Resumen de Aplicaciones de la expansión de consultas basadas en ontologías de dominio a la búsqueda de objetos de aprendizaje en repositorios

Alejandra Andrea Segura Navarrete

• español

  En el campo del e-learning se realizan grandes esfuerzos dedicados al mejoramiento del proceso de enseñanza ? aprendizaje, uno de ellos está dirigido a motivar el uso y reutilización de los recursos digitales en repositorios. En un comienzo, los esfuerzos se dirigieron a aumentar la cantidad de recursos disponibles, hoy en día existe una gran cantidad de recursos almacenados en repositorios heterogéneos, por lo tanto el desafío se traslada a mejorar y hacer más eficientes las formas de buscar, seleccionar, localizar y acceder a recursos dispersos y distribuidos en repositorios. Dentro de esta línea, el objetivo de esta tesis es proponer una estrategia para la expansión de consultas basadas en ontologías de dominio que permita al diseñador instruccional obtener, desde un repositorio, objetos de aprendizaje relevantes para el diseño de sus cursos o la composición de otros recursos más complejos. Para lograr este objetivo se analizan las propuestas de expansión de consultas ya sea en el campo de la recuperación de información en general o específicamente, en los repositorios de objetos de aprendizaje. A partir de lo anterior, se establecen los criterios para la expansión de consultas basada en ontologías, se define la forma como serán abordados los problemas detectados, y por último, se formula, diseña e implementa la estrategia de expansión de consultas basada en ontología de dominio aplicada en el contexto de la búsqueda de objetos de aprendizaje en repositorios. Para la evaluación de nuestra propuesta se diseña un experimento dentro del dominio de genética, utilizando la ontología Gene como base de conocimiento y el repositorio MERLOT como proveedor de los objetos de aprendizaje en este dominio. Las consultas de prueba se definen a partir de los contenidos tratados en un conjunto de cursos de genética publicados en la Web por instituciones de educación superior para el año 2009. La evaluación de la relevancia de los resultados es realizada por 3 expertos en el dominio. El análisis de la concordancia y asociación entre las evaluaciones de los expertos es realizado por medio del análisis de Kappa de Cohen y el coeficiente de correlación de Spearman. Finalmente, la efectividad de la propuesta de expansión se evalúa a partir de las métricas de cobertura y novedad aplicadas a los resultados recuperados de las consultas con y sin expansión. La principal aportación de nuestra propuesta es una estrategia para la expansión de consultas basada en ontologías de dominio que permita al diseñador instruccional obtener resultados relevantes que sin la expansión no podrían ser recuperados desde los repositorios de objetos de aprendizaje. Suponemos que en la medida que los diseñadores intruccionales puedan acceder a recursos relevantes es posible contribuir en la calidad de los cursos e-learning o en la calidad de los nuevos recursos creados a partir de ellos. Cabe destacar que la efectividad de nuestra propuesta se ve afectada por el sistema de recuperación utilizado en cada repositorio, la calidad de los recursos almacenados y su etiquetado, así como la completitud y calidad de la base de conocimiento utilizada para la expansión.

• English

  In the e-learning field, great efforts are made to improve the learning process. One of these is focused on motivating the use and the reuse of digital resources in repositories. Initially, efforts were focused on increasing the amount of available resources. Nowadays, there are a lot of resources stored in repositories so the challenge has become that of improving the search, selection and access to resources scattered and distributed throughout the repositories. In this sense, the objective of this thesis is to propose a strategy for query expansion based on domain ontologies which allow the instructional designer to find objects in a repository which are relevant for the design of their courses or to compose other, more complex resources. To achieve this goal, we analyse the proposals of query expansion either in the field of information retrieval in general, or specifically on learning object repositories. Based on the aforementioned, the criteria for query expansion based on ontologies have been established, and the ways to resolve the problems identified have been defined. Finally we propose, design and implement the query expansion strategy based on ontology domain applied in the context of the search for learning objects in repositories. For our proposal, an experiment in the area of genetics has been designed using the Gene Ontology as a knowledge base and the MERLOT repository as a provider of learning objects in this domain. The test queries are defined using the contents dealt with in a set of courses in genetics published on the Web by higher education institutions in 2009. The evaluation of the results is carried out by three experts in the field. The analysis of the correlation and association between the experts' evaluations is carried out through the analysis of Cohens' Kappa, and Spearman's correlation coefficient. Finally, the effectiveness of the query expansion proposal is evaluated based on the metrics of coverage and novelty applied to the retrieved results of queries, with and without expansion. The main contribution to this research is a strategy for query expansion based on domain ontologies to allow the instructional designer to obtain relevant results that, without the expansion, could not be retrieved by the repositories of learning objects. We expect that if the instructional designer can access relevant resources, this may contribute to the quality of e-learning courses or the quality of the new resources created from them. It is worth noting that the effectiveness of our proposal is affected by the information retrieval system used in each repository, the quality of stored resources and their labelling, and the completeness and quality of the knowledge base used for expansion.