-a κληρονομικότητα μεταξύ σχετικών αντικειμένων • Δηλώσεις ιδιοτήτων και σχέσεις μεταξύ αντικειμένων • Παραγωγικούς κανόνες

27. Οντολογία στο e-Learning σενάριο (1/2)

28. Οντολογία στο e-Learning σενάριο (2/2)

29. Αρχιτεκτονική • Τα υπόλοιπα core modules ανταποκρίνονται σε ενέργειες για ένα e-Learning περιβάλλον • Παροχή πληροφοριών από συγγραφείς • Σε τι αναφέρεται το έγγραφο (content annotation) • Ποια είναι το περιερχόμενο του (context annotation) • Πως συνδέεται με άλλα έγγραφα (structure annotation) • Προσπέλαση των εγγράφων εκμάθησης από τους χρήστες ή από τους συγγραφείς με επερωτήσεις

30. Παρόμοιες δουλειές • Karina • Δημιουργούνται τα μαθήματα δυναμικά • Χρησιμοποιούνται εννοιολογικοί γράφοι • Παρέχει στρατηγικές για την εκπλήρωση των απαιτήσεων του χρήστη • Sybil • Χρησιμοποιεί οντολογίες για την περιγραφή του περιεχομένου. • Κανένα από τα δυο δεν περιγράφει με σαφή τρόπο την δομή του μαθήματος

31. Παρόμοιες δουλειές • Collaborative Courseware Generating • XML, XSLT, WebDAV για την περιγραφή μαθημάτων • Δεν υπάρχει οντολογία • Δεν ορίζεται το περιεχόμενο και η δομή με σαφή τρόπο • Κανένα από τα παραπάνω συστήματα δεν χρησιμοποιεί το Σημασιολογικό Ιστό

32. e-Learning Framework • Η αρχιτεκτονική του αποτελείται από επίπεδα • Κάθε επίπεδο επικοινωνεί με αποτελεσματικό τρόπο με τα γειτονικά του • Αποτελείται από τεχνικές του Σημασιολογικού Ιστού και peer-to-peer συστήματα • Αναζήτηση • Δημοσίευση • Αντιγραφή • Σχεδίαση

33. Προτεινόμενα επίπεδα

34. Εννοιολογικός ιστός • Ο Σημασιολογικός Ιστός μπορεί να παρομοιαστεί μ’ ένα γράφο • Το KMR (Knowledge Management Research) group πρότεινε μια δομή ονομαζόμενη «Εννοιολογικός Ιστός» • Έχει σκοπό να κάνει το Σημασιολογικό Ιστό πιο κατανοητό και προσπελάσιμο από τους χρήστες

35. Εργαλεία υποστήριξης του εννοιολογικού ιστού • Edutella • Υπηρεσία αναζήτησης για peer-to-peer συστήματα • Conceptual Modeling and Knowledge Manifolds • Αποτελεί το βασικότερο μέρος του εννοιολογικού ιστού • Χρησιμοποιείται η ULM (Unified Language Modeling), έκδοση της UML • Conceptual Browsing with Conzilla • Είναι ένα από τα εργαλεία του εννοιολογικού ιστού • Ο χρήστης μπορεί να ψάχνει για περιεχόμενα με την μορφή UML διαγραμμάτων • Χρήσιμο εργαλείο για αναπαράσταση οποιοδήποτε RDF δεδομένων με εννοιολογικό περιεχόμενο

36. Εργαλεία υποστήριξης του εννοιολογικού ιστού • Digital Portofolios • Διαδικτυακή αποθήκη με προσωπικές πληροφορίες, για αποθήκευση και δημοσίευση για e-Learning σεναρίων • Με την χρήση ενός Edutella peer interface μετατρέπεται σ’ ένα σύστημα διαχείρισης περιβάλλοντος (content management system) • Application Independence: Semantic VWE • Μια εφαρμογή στην οποία εισάγουμε την RDF διαλειτουργικότητα • Σχεδιάστηκε για την κατασκευή προσωπικών περιβαλλόντων για learning

37. ΤΕΛΟΣ