The WWW được sử dụng để làm tăng thêm sự hỗ trợ và thuận tiện cho vệc chuyển tải các tài liệu giảng dạy và học tập. Việc sử dụng này đã được phát triển từ sự gia tăng của các khóa học truyền thống thông qua việc học từ xa và sự giảng dạy dựa trên Web đến một hình thái giáo dục mới hơn dựa trên WWW là E-learning. E-learning không chỉ đề cập đến việc cung cấp truy cập dễ dàng đến nguồn tài nguyên học tại bất cứ đâu và bất cứ khi nào thông qua nơi chứa (repository) của các nguồn tài nguyên học, mà còn đề cập đến việc hỗ trợ các đặc tính như là : xác định kết quả học tập của cá nhân, sự truyền thông đồng bộ và bất đồng bộ, sự cộng tác giữa các học viên với nhau, và giữa các học viên với giảng viên hướng dẫn.
Các nhà nghiên cứu đã đề ra rằng, trong môi trường E-learning, nội dung giáo dục nên theo hướng xoay quanh các module nhỏ (hoặc các đối tượng học) kết hợp với ngữ nghĩa học (hoặc siêu dữ liệu) để có thể tìm thấy những gì người ta cần, và đến lúc đó những module này được gắn liền bởi một “mạng phụ thuộc (dependency network)” hoặc “trang web dựa trên các khái niệm (“conceptual web”)” để cho phép sự chỉ dẫn mang tính cá nhân . Như vậy một mạng phụ thuộc cho phép ( ví dụ như để trình bày các đối tượng E-learning đến sinh viên theo lối thứ tự) trước tiên với những tài liệu được đòi hỏi đang được trình bày. Ngoài ra, trong môi trường E-learning, sinh viên phải có khả năng đưa thêm các liên kết và tài liệu (vd: chú thích) vào các đối tượng học cho lợi ích của chính họ hoặc là cho lớp sinh viên sau .
Framework (khung làm việc) này thích hợp với việc thực thi dựa trên SW (Semantic Web – Web ngữ nghĩa), sự kết hợp chặt chẽ các tác nhân phần mềm làm việc với nhau, ngoài ra chúng hình thành việc sử dụng của những dịch vụ web thích hợp để cung cấp các chức năng. Chúng ta đang phát triển một ứng dụng E-learning sử dụng những công nghệ này. Điều kiện thuận lợi mà ứng dụng sẽ cung cấp bao gồm cả việc cho phép nội dung e- learning được tạo ra, chú giải, chia sẻ và thảo luận, cùng với việc cung cấp tài nguyên như: các ghi chú trong bài giảng, các hồ sơ sinh viên, các kế hoạch hay dự án nhóm, các trang thông tin, các diễn đàn thảo luận và bảng thông báo về sự hỏi đáp. Ứng dụng sẽ cho phép sinh viên được lợi ích từ việc tương tác nhiều hơn với các sinh viên khác (ví dụ :việc chia sẻ tài nguyên tìm thấy trên mạng), cũng như là với giảng viên hướng dẫn. Sinh viên sẽ hiểu rõ nhiều ý tưởng hơn và đi sâu hơn cho các ý tưởng đó, thời gian bắt đầu và kết thúc sẽ nhanh hơn trong việc khai thác chúng. Họ có
SVTH: Thái Tùng Quang – Nguyễn Văn Thành Trang 46 thể học từ các chú giải của những người khác, các câu hỏi cần được giải đáp , và câu trả lời được đưa ra. Nó sẽ cung cấp một biện pháp dễ để sinh viên chia sẻ và lưu trữ thông tin, dù quan tâm đến tổng quan hay cụ thể đến một dự án nhóm mà họ bị thu hút vào.
2. SEMANTIC WEB (web ngữ nghĩa)
WWW hiện tại là một công cụ mạnh cho việc nghiên cứu và giáo dục, nhưng tiện ích của nó bị cản trở bởi những người sử dụng không có khả năng(bất tài, bất lực) để điều hướng những tài nguyên bất chính một cách dễ dàng cho thông tin mà anh ta cần đến. Để giải quyết vấn đề này SW được sử dụng. Nó được đưa ra một kiến trúc WWW mới sẽ hỗ trợ không chỉ nội dung Web mà còn được kết hợp với ngữ nghĩa hình thức. Ý tưởng rằng nội dung của Web cùng với ngữ nghĩa (hoặc siêu dữ liệu) sẽ được truy cập bởi các tác nhân web, cho phép các tác nhân này lập luận về nội dung và đưa ra các câu trả lời thông minh đáp ứng các câu truy vấn của người sử dụng.
Trong thực tế SW bao gồm một framework được xếp thành các lớp: một lớp XML dùng để biểu diễn nội dung trang web; một lớp RDF dùng để trình bày ngữ nghĩa của nội dung; một lớp ontology dùng để mô tả bảng từ vựng của lĩnh vực; và một lớp logic cho phép lập luận thông minh với dữ liệu có ý nghĩa.
XML được thiết kế theo cách đơn giản, linh hoạt của sự vận chuyển các tài liệu có cấu trúc thông qua web. Với XML “tags”(thẻ) hoặc những nhãn ẩn có thể được tạo – như là <address> hoặc <title> - sự chú thích các trang Web hoặc là các mục của văn bản trong một trang. XML có thể đọc tự động, ví dụ như chương trình có thể đọc và hiểu nó, nhưng nhà phát triển chương trình phải biết người viết sử dụng thẻ nào để viết trang web đó. Nói cách khác, XML cho phép người sử dụng đưa vào cấu trúc tùy ý trong văn bản của họ nhưng không nói về cấu trúc đó nghĩa là gì.
Ý nghĩa của nội dung văn bản nhằm mục đích với RDF (Resource Description Framework – khung mô tả tài nguyên), nó chỉ đơn giản là một mô hình dữ liệu và việc định dạng cho phép tạo thành dữ liệu máy có thể đọc. Nó bao gồm một tập của bộ ba (triples), ví dụ bộ ba URI (Universal Resource Identifiers ) có thể được sử dụng để mô tả bất cứ mối quan hệ
tồn tại sẵn nào giữa chủ ngữ, vị ngữ và vị từ. Bởi vậy tất cả dữ liệu lưu trữ
trong hệ thống đều có thể dễ dàng đọc và xử lí được. Nó rất quan trọng để ghi chú rằng RDF cung cấp cú pháp, nhưng không phải là nghĩa thực sự của những thuộc tính mà chúng ta gán cho dữ liệu. Ví dụ như nó không
định nghĩa thuộc tính dữ liệu nào chẳng hạn như: tính chất của Title hoặc
Category hoặc Ralated-To. Những thuộc tính như thế thì không đứng một
mình; chúng đi vào các gói được gọi là các bảng từ vựng lĩnh vực. Ví dụ
một đối tượng bài học có thể gồm một tập các thuộc tính như là Course,
SVTH: Thái Tùng Quang – Nguyễn Văn Thành Trang 47 đối với mỗi lĩnh vực có một nhu cầu cho một ontology riêng để mô tả bảng từ vựng và chắc chắn rằng chúng tương thích.
Các ontology trong ngữ cảnh của SW là sự định rõ của khái niệm hóa và bảng từ vựng tương ứng được sử dụng để mô tả một lĩnh vực. Bất cứ ngữ nghĩa nào trên web đều dựa trên một ontology cụ thễ rõ ràng, bởi vậy các ứng dụng SW khác nhau có thể liên lạc ( hay truyền thông) bởi sự thay đổi các ontology của chúng. Vài lược đồ trình bày đã được định nghĩa cho lớp
ontology. Một cái phổ biến nhất là Ontology Interchange Language (OIL), kết hợp với DARPA Agent Markup Language (DAML), DAML+OIL, cung
cấp một tập phong phú các cấu trúc ngôn ngữ để tạo ra các ontology và để đánh dấu thông tin mà nó có thể hiểu .
Phần lớp logic của SW thì chưa được phát triển đầy đủ. Việc thi hành của nó sẽ cho phép người sử dụng phát biểu các nguyên lí logic và cho phép máy tính suy luận tri thức mới bằng việc ứng dụng các nguyên lí này vào các dữ liệu hiện tại. Khi có nhiều hệ thống suy luận khác nhau trên web, các hệ thống này làm việc không hoàn toàn tương thích. Cần có một tầm nhìn rộng để phát triển một ngôn ngữ lôgic đa năng cho việc thực hiện sự kiểm chứng – Sau đó các hệ thống sẽ xuất những sự kiểm chứng này vào SW một cách dễ dàng.
Bên trong một framework e-learning, SW cung cấp công nghệ cho phép một đối tượng môn học như sau :
(i) được mô tả với siêu dữ liệu và mô tả này được mở rộng (bởi bất cứ ai, không chỉ người tạo ra).
(ii) được chú giải với các ghi chú cá nhân và được liên kết bởi bất kỳ ai. (iii) được mở rộng về mặt nội dung, cho phép nhiều phiên bản cùng tồn tại.
(iv) được chia sẻ và truyền thông bởi bất cứ ai người mà muốn quan tâm đến nội dung.
(v) được chứng nhận. vd: chất lượng của một nguồn tài nguyên bài học, và nhiều hơn nữa.
Ứng dụng e-learning được mô tả ở đây đi theo chức năng này.
3. Ứng dụng
Framework ứng dụng e-learning được tổ chức xoay quanh nơi chứa đối tượng bài học mà dành riêng để chứa siêu dữ liệu. Trên thực tế nó là một
nơi chứa của bộ định dạng tài nguyên đa năng (URIs- Universal Resource
Identifiers) của các đối tượng bài học chẳng hạn như :trang web, tài liệu
văn bản word, tập tin PDF, sự trình bày PowerPoint,…, cộng với các mô tả về các đối tượng này. Không có tài liệu thực sự được lưu trữ trong nơi chứa mà chỉ chứa các liên kết. Một khía cạnh quan trọng nhất của ứng dụng là siêu dữ liệu được lưu trữ đối với mỗi và mọi URI. Việc thêm thông tin ngữ nghĩa vào URIs sẽ được thực hiện thông qua RDF, sử dụng trang (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SVTH: Thái Tùng Quang – Nguyễn Văn Thành Trang 48 web phát sinh động, cá nhân hóa cho mỗi người sử dụng. Khi thông tin được lưu trữ trong dạng của những phát biểu RDF mà máy có thể hiểu được, nó có thể được sử dụng bởi các tác nhân ứng dụng. Để đưa ra ý nghĩa cho các phát biểu RDF này, chúng ta đang phát triển ontologye- learning (bảng từ vựng) để sử dụng bên trong ứng dụng e-learning. Nó được thiết kế theo cách sử dụng DAML(DARPA Agent Markup Language) và sẽ đảm bảo tính tương thích của siêu dữ liệu được đính kèm bởi nhiều người sử dụng khác.
Trong mục này chúng ta mô tả vài đặc tính chính của ứng dụng e-learning với công nghệ SW :
1) Một khái niệm chính của ứng dụng là nó cho phép tạo các khóa học động và mở rộng/ sửa chữa, vd : Các nội dung của một khóa học thì hết sức linh động. Hầu hết các nội dung ban đầu sẽ được cung cấp bởi người dạy dưới hình thức liên kết đến các đối tượng bài học nhỏ. Tất cả các liên kết này sẽ được chú thích với các phát biểu RDF mà sẽ cung cấp một mô
tả về tài liệu hoặc URL (Universal Resource Located) được liên kết đến.
Các nhà nghiên cứu đưa ra ba dạng của việc chú thích: chú thích khái niệm, chú thích ngữ cảnh, và chú thích cấu trúc. Đối với lĩnh vực e-learning, các chú thích có thể bao gồm: tài liệu được đưa vào trong ngữ cảnh, liên kết hướng về các đối tượng giống nhau khác, mối quan hệ với các tài liệu khác ( vài đối tượng bài học có thể là điều kiện tiên quyết cho việc truy cập đến các đối tượng khác), sự phân loại ( cái mà sẽ được cập nhật với sự phân loại của những người sử dụng khác),…Tuy nhiên quan trọng hơn là sinh viên cũng sẽ có thể đưa chú giải của mình vào, hơn nữa việc ghi chú nhằm cá nhân hóa và nâng cao chất lượng tài liệu bài học. Ngoài ra, những ghi chú này không cần thiết phải được tập trung trong một tài liệu – Chúng có thể bị phân tán khắp nơi trên Web.
2) Một đặc tính quan trọng của ứng dụng là việc sử dụng hồ sơ điện tử cho việc đánh giá kết quả của sinh viên, ngoài ra, nó còn nâng cao tiềm năng của hệ thống bài học đáng kể. Khi một hồ sơ trình bày đơn giản một tập hợp đã được tổ chức các công việc đă hoàn thành, những mục trong tài liệu có thể được suy xét giống như những tài nguyên bài học. Vì thế, tập hồ sơ điện tử vẫn chưa cung cấp đủ nơi chứa khác của đối tượng bài học mà sau đó có thể được sử dụng bởi những sinh viên khác. Để làm được điều này, hồ sơ điện tử cần phải chứa đựng các mô tả RDF về siêu dữ liệu của chúng. Bởi vậy khi đưa ra để xem xét một tài liệu đến hổ sơ của anh ta, sinh viên sẽ cần chú thích tài liệu thông qua một web nhằm mục đích làm khuôn mẫu. Sử dụng công nghệ Sematic, hồ sơ điện tử trở thành hệ thống quản lí nội dung, cho phép không chỉ xuất bản tài liệu, mà còn phổ biến siêu dữ liệu về các tài liệu này và kết cấu khóa học, cũng như là các chú thích chủ quan của tài nguyên điện tử.
3) Nếu có sẵn nhiều các đối tượng bài học dành cho sinh viên, thì cần phài có một phương pháp cho họ phân biệt về chất lượng giữa các bài học. Mặt khác, việc chú thích các đối tượng bài học hỗ trợ việc cấp giấy chứng
SVTH: Thái Tùng Quang – Nguyễn Văn Thành Trang 49 nhận/sự phân loại – Người dạy có thể chứng nhận một nội dung cụ thể giống như một tài nguyên bài học chất lượng đang tồn tại.
4) Một sự mở rộng hấp dẫn trong tương lai đang được khám phá và kiểm tra thì bao gồm các liên kết nhận thức về ngữ cảnh. Hình dung một sinh viên đã mở vài đối tượng bài học để nghiên cứu. Nếu nó là tài liệu nâng cao, sinh viên có thể gặp vấn đề trong việc lĩnh hội vài thuật ngữ. Trình duyệt, sau khi truy vấn siêu dữ liệu trên máy chủ về các thuật ngữ, có thể tự động đưa ra các liên kết cho các khái niệm và thuật ngữ khó hơn trong đối tượng bài học, kết nối chúng với các đối tượng bài học khác điều này có thể làm cho sinh viên hiểu thuật ngữ dễ dàng hơn. Dù là ngày nay trình duyệt tồn tại sẵn, ứng dụng của công nghệ này sử dụng Semantic Web thì vẫn trong giai đoạn mới sinh.
SVTH: Thái Tùng Quang – Nguyễn Văn Thành Trang 50
CHƯƠNG 3 : VAI TRÒ TRONG CHUẨN HÓA SIÊU DỮ LIỆU CHO ELEARNING
1. Giới thiệu về dạng chuẩn elearning
Xuất phát từ việc tìm hiểu các chuẩn liên quan đến siêu dữ liệu cho việc mô tả các tài nguyên trên mạng Internet hiện nay cùng với các chuẩn liên quan tới việc tổ chức, quản lí ... các đối tượng học trong môi trường Web cho thấy các chuẩn đều thiếu mô tả ngữ nghĩa hình thức cho các tài nguyên mặc dù các chuẩn này cho phép tương tác nội bên trong phạm vi của chúng, nhưng chúng cho thấy sự không tương thích, không đồng nhất giữa việc mô tả siêu dữ liệu hay các lược đồ giữa các phạm vi với nhau. Những giới hạn trên có thể tránh bằng cách sử dụng ontology là một khái niệm mấu chốt trong hệ thống elearning. Trong chương này trình bày một số đề xuất cho việc thiết kế hệ thống elearning nhằm sử dụng các tài nguyên học sử dụng Web ngữ nghĩa.
Do dữ liệu mô tả của các tài nguyên học lưu trong định dạng RDF/ XML nên trước khi có thể thực hiện các thao tác truy vấn trên dữ liệu này chúng ta phải chuyển nó thành dạng N- Triple. Xuất phát từ việc tìm hiểu các phương pháp truy xuất và tìm kiếm dữ liệu RDF hiện tại, trong chương này cũng đưa ra giải pháp truy xuất tài nguyên RDF dựa trên tham số ngữ cảnh nhằm nâng cao kết qủa tìm kiếm.