Εκπαίδευση για την βιώσιμη ενέργεια: πλαίσιο μαθησιακού σχεδιασμού με τεχνολογίες σημασιολογικού ιστού

Abstract

Sustainable energy education is expected to contribute to the solution of a series of challenges – problems related generally with the dominant developmental models and particularly with the energy production and consumption. Within this contribution this dissertation presents an ontology-based framework for learning design, focusing on the domain of sustainable energy. An ontology of the sustainable energy domain and educational model designed in compliance with widespread standards constitute the proposed framework to disprove the vagueness of “sustainable development” and enhance reusability and shareability of learning material respectively. The aim of the proposed framework is to lay the foundations of an energy-environment curriculum that will enable teachers and students to familiarize themselves with the current developments in the area of sustainable energy and in this direction to be used for supporting discovery of Learning Objects (LOs), recommending about the selection of learning designs, and construction of learning designs with reuse of LOs. It is also envisaged as a provisioning of a field for conversation about the appropriate authoring tool in this area. In this sense, an integrating approach for the representation of the learning design domain is kept, focusing on the concept of “mediating artefacts”. As far as the ontology of the sustainable energy domain is concerned, the basic concepts of sustainable energy development and their interrelations were specified relying on the Driving force, Pressure, State, Impact, Response action (DPSIR) indicator-based framework. This way, a base for a systemic approach of sustainability in a problem-based manner is provided, contributing also to the semantic annotation and retrieval of LOs. The results of an evaluation experiment conducted, regarding the descriptors that teachers use in order to search for LOs in a digital repository, indicated that the proposed framework is in accordance with teachers practice and supports, in general, the semantic annotation and retrieval of LOs. However, the need for a structured definition of learning objectives also emerged, triggering the development and the integration of a competency model in the structure of the framework. Finally, SEEDwiki (Sustainable Energy Education wiki), a semantic wiki for the collaborative construction of learning designs in the field of sustainable energy education, is demonstrated. SEEDwiki came from the integration of the proposed framework with the Semantic MediaWiki platform. Work for the near future concerns the more efficient representation and extraction of DPSIR causal loops related with sustainable energy issues and acting as skeletons for learning designs, along with improvements of the SEEDwiki user interface.

Η εκπαίδευση για την βιώσιμη ενέργεια προσδοκάται ότι θα συμβάλλει στην επίλυση μιας σειράς προκλήσεων-προβλημάτων σχετιζομένων με τα κυρίαρχα αναπτυξιακά μοντέλα και ειδικότερα με την ενεργειακή παραγωγή και κατανάλωση. Στα πλαίσια της συμβολής αυτής η παρούσα διατριβή, παρουσιάζει ένα βασισμένο σε οντολογίες πλαίσιο μαθησιακού σχεδιασμού με εστίαση στον τομέα της βιώσιμης ενέργειας. Μια οντολογία του τομέα της βιώσιμης ενέργειας και ένα εκπαιδευτικό μοντέλο σχεδιασμένο σε συμφωνία με ευρέως διαδεδομένα πρότυπα συναποτελούν το προτεινόμενο πλαίσιο, προκειμένου να αναιρεθεί η ασάφεια του όρου «βιώσιμη ανάπτυξη» και να ενισχυθεί η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης και διαμοιρασμού του μαθησιακού υλικού αντιστοίχως. Βασικός σκοπός του προτεινομένου πλαισίου είναι να τεθούν οι βάσεις για την ανάπτυξη ενός προγράμματος σπουδών για την ενέργεια και το περιβάλλον, που θα δώσει τη δυνατότητα σε εκπαιδευτικούς και μαθητές να εξοικειωθούν με τα τρέχοντα επιτεύγματα στον τομέα της βιώσιμης ενέργειας και εντός των πλαισίων αυτών να χρησιμοποιηθεί για ανακάλυψη-εντοπισμό Μαθησιακών Αντικειμένων (ΜΑ), συμβουλευτική υποστήριξη για την επιλογή σεναρίων μάθησης και δόμηση σεναρίων μάθησης με επαναχρησιμοποίηση ΜΑ. Προσεγγίσθηκε επίσης το εν λόγω πλαίσιο και από την άποψη της παροχής ενός πεδίου συζήτησης σχετικά με το ποιά θα ήταν η καταλληλότερη μορφή ενός εργαλείου συγγραφής σεναρίων μάθησης στο συγκεκριμένο τομέα. Προς την κατεύθυνση αυτή ακολουθείται μια προσέγγιση ενσωμάτωσης των διαφορετικών εναλλακτικών λύσεων για την αναπαράσταση του τομέα του μαθησιακού σχεδιασμού, εστιάζοντας στην έννοια των «διαμεσολαβητικών τεχνουργημάτων». Όσον αφορά στην οντολογία του τομέα της βιώσιμης ενέργειας, προσδιορίσθηκαν οι βασικές έννοιες του συγκεκριμένου τομέα και οι αλληλοσυσχετίσεις τους έχοντας ως βασικό κορμό το πλαίσιο ενεργειακών δεικτών βιώσιμης ανάπτυξης DPSIR, το οποίο περιλαμβάνει Κινητήριες δυνάμεις, Πιέσεις, Κατάσταση, Επιπτώσεις και Απαντήσεις εκ μέρους της κοινωνίας. Κατ αυτόν τον τρόπο παρέχεται μια βάση για συστημική προσέγγιση της βιωσιμότητας μέσω μιας θεώρησης «επίλυσης προβλήματος», συμβάλλοντας ταυτοχρόνως στο σημασιολογικό σχολιασμό και την ανάκτηση ΜΑ. Τα αποτελέσματα διενεργηθείσας αξιολόγησης σχετικά με τα περιγραφικά στοιχεία, τα οποία χρησιμοποιούν οι εκπαιδευτικοί ως κριτήρια αναζήτησης ΜΑ σε ένα ψηφιακό αποθετήριο, έδειξαν ότι το προτεινόμενο πλαίσιο είναι σύμφωνο σε γενικές γραμμές με την πρακτική των εκπαιδευτικών και υποστηρίζει το σημασιολογικό σχολιασμό και την ανάκτηση ΜΑ. Ωστόσο ένα άλλο ζήτημα που εμφανίσθηκε στο προσκήνιο ήταν η ανάγκη ενός δομημένου ορισμού των μαθησιακών στόχων, διεγείροντας την ανάπτυξη και την ενσωμάτωση ενός μοντέλου ικανοτήτων(competency model) στη δομή του πλαισίου. Τέλος, παρουσιάζεται το SEEDwiki (Sustainable Energy Education wiki), ένα σημασιολογικό wiki για την υποστήριξη της συνεργατικής δόμησης σεναρίων μάθησης στο πεδίο της βιώσιμης ενέργειας. Το SEEDwiki προέκυψε απο την ενσωμάτωση του προτεινομένου πλαισίου στην πλατφόρμα Semantic MediaWiki. Μελλοντικές εργασίες αφορούν στην αποδοτικότερη αναπαράσταση και εξαγωγή DPSIR βρόγχων αιτίου-αιτιατού, σχετικών με θέματα βιώσιμης ενέργειας και λειτουργούντων ως σκελετών για τη δόμηση σεναρίων μάθησης καθώς και σε βελτιώσεις της διεπιφάνειας του χρήστη της εφαρμογής SEEDwiki.