Rețele semantice educaționale

Procesul de predare este procesul transmiterii de cunostinte de la profesor la student si este ilustrat in figura 3.1.

Fig. 3.1 Transmiterea cunostintelor de la profesor la student

Pentru stocarea, administrarea si utilizarea resurselor pedagogice electronice in procesul de instruire, se apeleaza la tehnici de reprezentarea cunostintelor prin retele semantice si planuri conceptuale.

3.1.1 Retele semantice

O retea semantica este o notatie grafica pentru reprezentare a cunoasterii in modele de noduri interconectate si arce. Nodurile sunt elemente primitive pentru concepte, evenimente, stari etc. si arcele sau legaturile sunt elemente primitive, ce abstractizeaza relatiile propriu zise.[31] Implementarea in sisteme de calcul a retelelor semantice a fost dezvoltata prima data pentru inteligenta artificiala si masini de traducere, dar versiunile ulterioare au fost utilizate in filozofie, psihologie si lingvistica.

Sowa prezinta in cartea Kowledge Representation Logical, Philosophical, and Computational Foundations [85] fundamentele teoriei reprezentarii cunostintelor.

Prima retea semantica a fost desenata de filozoful grec Porphyry in comentariile sale asupra categoriilor lui Aristotel. Este vorba despre o structura de tip arbore cu categoriile lui Aristotel aranjate pe supertip si subtip.

Observatie. Ceea ce este comun tuturor retelelor semantice este reprezentarea grafica declarativa, care poate fi utilizata atat pentru reprezentarea cunoasterii cat si ca suport al sistemelor automate de rationamente asupra cunoasterii.

In continuare este prezentata arhitectura definita de Quillian (1966) [73].

Definitia 3.1 Se numeste un nod (punct sau vertex) un concept sau un cuvant pe care sistemul il cunoaste.

Definitia 3.2 Se defineste un arc (sau o muchie) intre doua noduri o relatie intre doua concepte.

Quillian a propus initial 6 tipuri de arce:

1. Superclasa (relatia de tip ISA);

2. Subclasa (relatia de tip ISA);

3. Modificare (un adjectiv sau un adverb);

4. Conjunctia (AND logic);

5. Disjunctia (OR logic);

6. Predicate binare nespecificate.

O retea semantica este compusa din trei elemente de baza (figura 3.2):

1. Concepte

2. Relatii

3. Instante

Fig. 3.2 Model de retea semantica

Orice retea semantica este un ansamblu de mai multe concepte, relatii si instante. In figura 3.2 sunt ilustrate relatiile dintre aceste elemente.

Definitia 3.3 Se defineste un concept al unei retele semantice ca fiind orice idee sau lucru care are o semnificatie. Cele mai multe concepte au etichete sau nume. Aceste etichete sunt substantive sau fraze-substantive. Fiecare concept intr-o retea are un nume unic.

Definitia 3.4 Se numeste un cadru grafic un concept central desenat in centrul retelei, care poate fi orice concept de interes principal. Conceptele care sunt in relatie imediata cu conceptul principal sunt desenate radial in jurul conceptului.

Aceasta structura este utila deoarece multiplele conexiuni intre noduri furnizeaza multiple cai posibile intre concepte. Adesea, numele unui concept nu este suficient pentru a descrie conceptul. Semantica permite elaborarea textului atasat, picturilor, URL-uri, documentelor, cunoscute ca obiecte de cunostinte. Astfel de elaborari creste considerabil bogatia informationala a retelei, totusi, in general informatia este mai bine integrata sau mai utila cand este incorporata in retea decat in obiecte de cunostinte. O retea semantica elaborata cu obiecte de cunostinte este cunoscuta sub numele de structura de cunostinte.

Definitia 3.5 Se numeste un obiect de cunostinte un caz special de concept, acesta fiind adesea tratat ca un al patrulea tip de element al retelei semantice.

Definitia 3.6 O relatie descrie o conexiune intre doua concepte. Intr-o conversatie obisnuita multe relatii au tendinta de a nu fi subliniate. Construirea unei relatii semantice impune definirea relatiilor intre concepte in mod explicit. Mai multe concepte sunt legate intre ele prin mai multe relatii. Relatiile pot fi exprimate in mai multe moduri. De exemplu, ,,are parinte" poate fi exprimat astfel ,,are tata", ,,are mama".

Definitia 3.7 O relatie se numeste simetrica daca semnificatia relatiei este aceeasi in ambele directii.

Definitia 3.8 O relatie se numeste asimetrica daca relatia are semnificatii diferite pentru fiecare sens al acesteia.

Observatie. Semantica permite atasarea unor obiecte de cunostinte, relatiei.

Definitia 3.9 Un eveniment a doua concepte legate printr-o relatie defineste o instanta a acelei relatii.

Definitia 3.10 Un frame grafic reprezinta o parte de vecinatate bidimensionala a unei structuri de cunostinte tridimensionala mult mai mare si mult mai complexa. Un frame grafic consta intr-un concept principal desenat in centrul frame-ului, care poate fi orice concept de interes al retelei semantice. De fapt, exista atatea frame-uri grafice cate concepte sunt in reteaua semantica. Conceptele imediat legate de conceptul principal sunt desenate radial in jurul conceptului central.

Determinarea primitivelor semantice este o problema pentru orice metoda de reprezentare a cunoasterii. Retele semantice pot fi clasificate in functie de primitivele semantice.

3.1.2 Retele semantice educationale

Rolul retelelor semantice in educatie a fost evidentiat de Jonassen [37]. Deoarece memoria umana este organizata in conformitate cu semnificatiile relationale intre idei, structurarea informatiei conform retelelor semantice permite un proces de instruire activ. Retele semantice furnizeaza un mod eficient de navigare intr-un curs electronic, forteaza profesorul sa structureze logic continutul, faciliteaza intelegerea materialelor educationale