A novel social network incorporating intelligent techniques for personalized collaborative learning in adult education

Abstract

Η γρήγορη εξάπλωση των κοινωνικών δικτύων και το γενικότερο ενδιαφέρον για μαθητοκεντρικές παιδαγωγικές πρακτικές έχουν στρέψει την προσοχή στη αξιοποίηση αυτής της τεχνολογίας για την ενίσχυση της εξ αποστάσεως μάθησης. Αυτή η δυνατότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά στην εκπαίδευση ενηλίκων, καθώς επιτρέπει στους εκπαιδευτές ενηλίκων να επεκτείνουν την διαδικασία μάθησης πέρα από την τάξη και τους ενήλικους μαθητές να μαθαίνουν χωρίς χρονικούς και χωρικούς περιορισμούς. Σε αυτή την κατεύθυνση, αυτή η διδακτορική διατριβή παρουσιάζει ένα καινοτόμο ευφυές κοινωνικό δίκτυο σχεδιασμένο για την εκπαίδευση ενηλίκων, το οποίο εφαρμόζει εξατομικευμένη διδασκαλία, προσαρμοστική ανατροφοδότηση και μάθηση βασισμένη σε ομαδική εργασία, με σκοπό να παρέχει ένα καινοτόμο περιβάλλον μάθησης χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνολογίες, ευφυείς τεχνικές και παιδαγωγικές μεθόδους. Το σύστημα που αναπτύχθηκε ονομάζεται IAdA-SNL (Intelligent Adaptive Social Network for Adult Learning – Ευφυές Προσαρμοστικό Κοινωνικό Δίκτυο για την Εκπαίδευση Ενηλίκων). Από τεχνολογικής άποψης, το IAdA-SNL είναι ένα ολοκληρωμένο κοινωνικό δίκτυο βασισμένο στα πρότυπα άλλων γνωστών κοινωνικών δικτύων, παρέχοντας τη δυνατότητα αναρτήσεων, σχολιασμού, προσθήκης σημειώσεων, αντίδρασης σε αναρτήσεις και τμήματα του μαθήματος, προσθήκης λέξεων κλειδιών και φίλων ως ετικέτες στις αναρτήσεις, συνομιλίας, δημιουργίας προφίλ, εξερεύνησης των προφίλ και των δραστηριοτήτων άλλων χρηστών, και δημιουργίας φίλων. Από παιδαγωγικής άποψης, καθώς το IAdA-SNL είναι προσανατολισμένο στην εκπαίδευση ενηλίκων, χρησιμοποιεί μια σειρά από θεωρίες μάθησης για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό της διδασκαλίας, όπως τη θεωρία της διασυνδεδεμένης μάθησης, την Αναθεωρημένη και Ψηφιακή Ταξινομία του Bloom, τη θεωρία του συμπεριφορισμού, τη θεωρία της ανδραγωγής και τη θεωρία της εμπειρικής μάθησης. Το IAdA-SNL επεκτείνει τις παραδοσιακές προσεγγίσεις σχετικά με τη μοντελοποίηση μαθητών με χαρακτηριστικά που απορρέουν από τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις του μαθητή στο δίκτυο. Το προτεινόμενο δυναμικό μοντέλο μαθητή αποτελείται από τις πληροφορίες του προφίλ (όνομα, ηλικία, μόρφωση, τοποθεσία), το στυλ μάθησης (Honey & Mumford μοντέλο), δεδομένα επίδοσης (επιδόσεις σε κάθε γνωστική δεξιότητα με βάση το RBT μοντέλο, συνολικοί βαθμοί στα διαγωνίσματα των κεφαλαίων και εξέλιξη επίδοσης), αλληλεπιδράσεις με το μάθημα (πόσες φορές ο μαθητής επισκέφτηκε ένα θέμα ή πηγή, τις αντιδράσεις του στα τμήματα του μαθήματος σχετικά με το επίπεδο κατανόησής τους, πόσες φορές ένα τεστ δόθηκε, και τον ρυθμό μάθησής του), κοινωνικές αλληλεπιδράσεις (αριθμός αναρτήσεων, σχολίων, συνομιλιών, αντιδράσεων κλπ.), και επιτεύγματα (εφτά κατηγορίες ευσήμων αποτελούμενων από τρία επίπεδα ευσήμων). Το κοινωνικά-επεκταμένο μοντέλο μαθητή είναι ο πυρήνας των υπόλοιπων τμημάτων του συστήματος προκειμένου να παρέχουν εξατομίκευση και προσαρμοστικότητα. Προς την κατεύθυνση της εξατομικευμένης διδασκαλίας, το IAdA-SNL προσαρμόζει το περιεχόμενο του μαθήματος και τις προτάσεις σε εκπαιδευτικό υλικό λαμβάνοντας υπόψη το στυλ μάθησης του μαθητή. Το μοντέλο Honey & Mumford που χρησιμοποιήθηκε κατηγοριοποιεί τους μαθητές σε ακτιβιστές, ανακλαστικούς, θεωρητικούς και πραγματιστές. Ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιήθηκε αυτό το μοντέλο είναι επειδή προάγει καλύτερα την εκπαίδευση ενηλίκων καθώς βασίζεται στον τρόπο που οι μαθητές προσεγγίζουν μια νέα μαθησιακή εμπειρία. Επιπλέον, παρέχεται ένα κοινωνικό εργαλείο σημειώσεων προκειμένου να δημιουργούνται σημειώσεις στην ύλη του μαθήματος κάνοντας το έτσι πιο διαδραστικό και ενδιαφέρον. Το IAdA-SNL ενσωματώνει ένα ολοκληρωμένο σύστημα ευσήμων και ένα εργαλείο παροχής προσωποποιημένων μηνυμάτων ενθάρρυνσης, με σκοπό την ενθάρρυνση της μάθησης, τη βελτίωση του βαθμού συμμετοχής του μαθητή, τη γνώση των τρεχόντων επιτευγμάτων του και την κινητοποίηση για την κατάκτηση και άλλων. Το μοντέλο απόδοσης ευσήμων αποτελείται από τις ακόλουθες εφτά κατηγορίες, οι οποίες περιλαμβάνουν τρία επίπεδα η κάθε μια: Προφίλ, Αναγνωρισιμότητας, Συγγραφής, Δημιουργίας Περιεχομένου, Κοινωνικής Συμμετοχής, Γνωστικού Επιπέδου, και Συνολικής Εικόνας. Επιπλέον, το IAdA-SNL παρέχει ανάλυση μαθησιακών δεδομένων προκειμένου να ενημερώνει άμεσα τον μαθητή σχετικά με κρίσιμα θέματα που αφορούν την εκπαιδευτική διαδικασία, και να τον ενθαρρύνει να λάβει την κατάλληλη δράση για να βελτιώσει τα εκπαιδευτικά αποτελέσματά του. Οι προτεινόμενες αναλύσεις μαθησιακών δεδομένων αυτόματα δημιουργούν αναφορές προς τον μαθητή σχετικά με την πρόοδό του στο μάθημα, την επίδοσή του συγκριτικά με τους 10 καλύτερους μαθητές και τον μέσο όρο των βαθμών των μαθητών του μαθήματος. Σχετικά με την στρατηγική αξιολόγησης των μαθητών, το IAdA-SNL αναπτύσσει δυο καινοτόμες στρατηγικές. Αρχικά, ένα ευφυές περιγραφικό διαγώνισμα (IFA) για την υποστήριξη ανατροφοδότησης πάνω στις αδυναμίες του μαθητή χρησιμοποιείται ως πρακτική εξάσκηση για την προετοιμασία του μαθητή στο τελικό διαγώνισμα του κεφαλαίου. Το προτεινόμενο IFA χρησιμοποιεί ασαφή λογική η οποία προβλέπει την αιτία της παρανόησης που έκανε ο μαθητής σε κάθε τμήμα του κεφαλαίου, λαμβάνοντας υπόψη τον βαθμό παρανόησης της λανθασμένης απάντησης που δόθηκε, τον συνολικό βαθμό παρανόησης του μαθητή που προκύπτει από τα λάθη που έχει κάνει στα διαγωνίσματα εξάσκησης, τον χρόνο που χρειάστηκε για να απαντήσει στην ερώτηση και τον βαθμό δυσκολίας της ερώτησης. Η διάγνωση της παρανόησης αναφέρει αν ο μαθητής είναι απρόσεκτος, πιθανόν απρόσεκτος, πιθανόν αδιάβαστος ή αδιάβαστος. Μετά την ολοκλήρωση του διαγωνίσματος εξάσκησης, το IFA παρέχει μια συγκεντρωτική ανατροφοδότηση σχετικά με τα συνολικά αποτελέσματα της αξιολόγησης του μαθητή, και προτάσεις σχετικά με τη βελτίωση της μάθησης για κάθε τμήμα του κεφαλαίου όπου διαπιστώθηκε παρανόηση. Δεύτερον, το IAdA-SNL εφαρμόζει την Αναθεωρημένη Ταξινομία του Bloom για την ανάπτυξη των τελικών διαγωνισμάτων των κεφαλαίων, προκειμένου να αποτελούνται από ερωτήσεις που αντιστοιχούν στα διαφορετικά επίπεδα της ταξινομίας. Η ταξινομία αυτή είναι χρήσιμη για των καθορισμό των αντικειμενικών στόχων του μαθήματος, την προετοιμασία έγκυρων και αποτελεσματικών διαγωνισμάτων συμπεριλαμβάνοντας δραστηριότητες που σχετίζονται με τα διάφορα επίπεδά της και βελτιώνοντας έτσι το επίπεδο γνώσεων των μαθητών. Τα τελικά διαγωνίσματα των κεφαλαίων όχι μόνο παρέχουν το αριθμητικό αποτέλεσμα της επίδοσης του μαθητή, αλλά επίσης περιγραφική ανατροφοδότηση σχετικά με την επίδοσή του στο κάθε επίπεδο γνώσης. Αναφορικά με τη συνεργατική μάθηση, το IAdA-SNL αναθέτει στους μαθητές μια ομαδική εργασία. Για την δημιουργία αποδοτικών ομάδων συνεργασίας, το IAdA-SNL εισάγει έναν καινοτόμο γενετικό αλγόριθμο. Η καινοτομία του οφείλεται στα χαρακτηριστικά που χρησιμοποιεί για την σύνθεση των ομάδων και στους γενετικούς τελεστές που εφαρμόζει. Συγκεκριμένα, τα χαρακτηριστικά των μαθητών αφορούν τις τρεις κύριες διαστάσεις μάθησης σε ένα εκπαιδευτικό κοινωνικό δίκτυο, δηλαδή ακαδημαϊκή, γνωστική και κοινωνική, και απορρέουν από το κοινωνικά επεκταμένο μοντέλο μαθητή. Σχετικά με τους γενετικούς τελεστές, ο αλγόριθμος εκτελεί δύο τελεστές διασταύρωσης: μια τροποποίηση της διασταύρωσης δυο σημείων και μια νέα προσέγγιση, ονομαζόμενη διασταύρωση ενός σημείου ανά ομάδα. Τέλος, το IAdA-SNL χρησιμοποιήθηκε από φοιτητές τριτοβάθμιας εκπαίδευσης και ενήλικους μαθητές προκειμένου να διδαχθούν σχετικά με την ανάλυση και τον σχεδιασμό συστήματος με χρήση UML διαγραμμάτων. Για την αξιολόγηση των λειτουργιών του IAdA-SNL, εισάγεται ένα μοντέλο αξιολόγησης βασισμένο στο CIAO! πλαίσιο αξιολόγησης και στο ISO-βασισμένο μοντέλο αξιολόγησης προσαρμοσμένο στα εκπαιδευτικά κοινωνικά δίκτυα. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης είναι πολύ ενθαρρυντικά. Δείχνουν ότι το σύστημα αποτελεσματικά προσαρμόζει την εκπαιδευτική διαδικασία στις ανάγκες των μαθητών, τους κινητοποιεί και προτείνει προσαρμοσμένες μαθησιακές στρατηγικές, και προάγει τη συνεργασία και την επικοινωνία. Επιπλέον, στατιστικοί έλεγχοι υποθέσεων χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση των λειτουργιών αξιολόγησης μαθητών και ομαδοποίησης μαθητών. Αξιολογώντας τις προτεινόμενες στρατηγικές αξιολόγησης μαθητών, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μαθητές επωφελήθηκαν σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες αξιολόγησης, τονίζοντας τα παιδαγωγικά οφέλη των περιγραφικών ανατροφοδοτήσεων που παρέχονται από τις δυο προτεινόμενες στρατηγικές. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης της επίδοσης του προτεινόμενου γενετικού αλγορίθμου ομαδοποίησης δείχνουν την αποτελεσματικότητά του και την υπεροχή του έναντι των απλών γενετικών προσεγγίσεων. Επιπλέον, από παιδαγωγικής άποψης, αναδείχθηκε η θετική στάση των μαθητών και η υψηλή αποδοχή της αυτοματοποιημένης διαδικασίας δημιουργίας ομάδων.