Tìm hiểu mô hình tri thức trong việc xây dựng bài giảng điện tử

bài viết Tìm hiểu mô hình tri thức trong việc xây dựng bài giảng điện tử phân tích hình thức đào tạo thông minh nhằm xây dựng cơ chế tự động để xây dựng bài giảng phù hợp với trình độ và nhu cầu của học viên dựa trên cơ sở những thành phần bài giảng có sẵn. Mời các bạn cùng tham khảo!

TÌM HIỂU MƠ HÌNH TRI THỨC TRONG VIỆC XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ Trần Thanh San Khoa Công nghệ Thơng tin Trường Đại học Tài - Marketing Email: san.tranthanh@ufm.edu.vn Tóm tắt: Qua việc khảo sát mơ hình đào tạo nay, thấy hình thức đào tạo bật như: Đào tạo từ xa, đào tạo trực tuyến, đào tạo giảng điện tử đầu tư phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu phổ cập rộng rãi kiến thức cho người Tuy nhiên, hình thức đào tạo cịn nhiều hạn chế Vì vậy, việc xây dựng hệ thống tốn kém, xây dựng giảng địi hỏi nhiều cơng sức thời gian Ý tưởng xây dựng hệ quản lý đào tạo thông minh – ILMS (Intelligent Learning Management Systems); kết hợp hệ chuyên gia hệ quản lý đào tạo (LMS) ILMS có khả tự động xây dựng giảng khóa học phù hợp với nhu cầu trình độ học viên, qua khai thác hiệu tài nguyên giảng điện tử có, đồng thời cập nhật cung cấp thêm giảng điện tử mới, qua làm cho “kho” giảng điện tử ngày phong phú Đây mơ hình tri thức phục vụ cho việc xây dựng hệ quản lý đào tạo thông minh (ILMS) dưa theo cách tiếp cận lập luận theo kinh nghiệm (Case Base Reasoning – CBR) Từ khóa: đào tạo thơng minh, LMS, ILMS TÍCH HỢP HỆ QUẢN LÝ ĐÀO TẠO VÀ HỆ CHUYÊN GIA 1.1 Hệ quản lý đào tạo (LMS) chuẩn SCORM: Hệ quản lý đào tạo (Learning Management System – LMS) môi trường hỗ trợ giảng dạy kết hợp với môi trường truyền thông Thơng qua LMS, người tham gia học trao đổi kiến thức không gian mạng mà khơng có hạn chế khơng gian thời gian, việc học, giảng dạy, tương tác thực từ nơi đâu lúc Vấn đề quan trọng đặt làm để liên kết LMS lại với theo quy ước chung để có tiêu chuẩn Ví dụ chuẩn SCORM (Sharable Content Object Reference Model) nghiên cứu kết hợp nhiều tổ chức lớn ADL, IMS, AICC, IEEE dành cho chuẩn hóa giảng điện tử SCORM đời dựa ý tưởng chủ đạo sử dụng giảng điện tử nhiều hệ thống LMS khác 167 phục vụ nhiều mục đích giảng dạy khác nhằm tiết kiệm thời gian, công sức chi phí xây dựng giảng khóa học điện tử Chuẩn SCORM hiểu mơ hình tham chiếu đối tượng nội dung chia sẻ tập hợp tiêu chuẩn thông số kỹ thuật cho công nghệ giáo dục điện tử dựa web (cịn gọi e-learning) Nó xác định giao tiếp nội dung phía máy khách hệ thống máy chủ (được gọi "môi trường thời gian chạy"), thường hỗ trợ hệ thống quản lý học tập SCORM xác định cách nội dung đóng gói thành tập dạng ZIP để chuyển gọi "định dạng trao đổi gói" SCORM đặc tả “sáng kiến học tập nâng cao” (ADL) từ Văn phòng Bộ trưởng Quốc phòng Hoa Kỳ SCORM 2004 giới thiệu ý tưởng phức tạp gọi giải trình tự, tập hợp quy tắc xác định thứ tự mà người học trải nghiệm đối tượng nội dung Nói cách dễ hiểu, chúng ràng buộc người học vào tập hợp đường cố định thông qua tài liệu đào tạo, cho phép người học "đánh dấu" tiến họ nghỉ giải lao đảm bảo khả chấp nhận điểm kiểm tra mà người học đạt Tiêu chuẩn sử dụng XML dựa kết công việc thực AICC, IEEE LTSC Ariadne Điểm hạn chế hệ thống LMS chuẩn E-learning trọng việc phát triển mơi trường E-learning mà chưa có hình thức đào tạo thông minh nhằm xây dựng chế tự động để xây dựng giảng phù hợp với trình độ nhu cầu học viên dựa sở thành phần giảng có sẵn 1.2 Khả xây dựng hệ quản lý đào tạo thông minh Với mong muốn có hệ thống thơng minh hỗ trợ người dạy học nhiều khóa học linh hoạt, nhiều tài nguyên học tập giúp người học việc lựa chọn kiến thức phù hợp với khả trình độ, tác giả đề xuất thay chế quản lý thủ công hệ thống LMS cơng cụ thơng minh, qua tích hợp hệ chuyên gia vào LMS nhằm nâng cao khả tự động hóa quản lý hỗ trợ đào tạo cho LMS hệ thống LMS cần bổ sung yếu tố bản, qui tắc hệ chuyên gia sở tri thức nhằm phục vụ cho xây dựng hệ thống đào tạo linh động - thông minh, đáp ứng nhu cầu thực tiễn việc dạy học 168 Hệ quản lý đào tạo thông minh (ILMS) Cơ sở tri thức Hệ quản lý đào tạo Hệ chuyên gia Hình 1: Tích hợp hệ quản lý đào tạo hệ chun gia MƠ HÌNH TRI THỨC CHO HỆ QUẢN LÝ ĐÀO TẠO THÔNG MINH 2.1 Hệ quản lý đào tạo thông minh (ILMS): Về hệ thống ILMS xem phần mềm quản lý học tập, phân phối, cung cấp tồn tài liệu, khóa học, video có liên quan đến chương trình đào tạo LMS thiết kế giúp người quản lý dễ dàng tiếp cận làm việc Ngoài việc cung cấp nội dung, hệ thống ILMS phân tích, xử lý việc đăng ký khóa học, quản trị khóa học phân tích kỹ mơn học, … 2.1.1 Đề xuất số chức hệ thống: Chức lưu trữ liệu: ILMS cho phép người dùng, bao gồm quản trị viên học viên đăng tải liệu mềm, file words, video, ghi âm lên hệ thống Các liệu quản lý, phân loại theo danh mục, thời gian, loại tài liệu, … Qua đó, người quản trị kiểm sốt nội dung dễ dàng Độ bảo mật cao: nhiệm vụ quan trọng hầu hết hệ thống, bảo mật thông tin cá nhân người dùng (trong thời đại số nay) Điều đòi hỏi ILMS phải đáp ứng đảm bảo an tồn, tránh rị rỉ thơng tin mật người dùng, đặc biệt thông tin tài khoản tín dụng, credit card,… 169 Dễ dàng truy cập: cung cấp chế tạo truy cập dễ dàng vào hệ thống qua nhiều dạng thiết bị như: điện thoại, laptop, máy tính bàn, máy tính bảng,… đồng thời hỗ trợ tốt với hệ thống phần mềm nhiều tảng điều hành khác như: Windows, MacOS, Linux, Android, IOS, Bên cạnh đó, ILMS phải đảm bảo lưu lượng tình nhiều người dùng truy cập (cùng lúc) vào hệ thống mà không bị trì trệ (lag) hay tệ sập hệ thống Chức đa chủ thể: Hệ thống ILMS cho phép khóa học online có tương tác học viên giảng viên, học viên nơi đâu đề học tập, tương tác trao đổi học thuật, nội dung môn học vấn đề liên quan Đa ngôn ngữ, đa quốc gia: ILMS phổ biến rộng rãi toàn giới, kết nối tất người thuộc nhiều quốc gia với nhiều ngôn ngữ khác đồng thời cịn có chức giúp chuyển đổi ngơn ngữ dễ dàng cho thành viên khóa học Quản lý lượng người tham gia: thông qua việc đăng ký khóa học, hệ thống ILMS có tính linh hoạt tự động kiểm soát quản lý học viên tham gia hệ thống cách chặt chẽ Lịch trình cụ thể: tính chất linh động hệ thống giảng viên giới hạn khoảng thời gian diễn khóa học, thời gian làm thi, … giảng viên lên lịch trao đổi online với học viên lớp học Quản lý giao dịch: Hệ thống tiếp nhận, kiểm soát giao dịch học viên đăng ký tham gia khóa học với nhà quản lý hệ thống, với cơng ty doanh nghiệp giáo dục Quản lý tương tác hỗ trợ người dùng: Học viên trao đổi học thông qua hệ thống chat, tin nhắn Họ tương tác với giảng viên qua đánh giá, email, tin nhắn riêng Học viên giảng viên tương tác với quản trị viên hệ thống thông qua mục hỗ trợ người dùng để giải vấn đề liên quan đến kỹ thuật, nội quy, giao dịch Đánh giá học viên dễ dàng: cung cấp chế để học viên tham gia kiểm tra (hoặc thi) online qua giảng viên kiểm tra mức độ hiểu học viên Hệ thống tự động chấm điểm gửi kết cho học viên Bên cạnh đó, ILMS cung cấp hình thức game, “cuộc đua top” học viên thông qua bảng xếp hạng học tập Hệ thống giúp giảng viên tăng độ hấp dẫn khóa học thơng qua hình thức tích lũy điểm lên level,… 170 Kiểm sốt q trình học tập học viên: hệ thống quản lý học tập trực tuyến giúp giảng viên người học đánh giá lực học viên theoa giai đoạn cụ thể 2.1.2 Mục đích hệ thống Là tích hợp tác nhân thông minh vào hệ quản lý đào tạo thông thường để xây dựng nên hệ quản lý đào tạo thông minh Hệ quản lý đào tạo thơng minh cần phải có khả tự động xây dựng giảng/khóa học điện tử phù hợp với nhu cầu trình độ học viên, thay khóa học có khung chương trình cứng nhắc nhằm đáp ứng nhu cấu đào tạo cách linh hoạt, hiêu gần gủi học viên 2.1.3 Mơ hình quản lý đào tạo thơng minh đề xuất gồm: Hệ trợ giúp giảng dạy (Teaching Assistant - TA): chất giảng viên trực tiếp giảng dạy có nhiệm vụ quan trọng hỗ trợ tốt công việc giảng dạy giảng viên với học viên, teaching assistant bắt buộc phải đáp ứng chuyên môn, kỹ kiến thức vững vàng biết cách truyền tải kiến thức cho học viên dễ hiểu Được xây dựng dựa hệ quản lý đào tạo, đóng vai trị quan trọng việc tạo nên mơi trường dạy học cho học viên học tập giáo viên giảng dạy Xây dựng khóa học tự động (Automatic Course Builder – ACB): nhằm xây dựng khóa học, cung cấp giảng phù hợp cho môn học, giai đoạn học với học viên cách tự động dựa nhu cầu môn học, trình độ học trình đánh giá mực độ tiếp thu việc học học viên Tích hợp khóa học (Course Integration – CI): nhằm xây dựng, mở rộng sở tri thức từ giảng, học khóa học có sẵn từ mở rộng khai thác đưa vào chương trình Hệ thống cải tiến sở tri thức (Knowledge Base Refening System – KBRS): kiểm tra cập nhật hệ thống, cần cập nhật Mặc khác, cịn làm nhiệm vụ tinh giản mở rộng sở tri thức Cơ sở tri thức (Knowledge Base): bao gồm thông tin, liệu tri thức liên quan đến khóa học phục vụ cho cho việc xây dựng khóa học tự động dịch vụ khác 171 Đây tảng để xây dựng hệ quản lý đào tạo thông minh kết hợp LMS ES Studenn t Teaching Assistant (TA) Professor Course Integrator (CI) Automatic Course Builder (ACB) Knowledge base Knowledge Base Refining System (KBRS) Hình 2: Mơ hình hệ quản lý đào tạo thơng minh 2.2 Mơ hình tri thức cho xây dựng giảng điện tử theo ngữ cảnh Mơ hình tri thức cho xây dựng giảng điện tử theo ngữ cảnh kết hợp giảng/khóa học tri thức cần thiết để xây dựng hệ chuyên gia tạo giảng điện tử theo ngữ cảnh Ngữ cảnh hiểu nhu cầu, điều kiện trình độ học viên cụ thể Bài giảng theo ngữ cảnh giảng / khóa học phù hợp với nhu cầu trình độ học viên Trên sở đó, mơ hình tri thức có thành phần sau: 2.2.1 Bài giảng điện tử Bài giảng điện tử xây dựng theo chuẩn SCORM Theo chuẩn SCORM, giảng mô tả thành phần: Asset, SCO mối quan hệ chúng Các mô tả SCO bao gồm mơ tả chung (Description), từ khóa (Keyword) định danh (Identifier) số mô tả khác Các mô tả sử dụng trực tiếp cho việc xây mối quan hệ giảng, nội dung giảng nhằm xây dựng khóa học, giảng cách tự động linh hoạt (phù hợp với yêu cầu khác nhau) Trong đó: SCO thành phần cịn Asset phương tiện để thể nội dung SCO 172 2.2.2 Mối quan hệ thành phần tạo nên giảng Việc xây dựng giảng hay khóa học cách tự động từ giảng có phụ thuộc nhiều vào hiểu biết mối quan hệ nội dung giảng Khi giảng điện tử xây dựng sẳn người (Real course) cập nhật (tích hợp) vào sở tri thức SCO giảng mối quan hệ (Pathway) SCO phải biểu diễn sở tri thức Bên cạnh đó, mối quan hệ SCO SCO có sở tri thức cần phải cập nhật cách tự động Các quan hệ quan hệ trình tự (học xong học phần A đến học phần B), quan hệ phụ thuộc (phải học kiến thức A hiểu kiến thức B) quan hệ điều kiện 2.2.3 Mẫu hình học viên (Student model) Mẫu hình học viên gồm: Thông tin chuyên ngành, độ tuổi, giới tính, tơn giáo … với thơng tin u cầu, mục đích học trình độ học viên Bộ xây dựng giảng tự động dùng thông tin mẫu hình (trên) học viên để tính tốn đưa giảng/khóa học cho phù hợp Cùng với việc đưa giảng cho học viên khơng phải phụ thuộc vào trình độ, nhu cầu học viên mà nhiều trường hợp phụ thuộc vào thơng tin khác giới tính, tôn giáo, chuyên ngành,… 2.2.4 Tri thức chuyên gia phục vụ cho việc xây dựng giảng tự động Thông thường, để xây dựng giảng công việc thực tập hợp môn quản lý môn học hay kết hợp môn giảng viên giảng dạy mơn học Vì vậy, để xây dựng giảng phù hợp ngữ cảnh từ giảng có cách tự động phải nghiên cứu mơ hình hệ chun gia thực công việc Ý tưởng phát triển hệ chuyên gia xây dựng giảng tự động theo cách tiếp cận lập luận theo kinh nghiệm (Case-based Reasoning – CBR) Tri thức cần thiết cho hệ chuyên gia giảng mẫu theo ngữ cảnh cụ thể (study case) luật biến đổi giảng mẫu sử dụng cho trường hợp “Study-case” bao gồm mẫu hình học viên cấu trúc giảng / khóa học tương ứng với mẫu hình học viên Cấu trúc giảng thể danh sách SCO quan hệ SCO giảng Các SCO chọn lựa SCO nằm sở tri thức; quan hệ SCO quan hệ có sở tri thức (được 173 cập nhật từ giảng viên giảng gốc xây dựng theo chuẩn SCORM) quan hệ sinh trình tự động xây dựng giảng 2.2.5 Qui trình tìm mẫu xây dựng học – giảng: Giả sử ta có hai mẫu hình sinh viên (ở mức đơn giản) sau:  Mẫu hình sinh viên 1: Nhu cầu: học môn Công nghệ phần mềm Kiến thức đạt được: Kiến trúc máy tính, Lập trình java, Hệ điều hành  Mẫu hình sinh viên 2: Nhu cầu: học môn Hệ thống thông tin Kiến thức đạt được: Kiến trúc máy tính, Lập trình C, Phân tích thiết kế hệ thống thơng tin Cấu trúc giảng mơn cơng nghệ phần mềm: Hình 3: Mơ hình mơn học Cơng nghệ phần mềm Cấu trúc giảng mơn Phân tích thiết kế Hệ thống thơng tin Hình 4: Mơ hình mơn học phân tích thiết kế HTTT 174 Qua kết khảo sát hai mẫu hình sinh viên vừa nêu, ta thấy hai mẫu hình sinh viên có số nét “tương đồng” như: Tình 1: Mơn đăng ký học: Cơng nghệ phần mềm Kiến thức có: Kiến trúc máy tính, Lập trình java, Hệ điều hành Khi so sánh SCO1 SCO2 thấy sinh viên đạt mơn Phân tích thiết kế hệ thống thông tin theo cấu trúc SCO2 nghĩa sinh viên có đủ kiến thức mơ hình phát triển hệ thống (so sánh với bảng mẫu) sinh viên đạt kiến thức Phân tích đặc tả yêu cầu (SCO1, SCO2) Từ đó, kiến thức bổ sung sinh viên tập trung vào mục Triển khai xây dựng phần mềm Tình 2: Mơn đăng ký học: Phân tích thiết kế kệ thống thơng tin (i) Kiến thức có: Hệ điều hành, Tốn rời rạc (ii) So sánh trường hợp mẫu (i) (ii), ta so sánh SCO1 SCO2 tức sinh viên có đủ kiến thức mơ hình phát triển không thiết phải học lại phần “vịng đời phát triển hệ thống thơng tin” Q trình tự động xây dựng giảng bao gồm bước sau: o Tìm study-case có mẫu hình sinh viên phù hợp với mẫu hình sinh viên (Current Student Model) o Biến đổi cấu trúc giảng study-case tìm thấy cho phù hợp với mẫu hình sinh viên o Với trường hợp study-case tìm thấy có mẫu hình sinh viên khơng “đủ gần” với mẫu hình sinh viên hiên tại, cấu trúc giảng (practice course) mẫu hình sinh viên ghi nhận lại thành study-case (new study-case) Các study-case giảng viên hay người xây dựng giảng xem xét hiệu chỉnh Sau lưu lại sở tri thức cần cho việc xây dựng giảng sau 175 Current student model Study case Student model Course structure Automatic Course Builder Searching Adaptatio Study case Student model Practice structure Practice course (x) Professor Hình 5: Xây dựng cấu trúc giảng điện tử cách tự động Khi cấu trúc giảng hình thành, từ phần tử lịệu hay asset có gói giảng (đã cập nhật vào sở tri thức), ta xây dựng giảng điện tử đóng gói theo chuẩn SCORM để sử dụng cho hệ thống LMS khác theo chuẩn SCORM Course a SCO b c SCO b a SCO SCO a1 c c1 Knowledge Base c Hình 6: Cập nhật sở tri thức từ giảng 176 Cơng việc tích hợp, cập nhật giảng vào sở tri thức thực chất cập nhật danh sách SCO cập nhật đồ thị quan hệ SCO giảng Đối với SCO a có giảng mới, cập nhật vào sở tri thức, quan hệ liên quan đến gồm quan hệ liên quan đến SCO a1 với a1 SCO có sẵn sở tri thức đánh giá thể nội dung SCO a (hoặc hai SCO chấp nhận tương đương theo ngưỡng đó) ngược lại Qua ta có sở tri thức mở rộng nhờ tích hợp thêm nội dung giảng mà quan hệ thành phần cấu thành nên giảng (SCO) đảm bảo tính quan hệ hợp lý nội dung giảng xây dựng tương lai KẾT LUẬN Ý tưởng hệ quản lý đào tạo thông minh đề xuất mơ hình tri thức nhằm tiến tới xây dựng hệ quản lý đào tạo thơng minh Mơ hình xây dưng nhằm phát triển hệ chuyên gia theo cách tiếp cận CBR (Case- Based Reasoning) làm tiền đề cho việc xây dựng hệ quản lý đào tạo thơng minh Mơ hình tri thức phát triển dựa theo chuẩn SCORM có khả tái sử dụng khả chuyển cao Việc định hướng phát triển nghiên cứu thiết kế chi tiết sở tri thức theo mơ hình tri thức nhằm mục đích phát triển hệ chuyên gia phục vụ xây dựng giảng điện tử cách tự động qua tiến tới hồn thiện mơ hình hệ quản lý đào tạo thơng minh nhằm đơn giản hóa việc đào tạo “sức lực” người thay dần tri thức công nghệ thông tin thời đại Thông qua mộ số vấn đề vừa nêu, với phạm vi khảo sát tương đối nhỏ kiến thức có phần hạn hẹp, thời gian nghiên cứu ngắn nên viết hẵn có nhiều thiết xót Mong đọc giả trao đổi, đóng góp ý kiến để nhằm bổ làm cho việc nghiên cứu tiến đến xây dựng mơ hình tri thức việc tạo giảng điện tử ngày hoàn thiện sớm triển khai thực việc góp phần tạo giảng điện tử tự động sử dụng giảng dạy trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://eric.ed.gov/?id=ED427705 [2] https://www.shiftelearning.com/blog/how-to-create-an-elearning-course-steps 177 [3]http://scholar.uoa.gr/sites/default/files/mbessie/files/the_new_development_paradigm_ book_review.pdf [4] https://www.edgepointlearning.com/blog/how-to-create-your-custom-elearningcourse-with-25-free-tools/ [5] https://www.igi-global.com/article/intelligent-learning-management-systems/121737 178 ... (KBRS) Hình 2: Mơ hình hệ quản lý đào tạo thơng minh 2.2 Mơ hình tri thức cho xây dựng giảng điện tử theo ngữ cảnh Mơ hình tri thức cho xây dựng giảng điện tử theo ngữ cảnh kết hợp giảng/ khóa học tri. .. Professor Hình 5: Xây dựng cấu trúc giảng điện tử cách tự động Khi cấu trúc giảng hình thành, từ phần tử lịệu hay asset có gói giảng (đã cập nhật vào sở tri thức) , ta xây dựng giảng điện tử đóng... đó, mơ hình tri thức có thành phần sau: 2.2.1 Bài giảng điện tử Bài giảng điện tử xây dựng theo chuẩn SCORM Theo chuẩn SCORM, giảng mô tả thành phần: Asset, SCO mối quan hệ chúng Các mô tả SCO