Rede de Ontologias do Domínio Educacional

O primeiro domínio modelado neste trabalho foi o Domínio Educacional. A rede de ontologias do Domínio Educacional tem por objetivo estruturar o conteúdo usado para aprendizagem e conceitos relativos a cursos e disciplinas ministrados em ELEs. Além disso, a ontologia precisa representar a taxonomia de termos do domínio do conhecimento, representado pelos OAs existentes no repositório, e o projeto instrucional definido pelo professor. No caso dos ELEs, o projeto instrucional se torna especialmente importante, pois ele define as atividades a serem desempenhadas pelos alunos e seus objetivos educacionais. Essa definição é muito importante para o cálculo da situação sendo vivenciada pelo aluno e para determinação das ações de adaptação do ambiente.

Para desenvolvimento da rede de ontologias foi feito o levantamento do conhecimento do domínio para buscar outras ontologias que pudessem ser reutilizadas. Assim, foram reutilizadas as seguintes ontologias para o desenvolvimento da rede do Domínio Educacional:

 LOM-Ciclo de Vida: tem por objetivo conceituar metadados relacionados ao histórico e estados corrente dos OAs, contendo conceitos como: estado, versão, colaborador e criador (originalmente status, version, contributor e creator, nessa ordem) (IEEE, 2002);

 LOM-Técnica: identifica os requisitos técnicos necessários para correta instalação e reprodução (acesso) dos OAs (IEEE, 2002);

 LOM-Educacional: conceitua os OAs, identificando seus tipos, tipo de interação, nível de dificuldade e para quais tipos de usuários é destinada (IEEE 2002);

 Dublin Core: os metadados existentes na ontologia Dublin Core, desenvolvida pelo grupo DCMI (Dublin Core Metadata Initiative) consistem de um conjunto de elementos que visam descrever recursos simples e genéricos. Seu objetivo inicial consiste de formar um vocabulário comum de metadados simples, de forma que outros vocabulários especializados a usassem para descrição de seus recursos. Definido como norma ISO 15836:2009 (DCMI, 2011);

 Conteúdo do Conhecimento: consiste de uma ontologia definida por Muñoz (2004) a qual define os conceitos relativos aos OAs, cursos, disciplinas e seus inter-relacionamentos. Foi usada como base no desenvolvimento da ontologia apresentada nesta tese, pois foram necessárias mudanças na estrutura definida pelos autores;

 Domínio do Conhecimento: também definida por Muñoz (2004), consiste de uma taxonomia para definição da hierarquia de conteúdos que representam uma área específica do conhecimento.

No lado direito da Figura 5.4 encontram-se as ontologias da rede do Domínio Educacional. Como ilustrado na figura, os relacionamentos intradomínio, apresentados na Subseção 5.2, que formam a rede são: inclui, usaSimbolosDe e éEsquemaPara

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(originalmente definidos como includedIn, usesSimbolsOf e isTheSquemaFor (ALLOCA; D’AQUIN; MOTTA, 2009; DIAZ; EDELWEIZ; MOTZ, 2011)). No caso, o relacionamento inclui ocorre entre a ontologia LOM-Ciclo de Vida e Dublin Core, pois a primeira inclui termos da segunda como, por exemplo, criador e editor (originalmente, creator e publisher).

O relacionamento usaSimbolosDe é identificado na rede do Domínio Educacional da Figura 5.4 entre as ontologias Conteúdo do Conhecimento e Domínio do Conhecimento, pois a ontologia Conteúdo do Conhecimento define propriedades que determinam a área abrangida por um tópico, a qual utiliza valores (instâncias) vindas de indivíduos da ontologia Domínio do Conhecimento. De acordo com Muñoz (2004), OAs existem para materializar tópicos, os quais descrevem algum conteúdo estruturado na taxonomia definida pela ontologia Domínio do Conhecimento.

A ontologia para representar o conhecimento do Projeto Instrucional, desenvolvida nesta tese, contém os conceitos que identificam as atividades de cada projeto instrucional e os OAs relativos a elas. Assim, o relacionamento usaSimbolosDe também é identificado entre as ontologias Projeto Instrucional e Conteúdo do Conhecimento.

Ainda a respeito da rede do Domínio Educacional, o relacionamento éEsquemaPara ocorre entre as ontologias do Conteúdo do Conhecimento e as três ontologias LOMs por estas terem sido utilizadas como meta-modelo para o desenvolvimento da ontologia Conteúdo do Conhecimento.

Os relacionamentos descritos nos parágrafos anteriores são responsáveis por explicitamente definir a relação entre as diversas ontologias utilizadas para desenvolvimento da rede de ontologias do Domínio Educacional, efetivamente utilizada neste trabalho. Na Figura 5.5, a rede de ontologias completa é apresentada de maneira uniforme. As cores foram mantidas para diferenciar as ontologias que geraram cada um dos conceitos. As letras minúsculas “d” e “v” na Figura 5.5 e nas demais figuras que ilustram as ontologias correspondem, nessa ordem, ao domínio e a variação dos valores das instâncias vinculadas ao relacionamento ilustrado entre as classes.

Como ilustra a Figura 5.5, a taxonomia Domínio do Conhecimento é representada pela classe Taxonomia. A taxonomia Domínio do Conhecimento original, definida por Muñoz (2004), consistia de outras classes associadas. Esta estrutura foi simplificada neste trabalho por se entender que assim facilita o tratamento da taxonomia na rede de ontologias desenvolvida. A classe Taxonomia se relaciona com a classe Objeto de Aprendizagem por possuir os termos do conhecimento sendo descritos, aplicados, definidos ou introduzidos pelos OAs instanciados pela classe Objeto de Aprendizagem.

Em verde escuro, na Figura 5.5, estão definidas as classes da ontologia do Conteúdo do Conhecimento. Esta ontologia foi definida com base no esquema definido pelas ontologias LOM, apresentadas no Capítulo 3 desta tese, portanto, todo Objeto de Aprendizagem possui uma ou mais PalavraChave associada e é criado por um Colaborador. Além disso, a LOM define que OAs possuem diferentes níveis de agregação, podendo estes se constituir de estruturas simples, como um único tópico, ou complexas, como uma disciplina. Ainda motivado pela agregação, definida na LOM, um tópico pode conter demais tópicos internos (relacionamento parteDe).

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Figura 5.5. A rede de ontologias do Domínio Educacional

Seguindo o vocabulário definido por Muñoz (2004), tópicos podem possuir outros tópicos como pré-requisito, de forma a atender as exigências impostas no desenvolvimento dos conteúdos didáticos. Além disso, a hierarquia de tópicos forma um caminho do conhecimento, pois todo tópico possui seu anterior e posterior na taxonomia de tópicos, definida na ontologia Domínio do Conhecimento.

A respeito da ontologia Projeto Instrucional, se trata da mais difícil de ser imposta para representação no modelo, pois muitos ambientes educacionais não exigem que o autor defina o projeto instrucional a ser usado para o aprendizado do aluno, como discutido no Capítulo 3 desta tese. Entretanto, mesmo que não consista de um projeto instrucional completo, é importante para o sistema saber que tipo de atividade o aluno está executando no ambiente e qual seu objetivo pedagógico. A dedução desta informação de forma automática pelo sistema se torna arriscada, pois determinados tipos de atividade didática podem determinar a execução repetida de uma determinada ação (que irá configurar um evento interno ao sistema) e outras atividades podem ser determinadas para execução direta por parte do aluno, sem múltiplas repetições. Devido à dificuldade em exigir este tipo de dado, o modelo busca simplificar esta requisição, determinando somente a representação da Atividade sendo realizada; os Objetos de Aprendizagem vinculados a ela e seu Objetivo de Aprendizagem.