A semantic enhanced framework for modeling and executing self-evolving educational and business processes towards personalized learning in higher education
Authors: Ιατρέλλης Όμηρος 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνει την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου για την εξατομίκευση και παραμετροποίηση του σχεδιασμού των Διαδρομών Μάθησης (Learning Pathways), στοχεύοντας στην βελτιστοποίηση των προσφερόμενων υπηρεσιών από τα Τριτοβάθμια Εκπαιδευτικά Ιδρύματα. Προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος αυτός, ο τρόπος με τον οποίο οι διαδρομές μάθησης μπορούν να μετασχηματιστούν από μια αφηρημένη έννοια σε μοντέλο, σε διαδικασία βελτίωσης της ποιότητας και της αποδοτικότητας και σε τελικό προϊόν για ένα τριτοβάθμιο εκπαιδευτικό ίδρυμα περιγράφεται με τον εκπαιδευόμενο να βρίσκεται στο επίκεντρο αυτής της προσπάθειας. Το προτεινόμενο πλαίσιο EDUC8 (EDUCATE) φιλοδοξεί να επιλύσει τα προβλήματα των υφιστάμενων ερευνητικών προτάσεων, οι οποίες δεν επικεντρώνονται επαρκώς στην δυναμική εξέλιξη των «συνθηκών» μέσα στα εκπαιδευτικά ιδρύματα, των ενδιαφερόντων, των αναγκών, της ακαδημαϊκής κατάστασης και των στόχων των εκάστοτε εκπαιδευμένων καθώς και των διαθέσιμων εκπαιδευτικών επιλογών. Έτσι, επιτρέπει την σύσταση και εκτέλεση αυτο-εξελισσόμενων διαδρομών μάθησης, με τέτοιο τρόπο ώστε οι μαθητές να εκπαιδεύονται με ένα μοναδικό τρόπο βάσει της ακαδημαϊκής τους κατάστασης, προσωπικότητας, απαιτήσεων, ενδιαφερόντων και απόδοσης τους στις προσφερόμενες ακαδημαϊκές επιλογές. Επιπλέον, το EDUC8 πλαίσιο περικλείει ένα σετ παραμέτρων που καλύπτουν την οικονομοτεχνική διάσταση μιας διαδρομής μάθησης αποτελώντας έτσι ένα πολύτιμο εργαλείο για την βελτιστοποίηση και υπολογισμό των παρεχόμενων υπηρεσιών με ταυτόχρονη μείωση του αντίστοιχου κόστους.Ο κύριος ερευνητικός στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι ο καθορισμός και η υλοποίηση ενός ολοκληρωμένου πλαισίου για την παροχή εξατομικευμένων ακαδημαϊκών υπηρεσιών με στόχο τη βελτιστοποίηση της μάθησης σε συνδυασμό με την μείωση του κόστους για τα τριτοβάθμια ιδρύματα. Η συμβολή του προτεινόμενου πλαισίου μπορεί να συνοψιστεί σε τρεις άξονες:- την υλοποίηση του σημασιολογικού μοντέλου (οντολογίας), το οποίο στοχεύει στην αναπαράσταση του συνόλου των οντοτήτων που συμμετέχουν στη διαδικασία παροχής εκπαίδευσης και των σχέσεων τους χρησιμοποιώντας τεχνολογίες σημασιολογικού ιστού,- Την αναπαράσταση της γνώσης ακαδημαϊκής καθοδήγησης μέσω της υλοποίησης μιας βάσης κανόνων χρησιμοποιώντας Semantic Web Rule Language (SWRL) για την μοντελοποίηση της γνώσης και εμπειρίας των ειδικών του τομέα, και- τον σχεδιασμός των αλγορίθμων και των μεθόδων για την εξατομίκευση και την εξέλιξη των διαδρομών μάθησης, με βάση τις προτιμήσεις και τις παραμέτρους κάθε εκπαιδευόμενου καθώς και τις διαθέσιμες εκπαιδευτικές επιλογές.Προκειμένου να γίνει η αξιολόγηση του προτεινόμενου πλαισίου, σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε η απαραίτητη τεχνολογική υποδομή, ο πυρήνας της οποίας βασίζεται στη μεθοδολογία EDUC8 και σε μια σειρά τεχνολογιών σημασιολογικού ιστού. Η αρχιτεκτονική της ολοκληρωμένης υποδομής λογισμικού που έχει σχεδιαστεί υποστηρίζει δύο ξεχωριστές φάσεις: τη φάση σχεδιασμού και τη φάση εκτέλεσης. Κατά τη διάρκεια της φάσης σχεδιασμού, οι τελικοί χρήστες συντηρούν τη αποθηκευμένη γνώση εντός του συστήματος και υλοποιούν το κατάλληλο σύνολο σημασιολογικών κανόνων το οποίο μοντελοποιεί τη γνώση της περιοχής για τη σύνθεση της διαδρομής μάθησης. Κατά τη διάρκεια της φάσης εκτέλεσης, η πλατφόρμα λογισμικού εκτελεί όλες τις απαιτούμενες διαδικασίες που αναλαμβάνουν να υποστηρίξουν την πλήρως εξατομικευμένη και αυτο-εξελισσόμενη εκτέλεση της διαδρομής μάθησης για τη μοναδική περίπτωση του εκάστοτε εκπαιδευομένου. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, παρουσιάζεται το πλήρες σύνολο των υλοποιημένων διαδικτυακών γραφικών διεπαφών και η αντίστοιχη επιχειρησιακή λογική που αναφέρεται σε αμφότερες τις φάσεις του κύκλου ζωής των διαδρομών μάθησης.Το πρωτότυπο λογισμικού EDUC8 αναπτύχθηκε σε δύο ΑΕΙ. Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης έδειξαν τη γενική ορθότητα της προτεινόμενης προσέγγισης και επιβεβαίωσαν ότι το πλαίσιο EDUC8 καλύπτει όλες τις καθορισμένες ερευνητικές προκλήσεις. Τέλος, η αξιολόγηση του πλαισίου EDUC8 παρείχε χρήσιμες και σημαντικές πληροφορίες για να αποτελέσει κίνητρο για μελλοντικές εξελίξεις και περαιτέρω ερευνητικές ευκαιρίες στον συγκεκριμένο τομέα.