Ανάπτυξη µοντέλου και αλγορίθµων µοντελοποίησης ενός χρήστη-εκπαιδευόµενου σε προσαρµοστικά περιβάλλοντα ηλεκτρονικής µάθησης

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Τµήµα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών & Πληροφορικής Μεταπτυχιακό Πρόγραµµα «Επιστήµη και Τεχνολογία Υπολογιστών» Ανάπτυξη µοντέλου και αλγορίθµων µοντελοποίησης ενός χρήστη-εκπαιδευόµενου σε προσαρµοστικά περιβάλλοντα ηλεκτρονικής µάθησης Modelling student behaviour in adaptive e-learning systems Μουτάφη Κωνσταντίνα Μεταπτυχιακή ιπλωµατική Εργασία Επιβλέπων: Σπυρίδων Λυκοθανάσης, Καθηγητής Τριµελής Εξεταστική Επιτροπή: Σπυρίδων Λυκοθανάσης, Καθηγητής Ιωάννης Χατζηλυγερούδης, Αναπληρωτής Καθηγητής Σεφερίνα Μαυρουδή, Καθηγήτρια Εφαρµογών ΤΕΙ Πάτρα, Ιούνιος 2014

Ευχαριστίες Θα ήθελα να εκφράσω τις θερµές µου ευχαριστίες στον επιβλέποντα καθηγητή µου, Σπύρο Λυκοθανάση, για την πολύτιµη καθοδήγηση του, την εµπιστοσύνη που µου έδειξε, την υποστήριξή του και την υποµονή του. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον υποψήφιο διδάκτορα Χρήστο Αλεξάκο για την πολύτιµη βοήθειά του η οποία υπήρξε καταλυτική για την ολοκλήρωση αυτής της εργασίας. Θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες µου στους καθηγητές Ιωάννη Χατζηλυγερούδη και Σεφερίνα Μαυρουδή που δέχτηκαν να είναι µέλη της επιτροπής αξιολόγησης της µεταπτυχιακής µου εργασίας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Κώστα για την κατανόησή του και την συµπαράστασή του. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς µου και τις αδερφές µου για την αγάπη τους και την υποστήριξή τους όλα αυτά τα χρόνια. Μουτάφη Κωνσταντίνα ii

Περίληψη Μια από τις πιο σηµαντικές διαδικασίες κατά την ανάπτυξη ενός προσαρµοστικού εκπαιδευτικού συστήµατος είναι η κατασκευή του κατάλληλου µοντέλου εκπαιδευόµενου (student model). Πιο συγκεκριµένα, το µοντέλο εκπαιδευόµενου αποτελείται από διάφορα χαρακτηριστικά τα οποία χρησιµοποιούνται προκειµένου να µπορέσει το σύστηµα να προσαρµοστεί στις ανάγκες και τις επιθυµίες του εκπαιδευόµενου. Τέτοια χαρακτηριστικά είναι για παράδειγµα η γνώση που έχει ο εκπαιδευόµενος για ένα συγκεκριµένο αντικείµενο, η εκµάθηση του οποίου αποτελεί και τον κύριο σκοπό της χρήσης ενός περιβάλλοντος ηλεκτρονικής µάθησης, καθώς και οι µαθησιακές προτιµήσεις ενός εκπαιδευόµενου, από τις οποίες µπορούµε να εξάγουµε πληροφορίες για το είδος του εκπαιδευτικού υλικού που θα συντελούσε στην αποδοτικότερη εκµάθηση ενός αντικειµένου από τον συγκεκριµένο χρήστη. Αντικείµενο της συγκεκριµένης εργασίας αποτελεί η µελέτη αυτών των χαρακτηριστικών, ο καθορισµός των απαιτούµενων εξ' αυτών για ένα προσαρµοστικό σύστηµα ηλεκτρονικής µάθησης καθώς και ο αποδοτικότερος τρόπος αναπαράστασής τους. Επίσης µελετώνται οι τρόποι συλλογής δεδοµένων για την δηµιουργία και συνεχή ανανέωση του µοντέλου (µοντελοποίηση) καθώς και οι αλγόριθµοι που χρησιµοποιούνται, µε σκοπό την υλοποίηση του καταλληλότερου και αποδοτικότερου εξ' αυτών. Η διπλωµατική στοχεύει στη δηµιουργία ενός µοντέλου χρήστη-εκπαιδευόµενου συνοδευόµενο από τους αντίστοιχους αλγορίθµους µοντελοποίησης το οποίο θα συγκεντρώνει την απαραίτητη πληροφορία για την αυτοµατοποιηµένη και προσαρµοσµένη επιλογή κατάλληλου εκπαιδευτικού υλικού προς τον συγκεκριµένο χρήστη, µε ευκολία και αφαιρετικότητα προς τον χρήστη. Λέξεις-Κλειδιά: Μοντέλο εκπαιδευόµενου, µοντελοποίηση, µαθησιακό στυλ, µοντέλο Felder-Silverman, πρότυπα συµπεριφοράς, αξιολόγηση γνώσης εκπαιδευόµενου, προσαρµοσµένο εκπαιδευτικό υλικό Μουτάφη Κωνσταντίνα iii

Title: Modelling student behaviour in adaptive e-learning systems Abstract The construction of the appropriate student model is one of the most important processes of an adaptive educational system development. System s adaptation is based on the characteristics that are being represented in the student model. Such characteristics are user s knowledge about a specific domain and user s learning style where we can get information about the educational material that could contribute to an efficient learning process. In the present thesis we are studying the characteristics that can be represented in a user model, we define those that are essential in a student model and we propose an efficient way of representation. We also study the different ways of constructing and updating a student model and the algorithms that can be used in order to implement the most appropriate and efficient of them. The main purpose of the thesis is the development of a student model, with the suitable algorithms, that will support the automated process of adapted educational material provision in an easy and abstract way. Keywords: User/student model, user/student modeling, learning style, Felder- Silverman learning style model, behavorial patterns, student s knowledge evaluation, adapted educational material Μουτάφη Κωνσταντίνα iv

Περιεχόµενα 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 10 1.1 ΣΚΟΠΟΣ... 10 1.2 ΟΜΗ... 11 2. ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ... 13 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 13 2.2 ΕΞ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ (E- LEARNING)... 14 2.2.1 Η µεθοδολογία της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης... 16 2.2.1.1 Το εκπαιδευτικό υλικό... 17 2.2.1.2 Οι διδακτικές µέθοδοι... 19 2.2.1.3 Η επικοινωνία... 19 2.2.1.4 Η υποστήριξη του εκπαιδευόµενου... 20 2.2.1.5 Η αξιολόγηση... 20 2.3 ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ... 21 2.3.1 Ευφυή Συστήµατα ιδασκαλίας (Intelligent Tutoring Systems, ITS)... 22 2.3.2 Προσαρµοστικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Hypermedia Systems, AHS) 23 2.3.3 Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Educational Hypermedia Systems, AEHS)... 24 2.3.3.1 Χαρακτηριστικά... 25 2.3.3.2 Τεχνικές... 26 2.3.3.3 οµή Προσαρµοστικών Εκπαιδευτικών Συστηµάτων Υπερµέσων... 31 2.4 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 35 3. ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΑΙ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ... 37 3.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 37 3.2 ΜΟΝΤΕΛΟ ΧΡΗΣΤΗ... 37 3.2.1 Κατηγορίες... 38 3.2.2 Χαρακτηριστικά... 40 3.2.2.1 Γνώση του χρήστη (User knowledge)... 46 3.2.2.2 Ενδιαφέροντα χρήστη (Interests)... 50 3.2.2.3 Προτιµήσεις (Preferences)... 50 3.2.2.4 Προσωπικά/δηµογραφικά στοιχεία... 51 Μουτάφη Κωνσταντίνα v

3.2.2.5 εξιότητες και ικανότητες (User skills and capabilities)... 51 3.2.2.6 εδοµένα χρήσης (Usage data)... 52 3.2.2.7 Στόχοι... 53 3.2.2.8 Υπόβαθρο (background)... 53 3.2.2.9 Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά (individual traits)... 54 3.2.2.10 Περιβάλλον εργασίας (Context of Work)... 54 3.3 ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΧΡΗΣΤΗ... 59 3.3.1 Αρχικοποίηση µοντέλου χρήστη... 60 3.3.2 Ανανέωση µοντέλου... 61 3.3.3 Τεχνικές µοντελοποίησης χρήστη (student modeling techniques)... 64 3.4 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 68 4. ΜΑΘΗΣΙΑΚΟ ΣΤΥΛ... 70 4.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 70 4.2 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΑΘΗΣΙΑΚΟΥ ΣΤΥΛ... 70 4.3 ΜΟΝΤΕΛΑ ΜΑΘΗΣΙΑΚΟΥ ΣΤΥΛ... 71 4.3.1 Το Ερωτηµατολόγιο Τύπων Προσωπικότητας Myers Briggs Type Indicator (MBTI) 73 4.3.2 Μοντέλο του Kolb... 76 4.3.3 Μοντέλο Honey και Mumford... 80 4.3.4 Μοντέλο Dunn και Dunn... 82 4.3.5 Μοντέλο των Felder-Silverman... 84 4.3.5.1 ιαστάσεις µοντέλου Felder-Silverman... 84 ιάσταση µοντέλου Felder-Silverman... 86 4.3.5.2 Ερωτηµατολόγιο ILS... 86 4.4 ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ FSLSM... 88 4.5 ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΜΑΘΗΣΙΑΚΟΥ ΣΤΥΛ... 89 4.6 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 100 5. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΌΜΕΝΟΥ... 102 5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 102 5.2 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ... 105 5.2.1 Προσωπικά στοιχεία... 106 5.2.2 Σχετικές γνώσεις... 106 5.2.3 Πληροφορίες/κατάσταση µαθήµατος... 107 5.2.4 Μαθησιακό στυλ... 107 5.2.5 Γνώση εκπαιδευόµενου... 108 Μουτάφη Κωνσταντίνα vi

5.2.6 Περιορισµοί πρόσβασης... 110 5.2.6.1 ιεθνής ταξινόµηση για τη λειτουργικότητα, την αναπηρία και την υγεία - ICF 112 5.3 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 123 6. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΕΚΠΑΙ ΕΥΟΜΕΝΟΥ... 124 6.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 124 6.2 ΑΡΧΙΚΟΠΟΙΗΣΗ... 124 6.3 ΑΝΑΝΕΩΣΗ... 125 6.3.1 Μαθησιακό στυλ... 126 6.3.1.1 Πρότυπα συµπεριφοράς... 128 6.3.1.2 Κατώφλια... 130 6.3.1.3 Πρότυπα συµπεριφοράς για κάθε διάσταση µαθησιακού στυλ - Βάρη... 139 6.3.1.4 Αλγόριθµος υπολογισµού µαθησιακού στυλ... 145 6.3.2 Γνώση του εκπαιδευόµενου... 148 6.3.2.1 Γνώση και εκπαιδευτικό υλικό... 148 6.3.2.2 Αυτοαξιολόγηση-εκπαιδευτικό υλικό... 153 6.3.2.3 Αξιολόγηση εκπαιδευόµενου και προτάσεις... 157 6.3.2.4 Αποτελέσµατα αυτοαξιολόγησης και προτάσεις... 160 6.4 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ... 162 7. ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ... 163 7.1 ΣΧΗΜΑ ΒΑΣΗΣ... 163 7.2 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ... 170 7.2.1 Αξιολόγηση γνώσης... 170 7.2.2 ιερεύνηση µαθησιακού στυλ... 176 8. ΣΥΝΟΨΗ-ΠΡΟΤΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ... 179 Μουτάφη Κωνσταντίνα vii

Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 1: Τρόποι εκπαίδευσης... 16 Πίνακας 2: Παράγοντες προσαρµογής... 44 Πίνακας 3: Τύποι προσωπικότητας Myers... 74 Πίνακας 4: Μαθησιακοί τύποι Kolb... 79 Πίνακας 5: ιαστάσεις µοντέλου Felder-Silverman... 86 Πίνακας 6: Σύνοψη βιβλιογραφικής µελέτης... 95 Πίνακας 7: Εργασίες µε µεγαλύτερη ακρίβεια αποτελέσµάτων στις 4 διαστάσεις του µοντέλου Felder-Silverman... 100 Πίνακας 8: Παράδειγµα ιεραρχικής δοµής τοµέα στην ICF... 116 Πίνακας 9: Επισκόπηση της ICF (WHO 2001: 11)... 117 Πίνακας 10: Προσδιοριστές της ICF... 120 Πίνακας 11: Προτεινόµενοι κωδικοί ICF... 121 Πίνακας 12: Προτεινόµενα κατώφλια για τα πρότυπα συµπεριφοράς... 132 Πίνακας 13: Συχνότητα εµφάνισης προτύπων και βάρη... 142 Πίνακας 14: Κανόνες υπολογισµού LS i... 156 Κατάλογος Εικόνων Εικόνα 1: Υποσύνολα της Εκπαίδευσης από Απόσταση... 15 Εικόνα 2: Βασικά στοιχεία της µεθοδολογίας της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης... 17 Εικόνα 3: Οι συντελεστές της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης... 18 Εικόνα 4: Τεχνολογίες προσαρµοστικών συστηµάτων υπερµέσων... 30 Εικόνα 5: Μοντέλο δικτύου... 32 Εικόνα 6: Μοντελοποίηση προσαρµογή σε προσαρµοστικά συστήµατα... 38 Εικόνα 7: Στερεότυπα... 47 Εικόνα 8: Το µοντέλο επικάλυψης (overlay model)... 49 Εικόνα 9: Το µοντέλο παρεκκλίσεων (buggy model)... 50 Εικόνα 10: Ταξινόµηση µαθησιακών στυλ... 72 Εικόνα 11: Σύνοψη ανάλυσης περιεχοµένου... 73 Εικόνα 12: Μοντέλο MBTI... 75 Εικόνα 13: Μαθησιακός Κύκλος Kolb... 77 Εικόνα 14: Μαθησιακά στυλ Kolb... 78 Εικόνα 15: Κύκλος µάθησης και µαθησιακά στυλ µοντέλου Honey και Mumford... 81 Εικόνα 16: Μοντέλο Dunn & Dunn... 83 Εικόνα 17: Ερµηνεία αποτελεσµάτων ερωτηµατολογίου ILS... 87 Εικόνα 18: Αρχιτεκτονική συστήµατος EVMATHEIA... 103 Εικόνα 19: Προτεινόµενο µοντέλο εκπαιδευόµενου... 105 Εικόνα 20: Αυτόµατη ανίχνευση µαθησιακού στυλ... 127 Εικόνα 21: Υπολογισµός µαθησιακού στυλ... 147 Εικόνα 22: Παράδειγµα αναπαράστασης γνώσης... 149 Εικόνα 23: IEEE LOM... 151 Μουτάφη Κωνσταντίνα viii

Εικόνα 24: Υπολογισµός LS 1... 154 Εικόνα 25: Υπολογισµός LS 2... 155 Εικόνα 26: Υπολογισµός LS 3... 156 Εικόνα 27: Αυτοαξιολόγηση... 161 Εικόνα 28: Σχήµα βάσης γενική εικόνα... 164 Εικόνα 29: Σχήµα βάσης Τµήµα 1... 165 Εικόνα 30: Σχήµα βάσης Τµήµα 2... 166 Εικόνα 31: Σχήµα βάσης Τµήµα 3... 167 Εικόνα 32: Context of work... 168 Εικόνα 33: Relevant knowledge... 168 Εικόνα 34: Apriori knowledge... 169 Εικόνα 35: Secondary language... 169 Εικόνα 36: Accessibility... 170 Εικόνα 37: Εγγραφή σε σεµινάριο για παρακολούθηση... 171 Εικόνα 38: Εκπαιδευτικές ενότητες σεµιναρίου... 171 Εικόνα 39: Σελίδα παρουσίασης εννοιών εκπαιδευτικής ενότητας... 172 Εικόνα 40: Παρουσίαση εκπαιδευτικού υλικού έννοιας... 173 Εικόνα 41: Επιλογή «Αξιολογηθείτε» στη σελίδα της εκπαιδευτικής ενότητας... 173 Εικόνα 42: Απάντηση ερώτησης... 174 Εικόνα 43: Αποτελέσµατα αξιολόγησης... 174 Εικόνα 44: Επιλογή «είτε την τελευταία αξιολόγηση»... 175 Εικόνα 45: Αποτελέσµατα τελευταίας αξιολόγησης... 175 Εικόνα 46: Επιλογή «ηµιουργία Προφίλ Ηλεκτρονικής Μάθησης»... 176 Εικόνα 47: Απάντηση ερώτησης ILS... 177 Εικόνα 48: Γραφική απεικόνιση αποτελεσµάτων ILS... 178 Μουτάφη Κωνσταντίνα ix

Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στις µέρες µας η εξ αποστάσεως εκπαίδευση αποτελεί µια συνηθισµένη µορφή εκπαίδευσης η οποία εφαρµόζεται είτε αυτούσια, κυρίως σε διαδικτυακό περιβάλλον, είτε υποστηρίζοντας παραδοσιακές µεθόδους διδασκαλίας. Η ετερογένεια των χρηστών που δύναται να συµµετέχουν, υποδεικνύει ότι η ενιαία αντιµετώπιση των εκπαιδευόµενων δεν είναι αποτελεσµατική προσέγγιση. Η εκπαιδευτική διαδικασία θα πρέπει να προσαρµόζεται στις προτιµήσεις και στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των χρηστών ώστε να εξασφαλιστεί η επιτυχηµένη µαθησιακή εµπειρία. Προς αυτή την κατεύθυνση προσανατολίζονται τα προσαρµοστικά εκπαιδευτικά συστήµατα υπερµέσων. Βασικό στοιχείο των συστηµάτων αυτών αποτελεί το µοντέλο εκπαιδευόµενου, όπου αναπαριστώνται τα χαρακτηριστικά και οι προτιµήσεις του, το οποίο διατηρούν, ανανεώνουν και χρησιµοποιούν σε όλη τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης για την παροχή εξατοµικευµένων υπηρεσιών (Brusilovsky 1996). Πιο συγκεκριµένα, το µοντέλο του εκπαιδευόµενου θα πρέπει να αναπαριστά εκείνα τα χαρακτηριστικά τα οποία υποστηρίζεται ότι επηρεάζουν τη µάθηση όπως η προηγούµενη γνώση του εκπαιδευόµενου σχετικά µε το γνωστικό αντικείµενο, το µαθησιακό του στυλ, οι διάφοροι περιορισµοί πρόσβασης που µπορεί να αντιµετωπίζει (πχ σωµατικοί ή περιβαλλοντικοί). Επιπλέον στοιχεία όπως ο τρόπος πλοήγησης του εκπαιδευόµενου ή οι επιδόσεις του σε τεστ αξιολόγησης θα µπορούσαν να παρέχουν πληροφορίες για το επίπεδο της γνώσης του και τις µαθησιακές του προτιµήσεις. Η επιλογή των χαρακτηριστικών που θα αναπαρασταθούν στο µοντέλο, ο τρόπος αναπαράστασης τους αλλά και ανανέωσή τους είναι διαδικασίες καθοριστικής σηµασίας για την επιτυχηµένη παροχή εξατοµικευµένων υπηρεσιών αλλά και τη λειτουργία του συστήµατος. 1.1 ΣΚΟΠΟΣ Στόχος της συγκεκριµένης εργασίας είναι να προταθεί ένα µοντέλο εκπαιδευόµενου, στα πλαίσια ενός προσαρµοστικού εκπαιδευτικού συστήµατος, το οποίο θα συνοδεύεται από τους κατάλληλους, για την υλοποίησή του αλγορίθµους. Μουτάφη Κωνσταντίνα 10

Εισαγωγή Σκοπός της διπλωµατικής εργασίας είναι να µελετηθεί η διαδικασία της δηµιουργίας ενός µοντέλου εκπαιδευόµενου σε προσαρµοστικό εκπαιδευτικό σύστηµα υπερµέσων και να προταθεί µια τεχνική υλοποίησής του στα πλαίσια ενός τέτοιου συστήµατος συγκεκριµένων προδιαγραφών. Προτείνουµε µια αυτόµατη διαδικασία ανανέωσης του µοντέλου κατά την οποία το σύστηµα αναλαµβάνει να ανανεώνει τις τιµές των µεταβλητών χαρακτηριστικών χωρίς να απαιτείται η παρέµβαση του εκπαιδευόµενου. Το σύστηµα στα πλαίσια του οποίου διεξάγεται η µελέτη του µοντέλου µας είναι ένα προσαρµοστικό εκπαιδευτικό σύστηµα βασισµένο στον ιστό, που αντιλαµβάνεται τις µαθησιακές προτιµήσεις και τις ανάγκες του εκπαιδευόµενου µέσα από την αλληλεπίδραση του µε το σύστηµα, και σε συνδυασµό µε το επίπεδο της γνώσης, του προσφέρει το κατάλληλο εκπαιδευτικό υλικό για µελέτη. Η συγκεκριµένη µελέτη περιγράφεται στην εργασία των Moutafi et al (2013) η οποία δηµοσιεύθηκε στα πρακτικά του διεθνούς συνεδρίου 14th International Conference on Engineering Applications of Neural Networks (EANN) 2013. 1.2 ΟΜΗ Το υπόλοιπο της διπλωµατικής εργασίας είναι οργανωµένο ως ακολούθως: Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται µια εισαγωγή στην έννοια της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης και της ηλεκτρονικής µάθησης. Παρουσιάζονται τα προσαρµοστικά συστήµατα υπερµέσων και τα προσαρµοστικά εκπαιδευτικά συστήµατα υπερµέσων και αναλύεται η αρχιτεκτονική τους. Πρόκειται για συστήµατα που αναπτύχθηκαν µε κύριο στόχο την παροχή εξατοµικευµένης υποστήριξης στους χρήστες. Στο Κεφάλαιο 3 µελετώνται τα χαρακτηριστικά που µπορούν να αναπαρασταθούν σε ένα µοντέλο χρήστη καθώς και οι τρόποι αναπαράστασής τους. Αναλύεται η διαδικασία της µοντελοποίησης περιγράφοντας την αρχικοποίηση και την ανανέωση ενός µοντέλου. Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 4 µελετώνται τα διάφορα µοντέλα µαθησιακού στυλ και παρουσιάζονται προσεγγίσεις υλοποίησής τους. Αναλύονται οι λόγοι που οδήγησαν στο µοντέλο µαθησιακού στυλ που επιλέχθηκε να χρησιµοποιηθεί στη συγκεκριµένη εργασία και παρουσιάζονται διάφοροι αλγόριθµοι µοντελοποίησης του. Μουτάφη Κωνσταντίνα 11

Εισαγωγή Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά που προτείνονται να αναπαρασταθούν στο µοντέλο µας. Στο επόµενο κεφάλαιο, το Κεφάλαιο 6, παρουσιάζονται οι τεχνικές υλοποίησης των χαρακτηριστικών που προτάθηκαν να αναπαρασταθούν στο µοντέλο µας. Συγκεκριµένα προτείνεται µια τεχνικής ανίχνευσης του µαθησιακού στυλ και ο κατάλληλος αλγόριθµος υπολογισµού του. Προτείνεται µια ευφυής τεχνική για την αξιολόγηση της γνώσης του εκπαιδευόµενου για κάθε έννοια και την πρόταση του κατάλληλου εκπαιδευτικού υλικού για µελέτη. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται το σύστηµα στο οποίο έχει υλοποιηθεί µέρος της διπλωµατικής. Στο Κεφάλαιο 8 γίνεται µια σύνοψη της µελέτης µας και παρατίθενται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. Μουτάφη Κωνσταντίνα 12

Προσαρµοστικά Συστήµατα 2. ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ραγδαία τεχνολογική ανάπτυξη που έχει σηµειωθεί τα τελευταία χρόνια δεν θα µπορούσε να αφήσει ανεπηρέαστο τον τοµέα της εκπαίδευσης. Οι νέες εκπαιδευτικές τεχνολογίες, οι οποίες εκµεταλλεύονται την αυξανόµενη δύναµη, προσβασιµότητα και οικονοµική ανεκτικότητα των δικτυακών τεχνολογιών και των τεχνολογιών υπολογιστών δηµιουργούν νέες συνθήκες για παγκοσµίως προσβάσιµη και αποδοτική δια βίου και εξ αποστάσεως εκπαίδευση. Τα Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Περιβάλλοντα (Adaptive Learning Environments) αποτελούν ευέλικτα εργαλεία µάθησης τα οποία στοχεύουν να καλύψουν τις ανάγκες µιας ετερογενούς µαθησιακής κοινότητας. Λαµβάνουν υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των εκπαιδευόµενων, όπως το επίπεδο γνώσεων, το µαθησιακό στυλ, τις προτιµήσεις, τη συµπεριφορά κατά την αλληλεπίδραση µε το σύστηµα, και εξατοµικεύουν ένα ή περισσότερα από τα ακόλουθα: συµβουλές πλοήγησης, παρουσίαση ή/και αλληλουχία εκπαιδευτικού υλικού, παρεχόµενη ανατροφοδότηση, υποστήριξη επικοινωνίας. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν στο χώρο της εκπαίδευσης υποστηρίζοντας την εξατοµικευµένη µάθηση, τη διερεύνηση, τη συνεργατική µάθηση και την ανάπτυξη µεταγνω-στικών δεξιοτήτων. (Γρηγοριάδου 2006) Τα Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Περιβάλλοντα αποτελούν σηµείο σύγκλισης δύο τεχνολογιών: των Συστηµάτων Υπερµέσων και των Ευφυών Συστηµάτων ιδασκαλίας. Στις επόµενες ενότητες παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική και τα χαρακτηριστικά των συστηµάτων αυτών ενώ γίνεται και µια εισαγωγή στην έννοια της ηλεκτρονικής µάθησης. Μουτάφη Κωνσταντίνα 13

Προσαρµοστικά Συστήµατα 2.2 ΕΞ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ ΕΚΠΑΙ ΕΥΣΗ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΑΘΗΣΗ (E- LEARNING) Η Εκπαίδευση από Απόσταση (Distance learning) αποτελεί µια αναγνωρισµένη εκπαιδευτική πρακτική που υποστηρίζει ένα ευέλικτο µοντέλο πρόσβασης στη γνώση, παρέχοντας τη δυνατότητα εκπαίδευσης και κατάρτισης σε αριθµητικά µεγαλύτερο κοινό από αυτό που αντίστοιχα παραδοσιακά µοντέλα εκπαίδευσης µπορούν αποτελεσµατικά να υποστηρίξουν. Η εκπαίδευση από απόσταση είναι µία µορφή ελεύθερης εκπαίδευσης στην οποία δεν απαιτείται ο εκπαιδευτής και οι εκπαιδευόµενοι να βρίσκονται στον ίδιο τόπο. (Γρηγοριάδου κ.ά., 2001) Σύµφωνα µε τον ορισµό του International Community College/League for Innovation (Μπούρας, 2005), µάθηση από απόσταση είναι: «Ένα σύστηµα και µια διαδικασία που συνδέει τους µαθητές µε κατανεµηµένους µαθησιακούς πόρους. Ενώ η µάθηση από απόσταση έχει ποικίλες µορφές, όλη η µάθηση εξ αποστάσεως χαρακτηρίζεται από: ιαχωρισµό του χώρου και/ή του χρόνου µεταξύ εκπαιδευτή και µαθητή, µεταξύ µαθητών και/ή µεταξύ µαθητών και µαθησιακών πόρων Αλληλεπίδραση µεταξύ µαθητή και εκπαιδευτή, µεταξύ µαθητών και/ή µεταξύ µαθητών και µαθησιακών πόρων που διεξάγεται µέσω ενός ή περισσοτέρου µέσων. Η χρήση ηλεκτρονικών µέσων δεν κρίνεται απαραίτητη» Σήµερα, η εξ αποστάσεως εκπαίδευση υλοποιείται σχεδόν αποκλειστικά µε την υποστήριξη του υπολογιστή, και πιο συγκεκριµένα, σε διαδικτυακό περιβάλλον. Για το λόγο αυτό, η µάθηση από απόσταση τείνει να είναι ταυτόσηµη µε τις έννοιες: «Ηλεκτρονική µάθηση» (e-learning), «Εκπαίδευση βασισµένη στους υπολογιστές» (Computer-based training), «Μάθηση µέσω διαδικτύου» (online learning), «Μάθηση βασισµένη στο διαδίκτυο» (Web-based learning) και «Εκπαίδευση βασισµένη στην τεχνολογία» (Technology-based training). Μια απόπειρα αποσαφήνισης των όρων συναντάµε στον Μπούρα (2005). Σύµφωνα µε αυτόν, εκπαίδευση βασισµένη στην τεχνολογία είναι το όνοµα µιας κατηγορίας, η οποία χρησιµοποιείται για να αναπαραστήσει οποιαδήποτε εκπαίδευση Μουτάφη Κωνσταντίνα 14

Προσαρµοστικά Συστήµατα που παραδίδεται µέσω υπολογιστή, ενώ ταυτόχρονα θεωρεί τα τεχνικά εργαλεία που εµπλέκονται σε αυτή, όπως: Εκπαίδευση βασισµένη στους υπολογιστές: ένας τρόπος παράδοσης µάθησης στον οποίο ένας υπολογιστής χρησιµοποιείται σαν ένα εργαλείο παράδοσης και χειρισµού των εµπειριών µάθησης. Συνήθως γίνεται χρήση CD-ROM ή προγραµµάτων που προσφέρουν κείµενο και βασικά γραφικά και στα οποία η αλληλεπίδραση περιορίζεται µεταξύ µαθητή και υπολογιστή. Ηλεκτρονική µάθηση, επίσης γνωστή σαν εκπαίδευση βασισµένη στο Web ή online εκπαίδευση: Περιλαµβάνει ένα συνδυασµό από υλοποιήσεις πολυµέσων για την παράδοση ενός µαθήµατος. Συνήθως προσφέρεται µέσω Intranet µιας εταιρείας, ενός τοπικού δικτύου (Local Area Network LAN) ή του ιαδικτύου (Internet). Πηγή: http://www.teleteaching.gr/e-learning-v8.doc Εικόνα 1: Υποσύνολα της Εκπαίδευσης από Απόσταση Μια συχνά χρησιµοποιούµενη ταξινόµηση της εκπαίδευσης από απόσταση βασίζεται στη συσχέτιση του εκπαιδευτή µε το µαθητή ως προς το χώρο και το χρόνο. Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει αυτήν την ταξινόµηση, καθώς επίσης και τον συσχετισµό αυτών των τρόπων µάθησης µε τον παραδοσιακό (τον βασισµένο στην τάξη). Μουτάφη Κωνσταντίνα 15

Προσαρµοστικά Συστήµατα Πίνακας 1: Τρόποι εκπαίδευσης Ίδια χρονική στιγµή ιαφορετικές Χρονικές στιγµές Ίδιο µέρος Παραδοσιακή Μάθηση ιαφορετικό µέρος Σύγχρονη Μάθηση από Απόσταση Ασύγχρονη Μάθηση από Απόσταση Πηγή: Μπούρας (2005) Τα παραδοσιακά µαθήµατα χαρακτηρίζονται σαν «ίδιου µέρους, ίδιας ώρας» αφού εκπαιδευτής και µαθητές βρίσκονται σε µια απλή τάξη την ίδια χρονική στιγµή. Η σύγχρονη µάθηση από απόσταση εφαρµόζεται σε καταστάσεις όπου εκπαιδευτής και µαθητές συναντιούνται την ίδια χρονική στιγµή, αλλά σε πιθανόν διαφορετικές τοποθεσίες. Τέλος, στην ασύγχρονη, ή «διαφορετικού χρόνου, διαφορετικού χώρου» µάθηση, εκπαιδευτής και µαθητές αλληλεπιδρούν από απόσταση και όχι σε πραγµατικό χρόνο. 2.2.1 Η µεθοδολογία της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης Ως µέθοδος διδασκαλίας και µάθησης, η εξ αποστάσεως εκπαίδευση αναφέρεται σε ένα οργανικά δοµηµένο σύνολο µέσων και διαδικασιών που αναφέρονται στο εκπαιδευτικό υλικό, στις διδακτικές µεθόδους, στην επικοινωνία µεταξύ εκπαιδευτή και εκπαιδευόµενων, στην υποστήριξη και στην αξιολόγηση των εκπαιδευοµένων (Μουζάκης, 2006). Μουτάφη Κωνσταντίνα 16

Προσαρµοστικά Συστήµατα Πηγή: Μουζάκης (2006) Εικόνα 2: Βασικά στοιχεία της µεθοδολογίας της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης 2.2.1.1 Το εκπαιδευτικό υλικό Το εκπαιδευτικό υλικό αποτελεί τον κύριο µοχλό της διδακτικής διαδικασίας καθώς είναι το κύριο µέσο που φέρνει σε επαφή τους εκπαιδευόµενους µε τα περιεχόµενα της µάθησης. Η εξ αποστάσεως εκπαίδευση βασίζεται σε τρεις άξονες τον εκπαιδευτή, τον εκπαιδευόµενο και το εκπαιδευτικό υλικό σε αντίθεση µε δυαδική σχέση εκπαιδευτή και εκπαιδευόµενου που χαρακτηρίζει τη συµβατική εκπαίδευση (Λιοναράκης, 2001 στο Μουζάκης, 2006). Όπως φαίνεται στο σχήµα που ακολουθεί στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση το εκπαιδευτικό υλικό έχει το βασικότερο ρόλο στη διαδικασία µάθησης καθώς ο εκπαιδευόµενος µαθαίνει µέσα από αυτό και ο εκπαιδευτής καλείται να το υποστηρίξει και παράλληλα να λειτουργήσει συµβουλευτικά και καθοδηγητικά προς τον εκπαιδευόµενο. Μουτάφη Κωνσταντίνα 17

Προσαρµοστικά Συστήµατα Πηγή: Μουζάκης (2006) Εικόνα 3: Οι συντελεστές της εξ αποστάσεως εκπαίδευσης Το εκπαιδευτικό υλικό αποτελείται από το κυρίως διδακτικό κείµενο, τα παράλληλα κείµενα που το συµπληρώνουν, τις ασκήσεις, τις δραστηριότητες και τις εργασίες, τα υποστηρικτικά οπτικοακουστικά µέσα και τις τεχνολογίες πληροφορίας και επικοινωνίας. Το κείµενο αποτελεί τον κύριο κορµό του διδακτικού υλικού και πάνω σε αυτό προσαρτώνται όλες οι άλλες µορφές εκπαιδευτικού υλικού µε στόχο τη σύνθεση ενός συνόλου πηγών και δραστηριοτήτων που βοηθούν τον εκπαιδευόµενο να επεξεργαστεί δεδοµένα και να ασκηθεί χωρίς την παρουσία του εκπαιδευτή του. Για το λόγο αυτό το διδακτικό κείµενο είναι διαιρεµένο σε µικρές και ευέλικτες ενότητες και περιλαµβάνει πολλαπλές πηγές µάθησης, ασκήσεις, εργασίες, δραστηριότητες πρακτικής εξάσκησης και αυτοαξιολόγησης. Εκτός από τη µετάδοση πληροφορίας, το εκπαιδευτικό υλικό εµπλουτίζεται µε µια σειρά από δραστηριότητες που στόχο έχουν να κάνουν πιο βιωµατική και δηµιουργική τη µελέτη και να βοηθήσουν τον εκπαιδευόµενο να επεξεργαστεί δεδοµένα χωρίς την παρουσία του εκπαιδευτή του. Οι δραστηριότητες αυτές έχουν την µορφή εργασιών, ασκήσεων, πρακτικής εξάσκησης και ανατροφοδότησης. Οι δραστηριότητες αυτοαξιολόγησης αποτελούν ένα σηµαντικό σηµείο στο σχεδιασµό του υλικού καθώς µέσα από αυτές οι εκπαιδευόµενοι ενηµερώνονται για τα αποτελέσµατα της µελέτης τους. Η δραστηριότητες αυτοαξιολόγησης τοποθετούνται Μουτάφη Κωνσταντίνα 18

Προσαρµοστικά Συστήµατα στο τέλος κάθε ενότητας ή κεφαλαίου και µπορεί να έχουν τη µορφή ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεων ανοικτού τύπου, αξιολόγηση απαντήσεων άλλων εκπαιδευόµενων, συµπερασµατικές εκθέσεις κλπ (Μουζάκης, 2006). 2.2.1.2 Οι διδακτικές µέθοδοι Η διδασκαλία στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση διαφοροποιείται σε σηµαντικό βαθµό σε σχέση µε τα παραδοσιακά εκπαιδευτικά συστήµατα, αφού λόγω της φυσικής απόστασης που χωρίζει τον εκπαιδευτή και τον εκπαιδευόµενο, η µαθησιακή διαδικασία εξαρτάται περισσότερο από τον ίδιο τον εκπαιδευόµενο (Κόκκος 1998, Race 1999 στο Μουζάκης, 2006). Έτσι, η εκπαιδευτική πρακτική αξιοποιεί ποικιλία εκπαιδευτικών τεχνικών που εναλλάσσονται ανάλογα µε τις εκάστοτε ανάγκες και τις συνθήκες της διδασκαλίας. Στο πλαίσιο αυτό, η διδασκαλία στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση µπορεί να πάρει διάφορες µορφές όπως: αποµακρυσµένη διδασκαλία, διδασκαλία «πρόσωπο µε πρόσωπο», διδασκαλία βασισµένη στη δηµιουργία έργου. Ο συνδυασµός των διδακτικών τεχνικών και ο σωστός χρόνος και τρόπος εφαρµογής τους από τον διδάσκοντα είναι ο παράγοντας που τις καθιστά ουσιαστικές για την επίτευξη των γνωστικών στόχων. 2.2.1.3 Η επικοινωνία Η επικοινωνία του εκπαιδευτή µε κάθε εκπαιδευόµενο για την παροχή βοήθειας, καθοδήγησης, υποστήριξης και ενθάρρυνσης αποτελούν απαραίτητα στοιχεία για την υλοποίηση αποτελεσµατικών προγραµµάτων εξ αποστάσεως εκπαίδευσης. Για την επικοινωνία εκπαιδευτή εκπαιδευόµενου χρησιµοποιούνται διάφορα µέσα όπως αλληλογραφία, τηλέφωνο, ηλεκτρονικό ταχυδροµείο, τηλεδιάσκεψης ενώ όποτε καθίσταται εφικτό διεξάγονται πρόσωπο µε πρόσωπο συναντήσεις στο πλαίσιο σεµιναρίων και οµαδικών συµβουλευτικών συναντήσεων. Σήµερα, οι τεχνολογίες πληροφορίας και επικοινωνίας έχουν βελτιώσει σηµαντικά τις δυνατότητες επικοινωνίας µεταξύ εκπαιδευτή και εκπαιδευόµενου µέσα (Μουζάκης, 2006). Μουτάφη Κωνσταντίνα 19

Προσαρµοστικά Συστήµατα 2.2.1.4 Η υποστήριξη του εκπαιδευόµενου Ένα σηµείο που χαρακτηρίζει την εξ αποστάσεως εκπαίδευση είναι η παροχή υποστήριξης προς τον εκπαιδευόµενο. Ο ρόλος του εκπαιδευτή είναι πολύ σηµαντικός καθώς πρέπει να ενθαρρύνει τον σπουδαστή στην προσπάθειά του για συνέχιση των σπουδών του και παράλληλα να τον καθοδηγεί στο να αναπτύξει τις µαθησιακές του δυνατότητες (Μουζάκης, 2006). 2.2.1.5 Η αξιολόγηση Η αξιολόγηση του εκπαιδευόµενου µπορεί να πάρει διάφορες µορφές και συνήθως περιλαµβάνει τη διόρθωση και βαθµολόγηση των γραπτών εργασιών και των τελικών διαγωνισµάτων. Βέβαια, θα πρέπει να αναφερθεί ότι στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση η αξιολόγηση δεν λειτουργεί µόνο ως εξεταστική διαδικασία αλλά αποτελεί σηµαντική συνιστώσα της διδακτικής διαδικασίας. Η αξιολόγηση µπορεί να πάρει διάφορες µορφές όπως είναι (Ματραλής, 1998 στο Μουζάκης, 2006): Η αυτοαξιολόγηση: Η αυτοαξιολόγηση γίνεται µέσα από ασκήσεις οι οποίες συνοδεύουν το διδακτικό υλικό. Οι ασκήσεις χρησιµοποιούνται πολύ συχνά γιατί δίνουν στον εκπαιδευόµενο τη δυνατότητα να µάθει αξιοποιώντας τις θεωρητικές γνώσεις που έχει ήδη λάβει και παράλληλα τον ενηµερώνουν για την πρόοδό του. Η συνεχής αξιολόγηση: Η αξιολόγηση των εκπαιδεύοµενων στην εξ αποστάσεως εκπαίδευση γίνεται σε τακτά χρονικά διαστήµατα και τα κυριότερα και πιο συχνά χρησιµοποιούµενα είδη είναι τα δοκίµια και οι εκθέσεις, οι ερωτήσεις σύντοµης απάντησης, τα προβλήµατα, τα αντικειµενικά τεστ, οι πρακτικές εργασίες και οι εργαστηριακές ασκήσεις. Τα τελευταία χρόνια η εξ αποστάσεως εκπαίδευση βρίσκεται σε µια πορεία συνεχούς ανάπτυξης και χρησιµοποιείται ως εκπαιδευτική πρακτική και φιλοσοφία σε όλους τους κλάδους της εκπαίδευσης, της επιµόρφωσης και της κατάρτισης. Η ραγδαία ανάπτυξη των τεχνολογιών πληροφορίας και επικοινωνίας διαµορφώνει καθηµερινά νέα δεδοµένα στο πεδίο πρακτικής εφαρµογής της εξ αποστάσεως Μουτάφη Κωνσταντίνα 20

Προσαρµοστικά Συστήµατα εκπαίδευσης, καθώς καθιστά ταχύτατη τη διανοµή του εκπαιδευτικού υλικού και διευκολύνει την άµεση επικοινωνία µεταξύ εκπαιδευτή και εκπαιδευοµένων ανεξάρτητα από την απόσταση που τους χωρίζει (Μουζάκης, 2006). 2.3 ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΑ Η ετερογένεια των χρηστών που δύναται να συµµετέχει σε αυτή την εκπαιδευτική διαδικασία σε συνδυασµό µε την χρήση συστηµάτων υπερµέσων ανέδειξαν ορισµένα προβλήµατα. Καθώς η µάθηση αποτελεί µια προσωπική υπόθεση, οι ανάγκες, τα χαρακτηριστικά, οι προτιµήσεις και το υπόβαθρο των εκπαιδευοµένων διαφέρουν. Σε ένα σύστηµα υπερµέσων όµως το εκπαιδευτικό περιεχόµενο παρουσιάζεται πάντα µε τον ίδιο τρόπο σε όλους τους εκπαιδευόµενους ανεξάρτητα από την πρότερη γνώση τους, τους στόχους της πλοήγησής τους,την εµπειρία τους, την πρόοδό τους στη διάρκεια της αλληλεπίδρασης µε το σύστηµα, κλπ (Παπανικολάου & Γρηγοριάδου, 2005). Έτσι για παράδειγµα, κάποιες έννοιες µπορεί για έναν εκπαιδευόµενο να είναι δυσνόητες ενώ για κάποιον άλλο ήδη γνωστές, ανάλογα µε τις προηγούµενες γνώσεις που έχει ο εκπαιδευόµενος σχετικά µε το γνωστικό αντικείµενο της εκπαιδευτικής εφαρµογής. Από την άλλη, η ελεύθερη πλοήγηση που παρέχουν τα συστήµατα υπερµέσων πολλές φορές µπορεί να δυσχεραίνει την διαδικασία µάθησης ενός εκπαιδευόµενου ο οποίος πιθανό να χρειάζεται υποστήριξη στην πλοήγηση του σε ένα µη-γραµµικό περιβάλλον. Μπορεί να οδηγήσει σε αποπροσανατολισµό του εκπαιδευόµενου αλλά και σε γνωστική υπερφόρτωση λόγω της ταυτόχρονης επεξεργασίας περιεχοµένου και σχέσεων ανάµεσα στα περιεχόµενα. ηµιουργήθηκε έτσι η ανάγκη για ανάπτυξη εκπαιδευτικών περιβαλλόντων που θα µπορούσαν να προσαρµοσθούν στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των εκπαιδευοµένων προσφέροντας εξατοµικευµένη µάθηση. Προς αυτή την κατεύθυνση αναπτύχθηκαν τα Προσαρµοστικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Hypermedia System, AHS), επιδιώκοντας να εξαλείψουν ορισµένα από τα προβλήµατα που προέκυπταν µε τα συστήµατα υπερµέσων. Πρόκειται για συστήµατα που συνδυάζουν χαρακτηριστικά των Ευφυών Συστηµάτων ιδασκαλίας (Intelligent Tutoring Systems, ITS) και των Συστηµάτων Υπερµέσων (Hypermedia Systems, HS). Μουτάφη Κωνσταντίνα 21

Προσαρµοστικά Συστήµατα 2.3.1 Ευφυή Συστήµατα ιδασκαλίας (Intelligent Tutoring Systems, ITS) Τα Ευφυή Συστήµατα ιδασκαλίας προέκυψαν από την εφαρµογή των µεθόδων της Τεχνητής Νοηµοσύνης στην εκπαίδευση. Στοχεύουν στην ευέλικτη και εξατοµικευµένη εκπαίδευση και διδασκαλία χρησιµοποιώντας τη γνώση για το πεδίο (domain, γνωστικό πεδίο, γνωστικό αντικείµενο), τον εκπαιδευόµενο και τις µεθόδους διδασκαλίας (Brusilovsky, 1999). Η γνώση που χρησιµοποιούν τα συστήµατα αυτά αναπαρίσταται µε τέσσερις λειτουργικές µονάδες (modules). Η λειτουργική µονάδα του ειδικού (expert module), η οποία αποθηκεύεται στο µοντέλο του ειδικού (expert model),είναι υπεύθυνη για τη γνώση του γνωστικού αντικειµένου (domain knowledge) και για την αναπαράσταση της στο σύστηµα. Η λειτουργική µονάδα του εκπαιδευόµενου (student module) είναι υπεύθυνη για την δηµιουργία και ανανέωση του µοντέλου του εκπαιδευόµενου (student model) το οποίο περιέχει όλες τις σχετικές πληροφορίες για τον εκπαιδευόµενο. Η µονάδα διδασκαλίας (tutoring module) παρέχει τις πληροφορίες εκείνες που καθορίζουν τον τρόπο µε τον οποίο µπορεί να παρουσιαστεί το εκπαιδευτικό υλικό έτσι ώστε να ανταποκρίνεται στις ιδιαίτερες ανάγκες του εκπαιδευόµενου. Η λειτουργική µονάδα της διεπαφής (interface module) είναι υπεύθυνη για την παρουσίαση του περιεχοµένου που καθορίστηκε από την µονάδα διδασκαλίας και ελέγχει την επικοινωνία και την αλληλεπίδραση του εκπαιδευόµενου µε το σύστηµα (Brusilovsky, 1994). Τα πρώτα ITS ενώ περιείχαν πολλές µεθόδους και χρησιµοποιούσαν τις γνώσεις τους για το πεδίο και το εκπαιδευόµενο για να προσφέρουν εξατοµικευµένη µάθηση, δεν προσφέρονταν για µαθητοκεντρική διδασκαλία καθώς όλα τα συστήµατα καθοδηγούσαν απευθείας το εκπαιδευόµενο ή του έδιναν κάποιο µενού για να επιλέξει την επόµενη λειτουργία. Χρειαζόταν να προστεθεί ένα τµήµα που να έδινε την δυνατότητα στο εκπαιδευόµενο να ακολουθήσει τη δική του πορεία στο περιβάλλον της εφαρµογής και το εκπαιδευτικό υλικό που του παρείχε. Η λύση ήταν η ενσωµάτωση ενός τµήµατος υπερµέσων στο περιβάλλον των ITS (Brusilovsky, 1998). Μουτάφη Κωνσταντίνα 22

Προσαρµοστικά Συστήµατα 2.3.2 Προσαρµοστικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Hypermedia Systems, AHS) Τα προσαρµοστικά συστήµατα υπερµέσων είναι µια εναλλακτική προσέγγιση στην παραδοσιακή προσέγγιση "one-size-fits-all" των συστηµάτων υπερµέσων. Βασικός τους σκοπός είναι η παροχή υπερµεσικού περιεχοµένου προσαρµοσµένο στις ανάγκες του εκάστοτε χρήστη. Όπως αναφέρθηκε και νωρίτερα, πρόκειται για συστήµατα που προέκυψαν από συνδυασµό τεχνολογιών που χρησιµοποιούνται στα Ευφυή ιδακτικά Συστήµατα (ITS) και στα Συστήµατα Υπερµέσων (HS). Συνήθως τα συστήµατα αυτά αναπτύσσονται για εφαρµογές όπου αναµένεται να χρησιµοποιηθούν από άτοµα µε διαφορετικά χαρακτηριστικά, γνώσεις, προτιµήσεις και ο υπερχώρος είναι µεγάλος (Brusilovsky, 1996). Σύµφωνα µε τον Brusilovsky (1996) ένα προσαρµοστικό σύστηµα υπερµέσων θα πρέπει να ικανοποιεί τα εξής τρία κριτήρια: θα πρέπει να είναι ένα σύστηµα υπερκειµένου ή υπερµέσων, να έχει ένα µοντέλο χρήστη και να µπορεί να προσαρµόζεται σύµφωνα µε αυτό το µοντέλο. Χρησιµοποιώντας τις πληροφορίες που αποθηκεύονται στο µοντέλο του χρήστη, προσαρµόζουν το περιεχόµενο και τους συνδέσµους µιας σελίδα υπερµέσων σύµφωνα µε τα χαρακτηριστικά του εκάστοτε χρήστη. Παράλληλα υποστηρίζουν τον χρήστη κατά την πλοήγηση του, προτείνοντας να ακολουθήσει συνδέσµους σχετικούς µε τα χαρακτηριστικά του, περιορίζοντας έτσι το µέγεθος του χώρου πλοήγησης. Σύµφωνα µε τον Brusilovsky (2001) υπάρχουν διάφορες κατηγορίες προσαρµοστικών συστηµάτων υπερµέσων, ανάλογα µε τον τοµέα εφαρµογής τους: εκπαιδευτικά συστήµατα υπερµέσων (educational hypermedia systems) συστήµατα on-line πληροφοριών (on-line information systems) o κλασικά συστήµατα on-line πληροφοριών (on-line information systems) o ηλεκτρονικές εγκυκλοπαίδειες (electronic encyclopedias) o περίπτερα πληροφοριών(κιόσκια πληροφοριών) (information kiosks) o εικονικά µουσεία (virtual museums) Μουτάφη Κωνσταντίνα 23

Προσαρµοστικά Συστήµατα o φορητοί οδηγοί (οδηγοί χειρός)(handheld guides) o συστήµατα ηλεκτρονικού εµπορίου (e-commerce systems) o συστήµατα υποστήριξης απόδοσης (performance support systems) υπερµεσικά συστήµατα ανάκτησης πληροφοριών (information retrieval hypermedia systems o συστήµατα προσανατολισµένα στην αναζήτηση (Search-oriented adaptive IR hypermedia systems) o συστήµατα προσανατολισµένα στην πλοήγηση (Browsingoriented adaptive IR hypermedia systems) o συστήµατα διαχείρισης εξατοµικευµένων όψεων (Systems for managing personalized views) o συστήµατα παροχής πληροφοριών (Information services) συστήµατα on-line βοήθειας (on-line help systems) υπερµεσικά συστήµατα οργανισµών (institutional hypermedia systems) ( institutional information systems 2.3.3 Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Educational Hypermedia Systems, AEHS) Τα πιο δηµοφιλή προσαρµοστικά συστήµατα υπερµέσων είναι αυτά που σχετίζονται µε τον χώρο της εκπαίδευσης, τα Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Συστήµατα Υπερµέσων (Adaptive Hypermedia Educational Systems, AHES). Βασικός στόχος των σχεδιαστών εκπαιδευτικών εφαρµογών είναι να ενσωµατώσουν την αλληλεπιδραστικότητα και την ευφυΐα που προσφέρουν τα ITS και τα υπερµέσα, µε την δυνατότητα της εκπαίδευσης εξ αποστάσεως που προσφέρει το διαδίκτυο. Η εκπαιδευτική διαδικασία καθοδηγείται από τον χρήστη, όπως και σε ένα τυπικό σύστηµα υπερµέσων. Η διαφορά είναι ότι ένα προσαρµοστικό σύστηµα Μουτάφη Κωνσταντίνα 24

Προσαρµοστικά Συστήµατα υπερµέσων µπορεί να χρησιµοποιήσει την πληροφορία που υπάρχει στο µοντέλο χρήστη, όπως συµβαίνει και στα ITS, και να προσαρµοστεί στις προτιµήσεις του εκάστοτε χρήστη. Γεφυρώνουν ουσιαστικά το χάσµα µεταξύ της κατευθυνόµενης δασκαλο-κεντρικής προσέγγισης των παραδοσιακών συστηµάτων Τεχνητής Νοηµοσύνης και της ευέλικτης µαθητο-κεντρικής προσέγγισης της ελεύθερης πλοήγησης ενός συστήµατος υπερµέσων. Συνδυάζουν την ελεύθερη πλοήγηση µε την εξατοµίκευση και µπορούν να υποστηρίξουν διαδικασίες µάθησης κατευθυνόµενες όχι µόνο από το σύστηµα ή από το χρήστη αλλά και οποιοδήποτε συνδυασµό τους (Brusilovsky, 1995). Στη συνέχεια γίνεται µια σύντοµη περιγραφή των χαρακτηριστικών στα οποία τα συστήµατα αυτά προσαρµόζουν την συµπεριφορά τους και των τεχνολογιών που χρησιµοποιούν. 2.3.3.1 Χαρακτηριστικά Τα προσαρµοστικά συστήµατα υπερµέσων µέχρι το 1996 υλοποιούσαν διαδικασίες προσαρµογής βασισµένες µόνο στα χαρακτηριστικά των χρηστών. Στη συνέχεια µε την ανάπτυξη των προσαρµοστικών συστηµάτων που βασίζονται στο διαδίκτυο υπήρξε η δυνατότητα η διαδικασία προσαρµογής να βασίζεται και σε άλλα χαρακτηριστικά πέρα των χρηστών. Προτάθηκε από τους Kobsa et al. (2001) η προσαρµογή να διαχωριστεί σε τρεις κατηγορίες ανάλογα µε τις πληροφορίες που χρησιµοποιεί: πληροφορίες χρήστη (user data) πληροφορίες χρήσης (usage data) πληροφορίες περιβάλλοντος (environment data) Οι πληροφορίες χρήστη αναφέρονται στα προσωπικά χαρακτηριστικά του χρήστη. Περιλαµβάνουν τη γνώση του χρήστη, τους στόχους, το υπόβαθρο, την εµπειρία, οι προτιµήσεις, τα ενδιαφέροντα καθώς και ατοµικά χαρακτηριστικά που αφορούν στοιχεία προσωπικότητας και µάθησης όπως για παράδειγµα το µαθησιακό στυλ. Μουτάφη Κωνσταντίνα 25

Προσαρµοστικά Συστήµατα Οι πληροφορίες χρήσης αναφέρονται σε πληροφορίες που σχετίζονται µε την αλληλεπίδραση του χρήστη µε το σύστηµα. Τέτοιες πληροφορίες µπορούν να παρατηρηθούν και να καταγραφούν άµεσα ή να προκύψουν από την ανάλυση δεδοµένων που έχουν καταγραφεί (ενέργειες επιλογής, ακύρωσης, βαθµολόγησης κλπ). Οι πληροφορίες περιβάλλοντος αναφέρονται στις ευρύτερες συνθήκες που επικρατούν και περιβάλλουν τον χρήστη κατά την αλληλεπίδρασή του µε το σύστηµα. Περιλαµβάνουν στοιχεία όπως η υλικοτεχνική υποδοµή που διαθέτει ο χρήστης, η τοποθεσία του, η συναισθηµατική του κατάσταση κ.α. Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικότερα στο επόµενο κεφάλαιο. 2.3.3.2 Τεχνικές Τα Προσαρµοστικά Εκπαιδευτικά Συστήµατα Υπερµέσων εφαρµόζουν διάφορες τεχνικές, για να υποστηρίξουν την εξατοµικευµένη µάθηση, οι οποίες προέρχονται από τον χώρο των Ευφυών Συστηµάτων ιδασκαλίας, όπως είναι η διαδοχή µαθηµάτων και η υποστήριξη στην επίλυση προβληµάτων, αλλά και των Προσαρµοστικών Συστηµάτων Υπερµέσων, όπως η προσαρµοστική παρουσίαση και η προσαρµοστική υποστήριξη πλοήγησης (Brusilovsky 1996; 1999; 2001). Στο πλαίσιο των διαδικτυακών εκπαιδευτικών συστηµάτων αναπτύχθηκε και η τεχνολογία ταιριάσµατος µοντέλου εκπαιδευόµενου (student model matching) (Brusilovsky, 1999). ιαδοχή Μαθηµάτων (Curriculum sequencing) Σύµφωνα µε την τεχνική αυτή, το σύστηµα παρέχει στους εκπαιδευόµενους εκπαιδευτικές ενότητες και εκπαιδευτικές δραστηριότητες (παραδείγµατα, προβλήµατα κλπ) µε τέτοια σειρά που θεωρείται η πλέον κατάλληλη σύµφωνα µε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους. Υπάρχουν δύο είδη διαδοχικών παρουσιάσεων: η ενεργητική και η παθητική. Στην ενεργητική υπάρχει ένας στόχος µάθησης, σταθερός ή µεταβλητός, ο οποίος µπορεί να είναι συγκεκριµένες έννοιες ή ενότητες που πρέπει να µάθει ο εκπαιδευόµενος. Το σύστηµα προσπαθεί να δηµιουργήσει το βέλτιστο ατοµικό µονοπάτι για την επίτευξη του στόχου. ιακρίνεται σε υψηλού και χαµηλού Μουτάφη Κωνσταντίνα 26

Προσαρµοστικά Συστήµατα επιπέδου. Στην υψηλού επιπέδου καθορίζεται ο επόµενος µαθησιακός υποστόχος: έννοια, σύνολο εννοιών, ενότητα ή µάθηµα που θα διδαχθεί στη συνέχεια. Στην χαµηλού επιπέδου καθορίζεται η επόµενη εκπαιδευτική δραστηριότητα (πρόβληµα, παράδειγµα, τεστ) που θα διεξαχθεί στα πλαίσια του τρέχοντα υποστόχου. Η παθητική εφαρµόζεται όταν ο εκπαιδευόµενος δεν µπορεί να λύσει ένα πρόβληµα ή απαντά λάθος µια ερώτηση. Σκοπός είναι να προσφέρει στον εκπαιδευόµενο εκείνο το υποσύνολο του εκπαιδευτικού υλικού που θα τον βοηθήσει να καλύψει τα ενδεχόµενα κενά ή να αντιληφθεί τις τυχόν παρανοήσεις. Τεχνολογίες Υποστήριξης στην Επίλυση Προβληµάτων (Problem Solving Support Technologies) Σε αυτή την κατηγορία υπάρχουν τρείς προσεγγίσεις οι οποίες υποστηρίζουν τον εκπαιδευόµενο κατά την διάρκεια επίλυσης ενός εκπαιδευτικού προβλήµατος. Στην ευφυή ανάλυση των απαντήσεων του εκπαιδευόµενου (Intelligent analysis of student solutions) εξετάζονται οι τελικές απαντήσεις που έδωσε ο εκπαιδευόµενος σε εκπαιδευτικά προβλήµατα, ανεξάρτητα από το πώς δόθηκαν αυτές οι απαντήσεις. Το σύστηµα υλοποιεί µια νοήµονα ανάλυση των απαντήσεων του προκειµένου να αποφασίσει αν πρόκειται για σωστές ή λάθος απαντήσεις και να αναγνωρίσει ελλείψεις ή παρανοήσεις στις οποίες οφείλονται τα λάθη. Στην υποστήριξη διαδραστικής επίλυσης προβληµάτων (Interactive problem solving support) το σύστηµα υποστηρίζει τον εκπαιδευόµενο σε κάθε βήµα κατά την επίλυση ενός προβλήµατος. Η ευφυή βοήθεια που παρέχεται έχει διάφορες µορφές: ένδειξη λανθασµένου βήµατος, υποδείξεις ακόµα και εκτέλεση του επόµενου βήµατος. Η τρίτη προσέγγιση, επίλυση προβληµάτων βασισµένη σε παραδείγµατα (example-based problem solving), βοηθάει τον εκπαιδευόµενο να λύσει νέα προβλήµατα προτείνοντάς του σχετικές περιπτώσεις από την πρόσφατη εµπειρία του (παραδείγµατα που του έχουν παρουσιαστεί ή ασκήσεις που έλυσε ο ίδιος). Προσαρµοστική Παρουσίαση (Adaptive Presentation or Content Sequencing), όπου το περιεχόµενο µιας σελίδας υπερ-µέσων προσαρµόζεται στους στόχους, τη γνώση και άλλα χαρακτηριστικά που είναι αποθηκευµένα στο µοντέλο του χρήστη. Οι σελίδες δεν είναι στατικές αλλά δηµιουργούνται ή συντίθεται από µονάδες Μουτάφη Κωνσταντίνα 27

Προσαρµοστικά Συστήµατα εκπαιδευτικού υλικού για κάθε εκπαιδευόµενο προσαρµοστικά. Για παράδειγµα οι έµπειροι χρήστες λαµβάνουν περισσότερο λεπτοµερείς και σε βάθος πληροφορίες σε σχέση µε τους αρχάριους που λαµβάνουν πρόσθετες επεξηγήσεις. Υλοποιήσεις αυτής της τεχνολογίας περιλαµβάνουν: η εισαγωγή/αφαίρεση περιοχών κειµένου (inserting/removing fragments) όπου πραγµατοποιείται υπο-συνθήκη εµφάνιση ή απόκρυψη περιοχών του κειµένου ανάλογα µε το γνωστικό επίπεδο ή τις προτιµήσεις του εκπαιδευόµενου η εναλλαγή περιοχών κειµένου (altering fragments) όπου το σύστηµα διατηρεί παραλλαγές της ίδιας περιοχής κειµένου και επιλέγει να εµφανίσει στον χρήστη την πλέον κατάλληλη σύµφωνα µε το µοντέλο χρήστη η επιλεκτική ενσωµάτωση ή µη περιοχών του κειµένου ανάλογα µε το επίπεδο, την εµπειρία, κ.λπ. του εκπαιδευόµενου (stretchtext) η ταξινόµηση περιοχών κειµένου (sorting fragments) όπου οι περιοχές κειµένου παρουσιάζονται ταξινοµηµένες από σχετικές έως λιγότερες σχετικές ανάλογα µε τις προτιµήσεις και το γνωστικό επίπεδο του εκπαιδευόµενου η σκιαγράφηση περιοχών κειµένου (dimming fragments) όπου σκιαγραφείται µια περιοχή κειµένου για να υποδηλώσει ότι δεν είναι σχετική για τον συγκεκριµένο χρήστη Προσαρµοστική Πλοήγηση (Adaptive Navigation or Link-level Adaptation), όπου στόχος είναι η υποστήριξη των εκπαιδευοµένων στην πλοήγησή τους µέσα στο πεδίο γνώσης του συστήµατος, προσαρµόζοντας κατάλληλα τους εµφανείς συνδέσµους (visible links). Οι τεχνικές που υλοποιούνται είναι: η Απευθείας Καθοδήγηση (Direct Guidance), όπου ανάλογα µε την τεχνολογία της ιαδοχής Μαθηµάτων, το σύστηµα προτείνει στον εκπαιδευόµενο το βέλτιστο µονοπάτι που θα τον οδηγήσει στην επίτευξη ενός συγκεκριµένου γνωστικού στόχου, Μουτάφη Κωνσταντίνα 28

Προσαρµοστικά Συστήµατα η Προσαρµοστική Ταξινόµηση Συνδέσµων (Adaptive Link Sorting)όπου όλοι οι σύνδεσµοι µιας συγκεκριµένης σελίδας ταξινοµούνται βάσει του µοντέλου χρήστη και ορισµένων κριτηρίων η Προσαρµοστική Απόκρυψη Συνδέσµων (Adaptive Link Hiding), η οποία περιλαµβάνει: την απόκρυψη συνδέσµων (hiding) όπου οι µη προτεινόµενοι σύνδεσµοι παρουσιάζονται σαν απλό κείµενο, την απενεργοποίηση συνδέσµων (disabling) όπου οι µη προτεινόµενοι σύνδεσµοι είναι εµφανείς αλλά απενεργοποιηµένοι και την αφαίρεση συνδέσµων (removal) όπου οι µη προτεινόµενοι σύνδεσµοι διαγράφονται ο Προσαρµοστικός Σχολιασµός Συνδέσµων (Adaptive Link Annotation), όπου το σύστηµα µε ένα γραφικό τρόπο επαυξάνει τους υπάρχοντες συνδέσµους περιεχοµένων µε πληροφορίες όσον αφορά την τρέχουσα κατάστασή τους σε σχέση µε τον εκπαιδευόµενο, π.χ. ποια περιεχόµενα έχει µάθει, ποια µπορεί να δει και ποια δεν είναι έτοιµος να επισκεφθεί η Προσαρµοστική ηµιουργία Συνδέσµων (Adaptive Link Generation) όπου το σύστηµα βρίσκει, δηµιουργεί και προτείνει δυναµικά νέους συνδέσµους η Προσαρµογή Χάρτη (Map Adaptation) όπου προσαρµόζεται η εµφάνιση του χάρτη του υπερµέσου (γραφική αναπαράσταση του υπερχώρου µε την µορφή συνδεδεµένων κόµβων) Μουτάφη Κωνσταντίνα 29

Προσαρµοστικά Συστήµατα Πηγή: Brusilovsky (2001) Εικόνα 4: Τεχνολογίες προσαρµοστικών συστηµάτων υπερµέσων Ταίριασµα µοντέλου εκπαιδευόµενου Πρόκειται για µια τεχνολογία που προήλθε από τα βασισµένα στο διαδίκτυο προσαρµοστικά εκπαιδευτικά συστήµατα. Η βασική ιδέα της τεχνολογίας αυτής είναι να αναλύσει και να ταιριάξει µοντέλα εκπαιδευόµενων όταν υπάρχουν πολλοί εκπαιδευόµενοι ταυτόχρονα. Στα παραδοσιακά προσαρµοστικά εκπαιδευτικά Μουτάφη Κωνσταντίνα 30

Προσαρµοστικά Συστήµατα συστήµατα δεν ήταν εφικτή η υλοποίηση αυτής της τεχνολογίας καθώς χρησιµοποιούνται συνήθως από έναν εκπαιδευόµενο (που συνεπάγεται την ύπαρξη ενός µόνο µοντέλου) τη φορά. Τα πιο αντιπροσωπευτικά παραδείγµατα της τεχνολογίας αυτή είναι η προσαρµοστική υποστήριξη συνεργασίας (adaptive collaboration support) και η ευφυής ταξινόµηση βάσει παρακολούθησης (intelligent class monitoring). Στην προσαρµοστική υποστήριξη συνεργασίας η βασική ιδέα είναι να χρησιµοποιηθεί η γνώση του συστήµατος σχετικά µε διαφορετικούς εκπαιδευόµενους ώστε να σχηµατιστούν οµάδες που να ταιριάζουν για διαφορετικά είδη συνεργασίας. Η ευφυής ταξινόµηση βάσει παρακολούθησης βασίζεται στην δυνατότητα σύγκρισης των ενεργειών που καταγράφονται από το σύστηµα για διαφορετικούς εκπαιδευόµενους. Αντί όµως να αναζητά ταιριάσµατα, αναζητά ασυµφωνίες. Σκοπός είναι να αναγνωριστούν οι εκπαιδευόµενοι των οποίων τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται µε εκπαιδευτικές δραστηριότητες διαφέρουν σηµαντικά από των υπολοίπων (Brusilovsky, 1999). 2.3.3.3 οµή Προσαρµοστικών Εκπαιδευτικών Συστηµάτων Υπερµέσων Η δοµή ενός Προσαρµοστικού Εκπαιδευτικού Συστήµατος Υπερµέσων, σύµφωνα µε τις Παπανικολάου & Γρηγοριάδου (2005), αποτελείται από τα εξής στοιχεία: µοντέλο πεδίου, µοντέλο εκπαιδευόµενου, διδακτικό µοντέλο και προσαρµοστική µηχανή. Στη συνέχεια περιγράφουµε αναλυτικά κάθε δοµική µονάδα. Μοντέλο πεδίου Το µοντέλο πεδίου (domain model) περιγράφει τον τρόπο µε τον οποίο δοµούνται οι πληροφορίες που περιλαµβάνει το πεδίο γνώσης του συστήµατος σχετικά µε το γνωστικό αντικείµενο. Μια από τις βασικότερες λειτουργίες του είναι ότι παρέχει το πλαίσιο για την αναπαράσταση της γνώσης του χρήστη για το γνωστικό πεδίο, όπως θα δούµε παρακάτω. Η δόµηση και η αναπαράσταση του πεδίου γνώσης, σε ένα Προσαρµοστικό Εκπαιδευτικό Σύστηµα Υπερµέσων, έχουν ιδιαίτερη βαρύτητα µιας και θα πρέπει να υποστηρίζουν τη δυνατότητα του συστήµατος να επιλέγει και να επαναχρησιµοποιεί το εκπαιδευτικό περιεχόµενο σε εναλλακτικές εκπαιδευτικές προσεγγίσεις ανάλογα µε το προφίλ του εκπαιδευόµενου. Μουτάφη Κωνσταντίνα 31

Προσαρµοστικά Συστήµατα Το µοντέλο του πεδίου γνώσης εµπεριέχει µια υπονοούµενη αλληλουχία των εννοιών που το οικοδοµούν, η οποία ουσιαστικά αναπαριστά ένα βέλτιστο µονοπάτι πλοήγησης µέσα στον εννοιολογικό χώρο (conceptual space) που διαµορφώνεται (Παπανικολάου & Γρηγοριάδου, 2005). Σχετικά µε τη δοµή του πεδίου γνώσης, στην πιο απλοποιηµένη µορφή του αποτελείται από ένα σύνολο ανεξάρτητων εννοιών που δεν έχει εσωτερική δοµή. Ο όρος έννοια υποδηλώνει ένα στοιχειώδες τµήµα της γνώσης που διαθέτει το σύστηµα για το γνωστικό αντικείµενο. Το σύνολο των εννοιών του πεδίου σχηµατίζει το µοντέλο πεδίου. Σε µια πιο προηγµένη µορφή του µοντέλου γνωστικού πεδίου, η οποία χρησιµοποιείται από την πλειοψηφία των προσαρµοστικών συστηµάτων υπερµέσων, οι έννοιες συνδέονται µεταξύ τους σχηµατίζοντας ένα είδος σηµασιολογικού δικτύου. Το δίκτυο αυτό αναπαριστά το τη δοµή του γνωστικού πεδίου που καλύπτεται από το σύστηµα υπερµέσων και ονοµάζεται µοντέλο δικτύου (Brusilovsky 2003). Πηγή: Brusilovsky (2003) Εικόνα 5: Μοντέλο δικτύου Μεταξύ των εννοιών µπορούν να υπάρξουν διάφορα είδη συνδέσµων οι οποίοι αναπαριστούν τα διαφορετικά είδη σχέσεων µεταξύ των εννοιών. Μουτάφη Κωνσταντίνα 32

Προσαρµοστικά Συστήµατα Το πιο δηµοφιλές είδος συνδέσµων στα εκπαιδευτικά συστήµατα υπερµέσων είναι οι προαπαιτούµενοι σύνδεσµοι µεταξύ των εννοιών που αναπαριστούν το γεγονός ότι µία από τις σχετιζόµενες έννοιες πρέπει να γίνει γνωστή πριν από µια άλλη (Brusilovsky, 2003). Άλλα είδη συνδέσµων που είναι δηµοφιλή σε πολλά συστήµατα είναι κλασικοί σηµασιολογικοί σύνδεσµοι "is-a" και "part-of". Οι σύνδεσµοι is-a συνδέουν µια έννοια µε άλλες που αποτελούν χαρακτηριστικές περιπτώσεις της ενώ οι part-of αναπαριστούν το γεγονός ότι πολλές επιµέρους έννοιες µπορεί να αποτελούν µέρος µιας σύνθετης έννοιας (Πρέντζας & Χατζηλυγερούδης, 2001). Όλα τα είδη των συνδέσεων χρησιµοποιούνται για την ακριβέστερη αναπαράσταση του χρήστη κατά την µοντελοποίηση. Όταν ένας χρήστης παρουσιάζει έλλειψη γνώσης, οι σύνδεσµοι µπορούν να βοηθήσουν να βρεθούν εκείνες οι έννοιες που είναι πιο πιθανό να συντελέσουν στην αποκόµισή/ αναπλήρωση της. Αλλά και αντιστρόφως. Όταν ο χρήστης γνωρίζει µια έννοια, οι σύνδεσµοι µεταξύ των εννοιών επιτρέπουν την διάδοση της γνώσης του χρήστη µε αποτέλεσµα να µπορούν να προκύψουν συµπεράσµατα για την γνώση που έχει για άλλες έννοιες. Έτσι όταν ο χρήστης γνωρίζει µια έννοια το σύστηµα µπορεί να συµπεράνει ότι ο χρήστης γνωρίζει τις προαπαιτούµενες για αυτή έννοιες. Η αναπαράσταση των µονάδων που απαρτίζουν το πεδίο γνώσης ενδείκνυται να ακολουθεί συγκεκριµένα πρότυπα περιγραφής εκπαιδευτικού υλικού για το ιαδίκτυο. Τα εκπαιδευτικά µεταδεδοµένα ορίζουν ένα πλαίσιο περιγραφής των χαρακτηριστικών (attributes) του εκπαιδευτικού υλικού τα οποία πλήρως και επαρκώς περιγράφουν κάθε µαθησιακό του αντικείµενο διευκολύνοντας την αναπαράστασή του στο σύστηµα αλλά και γενικότερα την επαναχρησιµοποίησή του σε διαφορετικές συνθήκες µάθησης (Wiley, 2001; E-book: The instructional use of learning objects, On-line edition, URL: http://reusability.org/read/ στο Παπανικολάου & Γρηγοριάδου, 2005). Γενικότερα, η αξιοποίηση της έρευνας που διεξάγεται για την ανάπτυξη προτύπων περιγραφής εκπαιδευτικού περιεχοµένου για το ιαδίκτυο (LOM, SCORM, IMS, ARIADNE) µπορεί σηµαντικά να συνεισφέρει στη σχεδίαση του πεδίου γνώσης και της προσαρµοστικής συµπεριφοράς ενός προσαρµοστικού εκπαιδευτικού συστήµατος υπερµέσων αλλά και της διαλειτουργικότητας των συστηµάτων σε επίπεδο ιαδικτύου. Μουτάφη Κωνσταντίνα 33