Αυτόματη παραγωγή και διαχείριση μεταδεδομένων πολυμεσικού περιεχομένου για την υποστήριξη συστημάτων ηλεκτρονικής εκπαίδευσης

Abstract

The search for information in the World Wide Web and the discovery of the desirable information resources in our modern days where people are overwhelmed by innumerable quantities of information which most of the times do not coincide with their information needs can only be achieved if resources have been adequately described in order to correspond to complex and diverse search criteria. Especially in an educational environment where the amount of available educational resources is growing rapidly while their kinds and formats have acquired varied dimensions (including all sorts of multimedia information) finding suitable educational resources is no more an easy task. Metadata is the key to find desirable resources. It is a term of the Internet era for the information that librarians traditionally have been using in their book catalogues and usually refers to descriptive information for information resources contained in physical or electronic means. Metadata constitute the cornerstone of the Semantic Web i.e. the expansion of the current Web in which information acquires a clearly defined meaning which allows computers and humans to cooperate harmonically. Focusing more specifically on educational resources the demand for their adequate description can be satisfied by utilizing extended data description systems (educational metadata schemas). However the process of creating metadata is problematic and time consuming owing to the complexity of the schemas and the required knowledge background but also to the human effort required for creating complete and correct metadata. This dissertation has the goal to study ways and methods to solve this category of problems related to the creation of educational metadata aiming at contributing to the research field of automatic metadata generation for educational resources. In order for this goal to be achieved a research plan was drawn including a thorough study and review of the bibliography covering the research field under investigation. Hence the concept of learning object which constitutes the new trend in the format in which educational resources are being developed is studied and analyzed. Moreover the metadata standard for learning objects IEEE LOM is examined thoroughly. The problem of automatic metadata generation is put under investigation and sources for metadata creation are distinguished in the content context use and related content of the resources. As a result of the conducted study an innovative methodological approach for the automatic generation of metadata which exploits the relations among the resources to be described is introduced. After a slight adjustment of the semantics of LOM relations the proposed methodology is applied to this metadata schema producing 72 logic rules for the automatic generation of metadata of a learning object from the already existing metadata of its related objects. A practical implementation of the proposed approach is performed by the development of an integrated LOM metadata management system which in addition to its editing capabilities of LOM metadata it incorporates the mechanism for the automatic generation of metadata by applying the logic rules created before. The operation of the system proves that it can be a powerful and credible tool for the automatic generation and management of metadata of educational resources which can promote the goal of easy searching and finding suitable resources.

Η αναζήτηση διαδικτυακών πληροφοριών στον Παγκόσμιο Ιστό και η ανεύρεση των επιθυμητών πόρων στη σημερινή εποχή, όπου ο άνθρωπος κατακλύζεται από αναρίθμητες ποσότητες πληροφοριών οι οποίες τις περισσότερες φορές δεν ταυτίζονται με τις ανάγκες του, μπορεί να επιτευχθεί μόνο αν οι πόροι αυτοί έχουν περιγραφεί επαρκώς, ώστε να ανταποκρίνονται σε σύνθετα και ποικιλώνυμα κριτήρια αναζήτησης. Ειδικά εντός του εκπαιδευτικού περιβάλλοντος, όπου οι διαθέσιμοι εκπαιδευτικοί πόροι αυξάνονται με ραγδαίους ρυθμούς, ενώ και η μορφή και το είδος των εκπαιδευτικών πόρων έχει πάρει πολυποίκιλες διαστάσεις (περιλαμβάνοντας κάθε είδους πολυμεσική πληροφορία), η ανεύρεση κατάλληλων εκπαιδευτικών πόρων είναι, πλέον, όχι αμελητέα προσπάθεια. Τα «μεταδεδομένα» είναι το κλειδί για την ανακάλυψη των επιθυμητών πόρων. Είναι ο όρος της ιντερνετικής εποχής για τις πληροφορίες που παραδοσιακά οι βιβλιοθηκονόμοι χρησιμοποιούν στους καταλόγους καταγραφής βιβλίων και, συνήθως, αναφέρεται σε περιγραφικές πληροφορίες για πόρους πληροφοριών που περιέχονται σε οποιοδήποτε φυσικό ή ηλεκτρονικό μέσο. Τα μεταδεδομένα αποτελούν τη βάση του Σημασιολογικού Ιστού, της επέκτασης, δηλ., του τρέχοντος Ιστού, κατά την οποία οι πληροφορίες αποκτούν ένα σαφώς καθορισμένο νόημα που επιτρέπει στους υπολογιστές και στους ανθρώπους να συνεργάζονται αρμονικά. Εστιάζοντας ειδικότερα στους εκπαιδευτικούς πόρους, η απαίτηση της επαρκούς περιγραφής τους μπορεί να καλυφθεί με την αξιοποίηση εκτεταμένων συστημάτων περιγραφής δεδομένων (σχήματα εκπαιδευτικών μεταδεδομένων). Εντούτοις, η διαδικασία της δημιουργίας μεταδεδομένων είναι προβληματική και χρονοβόρα, λόγω της πολυπλοκότητας των σχημάτων και του απαιτούμενου γνωστικού υποβάθρου, αλλά και της προσπάθειας που απαιτείται για την πλήρη και ορθή συμπλήρωσή τους. Η διατριβή αυτή έχει ως στόχο τη μελέτη τρόπων και μεθόδων επίλυσης της κατηγορίας των προβλημάτων που σχετίζονται με τη δημιουργία εκπαιδευτικών μεταδεδομένων, επιδιώκοντας να συνεισφέρει στο ερευνητικό πεδίο της αυτόματης παραγωγής μεταδεδομένων για εκπαιδευτικούς πόρους. Για την επίτευξη του στόχου αυτού καταστρώθηκε ένα ερευνητικό πλάνο το οποίο περιλαμβάνει ενδελεχή μελέτη και ανασκόπηση της βιβλιογραφίας που καλύπτει τον υπό εξέταση ερευνητικό χώρο. Έτσι, μελετάται και αναλύεται η έννοια του μαθησιακού αντικειμένου που αποτελεί τη νέα τάση για τη μορφή ανάπτυξης εκπαιδευτικών πόρων, καθώς και ο ρόλος των μεταδεδομένων στην περιγραφή και κατ’ επέκταση στις δυνατότητες αναζήτησης και διαχείρισης των μαθησιακών αντικειμένων. Επιπλέον, εξετάζεται διεξοδικά το πρότυπο μεταδεδομένων IEEE LOM. Το πρόβλημα της αυτόματης παραγωγής μεταδεδομένων μελετάται αναλυτικά και γίνεται διάκριση των πηγών δημιουργίας μεταδεδομένων για αυτόματη παραγωγή, στο περιεχόμενο, στο περιβάλλον, στη χρήση και στο σχετιζόμενο περιεχόμενο των πόρων. Ως αποτέλεσμα της διεξαχθείσας μελέτης, παρουσιάζεται μια καινοτόμος μεθοδολογική προσέγγιση για την αυτόματη παραγωγή μεταδεδομένων που αξιοποιεί τις σχέσεις ανάμεσα στους περιγραφόμενους πόρους. Μετά από μικρής έκτασης αναπροσαρμογή στη σημασιολογία των σχέσεων του LOM, γίνεται εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας σ’ αυτό το σχήμα μεταδεδομένων, απ’ όπου προκύπτουν 72 λογικοί κανόνες για την αυτόματη παραγωγή μεταδεδομένων από τα μεταδεδομένα σχετιζόμενων μαθησιακών αντικειμένων. Η πρακτική υλοποίηση των προταθέντων γίνεται με την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου συστήματος διαχείρισης μεταδεδομένων LOM, το οποίο, πέραν των δυνατοτήτων επεξεργασίας των εγγραφών LOM, ενσωματώνει και το μηχανισμό αυτόματης παραγωγής μεταδεδομένων με την εφαρμογή των λογικών κανόνων που προέκυψαν μετά την εφαρμογή της ανωτέρω αναφερθείσας μεθοδολογίας. Η λειτουργία του αναπτυχθέντος συστήματος αποδεικνύει ότι μπορεί να αποτελέσει ένα ισχυρό και αξιόπιστο εργαλείο διαχείρισης και αυτόματης παραγωγής μεταδεδομένων για εκπαιδευτικούς πόρους που θα προαγάγει το στόχο της ευχερούς αναζήτησης και ανεύρεσης των κατάλληλων εκπαιδευτικών πόρων.