Towards automatic learning resources organization via knowledge graphs

The Web increasingly permeates the activities of the human being. Learning has not been the exception, and we often learn on our own with resources from websites and online platforms. Due to the large volume of resources on the Web and the absence of a tutor's guidance, self-directed learners f...

Full description

Autores:
Manrique Piramanrique, Rubén Francisco
Tipo de recurso:
Doctoral thesis
Fecha de publicación:
2019
Institución:
Universidad de los Andes
Repositorio:
Séneca: repositorio Uniandes
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/41293
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/1992/41293
Palabra clave:
Linking Open Data (Proyecto) - Investigaciones
Aprendizaje automático (Inteligencia artificial) - Investigaciones
Grafos de conocimiento
Web semántica - Investigaciones
Estructuras conceptuales (Teoría de la información) - Investigaciones
Administración del conocimiento
Ingeniería
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openAccess
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León Guzmán, Elizabeth
Cardozo Álvarez, Nicolás
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description The Web increasingly permeates the activities of the human being. Learning has not been the exception, and we often learn on our own with resources from websites and online platforms. Due to the large volume of resources on the Web and the absence of a tutor's guidance, self-directed learners face two major challenges: to make an effective selection of learning resources and to organize them in a pedagogically useful way. Given a learning goal, effective selection refers to the selection of the resources that address the concepts and the topic related to the goal. On the other hand, the organization of the resources refers to the sequence in which these resources should be studied taking into account the prerequisite relationships of the concepts (i.e. complex concepts require the understanding of more basic ones). This research addresses these problems and proposes methods that support the selection and organization of learning resources. Our proposal is based on Knowledge Graphs belonging to the Linked Open Data initiative. We hypothesize that these processes (selection and organization) can be facilitated by introducing the background knowledge present in these Knowledge Graphs. In recent years, different institutions started to publish and share their knowledge in specific domains in the form of data structured under Semantic Web standards, with the aim of promoting interconnected knowledge, reuse and discovery. With the constant increase of these Knowledge Graphs, we assume that the processes of selection and organization can be more effective, automatic and generalizable to multiple domains. To demonstrate this, we propose the construction of a set of algorithms (i) to construct semantic representations of resources and learning goals based on their textual content, (ii) to infer relations of prerequisite between concepts of a Knowledge Graph and (iii) to select and sequence a set of resources based on the two previous processes.
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Due to the large volume of resources on the Web and the absence of a tutor's guidance, self-directed learners face two major challenges: to make an effective selection of learning resources and to organize them in a pedagogically useful way. Given a learning goal, effective selection refers to the selection of the resources that address the concepts and the topic related to the goal. On the other hand, the organization of the resources refers to the sequence in which these resources should be studied taking into account the prerequisite relationships of the concepts (i.e. complex concepts require the understanding of more basic ones). This research addresses these problems and proposes methods that support the selection and organization of learning resources. Our proposal is based on Knowledge Graphs belonging to the Linked Open Data initiative. We hypothesize that these processes (selection and organization) can be facilitated by introducing the background knowledge present in these Knowledge Graphs. In recent years, different institutions started to publish and share their knowledge in specific domains in the form of data structured under Semantic Web standards, with the aim of promoting interconnected knowledge, reuse and discovery. With the constant increase of these Knowledge Graphs, we assume that the processes of selection and organization can be more effective, automatic and generalizable to multiple domains. To demonstrate this, we propose the construction of a set of algorithms (i) to construct semantic representations of resources and learning goals based on their textual content, (ii) to infer relations of prerequisite between concepts of a Knowledge Graph and (iii) to select and sequence a set of resources based on the two previous processes."La web impregna cada vez más las actividades del ser humano. El aprendizaje no ha sido la excepción, y a menudo aprendemos por nuestra cuenta con recursos de sitios web y plataformas en línea. Debido a la gran cantidad de recursos en la Web y la ausencia de orientación por parte de un tutor, los estudiantes autodirigidos se enfrentan a dos desafíos principales: realizar una selección efectiva de los recursos de aprendizaje y organizarlos de una manera pedagógicamente útil. La selección efectiva se refiere a la selección de los recursos que abordan los conceptos y tópicos relacionados con el objetivo de aprendizaje. Por otro lado, la organización de los recursos se refiere a la secuencia en la que estos recursos deben estudiarse teniendo en cuenta las relaciones de requisitos previos de los conceptos (es decir, conceptos complejos requieren la comprensión de otros más básicos). Esta investigación aborda estos problemas y propone métodos que apoyan la selección y organización de los recursos de aprendizaje. Nuestra propuesta se basa en los Grafos de Conocimiento que pertenecen a la iniciativa Linked Open Data. Nuestra hipótesis es que estos procesos (selección y organización) pueden facilitarse mediante la introducción del conocimiento de fondo presente en los Grafos de Conocimiento. Con el aumento constante de estos Grafos de Conocimiento, asumimos que los procesos de selección y organización pueden ser más efectivos, automáticos y generalizables a múltiples dominios. Para demostrar esto, proponemos la construcción de un conjunto de algoritmos (i) para construir representaciones semánticas de recursos y objetivos de aprendizaje en función de su contenido textual, (ii) para inferir relaciones de prerrequisitos entre conceptos pertenecientes a Grafos de Conocimiento y (iii) para seleccionar y secuenciar un conjunto de recursos basados en los dos procesos anteriores."--Tomado del Formato de Documento de Grado.Doctor en IngenieríaDoctorado177 hojasapplication/pdfengUniandesDoctorado en IngenieríaFacultad de Ingenieríainstname:Universidad de los Andesreponame:Repositorio Institucional SénecaTowards automatic learning resources organization via knowledge graphsTrabajo de grado - Doctoradoinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Texthttp://purl.org/redcol/resource_type/TDLinking Open Data (Proyecto) - InvestigacionesAprendizaje automático (Inteligencia artificial) - InvestigacionesGrafos de conocimientoWeb semántica - InvestigacionesEstructuras conceptuales (Teoría de la información) - InvestigacionesAdministración del conocimientoIngenieríaPublicatione7ce8418-ddbe-41a3-abbf-c91ab61fb265virtual::10338-1e7ce8418-ddbe-41a3-abbf-c91ab61fb265virtual::10338-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000051608virtual::10338-1ORIGINALu827295.pdfapplication/pdf2635295https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/f218a331-4bc8-4cc7-af11-5b8e57a617d5/download98d18871bfef979a87f688d0516bd4a5MD51TEXTu827295.pdf.txtu827295.pdf.txtExtracted texttext/plain374567https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/f7b00c21-c658-4e25-adcb-483403093a4a/download6a85f3e7a727d99c871f729e96b05a97MD54THUMBNAILu827295.pdf.jpgu827295.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7175https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/6e37223d-0e78-49e8-b00c-87b58344f6a8/downloadb528674a7125a14b8554c6ea24f0cc57MD551992/41293oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/412932024-08-26 15:24:02.114https://repositorio.uniandes.edu.co/static/pdf/aceptacion_uso_es.pdfopen.accesshttps://repositorio.uniandes.edu.coRepositorio institucional Sénecaadminrepositorio@uniandes.edu.co