LUẬN VĂN: HỆ THỐNG HỌC THÍCH NGHI DỰA TRÊN KIẾN THỨC

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

96
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khoá luận có kết cấu gồm các phần như sau: Đầu tiên trình bày khái quát về đề tài của khoá luận: lý do lựa chọn đề tài, phạm vi, phương pháp thực hiện. Tiếp theo trình bày khái quát khái niệm về đào tạo điện tử, các đặc điểm của đào tạo điện tử. Vài nét phác thảo về lịch sử các thời kỳ phát triển của E-learning, cũng như xu hướng phát triển trong giai đoạn hiện nay cũng được đề cập. Sau đó trình bày lý thuyết về hoạt động thích nghi, cụ thể là trả lời...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN: HỆ THỐNG HỌC THÍCH NGHI DỰA TRÊN KIẾN THỨC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Văn Huyên HỆ THỐNG HỌC THÍCH NGHI DỰA TRÊN KIẾN THỨC KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: Thạc sĩ Nguyễn Việt Anh HÀ NỘI - 2009 i
TÓM TẮT NỘI DUNG Khoá luận có kết cấu gồm các phần như sau: Đầu tiên trình bày khái quát về đề tài của khoá luận: lý do lựa chọn đề tài, phạm vi, phương pháp thực hiện. Tiếp theo trình bày khái quát khái niệm về đào tạo điện tử, các đặc điểm của đào tạo điện tử. Vài nét phác thảo về lịch sử các thời kỳ phát triển của E-learning, cũng như xu hướng phát triển trong giai đoạn hiện nay cũng được đề cập. Sau đó trình bày lý thuyết về hoạt động thích nghi, cụ thể là trả lời cho câu hỏi “Thích nghi cái gì?” và “Cái gì có thể được thích nghi?”. Đây chính là cơ sở cho việc xây dựng mô hình học thích nghi. Tiếp theo trình bày các tìm hiểu về mô hình học thích nghi ACGS (Adaptive Course Generation System). Đây là phần lý thuyết, bao gồm các khái niệm cơ bản, các thành phần cơ bản của mô hình. Sau đó trình bày một cách để triển khai thực tế mô hình. Cách thiết kế cơ sở dữ liệu, thuật toán, công nghệ được trình bày cụ thể, rõ ràng để có thể xây dựng một hệ thống sinh khoá học thích nghi thực sự. Phần kết luận nêu những kết quả chính và đánh giá kết quả đạt được. Phần tài liệu tham khảo liệt kê các bài báo, các tài liệu có liên quan trong quá trình làm khoá luận. ii
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bản khóa luận này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo, thạc sĩ Nguyễn Việt Anh đã tận tụy hướng dẫn, giúp đỡ trong quá trình làm khóa luận. Đồng thời em xin được cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã cho em có được nhiều kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trường. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, gia đình, và người thân, những người đã luôn luôn là chỗ dựa vững chắc nhất. iii
Mục lục Mở đầu ....................................................................................................................................... 1 1. Tổng quan E-learning .............................................................................................................. 3 1.1. Khái niệm và lợi ích của E–learning ................................................................................. 3 1.1.1. Khái niệm .................................................................................................................. 3 1.1.2. Các đặc điểm chung của E-learning ........................................................................... 3 1.1.3. Lợi ích của E-learning ............................................................................................... 4 1.2. Quá trình hình thành và phát triển..................................................................................... 5 1.2.1. CBT (Computer Based Training) ............................................................................... 5 1.2.2. WBT (Web based Training) ...................................................................................... 5 1.2.3. Chuẩn hóa E-learning ................................................................................................ 6 1.2.4. Sắp xếp và điều hướng E-learning.............................................................................. 6 1.3. Xu thế phát triển ............................................................................................................... 7 2. Thích nghi siêu phương tiện .................................................................................................... 9 2.1. Tổng quan ........................................................................................................................ 9 2.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................................ 9 2.1.2. Phương thức và kỹ thuật .......................................................................................... 10 2.1.3. Ở đâu và tại sao AH có thể hữu ích .......................................................................... 11 2.2. Thích nghi cái gì............................................................................................................. 14 2.2.1. Kiến thức ................................................................................................................. 14 2.2.2. Mục tiêu .................................................................................................................. 15 2.2.3. Nền tảng và kinh nghiệm ......................................................................................... 16 2.2.4. Sở thích ................................................................................................................... 16 2.3. Cái gì có thể được thích nghi trong AH .......................................................................... 17 2.3.1. Thích nghi trình bày ................................................................................................ 17 2.3.2. Thích nghi trợ giúp điều hướng ................................................................................ 18 3. Mô hình hệ thống học thích nghi ACGS [10] ........................................................................ 20 3.1. Các cấu trúc biểu diễn .................................................................................................... 20 3.1.1. Mô hình người học .................................................................................................. 21 3.1.2. Mô hình khái niệm................................................................................................... 21 3.1.3. Mô hình kiến thức phủ ............................................................................................. 22 3.1.4. Mô hình công việc ................................................................................................... 22 3.1.5. Mô hình miền khoá học ........................................................................................... 24 3.2. Mô hình mạng Bayes ...................................................................................................... 26 3.2.1. Giới thiệu chung về mạng Bayes .............................................................................. 26 3.2.2. Sử dụng mạng Bayes trong hoạt động thích nghi ..................................................... 26 3.3. Thích nghi hoạt động học ............................................................................................... 29 iv
4. Cài đặt thử nghiệm ................................................................................................................ 30 4.1. Tìm hiểu yêu cầu ............................................................................................................ 30 4.2. Phân tích thiết kế cơ sở dữ liệu ....................................................................................... 31 4.3. Môi trường phát triển ..................................................................................................... 35 4.3.1. Apache .................................................................................................................... 35 4.3.2. MySQL ................................................................................................................... 35 4.3.3. Java ......................................................................................................................... 36 4.3.4. Netica [6]................................................................................................................. 36 4.4. Cấu trúc và hoạt động của các trang web ........................................................................ 38 4.5. Thử nghiệm .................................................................................................................... 39 4.5.1. Dữ liệu thử nghiệm .................................................................................................. 39 4.5.2. Kết quả thử nghiệm ................................................................................................. 41 4.5.3. Đánh giá kết quả ...................................................................................................... 42 Kết luận .................................................................................................................................... 43 Tài liệu tham khảo .................................................................................................................... 44 v
Mở đầu Hiện nay, phương pháp đào tạo điện tử E-learning đã trở nên phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều mô hình đào tạo khác nhau. Sở dĩ như vậy là do E-learning cung cấp những khoá học sinh động, phong phú (như có thể áp dụng đa phương tiện) so với cách học truyền thống. Ngoài ra, E-learning còn tận dụng được những ưu điểm của mạng Internet. E-learning là thế hệ tiếp theo của cách học truyền thống. Vậy, sau E- learning sẽ là gì? Có thể đó chính là cách học thích nghi. Đề tài này đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Học thích nghi có nghĩa là tiến tới việc tạo ra các khoá học thích nghi, phù hợp với nhu cầu và trình độ của người học. Những người khi tham gia vào khóa học trực tuyến không phải ai cũng như ai. Mỗi người học có mục đích học tập khác nhau, có trình độ khác nhau, có sở thích khác nhau, có cách tiếp thu kiến thức cũng khác nhau. Do đó, một khoá học có khi là phù hợp đối với người này nhưng lại không phù hợp đối với người khác. Ví dụ, một khoá học với độ khó vừa phải sẽ tốt cho một người chưa có kinh nghiệm, nhưng lại chán ngắt và buồn tẻ với một người đã thành thạo với vấn đề đó. Nhu cầu của từng người học khi tham gia hệ thốn g là khác nhau. Liệu hệ thống có thể đưa ra các khóa học phù hợp với từng người học? Làm sao để đáp ứng nhu cầu của từng người học, đặc biệt là các khoá học trực tuyến với rất nhiều người tham gia. Học thích nghi là kiểu đầu tiên và phổ biến nhất của thích nghi siêu phương tiện. Nhiều người đã tập trung nghiên cứu, phát triển các mô hình học thích nghi và đã thu được các kết quả nhất định. Bạn có thể tham khảo một số hệ thống nh ư ELM-ART của Gerhard Weber, InterBook của Peter Brusilovsky, Personal Reader của Nicola Henze, AHA! của Paul de Bra [12]. Khoá luận “Hệ thống sinh khoá học thích nghi dựa trên kiến thức ” được chọn với bốn mục tiêu sau: 1. Tìm hiểu về E-learning 2. Tìm hiểu học thích nghi 3. Nghiên cứu mô hình ACGS 4. Phân tích thiết kế và cài đặt thử nghiệm mô hình ACGS 1
Khoá luận sẽ đi từ những cái cơ bản nhất để làm nền móng cho những cái tiếp theo. Những kiến thức chung, phổ biến, dễ hiểu sẽ được trình bày một cách ngắn gọn. Tuy nhiên, nó vẫn cần thiết phải đưa ra ở đây để chúng ta có được một cái nhìn tổng quan, hệ thống. 2
1. Tổng quan E-learning E-learning (Giáo dục trực tuyến) là phương thức học ảo thông qua một máy vi tính nối mạng đối với một máy chủ ở nơi khác có lưu giữ sẵn giáo trình và phần mềm cần thiết để có thể hỏi/yêu cầu/ra đề cho học viên học trực tuyến từ xa. Các cá nhân hay các tổ chức đều có thể tự lập ra một trường học trực tuyến (E-school), mà nơi đó vẫn nhận đào tạo học viên, đóng học phí và có các bài kiểm tra như các trường học khác [12]. 1.1. Khái niệm và lợi ích của E–learning 1.1.1. Khái niệm Khái niệm E-learning hay đào tạo điện tử đã được rất nhiều học giả và các nhà nghiên cứu về giáo dục đưa ra, mỗi khái niệm lại thể hiện những đặc trưng riêng của E- learning. Dưới đây là một số định nghĩa được nhiều nhà nghiên cứu công nhận và sử dụng:  E-learning là quá trình học tập có sự trợ giúp của công nghệ Web và Internet (William Horton).  E-learning là một thuật ngữ dùng để mô tả việc học tập, đào tạo dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông (Compare Infobase Inc).  E-learning là quá trình học tập hay đào tạo được chuẩn bị, truyền tải hoặc quản lý sử dụng nhiều công cụ của công nghệ thông tin, truyền thông khác nhau và được thực hiện ở mức cục bộ hay toàn cục (MASIE Center). 1.1.2. Các đặc điểm chung của E-learning Tuy có nhiều cách hiểu khác nhau, nhưng nói chung E-learning có những đặc điểm sau:  Dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông. Cụ thể hơn là công nghệ mạng, kĩ thuật đồ họa, kĩ thuật mô phỏng, công nghệ tính toán…  Hiệu quả của E-learning cao hơn so với cách học truyền thống do E-learning có tính tương tác cao dựa trên multimedia, tạo điều kiện cho người học trao 3
đổi thông tin dễ dàng hơn, cũng như đưa ra nội dung học tập phù hợp với khả năng và sở thích của từng người. E-learning sẽ trở thành xu thế tất yếu trong nền kinh tế tri thức. Hiện nay, E-learning đang thu hút được sự quan tâm đặc biệt của các nước trên thế giới với rất nhiều tổ chức, công ty hoạt động trong lĩnh vực E-learning ra đời. 1.1.3. Lợi ích của E-learning E-learning có các lợi ích sau mà phương pháp học truyền thống không có:  Giảm chi phí. E-learning thường là một giải pháp tiết kiệm trong chi phí đào tạo, ví dụ: chi phí cho việc thuê các phòng học so với chi phí đào tạo trực tuyến. Mặc dù chi phí để phát triển nó thì đắt, nhưng thực hiện đào tạo thì lại rẻ, đặc biệt là với số lượng lớn người tham gia khoá đào tạo, thì chi phí sẽ giảm xuống nhiều.  Tiết kiệm thời gian từ 25-50% hoặc nhiều hơn.  Kiến thức thu được tương đương hoặc tốt hơn so với học thông thường. Nhưng quan trọng hơn, E-learning có thể mang đến một số lợi ích về tài chính cho các tổ chức trong các việc như:  Tăng cường thu hút nhân lực - nhiều người cho biết việc thiếu đào tạo và đầu tư vào họ là nguyên nhân cho việc ra đi của họ- tỉ lệ thay đổi nhân sự trong công nghiệp là khoảng 1-3% và vì thế sẽ làm doanh thu cũng giảm theo.  Đáp ứng các nhu cầu của khách hàng - đôi khi lên đến 10-15%.  Nâng cao năng suất - do việc tăng trình độ nghề nghiệp cho công nhân đã dẫn đến việc giảm các lỗi không đáng có. Chính vì những lợi ích trên mà E-learning ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp từ quy mô nhỏ đến các doanh nghiệp quy mô lớn và trong giáo dục đại học. 4
1.2. Quá trình hình thành và phát triển Cùng với thời gian, nhờ sự đóng góp tích cực của cộng đồng những người quan tâm và yêu thích, E-learning đã phát triển từng bước qua các giai đoạn khác nhau. 1.2.1. CBT (Computer Based Training) Đây là hình thức đào tạo dựa trên máy tính. Học viên chỉ cần mua phần mềm đào tạo và có thể tự học bất cứ thời gian và địa điểm nào phù hợp với nhu cầu của họ. Khi tham gia vào hình thức đào tạo này, học viên phải phát huy tính độc lập, khả năng tự học ở mức tối đa. Học viên cũng không có bạn bè để trao đổi và giáo viên để hỏi thêm. Đây là phương pháp tiết kiệm chi phí và mang lại hiệu quả cao đối với những môn học cần hiệu ứng của công nghệ thông tin như tiếng anh, tin học. Tuy nhiên, quá trình tiếp xúc với màn hình máy tính trong một thời gian dài sẽ gây ra cảm giác buồn tẻ, chán nản cho học viên. Không có thầy giáo, lớp học, bạn học đồng n ghĩa với việc không có tranh đua, mất đi một động lực để học viên học tập hết mình. Những yếu tố này làm giảm đáng kể hiệu quả và chất lượng đào tạo. 1.2.2. WBT (Web based Training) Đây là hình thức đào tạo dựa trên công nghệ web. WBT đã hội tụ những thế mạnh của đào tạo truyền thống và CBT cũng như khắc phục những điểm yếu trong cả hai phương thức này. Sự phát triển của công nghệ thông tin và mạng internet đã tạo ra một viễn cảnh mới cho công nghệ E-learning. Trên thế giới đã có nhiều tổ chức triển khai các lớp học trực tuyến. Trong đó, học viên được tham gia vào một môi trường ảo, mô phỏng đầy đủ tính chất của một lớp học truyền thống (có thầy giáo, bạn học, bảng đen, phấn trắng, các cuộc thảo luận,…) mà vẫn tận dụng được những thế mạnh của E-learning. Chỉ cần một máy tính nối mạng Internet, học vi ên có thể tham gia lớp học vào bất cứ thời điểm nào, ở bất cứ nơi đâu. Những khó khăn mà một số học viên thường gặp khi tham gia đào tạo truyền thống như phân biệt đối xử, phân biệt màu da không còn tồn tại trong E- learning. Những nhược điểm của CBT như buồn tẻ hay nhàm chán cũng được khắc phục với các lớp học ảo của WBT. Với rất nhiều lợi thế, WBT đang hỗ trợ và dần chiếm lĩnh vị trí của đào tạo truyền thống, đẩy mạnh quá trình phát triển E-learning về bề rộng. 5
1.2.3. Chuẩn hóa E-learning Kĩ thuật WBT phát triển tạo đà đưa E-learning vào hệ thống giảng dạy của các trường đại học, các tổ chức, đơn vị trên thế giới. Rất nhiều LMS (Learning Management System – hệ quản trị học tập), LCMS (Learning Management System – hệ quản trị nội dung) đã ra đời với những kho nội dung riêng biệt. Lúc này, một số tổ chức muốn sử dụng lại nội dung của tổ chức khác trên chính LMS của mình. Tuy nhiên, với những LMS có cấu trúc khác nhau thì điều này là không thể. Do đó, vấn đề tạo ra các bài giảng theo một quy tắc chung có khả năng tương thích với các LMS, LCMS hỗ trợ quy tắc đó được quan tâm và triển khai. Một số chuẩn nội dung đã được đưa ra và được sử dụng phổ biến trên thế giới như: IMS (Instructional Management Systems), AICC (Aviation Industry CBT Committee) và đặc biệt là chuẩn SCORM (Sharable Content Object Reference Model). Trong đó, SCORM là chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất do ADL (Advance Distributed Learning) đã kết hợp các đặc tả của các chuẩn phổ biến trên thế giới để đưa ra đặc tả của SCORM. Việc xây dựng nội dung theo chuẩn cũng rất quan trọng để tạo ra một trung tâm cung cấp nội dung học chung trên thế giới. 1.2.4. Sắp xếp và điều hướng E-learning Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, đòi hỏi của người học với E- learning tăng lên, các hệ thống E-learning thì linh động và hiệu quả hơn. Ý tưởng xây dựng các khóa học động trên công nghệ E-learning đã trở thành xu hướng và mục tiêu phát triển của E-learning thế kỉ 21. Khóa học động là các khóa học mà nội dung học luôn được cập nhật trong quá trình đào tạo và được định hướng theo yêu cầu, trình độ của người học. Ý tưởng này đã được hiện thực hóa ở một số tổ chức, nh ưng chưa đồng bộ và chưa thực sự hiệu quả. Các chuẩn nội dung cũng được cập nhật liên tục để phù hợp với yêu cầu mới. Với chuẩn SCORM 2004, ADL đã đưa ra các giải pháp có tính hệ thống và khả năng thực thi cao. Tuy nhiên, hiện nay chuẩn SCORM cũng nh ư hầu hết các chuẩn khác đang trong quá trình cập nhật, nâng cấp và nghiên cứu để phù hợp những yêu cầu luôn biến đổi của kĩ thuật E-learning. Mỗi phiên bản sau của chuẩn lại không tương thích với phiên bản trước. Do tính bất ổn định đó, việc áp dụng các chuẩn vào điều hướng và sắp xếp cho mỗi hệ thống cần có quá trình tìm hiểu, phân tích sâu sắc về đòi hỏi thực tế của hệ thống E-learning với những đặc tính của mỗi chuẩn để đ ưa ra quyết định thích hợp. 6
Phát triển E-learning là phương thức nâng cao chất lượng của giáo dục đào tạo rất hiệu quả. Ngoài ra, E-learning còn là giải pháp kinh tế cho giáo dục và đào tạo tương lai. Nó làm giảm đáng kể các loại chi phí liên quan đến quá trình đào tạo như chi phí đi lại, tài liệu, chi phí sinh hoạt,.. tiết kiệm thời gian và kích thích sự hứng thú của học viên. 1.3. Xu thế phát triển E-learning được tập trung phát triển ở hai khía cạnh: phát triển nội dung (Learning Content Management System – Hệ quản trị nội dung học tập) và phát triển về hệ thống (Learning Management System – Hệ quản trị học tập). Điều đó khiến cho E-learning đi theo 3 xu hướng: Xây dựng khóa học điện tử hoàn chỉnh: Phát triển về mặt hệ thống, xây dựng  LMS để phát triển mô hình WBT toàn diện, từ đó tạo ra các khóa học trực tuyến hoàn chỉnh, độc lập. Để tăng thêm hiệu quả cho những LMS này, nội dung các bài giảng phải dễ hiểu, dễ truyền đạt, sử dụng đa phương tiện để tăng chất lượng đào tạo. Xây dựng khóa học theo chuẩn: Phát triển về mặt nội dung, nâng cấp các chuẩn  nội dung, hướng tới một chuẩn phù hợp với yêu cầu chung của E-learning thế giới và mang đầy đủ các đặc tính thỏa mãn yêu cầu của thời đại đặt ra cho E-learning. Đó là khả năng sử dụng lại, tính tương thích, tính khả chuyển, tính thích nghi,… Một chuẩn nội dung mang lại đầy đủ các hiệu quả đó sẽ là động lực phát triển E-learning theo bề rộng bằng cách phân phối nội dung học trên toàn thế giới qua mạng Internet. Đây cũng là tiền đề để tạo ra trung tâm phân phối tri thức chung cho tất cả LMS, LCMS. Đến lúc đó, chi phí con người phải trả cho giáo dục và đào tạo sẽ giảm tối đa mà chất lượng, hiệu quả lại tăng rõ rệt. Xây dựng khóa học theo nhu cầu người học: Phát triển về nội dung, cộng đồng  E-learning thế giới đang xây dựng một mô hình chuẩn để sắp xếp và điều hướng nội dung học hiệu quả, tạo khóa học động phù hợp với đặc trưng của từng học viên. Trong quá trình phát triển các chuẩn nội dung, các tổ chức cũng đã đề xuất ra mô hình điều hướng và sắp xếp. Trong tương lai, khi các chuẩn nội dung phát triển đến giai đoạn ổn định và thích nghi, mô hình sắp xếp và điều hướng nội dung sẽ được chuẩn hóa và và tích hợp vào chuẩn nội dung. Hiện nay, chuẩn SCORM cũng đang chỉnh sửa và nâng cấp để đáp ứng 7
yêu cầu này, nhưng khả năng điều hướng trong SCORM vẫn chưa linh hoạt và chưa thực sự hiệu quả. Một trong những xu hướng mới đang thu hút sự chú ý của số lượng lớn các chuyên gia là E-learning – xây dựng khóa học theo nhu cầu người học. Xu hướng này gắn liền với sự thay đổi về chính bản chất của người dùng Internet. Đôi khi họ được gọi là “thế hệ số” hay “thế hệ n-gen”. Và thế hệ người dùng mới này tiếp cận cách làm việc, học tập và giải trí theo những cách thức mới. Họ nhanh chóng thu nhận thông tin, cả dưới dạng hình ảnh cũng như text, từ rất nhiều nguồn khác nhau. Họ xử lý chúng với một tốc độ “chớp giật” và trông chờ phản hồi lập tức. Họ thích được truy xuất tùy ý theo yêu cầu tới các tài nguyên đa phương tiện, luôn muốn được giao tiếp ngay với bạn bè của mình, tự tạo hoặc tải về các tài liệu đa phương tiện... Trong học tập, xu hướng này được thể hiện rõ ràng khi chúng được gọi là các thiết kế “hướng tới học viên” hay “tập trung vào sinh viên”. Điều này không chỉ là tập trung vào nhiều loại phong cách học tập khác nhau hay cho phép học vi ên có thể thay đổi kích thước font chữ hay màu nền, mà là chính học viên có thể quản lý được quá trình học tập của mình. Học tập không chỉ được thể hiện ở khía cạnh khả năng tự chủ lớn hơn của học viên mà còn ở sự lưu tâm nhiều hơn đến các hoạt động học tập tích cực, với việc tạo lập, liên lạc và giao tiếp đang đóng vai trò chính yếu, và còn ở trong sự thay đổi trong vai trò của giáo viên, mà thực tế, thậm chí là sự giảm đi nhanh chóng các khác biệt giữa giáo viên và học viên. Hiện nay, E-learning đã kết hợp với World Wide Web thành một thể thống nhất và sự thay đổi của nó đã đạt đến một mức độ để hình thành nên một tên gọi: E-learning 2.0. 8
2. Thích nghi siêu phương tiện Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các hệ thống thích nghi siêu phương tiện (Adaptive Hypermedia Systems) nói chung. Các hệ thống như Amazon.com là minh hoạ của thích nghi siêu phương tiện AH (Adaptive Hypermedia), vì nó giới thiệu các quyển sách dựa vào sở thích của người dùng và lịch sử trước đó. Các miền ứng dụng khác của AH là adaptive e-learning, adaptive e-commerce, và adaptive e-government. Nói chung, các hệ thống AH có thể hữu ích bất cứ đâu nơi mà siêu văn bản và siêu phương tiện được sử dụng. Hệ thống AH phổ biến nhất là các hệ thống dựa vào web [12]. Chương này được trình bày dựa trên các kết quả do Peter Brusilovsky công bố [5]. 2.1. Tổng quan 2.1.1. Giới thiệu chung Các hệ thống siêu phương tiện đang trở nên phổ biến như là công cụ để hướng người dùng đến với thông tin. AH là một hướng nghiên cứu trong lĩnh vực thích nghi dựa vào mô hình người dùng. Các hệ thống AH xây dựng một mô hình của từng người dùng riêng biệt và áp dụng nó cho việc thích nghi của người dùng đó. Ví dụ, có thể thích nghi nội dung của một trang siêu văn bản với kiến thức và mục tiêu của người dùng, hoặc giới thiệu các liên kết thích hợp nhất cho người dùng. Những người dùng khác nhau có thể quan tâm đến các phần khác nhau của thông tin trình bày trên một trang siêu phương tiện và có thể sử dụng các liên kết khác nhau để điều hướng. Các hệ thống AH có thể hỗ trợ người dùng trong việc điều hướng của họ bằng cách hạn chế không gian trình duyệt (hyperspace), gợi ý các liên kết phù hợp nhất để đi theo, hoặc cung cấp các chú thích thích nghi cho các liên kết. Do lĩnh vực nghiên cứu này còn khá mới, định nghĩa của các hệ thống AH chưa được xác định cụ thể. Để làm nền tảng cho các kiến thức sau này, chúng ta sẽ cùng sử dụng định nghĩa sau: Các hệ thống thích nghi siêu phương tiện là các hệ thống phản ánh một số đặc tính của người dùng trong mô hình người dùng và áp dụng mô hình này để thích nghi theo một số hướng khác nhau đối với người dùng. Nói cách khác, hệ thống cần thoả mãn ba tiêu chuẩn sau: 9
 Nó là một hệ thống siêu văn bản hoặc siêu phương tiện.  Nó có một mô hình người dùng.  Nó có thể thích nghi bằng cách sử dụng mô hình này (ví dụ, cùng một hệ thống có thể trông khác nhau với các mô hình khác nhau). Các hệ thống AH bây giờ được sử dụng trong một số miền ứng dụng, nơi mà hyperspace tương đối lớn và các ứng dụng siêu phương tiện dự định sẽ được sử dụng bởi từng người với mục tiêu, kiến thức và nền tảng khác nhau. Chúng ta sẽ xem lại các công việc đang tồn tại trong AH, tập trung xung quanh một số các ph ương thức và kỹ thuật của AH. 2.1.2. Phương thức và kỹ thuật Kỹ thuật thích nghi đề cập đến các phương thức cung cấp sự thích nghi trong các hệ thống AH đang tồn tại. Mỗi kỹ thuật có thể đặc trưng bởi một kiểu chỉ định của cách biểu diễn kiến thức và bởi thuật toán thích nghi chỉ định. AH là một lĩnh vực nghiên cứu mới và hầu hết các kỹ thuật thích nghi vẫn là độc nhất. Tuy nhiên, một số kỹ thuật phổ biến đã được thực thi trong các hệ thống ban đầu. Phương thức thích nghi được định nghĩa là tổng quát hoá của các kỹ thuật thích nghi đang tồn tại. Mỗi phương thức dựa trên một ý tưởng thích nghi rõ ràng mà có thể được trình bày trên cấp độ định nghĩa. Ví dụ, “… chèn sự so sánh của định nghĩa hiện tại với định nghĩa khác nếu người dùng đã biết định nghĩa hiện tại rồi”, hoặc “… ẩn các liên kết tới các định nghĩa mà chưa sẵn sàng để học”. Cùng phương thức có thể được thực thi bởi các kỹ thuật khác nhau. Cùng một lúc, một số kỹ thuật được sử dụng để thực thi một số phương thức sử dụng cùng cách biểu diễn kiến thức. Tập hợp các phương thức và kỹ thuật hình thành một bộ công cụ của AH, và có thể được sử dụng như một nguồn tham khảo cho các thiết kế viên và người phát triển của các hệ thống AH. Để xem xét các hệ thống AH cần thành lập nền tảng cho sự phân loại các phương thức và kỹ thuật. Các mặt sau khá điển hình cho phân tích các hệ thống thích nghi nói chung. Ở đâu các hệ thống AH có thể có ích.  10
Đặc tính nào của người dùng được sử dụng như là một nguồn của sự thích nghi.  Cái nào có thể được thích nghi (đặc tính nào của hệ thống có thể khác nhau với các  user khác nhau). Mục tiêu thích nghi (tại sao phương thức và kỹ thuật này được áp dụng, vấn đề nào  mà chúng giải quyết). 2.1.3. Ở đâu và tại sao AH có thể hữu ích Không giống các kiểu hệ thống khác, bất kỳ hệ thống siêu phương tiện nào cũng thích nghi theo một vài kiểu: sử dụng trình duyệt tự do, những người dùng khác nhau có thể thích nghi hệ thống với thông tin họ cần. Phân tích của các hệ thống AH đang tồn tại cho phép chúng ta gọi tên sáu kiểu của hệ thống siêu phương tiện được sử dụng hiện tại như là miền ứng dụng trong hầu hết các dự án nghiên cứu trên AH. Chúng là: educational hypermedia, online help systems, information retrieval hypermedia systems, institutional information systems, và systems for managing personalized views. Trong mỗi lĩnh vực, các kỹ thuật AH có thể hữu ích bởi vì chúng giúp giải quyết các vấn đề được định nghĩa. Phần này sẽ miều tả tất cả các lĩnh vực ứng dụng, chỉ ra các đặc tính của nó và định nghĩa các vấn đề mà cần có sự thích nghi. Lĩnh vực phổ biến nhất cho nghiên cứu AH là educational hypermedia. Các hệ thống educational hypermedia đang tồn tại có hyperspace tương đối nhỏ, dùng để trình bày một khoá học nào đó hoặc một phần của học liệu trên một chủ đề nào đó. Mục tiêu của người học thường là học tất cả hoặc một phần tương đối. Tính năng quan trọng nhất trong educational hypermedia là kiến thức về chủ đề được dạy. Các kỹ năng AH có thể giải quyết một số vấn đề liên quan đến việc sử dụng educational hypermedia. Đầu tiên, kiến thức của những người dùng khác nhau có thể khác biệt rất lớn và kiến thức của một người dùng nào đó có thể tăng khác nhanh. Cùng một trang có thể chưa rõ ràng đối với một người chưa có kinh nghiệm, nhưng lại tầm thường và nhàn chán đối với một người đã thành thạo. Thứ hai, những người chưa có kinh nghiệm vào chủ đề mà hầu như không biết gì. Hầu hết các liên kết được đề nghị từ bất kỳ node gì đều dẫn đến tài liệu mà hoàn toàn mới với họ. Họ cần các trợ giúp điêu hướng để tìm đường đi qua không gian học. Không có các trợ giúp như thế, họ có thể “bị lạc”, thậm chí trong hyperspace khá nhỏ nếu sử dụng chiến lược duyệt không hiệu quả. 11
Một ứng dụng phổ biến khác cho AH là lĩnh vực online information systems, từ các hệ thống tài liệu trực tuyến cho đến các hệ thống từ điển bách khoa trực tuyến. Một ví dụ gần gũi hơn đó chính là các máy tìm kiếm như Google, Yahoo. Mục tiêu của các hệ thống này là cung cấp tham chiếu truy cập đến thông tin (sự giới thiệu không có hệ thống như trong educational hypermedia) cho nh ững người dùng với các cấp độ kiến thức khác nhau của chủ đề. Mỗi node của hyperspace thường đại diện một khái niệm của chủ đề và chứa một vài trang thông tin. Tuỳ thuộc vào chủ đề, kích thước của hyperspace có thể từ khá nhỏ đến rất lớn. Tương tự educational hypermedia, online information system có các vấn đề với việc thoả mãn nhu cầu của những người dùng khác nhau. Những người với kiến thức và nền tảng khác nhau cần các thông tin khác nhau về một khái niệm và ở các cấp độ chi tiết khác nhau. Họ thông thường không có thời gian để duyệt toàn bộ thông tin về khái niệm để tìm phần thông tin yêu cầu. Những người dùng cũng có các mục tiêu khác nhau khi truy cập một hệ thống thông tin. Trong một số trường hợp, họ biết khái niệm nào để truy cập để đạt được mục tiêu và không cần hỗ trợ điều hướng. Tuy nhiên, khi mục tiêu không thể trực tiếp ánh xạ đến cấu trúc của hyperspace hoặc khi hyperspace là lớn, người dùng cần trợ giúp trong điều hướng tìm kiếm thông tin tương ứng. Để cung cấp trợ giúp như thế, hệ thống cần biết mục tiêu của người dùng. Gần gũi với online information systems là online help systems. Sự khác biệt với online information systems là online help systems không độc lập như online information systems mà được gắn với hệ thống ứng dụng của nó. Sự khác biệt nữa là hyperspace trong online help system đang tồn tại khá nhỏ. Ví dụ cho hệ này là MSDN Library, hệ thống trợ giúp trực tuyến cho những nhà phát triển của Microsoft. Online help systems và online information system chia sẻ vấn đề của phục vụ thông tin khác nhau cho những người dùng khác nhau. Trong khi đó, vấn đề của trợ giúp người dùng để tìm thông tin tương ứng thì dễ dàng hơn đối với online help systems vì hyperspace không lớn và vì hệ thống biết biết ngữ cảnh từ đó người dùng gọi trợ giúp. Ngữ cảnh trong công việc của một hệ thống ứng dụng cung cấp một nguồn thông tin đáng tin cậy cho sự thích nghi để quyết định mục tiêu của người dùng và đề nghị những mục trợ giúp phù hợp nhất. Ví dụ minh hoạ tác dụng của ngữ cảnh cho sự thích nghi là menu ngữ cảnh của Office 2007. Khi chúng ta chọn một đối tượng nào đó trong một văn bản Word 2007 (một đoạn, một ảnh…), tuỳ vào đối tượng được chọn, các biểu tượng khác nhau sẽ được hiển thị tương ứng với các lệnh mà chúng ta có thể sử dụng với đối tượng đó. 12
Ba miền ứng dụng liệt kê ở trên thuộc về các miền ứng dụng truyền thống cho siêu phương tiện. Phần lớn các hệ thống siêu phương tiện đang tồn tại thuộc về một trong ba lĩnh vực này. Không ngạc nhiên là hầu hết các hệ thống AH cũng thuộc về các lĩnh vực này. Ba lĩnh vực liệt kê sau là các lĩnh vực gần đây hơn. Information retrieval hypermedia systems (IRHS) là một lớp mới của các hệ thống Information Retrieval mà kết hợp các kỹ thuật thu hồi thông tin truyền thống (thuần văn bản) với việc sử dụng siêu văn bản. IRHS thích nghi có thể đề nghị một số trợ giúp thêm bằng cách giới hạn sự điều hướng và bằng giới thiệu các liên kết phù hợp nhất để theo. Tuy nhiên, nó khác với online information systems là người dùng của IRHS thường chuyên nghiệp hơn trong các lĩnh vực đang tìm kiếm. Một lĩnh vực mới khác của AH là institutional information systems (IIS), cái mà cung cấp tất cả thông tin y êu cầu hỗ trợ công việc của một cơ quan nào đó, ví dụ một bệnh viện. Hầu hết các cơ quan ở các nước phát triển đều có hệ thống riêng của mình. Ban đầu các kiểu hệ thống này được phát triển như là một tập của các cơ sở dữ liệu liên quan lỏng lẻo. Nhưng trong một số hệ thống gần đây các cơ sở dữ liệu đó được nối vào trong một hyperspace đơn tương đối lớn. Một tính năng cần xem xét của các hệ thống này là công việc hàng ngày của nhiều nhân viên cơ quan. Tuỳ theo công việc họ có thể chỉ luôn sử dụng một phần nào đó của hyperspace, và tuỳ theo mục tiêu công việc hiện tại họ có thể cần truy cập đến một tập con rất nhỏ của nó. Hầu hết người dùng không bao giờ cần truy cập các phần của hyperspace bên ngoài lĩnh vực của họ. Thêm vào đó, quá nhiều điều hướng một phần nào đó làm sao nhãng họ với công việc chính. Cùng lúc đó, những người dùng của IIS có thể cần sự trợ giúp trong việc tổ chức một truy cập cá nhân thuận tiện hơn với miền làm việc của họ. Lĩnh vực mới cuối cùng là systems for managing personalized views in information spaces, ví dụ như Information Islands [11] và Basar [7]. Nhiều người dùng cần truy cập đến các hyperspace lớn cho công việc hàng ngày. Để bảo vệ chính họ từ sự phức tạp của hyperspace, họ có thể quan tâm đến việc định nghĩa các góc nhìn cá nhân trên toàn bộ hyperspace. Mỗi góc nhìn có thể thoả mãn một trong các mục đích hoặc sở thích liên quan với công việc của người dùng. Tuỳ theo các góc nhìn khác nhau, sự thích nghi cũng xảy ra khác nhau. 13
Nó là quan trọng để nhấn mạnh rằng tất cả sáu lĩnh vực được liệt kê không phải là loại trừ lẫn nhau. Một số trong chúng là tương tự và chia sẻ cùng vấn đề. Đồng thời, sự khác biệt giữa các lĩnh vực láng giềng không phải luôn luôn rõ ràng và một số hệ thống thuộc về nhiều lĩnh vực. 2.2. Thích nghi cái gì Câu hỏi thứ hai được đặt ra khi nói về một kiểu hệ thống thích nghi là: các diện mạo nào của người dùng làm việc với hệ thống có thể cho vào tài khoản khi cung cấp sự thích nghi? Với đặc tính nào – cái có thể khác nhau với những người dùng khác nhau, và có thể khác nhau với cùng người dùng tại các thời điểm khác nhau - hệ thống có thể thích nghi? Nói chung, có nhiều đặc tính liên quan đến ngữ cảnh hiện tại của công việc người dùng mà có thể cho vào tài khoản. Nhưng để phục vụ cho việc thích nghi, năm đặc tính được sử dụng bởi các hệ thống AH đang tồn tại là: mục tiêu, kiến thức, nền tảng, kinh nghiệm, và sở thích. 2.2.1. Kiến thức Kiến thức của người dùng về một chủ đề được miêu tả trong hyperspace là đặc tính quan trọng nhất của người dùng cho các hệ thống AH. Nó được sử dụng bởi khoảng một phần ba các kỹ thuật thích nghi. Hầu hết tất cả các kỹ thuật thích nghi dựa tr ên kiến thức của người dùng như là một nguồn của sự thích nghi. Kiến thức người dùng là một biến cho một người dùng nào đó. Điều này có nghĩa là một hệ thống AH mà dựa trên kiến thức người dùng cần phải nhận ra sự thay đổi trong trạng thái kiến thức người dùng và cập nhật mô hình người dùng tương ứng. Kiến thức người dùng của một chủ đề thông thường nhất được diễn tả bằng một mô hình phủ. Ý tưởng của mô hình phủ là trình bày một kiến thức người dùng cá thể của chủ đề như một “phủ” của mô hình khái niệm. Với mỗi khái niệm mô hình khái niệm, một mô hình phủ cá thể chứa một vài giá trị mà là đánh giá của cấp độ kiến thức người dùng. Nó có thể chỉ là một giá trị nhị phân (biết – không biết), một độ đo chất lượng (good – average – poor), hoặc một độ đo số lượng, như một xác suất người dùng biết khái niệm. Một mô hình phủ của kiến thức người dùng có thể được miêu tả như một tập các cặp “khái niệm – giá trị”, một cặp cho mỗi khái niệm miền. 14
Đôi khi một mô hình người dùng khuôn mẫu đơn giản hơn được sử dụng để miêu tả kiến thức người dùng. Một mô hình người dùng khuôn mẫu phân biệt một số người dùng điển hình (hay “khuôn mẫu”). Hệ thống có thể có một tập các khuôn mẫu có thể. Một người dùng nào đó sẽ chỉ định vào một trong các khuôn mẫu sẵn có. Một mô hình người dùng khuôn mẫu cũng có thể được trình bày như một tập các cặp “khuôn mẫu – giá trị”, trong đó giá trị có thể không chỉ là “true” hoặc “false” (nghĩa là người dùng thuộc hoặc không thuộc vào khuôn mẫu), mà còn các một số các giá trị xác suất (miêu tả xác suất người dùng thuộc vào khuôn mẫu). Mô hình khuôn mẫu đơn giản hơn và không mạnh bằng mô hình phủ nhưng nó cũng tổng quát hơn và dễ hơn nhiều để khởi tạo và bảo trì. 2.2.2. Mục tiêu Mục tiêu người dùng hoặc công việc người dùng là một đặc tính liên quan đến ngữ cảnh của công việc người dùng trong siêu phương. Phụ thuộc vào kiểu của hệ thống, nó có thể là mục tiêu của công việc (trong các hệ thống ứng dụng), một mục tiêu tìm kiếm (trong các hệ thống thu nhận thông tin), và một giải quyết vấn đề hoặc mục tiêu học (trong các hệ thống giáo dục). Trong tất cả các trường hợp, mục tiêu là câu trả lời cho câu hỏi “Tại sao người dùng sử dụng hệ thống siêu phương tiện và người dùng thực sự muốn đạt được cái gì?” Mục tiêu người dùng là đặc tính hay thay đổi nhất: thông thường luôn luôn thay đồi từ phần này đến phần khác và thường thay đổi một vài lần trong một phần. Trong một số hệ thống, có khi cần thiết để phân biệt mục tiêu cấp độ thấp (cái mà có thể thay đổi khá thường xuyên) với mục tiêu cấp độ cao (cái mà ổn định hơn). Ví dụ, trong các hệ thống giáo dục, mục tiêu học là một mục tiêu cấp độ cao, trong khi mục tiêu giải quyết vấn đề là mục tiêu cấp độ thấp: nó thay đổi từ vấn đề này đến vấn đề khác một vài lần trong một phần. Mục tiêu người dùng có thể được xem là một đặc tính rất quan trọng của người dùng với các hệ thống AH. Gần nh ư một phần ba của các kỹ thuật thích nghi dựa vào nó. Để mô tả mục tiêu hiện tại người dùng, mỗi hệ thống hỗ trợ một tập các khả năng mục tiêu mà nó có thể nhận ra. Người dùng hiện tại có thể có hoặc không đối với từng cái trong tập mục tiêu. Trong một vài trường hợp, tập các mục tiêu là khá nhỏ và các mục tiêu không liên quan đến nhau. 15