CAPÍTULO 1
APRENDIZAJE Y SISTEMAS DE EDUCACIÓN
En el primer capítulo del libro nos habla, de que se han requerido de los Sistemas interactivos Enseñanza / Aprendizaje para hacer frente a las carencias que presentaba el método tradicional.
El modelo de Enseñanza sigue siendo muy parecido pero con los nuevos recursos introducidos por lo que al alumno no le costará adaptarse.
Estos nuevos sistemas interactivos tienen varios objetivos, entre otros:
- Fomentar la participación del alumno en el proceso de aprendizaje y el aprendizaje colaborativo.
- Incrementar el flujo y la calidad de la información e incentivar el aprendizaje signaficativo y activo.
- Etc,….
Históricamente, se distinguen varias etapas en el avance de estos sistemas:
*Programas CAI. Cuyas principales características son:
- Se apoyan en el método tradicional.
- Aprovechan la experiencia tutorial de los maestros y reflejan esta habilidad en el comportamiento de los programas.
- Son usados por un gran número de personas pero son difíciles de modificar.
*Sistemas Tutoriales Inteligentes ( STI )
También están basados en el método tradicional. Con un papel pasivo del alumno. Están más centrados en el conocimiento que en el propio proceso de Enseñanza / Aprendizaje.
Papel de estos sistemas, presentes en la mayoría de las aplicaciones:
- Modelos del Estudiante: Representa lo que el estudiante, se supone, ha aprendido.
- Modelo Pedagógico: Conocimiento que se refiere a la gestión del proceso de aprendizaje.
*Entornos de Aprendizaje Interactivo ( EAI ) y los Micromundos
Es un planteamiento constructivista del aprendizaje, no conductista como en etapas anteriores.
Expansión de los métodos de enseñanza y objetivos del aprendizaje
Los Sistemas Interactivos de Enseñanza / Aprendizaje deben responder a dos preguntas para tratar de dar soluciones a los problemas educacionales. Estas dos preguntas son:
- Naturaleza del conocimiento :
Dentro del que distinguimos tres posturas:
- Constructivista: Conocimiento construido por el aprendiz y los sistemas son herramientas
fundamentales para esa construcción.
- Situacionismo: El conocimiento construido emerge de la interacción con el entorno.
- Conexionismo: La naturaleza del conocimiento está representado en los pesos y enlaces entre
un gran número de nodos modelados en redes neuronales.
-Naturalezas del Aprendizaje :
No podemos desligar la naturaleza del aprendizaje de la naturaleza del conocimiento. Los sistemas educacionales tienen una postura intermedia de la naturaleza del aprendizaje. Y como ejemplos de aprendizaje tenemos:
1- Aprendizaje basado en casos: Los estudiantes aprenden basándose en casos similares en lugar de basarse en reglas abstractas.
2- Aprendizaje orientado a fallos: Se basa en la teoría de que el conocimiento se adquiere a través de fallos.
3- Aprendizaje basado en simulación: Adquirir habilidades que en la vida real sería peligrosas, caras y lentas; a través de simuladores.
4- Aprendizaje a través de la experimentación: Entorno en el que los estudiantes realizan experimentos guiados por un sistema de interpretación para la resolución de problemas.
5- Aprendizaje a través del diálogo: trata de intercambiar argumentos a través de un debate en el que el sistema es el árbitro.
6- Aprendizaje reflexivo: Se basa en la experiencia de la clarificación de ideas derivadas de la discusión con un compañero que tampoco conoce bien el tema pero capaz de formularse preguntas.
7- Aprendizaje como una actividad social
8- Aprendizaje visual
9- Aprendizaje en colaboración: las tecnologías para la colaboración proporcionan nuevos métodos cooperativos de trabajo y aprendizaje.
Nuevas tecnologías en educación
El profesorado deberá facilitar el aprendizaje de los estudiantes aprovechando los medios tecnológicos. Y la aplicación de estos nuevos sistemas educacionales implica un cambio en los objetivos y el método de enseñanza:
- Planes de estudio orientados a nuevos objetivos de enseñanza y aprendizaje.
- Nuevos métodos para poder evaluar a los alumnos en nuevos entornos de trabajo.
- Nuevos estándares en métodos de enseñanza.
- Cambios en la formación de los educadores.
- Cambios en los mecanismos de gestión académica para individualizar las necesidades.
- Reorientación de los currículos atendiendo sobre todos a la adquisición de capacidades y no tanto a medir los conocimientos adquiridos.
- Nuevos métodos de la actividad docente que faciliten su gestión y ayuden a anticipar problemas de aprendizaje.
- Nuevos ejemplos de aprendizaje que supongan la integración efectiva de la formación en la actividad laboral.
Enseñanza a distancia
“ Es un sistema de enseñanza que sustituye la interacción personal del profesor y alumno”
Se caracteriza por la utilización de métodos técnicos, apoyo tutorial, el aprendizaje independiente y flexible y la comunicación bidireccional.
Dentro de la Educación a Distancia debemos considerar :
- Nuevos perfiles profesionales basados en la combinación de tecnología y educación
- Nuevas metodologías que consideren las posibilidades de las TIC
- Nuevas herramientas para el manejo de la fuentes de documentación, los servicios y las interacciones disponibles.
- Nuevos sistemas interactivos que faciliten de forma inteligente la gestión persinalizada del proceso de formación
CAPÍTULO 2
FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DE EDUCACIÓN
Estructura general de los sistemas de enseñanza / aprendizaje
Para establecer la funcionalidad básica de un SIEA se deben definir explícitamente los objetivos del aprendizaje, el conocimiento sobre como realizar la instrucción y el conocimiento sobre como realizar la instrucción y el conocimiento que se supone que ha aprendido el alumno.
Actualmente, se propone el uso de componentes reutilizables para todos los elementos que componen el sistema. De esta manera, módulos existentes en ciertos SIEAs. Capturan el conocimiento de un dominio de modo genérico y proporcionan una comprensión comúnmente aceptada que puede ser reutilizada y compartida a través de aplicaciones y grupos.
En concreto, hoy en día existe un interés creciente en el campo de la Inteligencia Artificial aplicada a la Educación, acerca de las ontologías educativas.
- Modelo pedagógico - Parte del sistema en la que se materializa el conocimiento estratégico sobre el proceso de instrucción.
Muchas de sus aplicaciones tienen una funcionalidad limitada. La razón es la dificultad de recoger con precisión dicho conocimiento. El objetivo sería crear una especie de sistema experto que fuera capaz de resolver cualquier tipo de eventualidad en el proceso de aprendizaje.
En este modelo se distinguen decisiones globales, como la secuencia de etapas en la instrucción y decisiones locales, como decidir si se debe o no interrumpir a un estudiante en la realización de una tarea.
La rigidez o no del modelo pedagógico determinará el grado de control sovre las actividades realizadas. Así se pueden distinguir : control del sistema, control mixto (estudiante y sistema),
descubrimiento guiado, asistencia, etc.
- Modelo del alumno - Es una representación explícita de las propiedades de un usuario específico. Sirve para razonar acerca de las necesidades, preferencias o comportamiento futuro del usuario, así como para diagnosticar fallos en su interacción con el sistema.
La construcción de este modelo es dinámica y debe cubrir todos los aspectos del alumno que puedan repercutir en su aprendizaje.
La determinación del estado del conocimiento del alumno es un problema de diagnóstico. Se trata de establecer cuales son los aciertos y los fallos existentes en dicho estado.
Existen varios métodos para representar el conocimiento del alumno:
Modelo overlay o superpuesto. En este caso el conocimiento del alumno se trata como un subconjunto del conocimiento del experto.
Modelo diferencial. Divide el conocimiento del estudiante en dos categorías: conocimiento que el estudiante debería conocer y conocimiento que se supone que el alumno no conoce.
Modelo de perturbación. Se supone que el alumno posee conocimiento potencialmente diferente en cantidad y calidad respecto al de un experto.
Modelo de estado vs proceso. Utilizan deducciones para generar predicciones.
Dominio de enseñanza
Es el conocimiento objeto del aprendizaje. Actúa como una fuente de la información que se le presenta al alumno.
El conocimiento del dominio se puede organizar en una red de los nodos en la que se representan conceptos, objetos, relaciones,etc.
Esta representación es la que utilizan los llamados sistemas ASK. Son sistemas hipermedia que simulan las situaciones que se presentan en el caso en que un determinado usuario tuviera una conversación con un experto. En esta conversación, el usuario se hace una serie de preguntas que el sistema contesta.
Este tipo de sistemas combinan numerosos tipos de material dependiendo del dominio en que se apliquen.
Los contenidos se presentan mediante una red de conceptos prefijados por el tutor y que deben ser aprendidos por el alumno.
Este tipo de propuestas son una concreción de los llamados mapas conceptuales ( que son una herramienta de asociación, interrelación, discriminación, descripción y ejemplificación de contenidos, con un alto poder de visualización)
Un aspecto fundamental en este punto es de plantear el dilema de cuánto conocimiento hay que representar.
Diferentes posturas:
- Introducir todo el conocimiento del dominio. El sistema y los alumnos tengan que saber resolver el mismo tipo de situaciones.
- Introducir una única guía de estudio en el sistema. El resto de contenidos se le proporciona al alumno por otro medio alternativo y el sistema irá guiando y aconsejando el estudio a lo largo de dicho material.
- Incrementar el conocimiento del dominio. Aplicando técnicas de aprendizaje automático.
No obstante hay muchos otros problemas implicados. El conocimiento del dominio es algo dinámico que refleja decisiones realizadas en el dominio que se está aprendiendo y no es una base de datos.
Aproximación a la adaptación
En los STIs el objetivo es usar el conocimiento del dominio proporcionado por un experto, el conocimiento que se tiene del alumno y el conocimiento de tutor para ofrecer una enseñanza personalizada y flexible.
La mayoría de situaciones deben de conocerse de antemano y como esto es muy dificil, los sistemas modifican dinámicamente tanto los modelos del alumno como los de contenidos para conseguir una mejor adaptación.
Tipos y filosofía de los sistemas de enseñanza
Nos vamos a centrar en revisar el enfoque de construcción de SIEAs propuesto por Schank.
Este autor es reconocido por sus aportaciones a la IA aplicada a la educación.
Según Schank la idea clave sobre la memoria está en recordar casos relacionados con la información que se está tratando y para ellos nos basamos en la correspondencia en algún aspectos concreto de la situación actual y la recordada.
La importancia de la memoria, en un esquema basado en etiquetas, es que refleja lo que nos interesa de una situación. Este proceso de etiquetado es dinámico y continuo.
Nuestra memoria contiene diferentes tipos de estructuras de organización que categorizan e interrelacionan otras estructuras de memoria. Estas estructuras segmentan la memoria de forma que podemos localizar el elemento adecuado cuando es necesario y recogen las generalizaciones que hacemos sobre dichos casos más específicos. La forma en que se organizan nos ayuda a hacer predicciones.
Proponemos pues dos tipos de estructuras:
- Scriptlets - Recogen lo que sabemos sobre como suelen ocurrir los hechos en situaciones típicas. Constituyen una pequeña parte de la experiencia.
- MOPS - Estructuras superiores. Del inglés Memory Organization Paquets. Son estructuras que dividen las situaciones en esquemas.
Esta división de la memoria nos permite utilizar todo lo que hemos aprendido en una tarea, en otra distinta.
El motor de esta memoria son las preguntas y aunque haya distinto tipo de preguntas todas comparten un esencia común : juegan un papel esencial en el aprendizaje.
Ejemplos de aplicación
Se propone un método natural de aprendizaje basado en plantear preguntas interesantes antes que proporcionar respuestas que no nos hemos planteado.
Las personas aprendemos cosas en nuestra vida diaria porque aprendemos de situaciones en las que estamos interesados.
El aprendizaje se organiza en torno a la cascada del aprendizaje. Se han desarrollado un conjunto de métodos de enseñanza especialmente adecuados para resolver cada una de las fases de dicha cascada. Estos métodos se han implementado en sistemas interactivos denominados arquitecturas de enseñanza.
- Primer paso . Aprender haciendo o aprendizaje mediante experiencia y aprendizaje accidental. Consiste en construir simulaciones de situaciones reales en las que el alumno pueda reaccionar con naturalidad.
- Segundo paso . El aprendizaje reflexivo ayuda a que el alumno reflexione sobre las acciones realizadas, planes medio configurados, etc.
- Tercera etapa . Enseñanza basada en casos y aprendizaje por exploración.
- Cuarta etapa . En el aprendizaje basado en objetivos se procura generar objetivos que el alumno esté deseoso de alcanzar.
Aproximaciones formales al modelado del estudiante
Para Self el diagnóstico que surge en el modelado debe centrarse en la utilidad computacional antes que en la fidelidad cognitiva. El sistema realiza una serie de suposiciones sobre el alumno.
El primer problema a tratar es la inicialización del modelo. Primero pensaríamos en preguntarle al alumno. lo cuál es poco factible.
Después, otra opción es considerar que las proposiciones relevantes que definen un concepto forman una cadena de reglas de inferencia.
Para establecer un a estructura jerárquica, debemos definir los estereotipos ( que es el término que usamos para denominar a los modelos de grupos de usuarios que comparten ciertas características o intereses comunes).
El segundo problema es la actualización del modelo. Cuando el modelo comprueba que el estudiante se comporta de formas diferente a como lo establece el modelo del estudiante, entonces el sistema inicia la correspondiente tarea de diagnóstico para resolver la inconsistencia. El sistema debe establecer lo que significan dichas entradas con respecto a las creencias incluidas en el modelo. El problemas es pasar de las entradas a las proposiciones del modelo.
En lo que se refiere al uso del modelo hay que considerar que este se realiza fundamentalmente por el componente encargado de controlar la instrucción. Por otro lado el modelo puede ejercer diversas funciones dependiendo de los objetivos del sistema.
Introducción a la adaptación
Programas de usuario adaptativos ( aquellos que mejoran su interacción con el usuario).
Para que este programa sea adaptativo debe haber interacción con el usuario.
Debe existir una mejora con el objetivo de facilitar el uso del sistema en las facetas que se descubra que son relevantes para el usuario porque este ha demostrado tener preferencias, necesidades, etc.
Uso y evaluación de los sistemas de educación
Evaluación de alumnos
Se necesita saber cuál es el conocimiento adquirido y unos de los mecanismos de evaluación por su facilidad de corrección, es la realización de pruebas de evaluación mediante test.
Como ventaja tiene la sistematización de la evaluación y como inconvenientes podemos decir que la preguntas son las mismas para todos los alumnos, el número de estas es fijo, el tipo de preguntas, el número es muy limitado, etc…
Un intento de solución a estos problemas son los test adaptativos como por ejemplo SIETTE que se basa en la cuantificación probabilista de los resultados.
Evaluación del sistema
La evaluación de los SIEAs debería ir encaminada a verificar el proceso de aprendizaje del alumno.
Por otra parte los sistemas educativos adaptativos se evalúan comparando resultados que se obtienen aplicando o no adaptación.
Otra cuestión es considerar las características de la persona que se está evaluando.
CAPÍTULO 3
ÁREAS DE DESARROLLO DE SISTEMAS INTERACTIVOS DE ENSEÑANZA / APRENDIZAJE
Sistemas tutoriales inteligentes
Las primeras aplicaciones de la IA en educación desarrollaron STIs. En la mayoría de los casos se intentaron implementar métodos tradicionales de aprendizaje y enseñanza.
Fundamentos
Los STIs persiguen objetivos de aprendizaje bien definidos y comúnmente aceptados y que pueden medirse mediante test estandarizados.
Los Sistemas WEST y SHOPIE destacan entre los primeros desarrollos.
Los SITs intentan capturar un método de enseñanza y aprendizaje ejemplificado por una interacción humana de tutoría uno a uno que permite un aprendizaje altamente individualizado y conduce consistentemente a mejores resultados que otros métodos. Como desventaja señalamos la inadecuación de kas técnicas de evaluación de los resultados del aprendizaje.
Motivaciones
Los STIs se desarrollaron con la intención de proporcionar un marco prometedor de aplicaciones que podría servir como campo de experimentación para educadores, psicólogos y teóricos cognitivos.
Con la tutorización uno a uno se ha perseguido la reducción de los costes y la mejora en la productividad del proceso educativo.
Los STIs tratan de aprovechar el conocimiento pedagógico de los expertos humanos.
Componentes básicos
Un STIs se caracteriza por un gran control del tutor y un formato de tarea de respuesta corta. Los estudiantes aprenden trabajando en series de cuestiones breves y el sistema juega el papel de experto en la tarea, mientras que el estudiante es el responsable de resolverlos.
El núcleo de STI es un experto que incluye suficiente conocimiento sobre un área en particular para proporcionar respuestas ideales a preguntar y corregir no sólo un resultado final sino cada pequeña etapa de razonamiento intermedia.
Los componentes básicos de un STIs son:
- Sistema experto o modelo de conocimiento del dominio. Contiene una representación del conocimiento específico del área de enseñanza en cuestión.
- Modelo del estudiante. El conocimiento del estudiante se pone en relación con el conocimiento del dominio.
- Módulo pedagógico. Contiene reglas similares a las del sistema experto que codifican la experiencia acerca de la propia tutorización
- Interfaz con la alumno. Es el módulo que sirve de intermediario entre el sistema y el estudiante.
El STI mediante interfaz gráfica transmite al alumno los conocimientos representados en el modelo de conocimientos del dominio, siguiendo las directrices pedagógicas especificadas en el módulo pedagógico. Según el alumno va interactuando con el sistema se va actualizando el modelo estudiante.
Representación
Distinguimos dos tipos de representación :
- Interna. Los mecanismos de representación e interferencia del conocimiento que guían los procesos de razonamiento.
- Externa. La interfaz manifiesta en su interacción con el alumno.
La correspondencia entre ambas no es directa.
Sistema experto
En los STIs el objetivo es recoger el conocimiento experto relativo a la solución de problemas en un determinado dominio.
Este conocimiento es capaz de resolver todos los tipos de problemas que tiene que aprender a resolver el alumno, entonces es completo.
También se puede guiar al alumno en un proceso de exploración de las respuestas son tener por qué tener un conocimiento del completo del dominio o aprendiendo a resolver problemas a la vez que el alumno.
Distinguimos entre conocimiento compilado y articulado. El primero posee una forma operativa y concreta; el segundo es más general y accesible.
Modelo del estudiante
En los STIs el conocimiento del estudiante se pone en relación con el conocimiento del dominio. Sus diferentes manifestaciones se denominan estados.
Un primer mecanismo muy sencillo e intuitivo es considerar que el conocimiento del alumno se va expandiendo hasta cubrir el conocimiento experto. Estableciendo comparaciones según sea el conocimiento, el del estudiante y el del dominio. ( Modelo Overlay o Modelo Superpuesto)
El uso de este modelo se remonta a los primeros sistemas como SCHOLAR, en el que se representan los contenidos mediante una red semántica, en la que los conceptos que debeb aprender los alumnos se asocian a los nodos de la red. Para cada alumno, se replica la red semántica, resaltando aquellos nodos que se consideran aprendidos.
El objetivo es percibir cin exactitud el conocimiento del alumno. La evidendia ha demostrado que el conocimiento incorrecto tiene su explicación en modelos erróneos de conocimiento en el alumno y, por tanto, para se resuelto debe tratarse directamente. En el modeo de capas no se considera esta particularidad.
Los errores no ocurren normalmente aislados sino que reflejan un problema más general de malentendido con respecto a la teoría del dominio. Esta problemática la recogen los llamados puntos de vista que proporcionan el contexto de interpretación del error.
El aprendizaje de un alumno es un proceso complejo que puede tener que afrontarse corrigiendo situaciones puntuales, reestructurando el modelo general. Para ello, se consideran restricciones estructurales.
En definitiva, el modelado del estudiante requiere definir una serie de estados de conocimimento que consideren todas estas variaciones.
Construcción y actualización ( diagnosis )
El proceso de diagnóstico es realmente el proceso de modelado del estudiante. Se trata de partir una serie de comportamientos observables para llegar a determinar el estado de conocimiento de un alumno concreto en el que se crea un modelo de diagnóstico que refleja la capacidad del alumno para resolver una determinada tarea en términos de las subtareas que es capaz de resolver y de las que no.
El diagnóstico puede basarse en conocimiento de estereotipos, motivaciones, aprendizaje, etc… y puede verse como un proceso de razonamiento sobre el razonamiento y el aprendizaje del alumno.
Podemos destacar que el diálogo con el alumno pueden ser de gran ayuda en el proceso de inferencia del modelo. En este caso, el modelo del estudiante comprende : creencias representadas en un grafo conceptual, reglas sobre malentendidos y reglas sobre errores conceptuales graves.
Módulo pedagógico ( didáctica )
La didáctica comprende todas aquellas actividades pedagógicas que tengan un efecto directo en el estudiante.
Se puede variar el estilo de instrucción ajustando a parámetros sobre un modelo predefinido.
Se puede establecer una descomposición del problema en los siguientes elementos. En primer lugar las acciones didácticas que son una intervención en el proceso de aprendizaje del alumno. Dicho proceso se organiza en forma de planes, que explican de forma natural la organización de curriculos y muchas otras actividades didácticas.
Podemos distinguir varios tipos de restricciones, las provenientes del dominio, didácticas y las generadas por el diagnóstico.
Los recursos pueden ser de dos tipos, locales y globales.
Estas acciones didácticas pueden actuar en tres niveles diferentes del estudiante: cmabiar su comprotamiento, modificar su estado y actuar sobre los condicionamientos individuales del propio aprendizaje.
Interfaz con el alumno
La interfaz es el vínculo final de un proceso más profundo que comprende todo lo relativo al conocimiento con el alumno.
Logros y limitaciones
A pesar de que muchos de los resultados obtenidos en el campo de desarrollo de sistemas tutoriales continúan aún vigentes, estos sistemas no han tenido el éxito que se esperaba en un principio porque se aplican en dominios muy particulares. Cualquier cambio en dicho dominio de aplicación requiere un gran esfuerzo de desarrollo.
No obstante, el cambio del entorno exigía que se replantearan estos sistemas para poder aprovechar realmente las ventajas que ofrece Internet. Surgieron entonces los llamados Sistemas de Hipermedia Adaptativa aplicados a la educación que se focalizan más en el conocimiento que se tiene del comportamiento del usuario, para intentar ayudar en el estudio de una materia.
Logros
- Microtutorización. Capacidad para generar realimentación altamente detallada acerca de la resolución de un problema.
- Control de aprendizaje por parte del tutor. Los STIs ofrecen limitadas elecciones al estudiante y es el software el que selecciona la siguiente tarea, decide cuando el estudiante necesita soporte y realimentación en la resolución de un problema y determina la naturaleza de la información que recibe.
- Instrucción dirigida por impasse. O dificultades del estudiante. Estos sistemas son bastante limitados interviniendo tan solo en casos de error.
- Adecuación a las clases. Estos sistemas son congruentes con la práctica de clases en dos sentidos: se plantean objetivos de aprendizaje ya incluidos en la tradición curricular y adoptan un método popular de E / A al combinar la disertación con la práctica de ejercicios.
Limitaciones
- Resultados del aprendizaje. En problemas donde no puede construir un sistema experto un STI pierde su potencial.
- Enseñanza y pericia pedagógica limitadas. Los componentes pedagógicos son pobres, en general constituidos por una colección de reglas que simplemente parecen funcionar aproximadamente bien en la práctica.
- Los STIs ofrecen limitadas elecciones al estudiante y es el software el que selecciona la siguiente tarea, decide cuando el estudiante necesita soporte y realimentación en la resolución de un problema y determina la naturaleza de la información que recibe.
- Para mejorar las capacidades pedagógicas de un STI es preciso enriquecer la base de conocimiento pedagógica, mejorando entre otras cosas la base de reglas que infiere cuándo y cómo instruir a los estudiantes.
- El método de enseñanza de ejercicio y práctica de los STIs parece más adecuado para sintonizar o refinar conocimientos ya existentes que para el aprendizaje conceptual de piezas substanciales de nuevo conocimiento.
Entornos de Aprendizaje interactivo y micromundos
Estos sistemas surgieron como respuesta a las limitaciones del enfoque adoptado en muchos STIs.
La teoría de aprendizaje utilizada era el constructivismo que pone énfasis en los procesos de estructuración activa del mundo y sostiene que existen múltiples significados para cualquier concepto, en lugar de existir un único significado correcto hacia el cual debe guiarse al estudiante.
Los Micromundos son un tipo particular de EAIs que suponen una transición del tutor al concepto de “herramientas educacionales” y del método ejercicio y práctica al método de aprendizaje basado en la indagación. También supone un cambio en los objetivos del aprendizaje.
Métodos y objetivos del aprendizaje
Las principales habilidades de indagación que se persiguen son:
- Proponer cuestiones
- Proponer problemas específicos
- Generar conjeturas o hipótesis
- Recopilar observaciones que conduzcan a cuestiones o hipótesis
- Confirmar o invalidar hipótesis
- Refinar hipótesis
- Explicar o probar una hipótesis
Los entornos de aprendizaje interactivo comparten varios principios que con los puntos de vista implícitos en los STIs :
- Construcción frente a Instrucción
- Control del estudiante frente a control del tutor
- Individualización determinada por el estudiante, no por el tutor
- Rica realimentación generada por la interacción del estudiante con el entorno de aprendizaje, no con el tutor.
Logros y limitaciones
Logros
- Uso del conocimiento por la delegación y reparto de papeles frente a tutoría estricta
- Desacoplamiento entre el experto EAI y el aprendizaje del estudiante
Limitaciones
- Problemas cognitivos. Ineficiencia del proceso de adquisición de conocimiento.
- Problemas de evaluación. Dificultad para definir los objetivos del aprendizaje.
Sistema Hipermedia
Se basa en presentar al usuario los contenidos en forma de material hipertexto. Esto es, una red de información compuesta de nodos y enlaces. Los enlaces de un sistema hipertexto son conexiones entre un nodo origen y un nodo destino. Podemos concluir que la diferencia entre un sistema hipertexto y un sistema hipermedia redica en el tipo de información contenida en sus nodos. Un sistema hipermedia es una estructura hipertexto donde la información contenida en los nodos es información de forma multimedia.
Entre las principales motivaciones para el desarrollo de estos sistemas están:
- Los sistemas hipermedia proporcionan una alta interactividad, el uso de grandes bases de datos, la información multimedia y la representación del conocimiento de forma similar a la mente humana.
- Se presentan grandes posibilidades a la hora de organizar y representar información de una forma no lineal.
- Los sistemas hipertexto, como redes no lineales de información, son una buena manera de representar el conocimiento humano.
- Los sistemas hipertexto permiten la adquisición del conocimiento mediante formas diversas.
Los sistemas hipermedia han tenido gran aceptación entre los desarrolladores de los sistemas de aprendizaje por ordenador debido a que permiten desarrollar programas con facilidad.
Estos sistemas permiten la adquisición del conocimiento mediante formas diversas y ayudaran al alumno a llegar a comprender el significado de lo aprendido pero existen varios problemas asociados con la utilización de hipertextos como la desorientación del usuario en la navegación y el grado de libertad en el uso de la información por parte de un alumno no debe interferir en el uso de que otros alumnos hagan del sistema.
Los sistemas de hipermedia adaptativa permiten filtrar la información en función de los intereses del usuario, anotar los enlaces en funcion de las dificultades, poner en contacto a personas con los mismos intereses, etc…
Aprendizaje Colaborativo : Sistemas CSCL
Llamamos sistemas CSCL a aquellos sistemas que sirven de apoyo al aprendizaje colaborativo.
Podemos definir una estructura general a todos estos sistemas : un entorno provado para cada estudiante y otro público en el que colaboran todos los componentes del curso; cada alumno tiene a su disposición lo que se llama un asistente personal que le aconseja las acciones que debe llevar a cabo para mejorar la cooperación con compañeros.
Los problemas fundamentales, en primer lugar monitorizar al alumno y por otro decidir el cimportamiento del asistente.
En este tipo de sistemas es necesario un modelo de grupo en el que se describen las características del grupo.
Podemos distinguir cuatro fases fundamentales en todo sistema de apoyo a la colaboración :
- Recogida de datos
- Seleccionar indicadores para representar el estado actual de la interacción.
- Diagnóstico de la interacción, comparando el estado actual de la interacción con un modelo ideal de la misma.
- Finalmente, si el estado de interacción difiere del estado ideal se sugieren ciertas acciones para remediar esta situación.
Los sitemas de monitorización guardan datos de la interacción en ficheros de log y los muestran al resto de colaboradores. Hay que tener en cuenta cuándo mostrar estros datos, puesto que pueden influir significativamente en el comportamiento del resto de componentes del grupo.
Por otro lado, los sistemas que monitorizan el estado de la interacción pueden dividirse en aquellos que modelizan el estado de la interacción mediante un conjunto de indicadores que se muestran a los alumnos y aquellos que comparan internamente del estado actual de interacción con un modelo ideal de interacción, pero no muestras esta comparación al alumno.
Por último. podemos distinguir los sistemas que analizan el estado de colaboración usando un modelo de interacción y ofrecen consejo con el objetivo de mejorar el proceso de aprendizaje.
CAPÍTULO 4
INTERNET Y LOS SISTEMAS DE EDUCACIÓN
El uso de internet ha supuesto un gran impacto en el futuro y el presente de la educación, ya que ha abierto la puerta a otro tipo de escuela que facilita la comunicación profesor / alumno o de los alumnos entre ellos, sin horarios ni lugares estipulados y además ofrece más información y de unas manera más rápida y gratuita.
En el capítulo podemos distinguir por una lado, los materiales didácticos y las posibilidades que Internet ofrece al docente; y por otro lado, la elaboración de materiales y la gestión de los cursos a través de este medio.
OBJETIVOS
- Aprendizaje activo por parte del alumno.
- Proceso formativo basado en las características del medio.
- Saber la mejor manera de aprovechar los recursos que Internet ofrece, teniendo en cuenta los modelos de enseñanza.
- Para todo el alumno debe tener una noción del uso de los recursos.
MOTIVACIONES
Internet es un medio más que adecuado para conseguir que el alumno sea el principal protagonista de su propio proceso de Enseñanza / Aprendizaje.
Para un buen uso del medio, el alumno debe tener claro:
- Es responsable en el proceso de autoformación.
- Su papel debe ser activo en este mismo proceso.
- Facilitar la comunicación , así como la calidad de información, entre los protagonistas del proceso.
- Enriquecer los contenidos y favorecer la evaluación continua.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Internet debe tener tres actividades básicas, que se corresponderán con los componentes primarios de la didáctica:
Selección ---------------------------------------- Programas
Sistematización -------------------------------- Método
Presentación ------------------------------------ Modo
REVISIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL
Para establecer en Internet un modelo de enseñanza debemos basarnos en la experiencia que exista hasta el momento. Debemos destacar varias iniciativas:
- Centros de Educación Superior a Distancia ( UNED )
- Iniciativas de Enseñanza a través de la Web ( PROMETEO )
- Centros de Formación Empresarial ( The Institute for Learning Sciences )
- Comunidades Virtuales - Comunidades de personas con los mismo intereses y distintos niveles de experiencia, que colaboran entre sí a través de Internet.
ORGANIZACIÓN DE LA ENSEÑANZA A DISTANCIA EN INTERNET
Los agentes que participan en la docencia a través de la red son:
- Profesores coordinadores - Encargado de confeccionar el material y organizar la docencia de las materias.
- Profesores - Tutores - Encargados de realizar la supervisión del estudio de los alumnos y de mantener la relación con el equipo docente de la asignatura.
- Alumnos - Que se encuentran con dificultades como el silencio de profesores y compañeros, falta de alicientes sensoriales y ausencia de ambiente de estudio.
Aunque en algunos casos se suprimen la figura del profesor coordinador e incluso la figura del profesor tutor.
MATERIALES DIDÁCTICOS Y SERVICIOS TELEMÁTICOS
Se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones para elaborar materiales para la Web:
- Analizar las pautas de elaboración del nuevo material docente. Atendiendo en primer lugar a la elaboración del texto electrónico diferenciándolo del texto impreso; en segundo lugar las clases de orientación docente o clase tutorial y en tercer lugar las prácticas como recurso esencial en algunas asignaturas.
- Concretar la estructura de nuevos servicios que podrían establecerse en Internet ( foros, páginas de consulta, buzones de correo, listas de distribución,…
PUBLICACIÓN DE CURSOS
Los problemas más frecuentes en los cursos impartidos en Internet se deben a la mala organización del material. Así como la falta de usabilidad de la página, esto es, la dificultad al acceder a la información.
Debemos estudiar las diferentes herramientas para la elaboración del material. Herramientas del autor para la formación de páginas web, herramientas que facilitan la comunicación entre alumnos y profesores y por último las herramientas que permiten construir un sitio web educativo.
Otra cuestión es la evaluación a través de Internet que está centrada en preguntas de respuesta automática, para lo que existen las HotPotatoes ( herramientas de autor que permiten elaborar ejercicios interactivos basados en páginas web de seis tipos básicos.
Para elegir una herramienta hay que tener en cuenta diferentes criterios como serían los costes y beneficios, el soporte de la implementación, los criterios didácticos, la facilidad del manejo y la flexibilidad de la herramienta.
CONSTRUCCIÓN DE CURSOS
Para la realización de cursos hay que tener una metas educativas o de formación, tener una idea del coste de la web; el profesor debe tener conocimiento del curso, y saber como se va a enfocar el aprendizaje.
PERSONALIZACIÓN Y ADAPTACIÓN
Debemos procurar a la hora de hacer un sitio web, que la página se vaya adaptando al usuario. Para ello se deben desarrollar principalmente los Sistema de Hipermedia Adaptativa y los STIs. El problema de estas herramientas son las limitadas capacidades e adaptación que proporciona y la rigidez que impone.
COMUNIDADES VIRTUALES EDUCATIVAS
Como definición podemos decir que son : “Comunidades de personas con distintos niveles de experiencia y con intereses comunes que utilizan los recursos de Internet para mejorar su comunicación y coordinación con el resto.”
Para que se realice el cambio los miembros de la comunidad educativa deben saber que ellos mismos son los protagonistas del proceso y que todo depende sobre todo de ellos. Hay que potenciar las ventajas del aula virtual.
Las principales ventajas de este aula son:
- Durabilidad
- Asimilación compartida
- Interactividad
- Participación
El profesor debe ser el que facilite la información, analice de manera crítica las áreas del conocimiento, guíe el estudio y evalúe al alumno.
Para que este cuadro funcione, la organización de comunidades debe ser flexible y dinámica, modelable por el usuario, los materiales se podrían compartir con otras comunidades y los recursos deben ser accesibles.
CAPÍTULO 5
INTRODUCCIÓN
El auge de internet impone algunos cambios y, a pesar de las ventajas, nos enfrentamos también a algunos inconvenientes. Cada alumno tiene sus propias necesidades y para alumnos con preferencias diversas la web son demasiado estáticas.
PERSONALIZACIÓN DE SOFTWARE: INTRODUCCIÓN Y MOTIVACIONES
Se aconseja que se facilite un acceso personalizado a los recursos desde la web. Para que el sistema tenga éxito debe satisfacer al usuario.
Cabe señalar algunas de estas motivaciones:
- Tendencias del mercado (ropa, coches, teléfonos móviles,…)
- Difícil obtener servicios personalizados por la universalidad de la red.
- Un programa será inteligente cuando tenga la capacidad de “aprender”.
A este respecto encontramos una página web, www.personalization.org
TAREAS Y TÉCNICAS DE ADAPTACIÓN
Modelado automático del usuario
Estos modelos guardan información sobre los intereses, los planes o intenciones, el conocimiento del dominio, las preferencias, las habilidades, las creencias, etc… del usuario.
Dentro de ellos distinguimos :
- Modelos explícitos o Modelos implícitos o automáticos
- Modelos a corto o Modelos a largo plazo
- Modelo de usuario cooperativo
Los objetivos del aprendizaje automático son:
- Adaptarse a las necesidades el entorno.
- Corregir sus propios errores basándose en la experiencia.
- Descubrir nuevos hechos o teorías
- Adquirir nuevos conocimientos-
En general, se pretende mejorar aprendiendo un nuevo conocimiento y reducir los recursos requeridos para la tarea, lo que se traduce en menos tiempo y espacio.
El aprendizaje automático se basa en la experiencia, es decir en ejemplos. Si los ejemplos vienen de una fuente externa ( aprendizaje supervisado ) en cambio, si son del propio aprendiz el aprendizaje es no supervisado.
También podemos distinguir entre aprendizaje incremental, si las instancias pueden ser consideradas de una en una, o aprendizaje no incremental si son consideradas todas a la vez.
Para que el aprendizaje automático pueda resolver el problema del modelado del usuario se requieren grandes conjuntos de datos, etiquetar dichos datos, debe adaptarse a la evolución del modelo y que la cantidad de datos que se manejan no lo haga inaccesible.
Interfaces de usuario adaptativas ( descripción, clasificación, ejemplos )
Los definimos como sistemas interactivos que utilizan técnicas de aprendizaje automático para mejorar su comportamiento con los humanos ( como verdadero objetivo de aprendizaje).
No se trata de aprender a sustituir a los humanos, sino de ayudarlos en la tarea de aprender.
Ejemplos de interfaces:
- Filtrado de Información - enfocar la atención del usuario sobre algunos elementos del conjunto.
- Sistemas de aprendices
- Recomendaciones basadas en el diálogo
- Descomposición y/o combinación automática de carracterísticas (CAP)
En estos casos el usuario realimenta al sistema eligiendo los elementos que prefiere.
Hipermedia adaptativa
Estos sistemas están basados en hipertexto e hipermedia que refleja algunas características del usuario en el modelos de usuario y aplica este modelo para adaptar varios aspectos visibles del sistema al usuario.
En la clasificación de los sistemas Hipermedia Adaptativa distinguimos los siguientes aspectos:
- Áreas de aplicación
- Características del usuario a las que se adapta
- Objetivos de la adaptación
- Métodos y técnicas de adaptación
- Grado de generalidad
- Diseño del hiperespacio
- Acceso a la información
- Seguimiento de las acciones del usuario
- Mantenimiento del sistema
- Requisitos tecnológicos
Como ejemplos de sistemas hipermedia adaptativos podemos mencionar: ITEM/PG, SHIVA, Anatom-Tutor, Land Use Tutor,CAMELEON,…
En el área de educación se han desarrollado unos sistemas que no son adaptativos, por ejemplo: WebCT, Virtual-U, Learning Space, TopClass, ToolBook II, CourseInfo, …
De un usuario a otro hay algunas características que pueden variar, como el conocimiento, los objetivos, procedencia, la experiencia en la navegación y las preferencias.
El uso métodos y técnicas de adaptación es un modo de clasificación de estos sistemas:
- Técnica de adaptación
- Método de adaptación
Un método puede ser utilizado mediante diferentes técnicas entre las que podemos destacar:
1- Presentación adaptativa
2- Navegación Adaptativa
3- Soporte Adaptativo a la Colaboración
En la secuenciación de contenidos ( presentación) analizaremos los métodos.
Método de las explicaciones adicionales - Incluir u omitir las informaciones según el usuario.
Explicaciones de requisitos previos y explicaciones comparativas
Variantes - Almacenar diferentes variantes para que el usuario las utilice dependiendo de su modelo
Las técnicas de adaptación de los contenidos son:
Texto condicional - la información relacionada con un concepto se divide en varias porciones de texto cada una de las cuales lleva una condición relacionada con el nivel de conocimiento del usuario
Texto expansible - Se resalta una palabra o frase y se reemplaza por una porción de texto que puede volver a comprimirse
Variantes de fragmentos y páginas
Técnica basada en marcos - la información de un concepto se presenta como un marco que contiene enlaces con otros marcos, ejemplos,etc..
Los métodos de adaptación de opciones de navegación son:
Guía global - Ayuda al usuario a encontrar un camino más corto para lograr los objetivos.
Guía local - Consiste en ayudar al usuario a elegir la siguiente opción de navegación sugiriéndole enlaces más relevantes.
Ayuda a la orientación local - Ayuda al usuario a saber donde se encuentra y lo que le rodea suministrándole información sobre nodos disponibles en cada momento.
Ayuda para la orientación global - Facilitan la comprensión de la estructura de todo el hiperespacio y su posición en él utilizando ocultación de enlaces y la inclusión de anotaciones.
Las técnicas de adaptación de opciones de navegación son:
Guía directa - sugiere el mejor enlace en función del estudiante.
Ordenación de enlaces - según relevancia-
Ocultaciones de enlaces - oculta los enlaces no apropiados o relevantes para el usuario en cada momento.
Eliminación de enlaces - elimina enlaces y el texto que lo contiene.
Anotación de enlaces - añade información a los enlaces.
Adaptación de mapas - permite cambiar las vistas gráficas de la estructura de enlaces.
Sistemas Hipermedia Adaptativo aplicados a educación
Algunos de los SIEAs más conocidos dentro de campo de la hipermedia adaptativa aplicada a la educación son:
- ELM-ART - ( Episodic Learner Model Adaptative Remote Tutor). Estos sistemas usan un modelos denominado Aprendizaje episódico, que guarda información del usuario en forma de episodios (datos del alumno, conceptos ya aprendidos,etc)
- AHA y C-Book - ( Adaptative Hipermedia Architecture ) Mantiene un modelo simple del estudiante, utilizando los valores de verdadero o falso para indicar si un estudiante conoce o no un concepto determinado. El C-Book es similar al AHA.
- TANGOW - ( Task-based Adaptative learNer Guidance On the Web ). Este sistema permite ofrecer cursos adaptativos a través de Internet que se ajusta a las necesidades propias de cada estudiante durante el proceso de aprendizaje. Realiza una actividad de guía y seguimiento de los estudiantes a lo largo de todo el proceso de aprendizaje.
- WEBDL - ( Web- based Distance Learning ). Sistema de decisión multiagente cuya finalidad es personalizar la respuesta que se da al alumnno combinando las respuestas que se dan los diferentes agentes del sistema. Se apoya en tres elementos básicos como son el modelo educativo, un entorno donde realizar el curso y unas tareas de adaptación.
- CAMELEON - ( Computer Aided Medium for Learning On Network) Sistema que adapta el estilo de la enseñanza a las características de os estudiantes. Los estudiantes deben responder a una seria de preguntas que se les presentan al comienzo de la primera sesión, así el sistema determinará el estilo de aprendizaje y le ofrece la posibilidad de explorar el material de acuerdo con su estilo.
- DCG - ( Dynamic Courseware Generator ) Cursos que se adaptan a los objetivos de los estudiantes, a su conocimiento previo del dominio y al proceso de aprendizaje. Permite adaptar el plan de estudios a cada estudiante en función de sus objetivos y capacidades, pero no permite considerar otros aspectos como las características personales de los estudiantes.
- MANIC - ( Multimedia Asynchronous Networked Individualized Courseware ) - Un curso consiste en un conjunto de transparencias con texto y audio facilitadas a los estudiantes.
Revisión y ampliación de los contenidos
Se han estudiado las técnicas utilizadas en los distintos enfoques relacionados con los SIEAs y para afrontar la complejidad de los sistemas dinámicos y adaptativos se han introducido el campo del aprendizaje automático.
CAPÍTULO 6
EVALUACIÓN
Se aconseja motivar al alumno para que visite el sitio web y responda a preguntas relacionadas con lo que ha conocido en el campo de la educación y la tecnología.
Podemos utilizar como herramienta la Hot Potatoes y consultaremos las fuentes disponibles en la red sobre evaluaciones comparativas en los distintos tipos de aplicaciones de SIEAs.
Propondremos actividades en grupo para que analicen problemáticas concretas, análisis que aclaren diferencias entre los campos relacionados con los SIEAs, ejercicios de uso de algunos sistemas STIs actuales más conocidos,…
Además de la colección de ejercicios propuestos para todos los temas, es conveniente confeccionar repositorios de direcciones interesantes en la web sobre cada una de la áreas tratadas en el capítulos, tomando como base las direcciones propuestas en este texto y cubriendo los distintos aspectos relacionados con personalización del software, interfaces adaptativos, modelos automático del usuario, hipermedia adaptativa y sistemas de educación adaptativos en la Web.
CAPÍTULO 7
PRÁCTICAS
Con las prácticas se pretende ayudar a asentar los conocimientos teóricos, fomentar el interés del lector en sus aplicaciones prácticas y estableciendo los fundamentos que le permitan adaptarse a las diferentes técnicas disponibles en cada momento.
Realización de un Sistema Interactiva de E/A en la Web
Antes de proponer la práctica debemos recordar, por un lado que casi todos los sistemas se basan en un modelo genérico básico compuesto por :
- modelo usuario
- modelo pedagógico y de contenidos
- mecanismo de recogida, almacén y actualización de datos del usuario
Los modelos de usuario guardan información tal como interés del usuario, planes e intenciones de este a corto plazo, conocimiento del dominio, habilidades y preferencias del usuario y creencias acerca del sistema, de la materia, etc…
Según la manera de recoger la información los modelos pueden ser:
- Explícitos e implícitos
- A corto y a largo plazo
Los modelos de contenidos y pedagógicos contienen información acerca de los contenidos que se impartirá a través del sistema. En ellos se guardarían las estrategias que hay que aplicar en casa momento y para cada alumno.
Objetivos
Los objetivos de la práctica es que se asienten todos los conceptos teóricos tratados. Esta práctica se dividirá en apartados que guíen al alumno la manera de realización.
En este libro, y para la práctica que quieren proponer desde él han decidido utilizar la herramienta AHA para el desarrollo de la práctica.
Medios
La adaptación en los cursos desarrollados con AHA es posible a la inclusión de instrucciones condicionales en las páginas HTLM.
AHA mantiene un modelo simple del estudiante que se utiliza para la evaluación de las condiciones incluidas en los documentos HTML y se actualiza mediante instrucciones incluidas en estos documentos.
La instalación de AHA es muy sencilla y se encuentra disponible en diversas plataformas. Su uso no requiere conexión a Internet. Al usar esta herramienta el lector pone en práctica aspectos vistos en el texto y agrupado en los tres elementos vistos anteriormente:
- Modelo de contenidos y pedagógico:
- Es necesario definir los conceptos que quieren impartir en el curso
- Se debe definir cuáles son los prerrequisitos para que sea conveniente estudiarlo.
- Debe definirse también como propaga el grado de conocimiento entre conceptos una vez
se ha aprendido un concepto determinado.
- Modelo usuario : Este modelo guarda en un documento XML las características del ususario.
- Decisiones de diseño : AHA permite que el diseñador elija qué se le ofrece al usuario.
- Evaluación de los sistemas de enseñanza : Permite incorporar test de evaluación cuyos resultados modifican el nivel de conocimiento de los alumnos.
Documentación complementaria
Además de AHA, existen otras herramientas que construyen entornos de aprendizaje más completos, como por ejemplo :
- NetCoach. Sistema de autor que permite crear cursos individuales y adaptativos sin requerir conocimientos de programación. Estos cursos son adaptativos, interactivos, parametrizables y comunicativos.
Permite que el tutor y el usuario establezcan una serie de objetivos de aprendizaje compuestos por un subconjuntos de conceptos.
Proporciona elementos de interacción tales como correo electrónico, test de evaluación, animaciones, glosario, tablón de noticias y una herramienta de búsqueda.
Otras herramientas de autor
Actualmente hay muchos sistemas de autor para crear entornos interactivos. La mayoría no son adaptativos o sólo se pueden parametrizar :
- WebCT - Pueden usarse para crear cursos on-line completos o para publicar materiales que completen cursos ya creados
- TopClass - Se componen de unidades didácticas , que a su vez se componen de páginas, ejercicios u otras unidades. Permite gestionar el progreso del estudiante, monitorizar los usuarios y acceder a os contenidos del curso.
- Learning Space -Proporciona un entorno seguro y con gran variedad de herramientas, conexión a internet, gestión de usuarios a través de perfiles, posibilidad de uso multimediaen el curso, posibilidas de archivar todo el curso para utilizarlo más adelante y evolución del alumno a través de un área segura donde se garantiza que cada ejercicio puede ser visto por el tutor y por el alumno en cuestión.
