Intelligent pedagogical agents for virtual learning environments

Abstract

Η αξιοποίηση των Παιδαγωγικών Πρακτόρων (ΠΠ) αποτελεί μια καινοτόμα εκπαιδευτική τεχνική για την υποστήριξη εκπαιδευτικών διαδικασιών παρέχοντας βοήθεια σε εκπαιδευόμενους και εκπαιδευτικούς, σε προηγμένα τεχνολογικά περιβάλλοντα, όπως είναι τα εικονικά περιβάλλοντα μάθησης (ΕΠΜ). Οι παιδαγωγικοί πράκτορες, αναφερόμενοι επίσης και ως ευφυείς παιδαγωγικοί πράκτορες (ΕΠΠ), κληρονομούν πολλά από τα χαρακτηριστικά τους από την τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ). Οι ευφυείς παιδαγωγικοί πράκτορες, τόσο σε ατομικό όσο και σε συνεργατικό εκπαιδευτικό πλαίσιο μπορούν να υπηρετήσουν πολλούς ρόλους, από αυτόν του δασκάλου έως και αυτόν του συμμαθητή ή ακόμη και του μαθητή που δημιουργεί πρόβλημα. Ανάλογα με το ρόλο τους οι ΠΠ χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση κινήτρων μάθησης, την εμπλοκή, την παροχή ενημέρωσης ή βοήθειας, την ενίσχυση των αλληλεπιδράσεων ή τη διευκόλυνση της συνεργασίας των εκπαιδευομένων. Η διατριβή διερευνά μια νέα προσέγγιση των ευφυών παιδαγωγικών παραγόντων που χρησιμοποιεί και συνδυάζει σύγχρονες εκπαιδευτικές μεθόδους, και πιο συγκεκριμένα την παιχνιδοκεντρική, τη συνεργατική μάθηση που υποστηρίζεται από υπολογιστή (ΣΜΥΥ) και την μάθηση σε περιβάλλοντα εμβύθισης. Κύριος στόχος της παρούσας διατριβής ήταν να εισαγάγει μια αρχιτεκτονική και ένα πρωτόκολλο αλληλεπίδρασης για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη έξυπνων παιδαγωγικών πρακτόρων που δρουν σε εικονικά περιβάλλοντα μάθησης. Η αρχιτεκτονική αυτή αποτελεί σύνθεση ενός παιδαγωγικού και τεχνολογικού μοντέλου και μπορεί να προσαρμοστεί για να καλύψει τις ανάγκες διαφορετικών εκπαιδευτικών τεχνικών. Οι παιδαγωγικοί πράκτορες που έχουν σχεδιαστεί με βάση την προτεινόμενη αρχιτεκτονική είναι σε θέση να υποστηρίξουν τους εκπαιδευόμενους κατά τη διάρκεια διαδικτυακών εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων, εξυπηρετώντας διαφορετικούς ρόλους παιδαγωγικών πρακτόρων και διαφορετικούς τύπους αλληλεπιδράσεων από λεκτικούς έως σε μη-λεκτικούς ή και τα δύο. Η αρχιτεκτονική επικυρώθηκε σε πραγματικά εκπαιδευτικά περιβάλλοντα, εφαρμόζοντας διαφορετικούς τύπους παιδαγωγικών πρακτόρων διεξάγοντας ερευνητικές δραστηριότητες στην τριτοβάθμια εκπαίδευση. Η παρούσα διατριβή εισάγει επίσης μια νέα έννοια ενός συνεργατικού περιβάλλοντος εκπαιδευτικού παιχνιδιού που υποστηρίζεται από ΠΠ, το οποίο υλοποιεί ένα πολυπρακτορικό εικονικό περιβάλλον μάθησης. Τα ευφυή χαρακτηριστικά που προτείνονται για διαδικτυακά εκπαιδευτικά παιχνίδια είναι τα εξής: α) ένας παιδαγωγικός πράκτορας για το ίδιο το παιχνίδι, β) βοηθητικοί χαρακτήρες που δεν παίζουν, γ) διαλογικοί πράκτορες και δ) έξυπνες διεπαφές ενσωματωμένες στο παιχνίδι. Επιπλέον, εισάγεται ένα παιδαγωγικό μοντέλο, το οποίο διευκολύνει τη διαδικασία σχεδίασης παροχής κινήτρων για ένα συνεργατικό εκπαιδευτικό παιχνίδι, ενισχυμένου με παιδαγωγικούς πράκτορες. Οι μελέτες που διεξήχθησαν για τη δημιουργία ενός εικονικού περιβάλλοντος μάθησης υποστηριζόμενο από παιδαγωγικούς πράκτορες αποκάλυψαν την ικανότητα των παιδαγωγικών πρακτόρων να υποστηρίξουν αποτελεσματικά εκπαιδευτικές δραστηριότητες σε ΕΠΜ, όσον αφορά την ενίσχυση των αλληλεπιδράσεων, την υποστήριξη της συνεργασίας και τη βελτίωση της συνεκτικότητας στην τάξη. Επιπλέον, τα τρισδιάστατα εικονικά περιβάλλοντα μάθησης μπορούν να επωφεληθούν από την αξιοποίηση περισσότερων του ενός τύπου παιδαγωγικών πρακτόρων, καθένας από τους οποίους μπορεί να έχει διαφορετική αναπαράσταση και διαφορετικό εκπαιδευτικό ρόλο.