CHƯƠNG 1. Tính cấp thiết của nghiên cứu Học tập mở (open learning) đã trở thành phong trào đổi mới trong giáo dục vào những năm 1970 và nhanh chóng được phát triển không ngừng. Thuật ngữ open learning thường dùng để chỉ các hoạt động tăng cường cơ hội học tập trong các hệ thống giáo dục chính thức hoặc mở rộng cơ hội học tập bên ngoài các hệ thống giáo dục chính thức (Susan, 2009). Học tập mở có thể bao gồm, nhưng không giới hạn, phương thức giảng dạy trong lớp học, phương pháp tiếp cận học tập tương tác, văn hóa và hệ sinh thái của cộng đồng học tập và sự phát triển, sử dụng các nguồn tài nguyên giáo dục mở (Chang, 2010).
Tài nguyên giáo dục mở (open educational resources) không thể thiếu trong học tập mở. Tài nguyên giáo dục mở là tài liệu học tập, giảng dạy và nghiên cứu ở bất kỳ định dạng và phương tiện nào được công bố công khai hoặc có bản quyền đã được phát hành theo giấy phép mở, cho phép truy cập, sử dụng hoặc tái sử dụng, thay đổi và chia sẻ lại nội dung hoàn toàn miễn phí và hợp pháp (UNESCO, 2019). Đối với giáo viên, tài nguyên giáo dục mở có thể giúp tăng cường nội dung và đa dạng hóa nguồn tài liệu đang được sử dụng cho quá trình giảng dạy, tiết kiệm chi phí mua tài nguyên học tập. Trong khi đó, tài nguyên giáo dục mở tạo điều kiện cho người học có cơ hội tiếp cận được môi trường học tập số hóa đa dạng, nguồn tài liệu học tập có chất lượng được cập nhật thường xuyên; có thể hỗ trợ cho việc tự học, tự nghiên cứu và có thể học nhóm, học cộng tác (Jisc, 2016).
Nói đến tài nguyên học tập (learning resources) là muốn đề cập đến tài nguyên giáo dục được phát triển và cung cấp cho quá trình dạy và học, đáp ứng mục tiêu học tập (Smith, 2016). Tài nguyên học tập có thể được cung cấp thông qua các hệ thống như hệ thống học trực tuyến, hệ thống quản lý giáo trình/bài giảng, hệ thống quản lý đào tạo, hệ thống quản lý các công trình nghiên cứu/công bố khoa học,… Các hệ thống quản lý tài nguyên học tập có những đặc điểm riêng nhưng có chung mục đích là cung cấp các tính năng dựa trên nền web để hỗ trợ quá trình dạy và học của các viện, trường hoặc nhu cầu tự học tập của người học (Barajas and Gannaway, 2007; Muñoz-Merino et al., 2009; Santos and Boticario, 2011). Trong thời gian qua, với sự phát triển rất nhanh của công nghệ thông tin và công nghệ hỗ trợ giáo dục trực tuyến, nhu cầu học tập mở ngày càng gia tăng, trong đó có nhu cầu học tập trực tuyến nhằm ứng phó với những thay đổi của thực tế, chẳng hạn như tình trạng hạn chế đi lại do dịch bệnh, từ đó đã làm gia tăng nhu cầu về sử dụng các tài liệu phục vụ giảng dạy và học tập. Vấn đề đặt ra là cần có các mô hình tìm kiếm tài nguyên học tập, giúp cho việc tìm kiếm và sử dụng tài nguyên học tập hiệu quả hơn trong bối cảnh tài nguyên học tập ngày càng đa dạng và không ngừng gia tăng.
Xuất phát từ nhu cầu đó, vấn đề tìm kiếm tài nguyên học tập có quan tâm ngữ nghĩa nhằm giúp người học tìm kiếm tài nguyên được 1 hiệu quả hơn, trong đó tìm kiếm dựa trên độ tương đồng văn bản và dựa trên mạng ngữ nghĩa được chú trọng. Một vấn đề khác là, với sự gia tăng liên tục của tài nguyên học tập, việc người học tìm kiếm thông tin phù hợp với nhu cầu và năng lực của mình càng trở nên khó khăn hơn. Để hỗ trợ cho người học, các hệ thống gợi ý ra đời nhằm tăng khả năng đề xuất các tài nguyên phù hợp với người học dựa trên nhu cầu, năng lực và các đặc điểm cá nhân khác (Imran et al., 2014; Xiao et al. Hệ thống gợi ý giúp giải quyết vấn đề quá tải thông tin thông qua việc cung cấp các đề xuất được xếp hạng từ cao xuống thấp để người học chọn được tài nguyên học tập phù hợp nhất.
Trong những năm gần đây, mặc dù có những nghiên cứu liên quan về tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập, tuy nhiên vẫn còn một số vấn đề tồn tại cần được nghiên cứu cải tiến hoặc đề xuất giải pháp mới để việc tìm kiếm tài nguyên học tập được hiệu quả hơn, đáp ứng nhu cầu của người học. Vấn đề đặt ra đối với các hệ thống quản lý tài nguyên học tập là: 1. Việc tìm kiếm tài nguyên học tập không chỉ ở dạng cơ sở dữ liệu quan hệ mà chủ yếu ở dạng dữ liệu phi cấu trúc (như word, powerpoint, pdf, web, audio, video) và nguồn dữ liệu ngày càng lớn. Vì vậy, cần giải quyết vấn đề tìm kiếm các tài liệu phi cấu trúc có quan tâm đến vấn đề ngữ nghĩa nhằm giúp người học tìm được nguồn tài nguyên học tập tốt hơn, phù hợp hơn với năng lực người học.
Tài nguyên học tập đa dạng thuộc nhiều lĩnh vực và không ngừng gia tăng, vì vậy cần có phương pháp tìm kiếm tài liệu hiệu quả hơn. Một vấn đề quan trọng trong tìm kiếm là cần phân loại truy vấn và tài nguyên học tập trước khi thực hiện tìm kiếm nhằm giới hạn không gian tìm kiếm, giúp cho quá trình tìm kiếm nhanh và hiệu quả hơn. Ngoài ra, vấn đề tìm kiếm có quan tâm ngữ nghĩa cần được quan tâm, đây là vấn đề còn mới trong lĩnh vực giáo dục, đặc biệt đối với các hệ thống quản lý tài nguyên học tập. Thực tế, bài toán tìm kiếm và gợi ý không thể tách rời nhau.
Ngoài kết quả tìm kiếm, các hệ thống cần đề xuất các tài nguyên học tập có liên quan đến người học. Ngoài ra, dự đoán xếp hạng và gợi ý thường được gắn kết nhau. Để gợi ý thì cần có kết quả dự đoán xếp hạng, từ kết quả dự đoán có thể chọn ra các kết quả có hạng thuộc tốp đầu để gợi ý. Hiện nay, có nhiều nghiên cứu dự đoán xếp hạng với các cách tiếp cận khác nhau.
Tuy nhiên, trong lĩnh vực giáo dục, các bài toán về dự đoán xếp hạng và gợi ý sử dụng dữ liệu thực tế về kết quả học tập của sinh viên và tài nguyên học tập có ít nghiên cứu. Các hệ thống dự đoán xếp hạng và gợi ý được sử dụng chủ yếu là các kỹ thuật lọc cộng tác như k láng giềng, phân rã ma trận, phân rã ma trận thiên vị,. Tuy vậy, với các tập dữ liệu lớn và giàu thuộc tính thì cần nghiên cứu phương pháp dự đoán xếp hạng và gợi ý hiệu quả hơn, đặc biệt là sử dụng các kỹ thuật tiên tiến như học sâu. Từ những lý do trên, luận án “Xây dựng mô hình tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập” được thực hiện.
Đây là luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong quá 2 trình triển khai các hệ thống quản lý tài nguyên học tập. Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu Từ sự cần thiết được nêu trên, mục tiêu tổng quát của luận án là đề xuất các mô hình tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập nhằm đáp ứng nhu cầu của người học, giúp cho việc học tập đạt kết quả tốt hơn. Mục tiêu cụ thể của luận án là: 1. Nghiên cứu xây dựng mô hình tìm kiếm tài nguyên học tập có quan tâm đến vấn đề ngữ nghĩa nhằm nâng cao hiệu quả tìm kiếm đáp ứng nhu cầu của người học.
Nghiên cứu xây dựng các mô hình dự đoán kết quả học tập và gợi ý tài nguyên học tập phù hợp với từng người học. Đối tượng nghiên cứu chính của luận án là các mô hình tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập. Để giải quyết hai vấn đề tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập, mô hình phân loại tài nguyên học tập, tìm kiếm dựa trên độ tương đồng về nội dung văn bản và dựa trên mạng ngữ nghĩa của văn bản và một số vấn đề có liên quan được nghiên cứu. Tài nguyên học tập rất rộng và đa dạng với các nguồn học liệu ở dạng văn bản như bài giảng, giáo trình, sách, bài báo; dạng hình ảnh, video hay các nguồn học liệu số khác.
Với mong muốn đề xuất các giải pháp xây dựng mô hình tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập trong các hệ thống quản lý tài nguyên học tập, luận án này giới hạn phạm vi của tài nguyên học tập là dạng văn bản. Phương pháp nghiên cứu của luận án này là tổng hợp, phân tích các nghiên cứu có liên quan được công bố trên tạp chí và kỷ yếu hội nghị, sách có uy tín và các nguồn công bố khác đáng tin cậy, từ đó đề xuất các mô hình và phương pháp tiếp cận mới nhằm nâng cao hiệu quả tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập. Các vấn đề đặt ra của luận án được giải quyết bằng các cách tiếp cận khác nhau như máy học, phân loại dữ liệu, mạng nơ-ron truyền thẳng, mạng ngữ nghĩa ontology, hệ thống gợi ý,. Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ nhiều nguồn như bài báo khoa học đã xuất bản, tin tức đăng trên báo điện tử, dữ liệu về kết quả học tập của sinh viên thuộc trường đại học, dữ liệu được công bố công khai từ các nguồn cung cấp dữ liệu tin cậy.
Kết quả thực nghiệm từ các mô hình đều được đo đạc bằng các độ đo khác nhau tùy thuộc vào kỹ thuật được sử dụng, từ đó đánh giá một cách khách quan về các mô hình đề xuất. Nội dung nghiên cứu và hướng tiếp cận của luận án Như đã đề cập, mục tiêu tổng quát của luận án là đề xuất các mô hình tìm kiếm và gợi ý tài nguyên học tập nhằm đáp ứng nhu cầu của người học. Để đạt được mục tiêu này thì cần giải quyết hai vấn đề quan trọng là tìm kiếm và gợi ý, trong đó kết hợp phân loại và dự đoán xếp hạng nhằm đạt hiệu quả tốt nhất các mô hình đề xuất, cụ thể: Vấn đề thứ nhất là xây dựng các mô hình tìm kiếm tài nguyên học tập. Trong đó, cần kết hợp phân loại truy vấn và tài nguyên học tập nhằm giới hạn không gian trước khi thực hiện tìm kiếm.
Ngoài ra, vấn đề ngữ nghĩa cũng được quan tâm nhằm giúp cho quá trình tìm kiếm hiệu quả hơn. 4 Vấn đề thứ hai là xây dựng các mô hình gợi ý tài nguyên học tập. Sau khi có kết quả tìm kiếm hệ thống quản lý tài nguyên học tập cần đề xuất các tài nguyên học tập có liên quan đến người học.