A digital elearning educational tool library for synchronization composition & orchestration of learning session data.

Abstract

In the era of the 4th industrial revolution (and especially with the conditions prevailing due to coronavirus pandemic) it became essential mandatory to enhance existing and to develop new digital eLearning educational ecosystems with digital classrooms, digital learning processes, educational games, etc. Because of the increased use of digital eLearning educational tools, new ideas and solutions are constantly sought and better utilization, through various tools for controlling processes, are researched. Moreover, vast amounts of data and information, in various formats and digital repositories is created, making the management and orchestration of all digital media extremely difficult. This results in the evaluation and improvement of learning sessions to remain unexploited. Platforms and ecosystems supporting digital learning conferences such as the IOLAOS platform can play a crucial role for the creation of all this important data. IOLAOS is a platform for learning, based on the contribution and collaboration of various fields of expertise, where teachers and students have an important role through digital learning sessions with modern technologies, tools, or simple video conferencing. Through these sessions, a large amount of data is generated which is stored with the help of various technologies and is available for future use and utilization. This data is of various forms and formats such as: (a) video (student screen recording, session recording, face recording), (b) audio, (c) data from emotion recognition system (image processing), (d) data triplets of educational activities of various events as defined by the xAPI standard (e.g. interactive chat, game, questionnaire, exercise, etc.). In literature, there are various tools which, through the synchronization of several modalities, produce numerous useful data which help either to solve different situations or to improve them. Some scenarios from such tools are the investigation of the truth and the law enforcement of a violent incident by synchronizing many recorded videos and sounds from various cameras, such as surveillance, or smartphone cameras. In addition, synchronizing video from different angles of an important event, as well as mining specific sounds from synchronizing a video collection, are some examples of the large list of similar synchronization tools in several modalities for exporting important data. The amount of data generated is an untapped treasure trove of information that can contribute to the production of many important conclusions that would be extremely difficult or impossible to produce with conventional methods and without the use of digital tools. These conclusions are particularly important as the digital transition of learning creates a new environment in which we apply principles from other environments due to the lack of understanding of this new technology. The difficulty for the extraction of various and important conclusions lies in the differentiation of the coding of the stored data and the lack of a common line in time. The need to draw these conclusions led us to the idea of implementing a tool for the synchronization - composition - orchestration of all this valuable untapped data. The aim of this tool is to combine a variety of learning data into simple and understandable forms of information that will lead the teacher to a better understanding of the strengths and weaknesses of students, the lesson, the educational process and himself by making a critical look at the above with aimed at a substantial improvement of all components of the learning path. In order to be able to synchronize the data from different knowledge repositories we must have access to what requires the use (where available) or the development of Restful APIs as well as the implementation of data space to store data from the above sources and to provide access to the information produced. In addition, you will need a front end for data orchestration which will be developed with new web application technologies such as React JS, Node JS.

Στην εποχή της 4ης βιομηχανικής επανάστασης (και ειδικά με τις συνθήκες που επικρατούν λόγω της πανδημίας του κορωνοϊού) κατέστη απαραίτητο να ενισχυθούν τόσο τα υπάρχοντα όσο και να αναπτυχθούν νέα ψηφιακά εκπαιδευτικά οικοσυστήματα eLearning με ψηφιακές αίθουσες διδασκαλίας, ψηφιακές διαδικασίες μάθησης, εκπαιδευτικά παιχνίδια κ.λπ. Λόγω της αυξημένης χρήσης των ψηφιακών εκπαιδευτικών εργαλείων eLearning, αναζητούνται συνεχώς νέες ιδέες και λύσεις και ερευνάται καλύτερη αξιοποίηση, μέσω διαφόρων εργαλείων ελέγχου των διαδικασιών. Επιπλέον, δημιουργούνται τεράστιοι όγκοι δεδομένων και πληροφοριών σε διάφορες μορφές, καθώς και ψηφιακά αποθετήρια, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη τη διαχείριση και την ενορχήστρωση όλων των ψηφιακών μέσων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η αξιολόγηση και η βελτίωση των συνεδριών μάθησης να παραμένουν ανεκμετάλλευτες. Οι πλατφόρμες και τα οικοσυστήματα που υποστηρίζουν συνέδρια ψηφιακής μάθησης, όπως η πλατφόρμα IOLAOS, μπορούν να παίξουν καθοριστικό ρόλο για τη δημιουργία όλων αυτών των σημαντικών δεδομένων. Ο IOLAOS είναι μια πλατφόρμα μάθησης, βασισμένη στη συμβολή και τη συνεργασία διαφόρων τομέων εξειδίκευσης, όπου δάσκαλοι και μαθητές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο μέσω ψηφιακών συνεδριών μάθησης με σύγχρονες τεχνολογίες, εργαλεία ή μέσω απλής τηλεδιάσκεψης. Μέσα από αυτές τις συνεδρίες δημιουργείται μεγάλος όγκος δεδομένων ο οποίος αποθηκεύεται με τη βοήθεια διαφόρων τεχνολογιών και είναι διαθέσιμα για μελλοντική χρήση και αξιοποίηση. Αυτά τα δεδομένα είναι διαφόρων τύπων και μορφών όπως: (α) βίντεο (εγγραφή οθόνης μαθητή, εγγραφή συνεδρίας, εγγραφή προσώπου), (β) ήχος, (γ) δεδομένα από σύστημα αναγνώρισης συναισθημάτων (επεξεργασία εικόνας), (δ) τριπλέτες δεδομένων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων διαφόρων εκδηλώσεων όπως ορίζονται από το πρότυπο xAPI (π.χ. διαδραστική συνομιλία, παιχνίδι, ερωτηματολόγιο, άσκηση κ.λπ.). Στη βιβλιογραφία, υπάρχουν διάφορα εργαλεία τα οποία, μέσω του συγχρονισμού πολλών τρόπων, παράγουν πολυάριθμα χρήσιμα δεδομένα που βοηθούν είτε στην επίλυση διαφορετικών καταστάσεων είτε στη βελτίωσή τους. Μερικά σενάρια από τέτοια εργαλεία είναι η διερεύνηση της αλήθειας και η επιβολή του νόμου ενός βίαιου περιστατικού με συγχρονισμό πολλών εγγεγραμμένων βίντεο και ήχων από διάφορες κάμερες, όπως κάμερες παρακολούθησης ή smartphone. Επιπλέον, ο συγχρονισμός βίντεο από διαφορετικές οπτικές γωνίες ενός σημαντικού γεγονότος, καθώς και η εξόρυξη συγκεκριμένων ήχων από το συγχρονισμό μιας συλλογής βίντεο, είναι μερικά παραδείγματα της μεγάλης λίστας παρόμοιων εργαλείων συγχρονισμού σε διάφορους τρόπους εξαγωγής σημαντικών δεδομένων. Ο όγκος των δεδομένων που δημιουργείται είναι ένας αναξιοποίητος θησαυρός πληροφοριών που μπορεί να συμβάλει στην παραγωγή πολλών σημαντικών συμπερασμάτων που θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο ή αδύνατο να παραχθούν με συμβατικές μεθόδους και χωρίς τη χρήση ψηφιακών εργαλείων. Αυτά τα συμπεράσματα είναι ιδιαίτερα σημαντικά καθώς η ψηφιακή μετάβαση της μάθησης δημιουργεί ένα νέο περιβάλλον στο οποίο εφαρμόζουμε αρχές από άλλα περιβάλλοντα λόγω της έλλειψης κατανόησης αυτής της νέας τεχνολογίας. Η δυσκολία για την εξαγωγή ποικίλων και σημαντικών συμπερασμάτων έγκειται στη διαφοροποίηση της κωδικοποίησης των αποθηκευμένων δεδομένων και στην έλλειψη μιας κοινής γραμμής στο χρόνο. Η ανάγκη εξαγωγής αυτών των συμπερασμάτων μας οδήγησε στην ιδέα της εφαρμογής ενός εργαλείου συγχρονισμού – σύνθεσης – ενορχήστρωσης όλων αυτών των πολύτιμων αναξιοποίητων δεδομένων. Στόχος αυτού του εργαλείου είναι να συνδυάσει μια ποικιλία μαθησιακών δεδομένων σε απλές και κατανοητές μορφές πληροφοριών που θα οδηγήσουν τον δάσκαλο στην καλύτερη κατανόηση των δυνατών και αδυναμιών των μαθητών, του μαθήματος, της εκπαιδευτικής διαδικασίας και του εαυτού του, κάνοντας μια κριτική ματιά. στα παραπάνω με στόχο την ουσιαστική βελτίωση όλων των συνιστωσών της μαθησιακής διαδρομής. Για να μπορέσουμε να συγχρονίσουμε τα δεδομένα από διαφορετικά αποθετήρια γνώσης πρέπει να έχουμε πρόσβαση σε ό,τι απαιτεί τη χρήση (όπου είναι διαθέσιμο) ή την ανάπτυξη Restful API καθώς και την υλοποίηση χώρου δεδομένων για την αποθήκευση δεδομένων από τις παραπάνω πηγές και την παροχή πρόσβαση στις πληροφορίες που παράγονται. Επιπλέον, θα χρειαστεί ένα γραφικό περιβάλλον για την ενορχήστρωση δεδομένων που θα αναπτυχθεί με νέες τεχνολογίες διαδικτυακών εφαρμογών όπως React JS, Node JS.