Ismerettérképek alkalmazása a (digitális) pedagógiában Horváth Cz. János,
[email protected] Jókai Erika,
[email protected] BME Alkalmazott Pedagógia és Pszichológia Intézet Bevezetés A Budapesti Műszaki Egyetem (BME) Alkalmazott Pedagógia és Pszichológia Intézet (APPI) tanszékein (a Műszaki Pedagógia Tanszéken és az Ergonómia és Pszichológia Tanszéken) 2007 elejétől üzemeltetjük oktatás- és tanulástámogatás céllal az EPPI elnevezésű Moodle rendszerünket. Jelenleg több mint 1700 felhasználó tevékenysége zajlik mintegy 70 tantárgyi (kurzus) lapon. A hétköznapok oktatási folyamatainak szerves részévé vált az EPPI rendszerbe felvitt elektronikus tananyagtartalmak használata, így egyenes következmény, hogy a tanárok igénylik a digitális tananyagtérben végzett munkájuk eredményességének mérését, kíváncsiak arra is, hogy a tanulók félév közben mennyire mélyednek el a felkínált tananyag tanulmányozásában. A Moodle rendszer alapfelszereltségű statisztikai eszközeivel, valamint külön adatbányászati szoftver (SPSS Clementine, a WebMining CAT kiegészítővel) alkalmazásával sikerült a tanulói tevékenységek folyamatos nyomon követésére alkalmas környezetét kialakítani. Ez azonban nem ad választ az egyik eredeti kérdésre, a tanulás hatásfokának mérhetőségére. A megoldás a tananyag tartalmi felbontásában rejlik. Ugyan a SCORM ajánlásnak megfelelő szerkesztettségű elektronikus tananyag tartalmak részletesebben tájékoztatnak a tanuló által érintett fejezetekről, de még ez sem ad kielégítő értékelési lehetőséget a tanárok számára. A szerzők ezért az úgynevezett ismeret térképek használatával a tartalmi felbontás még magasabb szintjét végzik el. A tervezett térkép azokat az ismeretelemeket és azok összefüggési rendszerét rögzíti, amelyet minden tanuló a saját értelmezése szerint előállítana. Lényeges továbblépés az eddigi elektronikus tananyagokhoz képest, hogy az ismeret térképek alkalmazásával a tananyag szerzője egyértelműen megjelöli a tartalom szerkezetét, amire a hagyományos fejezetekre tagolás csak elnagyoltan képes.
Felhasználók tanulási tevékenységeinek követése Az Intézetünkben üzemeltetett tanulmányi keretrendszer rögzített adatait elemezve csak azt ismerhetjük meg, hogy a diákok mikor nyúltak a felvitt elektronikus tananyagelemekhez. Gyakorlatilag ez az adott tantárgyi oldalon (tanlapon) található hivatkozásokra kattintást fedi. A kattintással letöltött állományok vagy megtekintett HTML oldalak és a tanulás személyes eredményessége közötti kapcsolat erőssége egyedi ingadozást mutat (természetesen ez még függ a tananyag tartalmától). Az 1. ábrán az idősor közepén lévő nagy kiemelkedés az egyik fontos zárthelyi dolgozat tananyaglekéréseit mutatja. A naplóbejegyzésekből megállapíthtó, hogy fő célpontok a tesztek, illetve a megoldásukhoz szükséges információt rejtő szöveges állományok voltak. Féléves aktivitás 3000 2500 2000 1500 1000 500
20 07 -0 120 09 07 -0 116 20 07 -0 121 20 07 -0 120 27 07 -0 220 02 07 -0 210 20 07 -0 215 20 07 -0 220 20 07 -0 220 26 07 -0 320 02 07 -0 320 07 07 -0 311 20 07 -0 316 20 07 -0 320 21 07 -0 327 20 07 -0 401 20 07 -0 420 05 07 -0 420 11 07 -0 420 17 07 -0 420 23 07 -0 420 27 07 -0 504 20 07 -0 510 20 07 -0 520 15 07 -0 521 20 07 -0 526 20 07 -0 520 30 07 -0 620 06 07 -0 614
0
1. ábra: Tananyagérintési gyakoriság egy tanlapon a Moodle rendszerben Az általánosan alkalmazott, egy tömbként letölthető szöveges állományok formátuma (PDF, doc) alkalmatlan arra, hogy naplózva rögzíteni tudjuk az állományon belüli tanulói tevékenységeket. Mivel nagy hallgatói létszám lehetetlenné teszi az egyedi megkérdezésen alapuló adatgyűjtést, ezért olyan formátumot kerestünk, amely alkalmas a kívánt események nyomon követésére. A Moodle rendszer széleskörű lehetőségei miatt a SCORM csomagra (Sharable Content Object Reference Model) esett a választás. Egy SCORM csomagként létrehozott tananyag tanulási egységekből áll össze (SCO, Shareable Content Object). Egy-egy tanulási egység önmagában önálló, egész tartalmi rész. Felépítését tekintve lehet vegyesen kép, szöveg, valamilyen párbeszédes kisalkalmazás (FLASH animáció), kismozi (2. ábra). A SCORM csomag tanulási egységei közötti közlekedést a tanulmányi keretrendszer biztosítja, amellyel egyben a nyomon követés is megvalósul.
2. ábra: SCORM csomag szerkesztése az eXe segítségével
A vizsgálataink során azzal kellett szembesülnünk, hogy a tartalmi tagolás ezen szintje sem kielégítő. Ha a tartalmat túlságosan apró részekre tagoljuk, akkor ugyan lehetőség nyílik a részletes nyomkövetésre. Ez azonban a tanulhatóság rovására megy. A SCORM csomag jelenlegi megjelenítési képességei miatt az elaprózott tartalmak áttekinthetetlen sokasága zavarja a tanulót, nehezíti a tanulás folyamatát. Kisebb méretű tananyagokhoz a SCORM csomag jó megoldás, de nagyobb tananyag mennyiség esetén újabb megoldások felé kell kutatni. A tudásalapú társadalom tanulási-oktatási kihívásai A megnövekedett tartalmi mennyiség a napjaink jelensége. Lassan már egy évtizedes lesz az Európai Unió 2000-ben megfogalmazott Lisszaboni Nyilatkozata, amely kijelöli a tudásalapú társadalmi berendezkedéshez vezető utat. Természetesen a tudásalapú társadalom meghatározása nem zárult le, egyelőre csupán leíró jegyeiben kezd kialakulni valamilyen szakmai közmegegyezés. Ezen tulajdonság jegyek közé tartozik az egyén új szerepe: a folyamatos, életen át tartó tanulás (life-long learning). Az új értékmérővé az egyén tudása válik. Amig egy tárgyiasult értékmérőnél (földbirtok mérete, állatállomány nagysága, aranypénzek száma) egyszerű mennyiségméréssel megadja az adott személy gazdagságát, addig egy belső emberi tulajdonság (ismeretek nagysága, tanulási képességek erőssége) nem ad egyértelmű mércét. A társadalomnak közmegegyezéssel új értékrendet kell felállítania és azt mindenkire kötelezően elfogadnia. Sejthető, hogy csak olyan megoldás fogadható el, amely nem borítja fel az eddig kialakult egyensúlyi állapotokat, inkább új esélyeket és lehetőségeket kínál a feltörekvő rétegeknek. A szükséges támogató infrastruktúra már rendelkezésre áll. Az Internet világméretű elterjedtsége Magyarországon is elérhetővé tett sok korszerű szolgáltatást. Ma már nem jelent nehézséget megtalálni a keresett információt, hozzájutni a kívánt média állományokhoz vagy kapcsolatot tartani akár földrésznyi távolságból ismerősökkel. Közösségek alakulnak az Internet segítségével, amik egyre inkább valós, mintsem virtuális csoportok. Úgy tűnik, hogy az adathozzáférés tekintetében nincs gond. Aki valamire kíváncsi, amit valaki meg akar ismerni, elvileg nincs előtte akadály. A nehézség már nem a hozzáférésben, inkább a keresett információ megtalálásában és annak eltárolásában mutatkozik. Az Internet keresőgépei a honlapok szöveges tartalmát dolgozzák fel, és szóalaki egyezés esetén jeleznek találatot. Statisztikai elemzésekkel ez a módszer igen hatékony lehet, ám napi tapasztalat, hogy nagyon sok lényegtelen találat jelent akadályt. Másrészt, aki már megkísérelt adatot lementeni egy honlapról, az minden bizonnyal beleütközött az átemelés problémájába. Egy szövegrész, táblázat, képsor átemelése más adattárba gyakran jár formázási vagy tartalmi veszteségekkel. Az átemelt információ teljességének ellenőrzésére külön munkát kell végezni. Legjobb, ha a saját gépünkre mentjük le a teljes honlapot, de ezzel nem jutunk a tartalmi rész közelébe. A formátumok és szabványok, a honlapkészítés folyamata egyelőre nem támogatja az információkiemelést, mint amennyire erre szükségünk lenne. Bár folyamatosan rendelkezésünkre áll az Internet jelentette adattenger, mégsem tudjuk az adatokat egyszerű eszközökkel “megragadni”, mintha a sok adat “kifolyna” a kezeink közül. Más megközelítéssel azt állítjuk, hogy ha a tudásalapú társadalomban a tudás, az ismeretek komoly értéket jelentenek, akkor pillanatnyilag “kőkorszaki” eszközök állnak rendelkezésünkre az ismereteink számítógépes eltárolására, feldolgozására és a napi használatra. Kijelenthető, hogy pillanatnyilag nem állnak rendelkezésünkre megfelelő eszközök az eredeti tőkefelhalmozásra. Ilyen eszköz lehet a közeljövőben az ismerettérkép Ismerettérkép bemutatása Az ismerettérkép egy leíró elnevezés, több megvalósítási szinttel. A témánkhoz illeszkedő meghatározások: l
Vázlatkészítés interaktív technológiákkal
l
Az információk rendszeres kiegészítése meta-adatokkal
l
ISO szabvány (ISO 13250)
Kiindulásként fogadjuk el az ismerettérképet egyfajta vázlatként, tartalmi kivonatként. Ebből a megközelítésből az ismerettérképeknek igen nagy hagyományai vannak az 1960-as évektől kezdve. A korai időkben egyszerű, kézzel rajzolt ismeretszerkezetek születtek, még számítógépes támogatás nélkül (3. ábra).
3. ábra: Kézzel rajzolt ismerettérkép A második meghatározás szerint az ismerettérkép egy olyan tárgyszó-jegyzék, ahol a tárgyszavakhoz különleges kiegészítő információk, meta-adatok társulnak megfelelő szabályok szerint. A harmadik meghatározás szerint az ismerettérkép az ISO/IEC 13250:2003 szabványban leírtak szerinti számítógépes adathalmaz. A kivitelezés tehát két szinten történik: l
információtárolás XML nyelven
l
ismerettérkép (a korábban létrehozott XML állomány) szerkezeti és tartalmi megjelenítése képi eszközökkel
Ismerettérkép készítésének egyszerűsített lépései Egy ismerettérkép létrehozása négy, egyszerűsített lépésben a következő: 1. A meglévő tudáshalmazból (ismeretelemeket)
(általában
egy
szövegtömbből)
kigyűjtjük
a
tárgyszavakat
2. Az eredeti tudáshalmaz értelmezése alapján felrajzoljuk a kapcsolati hálózatot (megfelel a hagyományos vázlatkészítésnek, hasonló eredményt ad a 3. ábra szerint) 3. A kapcsolati hálózat [gráf] minden élét megvizsgáljuk és meta-adatokkal látjuk el (minden élre ráírjuk az él által lefogott két ismeretelem közötti kapcsolat megnevezését [társítás], valamint az ismeretelemek külön vett szerepét a társításban) 4. A létrejött, bővített hálózatot az ISO szabvány szerinti XML formában eltároljuk
A 4. ábra mutatja be, milyen szabály szerint épül fel pontosan az ismeretelemekkel egy társítás. Minden társítás és ismeretelem egyedi megnevezést és azonosító számot kap. A társításba bevont ismeretelemekhez külön szerepkör is kerül. Vagyis minden ismeretelemről meg kell állapítani az adott társításban betöltött szerepét. Egy ismeretelem más társításokban is részt vehet, hasonló vagy teljesen más szerepekkel.
4. ábra: Ismeretelemek társítása Az 5. ábrán egy feldolgozott tananyagrészlet ismerettérképét láthatjuk. Észrevehetjük, hogy a kialakuló gráf igen összetetté válhat, mégis jól kivehető a tartalmi csomópontosodás. Az általunk kialakított ismerettérkép minden elemére ráléphetünk, ezáltal az ábra jobb részén található részletesebb nézetben tanulmányozhatjuk az adott elem kapcsolódásait.
5. ábra: Egy tananyag ismerettérképe Ismerettérkép alkalmazása az oktatásban Ismerettérkép készítése emberi alkotómunkát igényel. Az oktatásbeli használatának előnyei között számos érvet találunk. Elsőként az elkészítéséhez a feldolgozott tudásanyagot újra át kell tekinteni, felül kell vizsgálni. Ezáltal az egyén által elfelejtett, elhalványodott emlékek újra felidéződnek, megerősödnek. A
pillanatnyi tudás rögzíthető, kifejezhető. Második előny, hogy a feldolgozás során egyértelműen megjelölhetők azok az ismeretelemek, amelyek elavulása valószínűbb. Így a teljes tartalom frissítése során már rendelkezésünkre állnak az elsőként érintendő részek. A teljes ismerethalmaz rendelkezésre áll, így tanulmányozható az esetleges új kapcsolatok felvételének lehetősége, bővíthetőségének kezdőpontjai. Nehézségekkel is meg kell küzdeni: az ismerettérkép elkészítése igen nagy munkát jelent, ám karbantartása már jóval kevesebbet. Az ismerettérkép létrehozásakor minden elem helyét rögzítenünk kell a szabályok szerint. Saját magunk tudását ellenőrizhetjük. Képet alkothatunk arról, mennyire jól vagy éppen felszínesen ismerjük az adott ismeretelem által jelölt tartalmat. Mind tanárként, mind tanulóként kiváló eszköz a tudásszint értékelésére. Továbblépés lehetőségei Jelenleg a BME Alkalmazott Pedagógia és Pszichológia Intézetében előrehaladott munkák folynak egy széles körben használható ismerettérkép-kezelő alkalmazás kifejlesztésére. A célunk az, hogy az APPI Moodle keretrendszerébe olyan beépülő modult készítsünk, amely a tananyagot ismerettérképek formájában is a tanulók rendelkezésére kínálja. A tananyagelemek közötti közlekedés és a tanulhatóság szempontjait szem előtt tartva tervezzük az igényeknek leginkább megfelelő kezelőfelület kialakítását. Az ismerettérképek elemei közötti közlekedésen túl olyan könyvjelző-technikát szándékozunk használni, amely alkalmas arra, hogy a tanuló az egyes tananyag elemeket könnyen kigyűjthesse magának, egyfajta tananyag portfoliót állíthasson össze, amit a tanulmányai folyamán tovább bővíthet. Irodalomjegyzék 1. Ardito°C., Costabile°M.F., De Angeli A., Lanzilotti R. (2006), Systematic Evaluation of e-Learning Systems: An Experimental Validation. NordiCHI 2006: Changing Roles, 14-18 October 2006, Oslo, Norway. 195-202. 2. Gaudioso E., Talavera L. (2006): Data mining to support tutoring in virtual learning communities: experiences and challenges. In: Romero C., Ventura S. (ed) (2006): Data mining in E-learning, WIT Press, 207-226. 3. W. Rice (2006): Moodle E-Learning Course Development, ISBN 1904811299 4. Jókai E., Horváth Cz. J., Horváth Á.: Moodle-alapú tantárgyat végző hallgatók tanulási szokásainak elemzése adatbányászati eszközökkel, http://www.jampaper.eu/Jampaper_HARC/2007._II._4.sz._files/JAM070402h.pdf 5. Horváth Cz. J. (2007): Bevezető a Moodle használatához, BME APPI, kézirat 6. http://greatmap.blogspot.com/2005_09_01_archive.html 7. http://www.nwlink.com/~donclark/history_knowledge/knowledgegraph.html 8. http://xml.coverpages.org/topicMaps.html
