Τεχνικές ανάλυσης δεδομένων και αξιολόγηση διαδικτυακών εφαρμογών

Abstract

The rapid growth of Internet applications rendered imperative need their assessment. Factors of assessment constitute the degree and their way of usage from the users. The existence of indexes and metrics would facilitate the assessment of their usage. Moreover, the application of algorithms for the classification of users' preferences and the production of suitable proposals to the administrators, so that their content organisation to be optimised, would contribute positively to the evaluation of their usage. The aim of the present thesis is a global methodology for the usage assessment of Internet applications that will include: (a) the adoption of indexes and metrics for their usage analysis, (b) the production of algorithms for the usage classification and the generation of suggestions to the administrators, (c) the application of data mining techniques for data analysis of their usage and (d) the evaluation of the application of the methodology through (via) questionnaires to the users that will contribute to the confirmation of the analysis method insights. The existence of usage data constitutes a necessary prerequisite for the evaluation of each Internet application. The usage of e-learning data is an ideal case. Not only because of their easy availability, but also because they are provided in abundance and their continuous usage by the students. On the other hand, this data offer authenticity, because of their continuous recording in the log files. The main problem of Learning Management Systems (LMS) is that while they offer a wide range of work methods for the distribution of information and the communication of the participants in a course, the management and the exploitation of the contained information becomes difficult because of its volume. They are usually limited in certain reports that do not help however to the extraction (draw) of useful conclusions for the course or the participants in this, and they are useful only for administrative aims of each platform. Also, they do not offer concrete tools that would allow the assessment of users' actions and their training content. The particular methodology contributes to the existing knowledge and educational practice with the use of existing techniques in a different way. The new indexes and metrics, the algorithms for the classification of the applications usage and generation of suitable suggestions to the administrators, the application of data mining techniques for data analysis and the evaluation of the application of the methodology constitute the basic components of the contribution of the thesis. The proposed methodology of usage assessment and data analysis of Internet applications is proved effective. The use of classification and suggestions algorithms to the instructors helps them to proceed to suitable readjustments in the educational material of their courses. The application of data mining techniques contributes to become in-depth data analysis of the Internet application usage. The reliability of the methodology is confirmed with its evaluation. The fact that after the experiment both methods of evaluation converge to the same results, supports the proposed methodology and consequently assist the administrators of the content in the platform to advance in the application of concrete proposals for the improvement of the content both in quality and quantity. From pedagogic point of view, this methodology contributes to the improvement of courses content and their readjustment according to the students' capabilities. The improvement of courses content gives to the students the opportunity for asynchronous study with actual and optimal educational material. This methodology can constitute the basis for the design and the creation of an adaptive Internet application that would receive in real time the used data from it and will propose suitable suggestions of content readjustment and optimisation. Whether the field of the application of the methodology is limited only in the elearning platforms, it is needed to be investigated. The metrics enrichment, homogeneity and interest should also be used in other Internet applications, so that certain conclusions will be drawn about their possible application in them. The enrichment presents how much information is delivered to the final user, the homogeneity reflects the percentage of information that each user discovers independently and the interest shows if the users are pleased with the content of the web pages that visit and do not log out. The prerequisites for the application of the methodology are the content updates from the administrators and the existence of activity from the users of the Internet applications.

Η ραγδαία ανάπτυξη των διαδικτυακών εφαρμογών κατέστησε επιτακτική ανάγκη την αξιολόγηση τους. Ένας παράγοντας αξιολόγησης αποτελούν ο βαθμός και ο τρόπος χρήσης τους από τους χρήστες. Η ύπαρξη δεικτών και μετρικών θα διευκόλυνε την αξιολόγηση της χρήσης τους. Επιπλέον η εφαρμογή αλγορίθμων για την κατάταξη των προτιμήσεων των χρηστών αλλά και τη δημιουργία κατάλληλων προτάσεων προς τους διαχειριστές, ώστε να βελτιστοποιηθεί η οργάνωση του περιεχομένου τους, θα συντελούσε θετικά στην αξιολόγηση της χρήσης τους. Ο σκοπός της παρούσας Δ.Δ. είναι η συγκρότηση μιας συνολικής μεθοδολογίας για την αξιολόγηση της χρήσης διαδικτυακών εφαρμογών που θα περιλαμβάνει: (α) την υιοθέτηση δεικτών και μετρικών για την ανάλυση της χρήσης τους, (β) τη δημιουργία αλγορίθμων για τη κατηγοριοποίηση της χρήσης τους και τη δημιουργία κατάλληλων προτάσεων στους διαχειριστές, (γ) την εφαρμογή τεχνικών εξόρυξης δεδομένων για την ανάλυση των δεδομένων χρήσης τους και (δ) την αποτίμηση της εφαρμογής της μεθοδολογίας μέσω ερωτηματολογίων στους χρήστες που θα συμβάλλει στην επιβεβαίωση των ευρημάτων της μεθόδου ανάλυσης. Η ύπαρξη δεδομένων χρήσης αποτελεί αναγκαία προϋπόθεση για την αξιολόγηση κάθε διαδικτυακής εφαρμογής. Η χρησιμοποίηση δεδομένων από ηλεκτρονική διδασκαλία είναι ιδανική περίπτωση. Όχι μόνο λόγω της εύκολης διαθεσιμότητας τους, αλλά και γιατί παρέχονται σε αφθονία, λόγω της συνεχούς χρήσης τους από τους φοιτητές. Αφετέρου τα δεδομένα προσφέρουν αυθεντικότητα, λόγω της καταγραφής τους στα log αρχεία. Το κυριότερο πρόβλημα των συστημάτων διαχείρισης μάθησης (ΣΔΜ) είναι ότι ενώ προσφέρουν πλήθος μεθόδων εργασίας για καταμερισμό της πληροφορίας και επικοινωνία ανάμεσα στους συμμετέχοντες ανά μάθημα, η διαχείριση και η αξιοποίηση αυτής της πληροφορίας που περιέχουν, γίνεται δύσκολη λόγω του όγκου της. Συνήθως περιορίζονται σε συγκεντρωτικές αναφορές που δεν βοηθούν όμως στην εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για το μάθημα ή τους συμμετέχοντες σε αυτό και είναι χρήσιμες μόνο για την κεντρική διαχείριση της εκάστοτε πλατφόρμας. Επίσης, δεν προσφέρουν συγκεκριμένα εργαλεία που να επιτρέπουν την αξιολόγηση των ενεργειών των χρηστών και του μαθησιακού περιεχομένου τους. Η συγκεκριμένη Δ.Δ. συμβάλλει στην υπάρχουσα γνώση και εκπαιδευτική πρακτική με τη χρήση υπαρχουσών τεχνικών με διαφορετικό τρόπο. Οι νέοι δείκτες και μετρικές, οι αλγόριθμοι για τη κατηγοριοποίηση της χρήσης των εφαρμογών και τη δημιουργία κατάλληλων προτάσεων στους διαχειριστές, η εφαρμογή τεχνικών εξόρυξης δεδομένων για την ανάλυση των δεδομένων χρήσης τους και η αποτίμηση της εφαρμογής της μεθοδολογίας αποτελούν τις βασικές συνιστώσες συνεισφοράς της διατριβής. Η προτεινόμενη μεθοδολογία αξιολόγησης χρήσης και ανάλυσης δεδομένων διαδικτυακών εφαρμογών αποδεικνύεται αποτελεσματική. Η χρήση των αλγορίθμων κατάταξης και προτάσεων προς τους εκπαιδευτές βοηθά ώστε οι εκπαιδευτικοί να προβούν σε κατάλληλες αναπροσαρμογές στο εκπαιδευτικό υλικό των μαθημάτων τους. Η εφαρμογή των τεχνικών εξόρυξης γνώσης συντελεί ώστε να γίνει σε βάθος ανάλυση των δεδομένων χρήσης της διαδικτυακής εφαρμογής (ΣΔΜ). Η αξιοπιστία της μεθόδου επιβεβαιώνεται με την αποτίμηση χρήσης της. Το γεγονός ότι μετά το πείραμα και οι δύο μέθοδοι αξιολόγησης της χρήσης συγκλίνουν στα ίδια αποτελέσματα, ενισχύει την προτεινόμενη μεθοδολογία και επακόλουθα βοηθά τους διαχειριστές του περιεχομένου της πλατφόρμας να προχωρήσουν στην εφαρμογή συγκεκριμένων προτάσεων για τη βελτίωση του περιεχομένου σε ποιότητα και ποσότητα. Από παιδαγωγικής πλευράς, αυτή η μεθοδολογία συμβάλλει στη βελτίωση του περιεχομένου των μαθημάτων και στην αναπροσαρμογή τους σύμφωνα με τις ικανότητες των φοιτητών. Η βελτίωση του περιεχομένου του μαθήματος δίνει στους φοιτητές την ευκαιρία της ασύγχρονης μελέτης με πραγματικό και βέλτιστο εκπαιδευτικό υλικό. Αυτή η μεθοδολογία μπορεί να αποτελέσει τη βάση για τη σχεδίαση και δημιουργία προσαρμοστικής διαδικτυακής εφαρμογής που να λαμβάνει σε πραγματικό χρόνο τα δεδομένα από τη χρήση της και να προτείνει κατάλληλες προτάσεις αναπροσαρμογής και βελτιστοποίησης του περιεχομένου. Το αν το πεδίο εφαρμογής της μεθοδολογίας περιορίζεται μόνο στις πλατφόρμες ηλεκτρονικής διδασκαλίας χρειάζεται να διερευνηθεί. Οι μετρικές εμπλουτισμού (enrichment), ομοιογένειας (homogeneity) και ενδιαφέροντος (interest) πρέπει να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες διαδικτυακές εφαρμογές ώστε να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα για την εφαρμογή τους και σ' αυτές. Ο εμπλουτισμός παρουσιάζει πόσες πληροφορίες παραδίδονται στον τελικό χρήστη, η ομοιογένεια χαρακτηρίζει το ποσοστό των πληροφοριών που ανακαλύπτει ανεξάρτητα ο κάθε χρήστης και το ενδιαφέρον δείχνει εάν οι χρήστες είναι ευχαριστημένοι με το περιεχόμενο των ιστοσελίδων που επισκέπτονται και δεν αποσυνδέονται γρήγορα από αυτές. Προϋποθέσεις εφαρμογής της μεθοδολογίας είναι η ενημέρωση του περιεχομένου τους από τους διαχειριστές και η ύπαρξη δραστηριότητας από τους χρήστες των διαδικτυακών εφαρμογών.