Luận án tiến sĩ một mô hình tạo khóa học thích nghi trong đào tạo điện tử

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Việt Anh Một mô hình tạo khóa học thích nghi trong đào tạo điện tử Luận án tiến sĩ Công Nghệ thông tin Mã số: 62 48 15 01 Người hướng dẫn khoa học: PGS. Hồ Sĩ Đàm Hà nội - 2009 Mục lục Mục lục i Danh mục các chữ viết tắt iv Danh sách bảng v Danh sách hình vẽ vii Đặt vấn đề 1 Chương 1 Học thích nghi 7 1.1 Tổng quan về đào tạo điện tử .2 Đặc điểm chung của đào tạo điện tử .3 Quá trình hình thành và phát triển .2 Học thích nghi .1 Khái niệm hypermedia .2 Khái niệm học thích nghi .3 Mục tiêu của hệ thống học thích nghi .4 Mô hình học thích nghi .5 Phương pháp xây dựng khóa học thích nghi .6 Kỹ thuật xây dựng khóa học thích nghi .3 Các vấn đề cần nghiên cứu trong học thích nghi .1 Mô hình người học .2 Mô hình nội dung học .3 Cơ chế thích nghi .4 Sự cần thiết phải nghiên cứu .4 Khảo sát một số hệ thống học thích nghi .1 Hệ thống ELM-ART .2 Hệ thống INTERBOOK .3 Hệ thống AHA .4 Hệ thống KBS Hyperbook System .5 So sánh các hệ thống. 25 Chương 2 Mô hình nội dung khóa học và mô hình người học 26 2.1 Mô hình nội dung học .1 Kiến trúc mô hình nội dung học .2 Thông tin mô tả các thành phần trong mô hình .3 Cấu trúc của mô hình .4 So sánh với các mô hình nội dung học khác .2 Mô hình người học .1 Thông tin định danh người học .2 Thông tin về khóa học người học tham gia .3 Thông tin về trình độ kiến thức của người học .4 Thông tin về nhu cầu, mục đích học tập .5 So sánh với các mô hình người học khác. 45 Chương 3 Cơ chế thích nghi 47 3.1 Thích nghi theo kiến thức .1 Định lượng trình độ kiến thức .2 Lựa chọn các khái niệm, nhiệm vụ phù hợp với người học dựa trên luật 53 3.2 Thích nghi theo mục tiêu, nhu cầu .1 Tiến trình học .2 Xây dựng tiến trình học ứng viên .3 Xây dựng tiến trình học từ tập tiến trình học ứng viên .3 So sánh với các mô hình khác.

71 Chương 4 Mô hình tạo khóa học thích nghi ACGS 72 4.1 Mô hình tạo khóa học thích nghi ACGS .1 Cơ sở đề xuất mô hình .2 Kiến trúc và quy trình hoạt động của mô hình .2 Hệ thống ACGS .1 Mục tiêu của hệ thống .2 Các chức năng chính .3 Môn học thử nghiệm .1 Tập khái niệm, nhiệm vụ học tập .2 Quan hệ giữa cái khái niệm, nhiệm vụ của môn học thử nghiệm .4 Phân tích thiết kế hệ thống ACGS .1 Mô hình ca sử dụng .1 Qui trình thử nghiệm .2 Xây dựng mạng xác suất cho khóa học thử nghiệm .3 Đánh giá kiến thức của người học thông qua trả lời các câu hỏi .4 Đánh giá kiến thức của người học trong quá trình học .5 Sử dụng cơ chế thích nghi lựa chọn các khái niệm, nhiệm vụ .6 Dữ liệu thử nghiệm và kết quả .7 Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm mô hình. 97 Kết luận 98 Danh mục các công trình khoa học của tác giả liên qua đến luận án 102 Tài liệu tham khảo 103 Phụ lục 110 A Phân tích thiết kế chi tiết một số ca sử dụng 111 B Bảng phân bố xác suất có điều kiện của các nút trong mạng 122 C Câu hỏi kiểm tra đánh giá sơ bộ kiến thức của người học 130 D Các nhiệm vụ cơ bản để hoàn thành bài tập 134 E Dữ liệu thử nghiệm và kết quả 135 F Giao diện ứng dụng thử nghiệm ACGS 140 iii Danh mục các chữ viết tắt ACGS Adaptive Course Generation System Hệ thống tạo khóa học thích nghi ADL Advance Distributed Learning AHA Adaptive Hypermedia for All Hệ thống học thích nghi cho mọi người AHS Adaptive Hypermedia System Hệ thống học thích nghi AICC Aviation Insdustry CBT Committee CBT Computer Based Trainning Đào tạo dựa trên máy tính CE Khái niệm thực thể CPT Conditional Probability Table Bảng phân phối xác suất có điều kiện DCN Xác định danh từ chung DE Xác định thực thể DN Liệt kê danh từ ER Xác định quan hệ thực thể IMS Instructional Management System Hệ thống quản lý giảng dạy ITS Intelligent Tutoring System Hệ thống dạy học thông minh KBS Knowledge Based System Hệ thống dựa trên tri thức LCMS Learning Content Management System Hệ thống quản trị nội dung học LMS Learning Management System Hệ thống quản trị học tập SCORM Shareable Content Object Reference Chuẩn mô tả đối tượng nội dung có thể Model chia sẻ được WEBCL Adaptive Web Learning Curriculum iv Danh sách bảng 1.1 So sánh các hệ thống học thích nghi .1 Các thuộc tính cơ bản của Khái niệm .2 Các thuộc tính mô tả khái niệm Bảng dữ liệu .3 Các thuộc tính cơ bản của Nhiệm vụ .4 Các thuộc tính của Nhiệm vụ "Xác định quan hệ giữa các thực thể" .5 Thuộc tính định danh người học .6 Các thuộc tính lưu thông tin về môn học mà người học tham gia .7 Các thuộc tính lưu thông tin nhu cầu, mục đích .1 CPT cho nút Xác định thực thể .2 Độ phức tạp tính toán .3 Giá trị ngưỡng xác định người học hiểu khái niệm/hoàn thành nhiệm vụ .4 Giá trị trọng số biểu diễn sự phụ thuộc về độ khó giữa các khái niệm .5 Giá trị trọng số biểu diễn sự phụ thuộc về thời gian giữa các khái niệm .6 Chi phí của tiến trình học theo từng tiêu chí .7 Giá trị h(i) của các đỉnh i tương ứng trong đồ thị Hình 3.1 Tập khái niệm của môn học Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ .2 Tập các nhiệm vụ của môn học Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ .3 Quan hệ giữa nhiệm vụ và khái niệm .4 CPT cho nút Khái niệm thực thể .5 CPT cho nút Liệt kê các danh từ .6 CPT cho nút Xác định danh từ chung .7 CPT cho nút Xác định thực thể .1 CPT cho nút Xác định tính từ chỉ số lượng, tính chất .2 CPT cho nút Xác định thuộc tính đơn .3 CPT cho nút Xác định thuộc tính cần quản lý .4 CPT cho nút Miền giá trị .5 CPT cho nút Xác định Miền giá trị của thuộc tính .6 CPT cho nút Xác định Các thuộc tính của thực thể .7 CPT cho nút Khái niệm phụ thuộc hàm .8 CPT cho nút Khái niệm Khóa .9 CPT cho nút Xác định Thuộc tính khóa .10 CPT cho nút Khái niệm khóa chính .11 CPT cho nút Khái niệm Khóa ngoài .12 CPT cho nút Chuyển đổi thuộc tính thành trường .13 CPT cho nút Khái niệm bảng .14 CPT cho nút Khái niệm trường .15 CPT cho nút Khái niệm bản ghi .16 CPT cho nút Xác định, định nghĩa bảng dữ liệu .17 CPT cho nút Ngôn ngữ SQL .18 CPT cho nút Truy vấn tạo bảng dữ liệu .19 CPT cho nút Truy vấn cập nhật dữ liệu .20 CPT cho nút Truy vấn trích rút thông tin .21 CPT cho nút Ràng buộc toàn vẹn .22 CPT cho nút Xác định ràng buộc .23 CPT cho nút Khái niệm quan hệ .24 CPT cho nút Liệt kê các động từ .25 CPT cho nút Xác định kiểu quan hệ .26 CPT cho nút Xác định Mối quan hệ giữa các thực thể .27 CPT cho nút Xác định thuộc tính lặp .28 CPT cho nút Tách thuộc tính lặp .29 CPT cho nút Khái niệm chuẩn 1 .30 CPT cho nút Chuẩn hóa dạng chuẩn 1 .31 CPT cho nút Xác định thuộc tính không khóa phụ thuộc một phần khóa .32 CPT cho nút Tách các thuộc tính phụ thuộc vào khóa .33 CPT cho nút Khái niệm Chuẩn 2 .34 CPT cho nút Chuẩn hóa dạng chuẩn 2 .35 CPT cho nút Khái niệm Chuẩn 3 .36 CPT cho nút Chuẩn hóa dạng chuẩn 3 .1 Giá trị định lượng trình độ kiến thức người học .2 Giá trị định lượng trình độ kiến thức người học .3 Giá trị định lượng trình độ kiến thức người học. 139 vi Danh sách hình vẽ 1.1 Mô hình thích nghi (Nguồn: [1]) .1 Quan hệ giữa các khái niệm .2 Quan hệ giữa các nhiệm vụ .3 Mô hình nội dung khóa học .4 Một phần mô hình nội dung khóa học minh họa .5 Mạng Bayes mô hình hóa một phần nội dung khóa học minh họa .1 Một phần mô hình mạng Bayes cho khóa học "Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ" 50 3.2 Một phần mô hình mạng Bayes cho khóa học "Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ" 53 3.3 Một phần đồ thị kiến thức của khóa học "Thiết kế cơ sở dữ liệu quan hệ" .1 Mô hình hệ thống ACGS .2 Quy trình hoạt động .3 Mối quan hệ giữa các khái niệm .4 Quan hệ giữa các nhiệm vụ .5 Mô hình ca sử dụng .6 Mạng xác suất cho mô hình nội dung của khóa học thử nghiệm .7 Sự phụ thuộc giữa khái niệm cần phải học với kiến thức .8 Sự phụ thuộc giữa khái niệm cần phải học với mức độ hiểu biết kiến thức .9 Sự phụ thuộc giữa khái niệm cần phải học với mức độ hoàn thành nhiệm vụ .10 Biến thiên xác suất hoàn thành của các khái niệm, nhiệm vụ .11 Biến thiên xác suất hoàn thành của các khái niệm, nhiệm vụ .12 Mô hình nội dung khóa học của Wei (nguồn [2]) .13 Mô hình nội dung khóa học của Henze (nguồn [3]) .1 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Người học trả lời câu hỏi .2 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Người học trả lời câu hỏi .3 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Khai báo nội dung môn học .4 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Khai báo nội dung môn học .5 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Xây dựng cơ chế thích nghi .6 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Xây dựng cơ chế thích nghi .7 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Cập nhật UserProfile .8 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Cập nhật UserProfile .9 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Tạo tiến trình học .10 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Tạo tiến trình học .11 Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Lựa chọn hoạt động học tập .12 Biểu đồ cộng tác ca sử dụng Lựa chọn hoạt động học tập .13 Biểu đồ lớp các đối tượng dữ liệu .1 Hệ thống Adaptive Course Generation System .2 Các khái niệm được phép bỏ qua (làm mờ) đối với người dùng user1 .3 Các khái niệm được phép bỏ qua (làm mờ) đối với người dùng user2. 141 viii Đặt vấn đề Hoạt động dạy và học trên mạng ngày càng trở nên phổ biến do ứng dụng rộng rãi những thành tựu của công nghệ thông tin, đặc biệt khi có sự phát triển của công nghệ Internet.