Semantic Web & Ontology for e-Learning

L'argomento di questo lavoro è l'architettura del Semantic Web e le tecnologie e gli strumenti usati per lo sviluppo di un'ontologia che sia di ausilio ad un sistema di e-Learning e per l'elaborazione di un Couseware dedicato alla creazione di percorsi didattici e alla gestione dei contenuti.

Argomenti trattati:

  • Semantic Web
  • XML (eXtensible Markup Language)
  • RDF (Resource Description Framework)
  • OWL (Web Ontology Language)
  • e-Learning
  • Ontologie

Software utilizzato:

  • Protègè Protègè

  • Jena Framework Jena Framework

Semantic Web

Architettura Semantic Web Con il termine Semantic Web, termine coniato dal suo ideatore, Tim Berners-Lee, si intende la trasformazione del World Wide Web in un ambiente dove i documenti pubblicati (pagine HTML, file, immagini, e così via) siano associati ad informazioni e dati (metadati) che ne specifichino il contesto semantico in un formato adatto all'interrogazione, all'interpretazione e, più in generale, all'elaborazione automatica.

XML

XML consente di descrivere semanticamente (e con il dettaglio desiderato) le diverse parti di un documento.
Un documento così descritto può poi essere elaborato per usi diversi: estrazione di informazioni secondo specifici criteri, riformulazione più o meno parziale per l'adattamento ad altri formati, visualizzazione in funzione delle capacità del terminale.

RDF

Rispetto a XML, di cui è un figlio, RDF ha alcuni vantaggi, come per esempio la possibilità di definire agevolmente il tipo e le proprietà degli oggetti.
RDF limita e focalizza alcune caratteristiche di XML per renderlo un linguaggio rivolto alla descrizione di un oggetto, delle sue proprietà, e delle relazioni con gli altri oggetti.

OWL

OWL offre molti nuovi costrutti, due di questi, sono l'equivalenza tra risorse e la relazione inversa.

  • Per equivalenza tra risorse si intende la possibilità di poter affermare che due o più URI rappresentano lo stesso elemento
  • Per inversa si intende la possibilità di dire che se è vero (soggetto, predicato, oggetto), allora è anche vero (oggetto, predicato_inverso, soggetto).

 

e-Learning

Per e-Learning si intende la possibilità di imparare sfruttando la rete internet e la diffusione di informazioni a distanza.
L'e-Learning non è limitato alla formazione scolastica, essendo rivolto anche a utenti adulti, studenti universitari, insegnanti, etc.

Ontologie

L'Ontologia è il tentativo di formulare uno schema concettuale esaustivo e rigoroso nell'ambito di un dato dominio; si tratta generalmente di una struttura dati gerarchica che contiene tutte le entità rilevanti, le relazioni esistenti fra di esse, le regole, gli assiomi ed i vincoli specifici del dominio.

Software

Modellazione dell'ontologia

  • Determinare l'ambito dell'ontologia.
  • Considerare la possibilità di riusare l'ontologia esistente
  • Enumerare i termini importanti nell'ontologia
  • Definire le classi e le gerarchie di classi
  • Definire le proprietà delle classi
  • Definire gli aspetti di ogni slot
  • Creare le istanze

Lo strumento usato in questo lavoro per la definizione dell'ontologia è stato Protègè nella versione 3.3.1. Protègè è un Tool per l'edizione di ontologie e l'acquisizione di conoscenza, è di tipo Open Source sviluppato in linguaggio Java.

Progettazione Courseware

Lo scopo di questo lavoro è quello di progettare un Courseware per la creazione di percorsi didattici e la gestione dei contenuti.

L'utente Professore potrà accedere ad un'ontologia nella quale sono specificate tutte le classi, le proprietà, gli attributi e le istanze appartenenti al dominio creato.

Questo potrà essere fatto tramite una specifica applicazione web, ad esempio una interfaccia Java.

Per realizzare un'applicazione Java ontology-based può essere utilizzato Jena, un framework open source sviluppato dal Semantic Web Research Group di HP Labs.
Jena, nato inizialmente per realizzare applicazioni che supportassero RDF e RDFS, è stato successivamente esteso ai linguaggi per le ontologie tra cui OWL e DAML+OIL.
Pur supportando diversi linguaggi per l'espressione di ontologie, Jena, fornisce un'unica API neutrale rispetto al linguaggio. Ciò consente di operare sulle ontologie senza preoccuparsi del linguaggio attraverso il quale l'ontologia stessa verrà serializzata.

Dopo aver creato l'interfaccia l'utente deve solamente accedere all'applicazione tramite una normale procedura di Login e, in seguito, operare sulle istanze dell'ontologia per creare il proprio percorso didattico.

La potenzialità dell'ontologia sta nel fatto che un professore può scegliere un argomento già esistente e specializzarlo ulteriormente (es. partendo da un argomento Chimica si può pensare di insegnare questo argomento in due corsi: Chimica organica, Chimica inorganica. Tali argomenti possono essere ancora di più specializzati).

C'è poi l'aspetto delle propedeuticità tra gli argomenti: ad esempio uno studente che sceglie si seguire un corso in cui si insegna Trasformata di Fourier dovrà prima avere delle conoscenze di Integrali complessi, quindi, l'applicazione, quando un professore inserisce l'argomento Trasformata di Fourier nel suo corso, dovrà verificare le precedenze dell'argomento e, se l'argomento propedeutico è insegnato in un altro corso, specificare che tale corso è propedeutico, oppure, se l'argomento non è insegnato in nessun corso, inserirlo nel corso creato.
Il professore può inoltre gestire il materiale associato ad un argomento da lui insegnato: aggiungerlo, modificarlo o rimuoverlo. Il materiale può essere di qualsiasi tipo: appunti, lucidi, e-book, link, etc.

Vedi lavoro completo Semantic Web & Ontology for e-Learning

PROGETTAZIONE DI UN COURSEWARE BASATO SU TECNOLOGIE SEMANTICHE PER LA GESTIONE DEI CONTENUTI DIDATTICI. (2008)



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