Συμβολή στην αρχιτεκτονική προσαρμοστικού συστήματος ασύγχρονης μάθησης στο διαδίκτυο

Abstract

This thesis lays on the research fields of educational technology science and artificial intelligence. In other words, researchers of this field seek to apply artificial intelligence techniques on procedures described by education scientists. The proposal and construction of a framework-architecture for the creation of a-synchronous adaptive educational hypermedia systems was one of the main targets of this project. This architecture is based on basic principles of this research field, generally accepted good practices and recent scientific efforts. It has to be noticed that this architecture follows accepted standardizations and is given in the form of building blocks. Apart of the architecture itself, some of these blocks are more closely described and developed. In specific, research was conducted in the field of learning style diagnosis, applying two methods. The first one is based on an expert Bayesian network in order to take advantage of knowledge gained by previous users’ diagnoses. The second one, using a fuzzy cognitive map, allows educators and cognitive scientists to tune system’s parameters in order to achieve an accepted diagnosis. Finally, the idea and the basic elements of a virtual-co-learner for a-synchronous environments are introduced to the scientific community. The structure of this thesis consists of two parts. The first one provides all the necessary background of principles, technologies and recent relevant research. In the second one the research conducted and results are described.

Η παρούσα διδακτορική εργασία κινείται στο χώρο που δημιουργείται από την τομή των επιστημών της εκπαίδευσης τεχνολογίας και της τεχνητής νοημοσύνης. Ειδικότερα, μπορεί κάποιος να πει ότι οι προσπάθειες στον ερευνητικό αυτό χώρο επικεντρώνονται στην εφαρμογή μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης σε διαδικασίες και πορίσματα που προέρχονται από τις επιστήμες της εκπαίδευσης. Κεντρικός ερευνητικός στόχος υπήρξε η κατασκευή και πρόταση στην ερευνητική κοινότητα μιας αρχιτεκτονικής για τη δόμηση ασύγχρονων υπερμεσικών και προσαρμοστικών συστημάτων εκπαίδευσης. Η αρχιτεκτονική αποτελεί σύνθεση των βασικών αρχών του επιστημονικού αυτού κλάδου, καθιερωμένων πρακτικών και πρόσφατων ερευνητικών προσπαθειών. Αξίζει να σημειωθεί ότι η αρχιτεκτονική σχεδιάστηκε με γνώμονα την υποστήριξη διεθνών προτύπων. Εκτός από την αρχιτεκτονική αυτή καθ’ αυτή, δοσμένη με τη μορφή δομικών στοιχείων, τα οποία μπορούν να αναπτυχθούν ανεξάρτητα, επιχειρήθηκε η προσέγγιση κάποιων τέτοιων στοιχείων. Ποιο συγκεκριμένα, η έρευνα επικεντρώθηκε στην περιοχή της αναγνώρισης του μαθήτυπου των χρηστών με δύο μεθόδους. Η πρώτη μέθοδος στηρίζεται σε ένα έμπειρο πιθανοκρατικό δίκτυο, ώστε να αξιοποιείται η συσσωρευμένη γνώση από αναγνωρίσεις χρηστών που έχουν ήδη χρησιμοποιήσει το σύστημα. Η δεύτερη μέθοδος, βασισμένη σε έναν ασαφή γνωσιακό χάρτη, επιτρέπει στον εκπαιδευτή-δάσκαλο να παρεμβαίνει στις παραμέτρους του, τροποποιώντας κατά βούληση τα αποτελέσματα της διάγνωσης. Τέλος, προτάθηκε στην επιστημονική κοινότητα η ιδέα του εικονικού συμμαθητή που θα «συνεργάζεται» με τον πραγματικό μαθητή στο περιβάλλον ενός ασύγχρονου υπερμεσικού και προσαρμοστικού συστήματος εκπαίδευσης. Η διατριβή αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο παρουσιάζεται μια επισκόπηση των αρχών, τεχνολογιών και της πρόσφατης έρευνας σχετικά με τα αντικείμενα που θα μας απασχολήσουν στο δεύτερο μέρος. Στο iv δεύτερο μέρος παρουσιάζεται το ερευνητικό έργο που επιτελέστηκε, στο οποίο έγινε σύντομη αναφορά παραπάνω