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La universidad inteligente (IV): El marco teórico y la pedagogía de un entorno de aprendizaje inteligente. 2) Un caso.

27/03/2018EntradasAprendizaje Inteligente, Entornos Inteligentes de Aprendizaje, evaluación en entornos inteligentes, relevancia intervenciones en foros, Smart Learning, Smart Learning Environment, Smart universitiesMiguel Zapata Ros

Miguel Zapata-Ros, Universidad de Alcalá

Éste es el quinto de una serie de posts que sobre este tema, y con este título, constituirán un artículo en el número 57 de RED, especial dedicado a la “Web social y sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje en Educación Superior”. En la entradas anteriores se introdujo el tema, se hizo una sucinta revisión de la literatura, e habló de qué es el aprendizaje inteligente y qué son los entornos inteligentes de aprendizaje, y por último de por qué la universidad necesita la AI.

Título completo:

La universidad inteligente. La transición de los LMS a los Sistemas Inteligentes de Aprendizaje en Educación Superior

The smart university. The transition from Learning Management Systems (LMS) to Smart Learning Systems (SLS) in Higher Education

En la entrada anterior hablamos de la aplicación de principios universales del aprendizaje como los de Merrill, Gagné o Reigeluth a los nuevos procesos y a las nuevas potencialidades que los entornos inteligentes proporcionan y de un espacio nuevo que necesita nuevas pedagogías.

Ahora vamos a ver que hay un espacio pedagógico que no es la aplicación de los principios universales del aprendizaje a los entornos inteligentes ni algo tan distinto e innovador como la pedagogía para las píldoras de aprendizaje. Y vamos a presentar un caso en el que eso puede suceder.

Con ello nos referimos a ámbitos nuevos propios de los entornos tecnológicos pero donde hasta ahora la intervención había sido exclusivamente humana.

Vamos a aportar, para ilustrar ese tercer nivel de ámbitos pedagógicos donde puede intervenir el proceso inteligente en alguna medida, un caso desarrollado en la Universidad de Alcalá, en el que ha participado el autor. Se trata de una experiencia de curso abierto online que, en su cuarta edición desde 2014, se está desarrollando en dicha universidad, apoyado por el Departamento de Computación y el Servicio de Extensión Universitaria. En él ha participado unos 1500 inscritos en los cuatro años y en las tres capas (de que consta.

La Universidad de Alcalá es una de las más antiguas de Europa, sin embargo ello no impide que apueste por las modalidades docentes más innovadoras y disruptivas, como son la educación abierta, y dentro de ella los cursos dual layer (Siemens, 2014 May)(Crosslin, 2014 May), con metodología de Mastery Learning (Bloom, 1984) y el diseño instruccional de los cursos abiertos online. Se hace en la plataforma para MOOC de BlackBoard: Open Edition.

“El diseño instruccional de los cursos abiertos on-line”^[1] está destinado a profesores y diseñadores de estudios abiertos online Se trata de un curso abierto, personalizado, y de acceso escalable en la metodología docente y en la ayuda pedagógica. Es decir no es un MOOC al uso, tiene unos rasgos propios, los de un nuevo tipo de cursos. Toda la información se difunde en un blog^[2]

Hasta ahora son nueve las universidades e instituciones que han incorporado, en la organización y en la práctica de la docencia, las habilidades sobre Diseño Instruccional obtenidas por profesores y gestores de dichas universidades e instituciones en este curso^[3]: Universidad Técnica Particular de Loja (Ecuador), Universidad de Valladolid (España), Universidad de Quilmes (Argentina), Universidad de Guadalajara (México), Universidad de Alcalá (Máster de Ciberseguridad y Análisis de datos),Universidad Autónoma Intercultural de Sinaloa (México), CRESUR Chiapas (México), Natanael SL y Hewlett Packard (Estas dos en el Máster de Ciberseguridad y Análisis de datos de la Universidad de Alcalá).

En el desarrollo del curso, al principio, la analítica nos dio los siguientes datos:

Fig. 4

Había muchos accesos a los foros, casi dos mil insights, pero la actividad era escasa 36 intervenciones de 19 intervinientes. Nada sabíamos a partir de la analítica de la relevancia de las intervenciones. Eso lo sabían los Teaching Assistants (TA). Tomamos la decisión de pautar y analizar la relevancia de las intervenciones, adjudicándoles valor para el logro. El resultado fue un significativo aumento de las intervenciones, en número y también de accesos:

Fig. 5

Del 28 de marzo al 18 de abril pasaron de 36 a 320.

Este tipo de evaluación formativa es fácilmente implementable en un algoritmo. Casi sólo son un par de instrucciones condicionales.

Un aspecto más interesante es el de la relevancia en las intervenciones. En un aprendizaje de tipo conceptual, como era el de este módulo eso adquiere una importancia clave en nuestra metodología, de mastery learning. En el curso lo resolvíamos, en este punto, si el participante contribuía con dos intervenciones relevantes en el foro. La cuestión era qué es la “relevancia”. Porque el sistema adjudicaba automáticamente el logro cuando detectaba dos intervenciones valoradas por los TA como relevantes.

A los participantes en la guía didáctica del módulo se le daban instrucciones precisas (volcado de pantalla de la plataforma Open Education):

Fig. 6

Ese análisis era efectuado mediante lectura, evaluación, notas al participante y retroali-mentación por el TA, que finalmente acreditaba que el alumno había obtenido el logro:

Fig. 7

El criterio para que el TA adjudicara la relevancia era una reelaboración de lo analizado en el trabajo de Gagné “Las condiciones del aprendizaje” (Gagné, 1965 y 1985) (Driscoll, 1994 y 2013), a partir las condiciones que establece para que el aprendizaje sea efectivo, en particular de lo que establece para los nueve niveles de aprendizaje (Gagne’s Nine Levels of Learning)[4]:

Fig. 8

Y una reelaboración, cuya justificación teórica expondremos en un próximo trabajo, de tal forma que interpretándolos con la ayuda de lo elaborado por Bloom (1984) para el problema de dos sigmas, y la metodología docente de Mastery Learning, el dominio del aprendizaje supone al menos las siguientes características de lo aprendido:

Comprensión
Adquisición y atribución de sentido
Ejecución autónoma
Transferencia

En el caso que nos ocupa todo esto se concretaba en el siguiente procedimiento para utilizar por los TA y que era conocido por los participantes, en la determinación del grado de relevancia de las contribuciones al foro en este caso:

Fig. 9

La cuestión en este punto es trasladar los criterios señalados, que utilizaban los TA, a procedimientos inteligentes a aplicar en un sistema inteligente. Cómo se implementa por ejemplo, “escribir sobre el tema nombrando un término o un concepto”, se supone que en un contexto con sentido lógico y con relación al dominio disciplinar, o si “nombra un concepto y lo relaciona con una affordance”, también en un contexto textual con sentido. Etc. para que el sistema lo detecte en una contribución al foro que evalúe con un grado de relevancia.

Aquí dejamos la cuestión, en esta modalidad de líneas de desarrollo, a la espera de propuestas interesantes o de experiencias ya desarrolladas en esta dirección.

Referencias

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[1] El diseño instruccional de los cursos abiertos on-line https://openeducation.blackboard.com/mooc-catalog/courseDetails/view?course_id=_1684_1

[2] http://cursosabiertos.blogspot.com.es/

[3] Para figurar en esta lista ha sido necesario que esas habilidades hayan redundado en un cambio relevante en enseñanzas de grado, de postgrado o en estudios propios en línea.

[4] Sintesis de Gagné’s Conditions of Learning para habilidades intelectuales y estrategias cognitivas.

Miguel Zapata Ros

Profesor Honorario en el Centro de Formación y Desarrollo Profesional de la Universidad de Murcia. Investigador en el Instituto Interuniversitario de Economía Internacional. Profesor Externo en la Universidad de Alcalá de Henares, miembro del programas de doctorado en Ingeniería de la Información y del Conocimiento, distinguido con Mención hacia la Excelencia por el Ministerio de Educación (Referencia: MEE2011-0159). Editor de RED, Revista de Educación a Distancia y de Docencia Universitaria. Miembro de INTCODE, agencia consultiva de ONU sobre educación a distancia, y representante en la sede de New York. Doctor en Ingeniería Informática.

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La universidad inteligente (II)

20/03/2018Entradaseducación superior, Entornos Inteligentes de Aprendizaje, higher education, Smart Learning, Smart Learning Environment, Smart Learning Environments, Smart universitiesMiguel Zapata Ros

Miguel Zapata-Ros, Universidad de Alcalá

Éste es el segundo de una serie de posts que sobre este tema, y con este título, constituirán un artículo en el número 57 de RED, especial dedicado a la “Web social y sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje en Educación Superior”. En la entrada anterior se introduce el tema y se hace una sucinta revisión de la literatura.

La transición de los LMS a los Sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje (Smart Learning Environment SLE) en Educación Superior.

(Ensayo y revisión de la literatura)

Aprendizaje inteligente

Los sistemas de aprendizaje inteligente, desde el punto de vista que vamos a desarrollar, constituyen una evolución de los sistemas adaptativos de aprendizaje y de los sistemas de aprendizaje sensibles y conscientes del contexto, a los que se han añadido las posibilidades de ayuda pedagógica que posibilitan las herramientas de detección y de recomendación que presta la Inteligencia artificial. De manera que no podremos entender el constructo aprendizaje inteligente sin hacer referencia a estos entornos.

Así entenderemos que “aprendizaje inteligente” es aquél aprendizaje que pueden desencadenar y producir los sistemas de aprendizaje inteligente, y que se puede entender de forma diferenciado por las funciones y efectos que no se pueden realizar en ambientes de aprendizaje adaptativo y de aprendizaje contextualizado [el aprendizaje social y el aprendizaje colaborativo de esta forma se puede entender como una subcategoría del aprendizaje contextualizado] sin excluirlas. De esta forma se puede decir que el aprendizaje inteligente es el aprendizaje adaptativo y contextualizado con mecanismos de detección, de respuesta y de recomendación.

Así, como veremos en el apartado siguiente, los “entornos de aprendizaje inteligentes” pueden considerarse, a partir de la definición de Hwang et al (2008), como entornos de aprendizaje apoyados por la tecnología que realizan adaptaciones y brindan el soporte adecuado con la tecnología de detección y de recomendación (por ejemplo, orientación, retroalimentación, consejos o herramientas) en los lugares adecuados y en el momento oportuno, según las necesidades individuales de cada alumnos, determinados mediante el análisis de sus comportamientos de aprendizaje, su trayectoria de rendimiento y los contextos en línea y del mundo real en los que se encuentran tanto grupales y sociales como compuesto por los recursos de que se provee o a los que accede, descarga, lee o elabora.

Diferencias entre aprendizaje en entornos inteligentes, aprendizaje por contexto y aprendizaje inclusivo

Hemos dicho que el aprendizaje inteligente como apoyo a los alumnos en la tutoría y en la entrega de materiales se considera una evolución del aprendizaje adaptativo y del aprendizaje contextualizado, o sensible al contexto.

Por tanto ninguno de los dos puede considerarse como estado óptimo de aprendizaje apoyado por la tecnología, al que llamaremos aprendizaje inteligente en lo sucesivo.

Como veremos igualmente en el apartado siguiente, y consecuentemente con la distinción anterior, un entorno de aprendizaje inteligente no sólo es el que permite a los estudiantes acceder a recursos digitales e interactuar mediante un sistema adecuado de aprendizaje en cualquier lugar y en cualquier momento, sino que también proporciona activamente y dinámicamente una guía de aprendizaje, orientaciones, affordances de apoyo o propuestas de actividades de aprendizaje necesarias y adecuadas a los objetivos y a su situación de aprendizajes, en el lugar adecuado, en el momento oportuno y en la forma correcta.

Hay varias características que hacen que una noción tan innovadora de aprendizaje, como es la de aprendizaje inteligente, vaya más allá de la combinación de las dos de donde procede. En lo que sigue se proporcionan elementos de discusión en profundidad para definir claramente el “entorno de aprendizaje inteligente” y su marco teniendo como referencia lo que hace o cómo se produce en relación a sus predecesores, es decir haciendo una comparación entre entornos de aprendizaje adaptativos, entornos de aprendizaje ubicuos conscientes del contexto y sistemas de tutoría inteligentes.

Sobre la base de esos criterios y en ese marco, en la Tabla 1, obtenida a partir del trabajo anterior de Hwang (2014) se presenta una comparación de un entorno de aprendizaje inteligente, un entorno de aprendizaje basado en el contexto y un entorno de aprendizaje adaptativo convencional. Se puede ver que un entorno de aprendizaje inteligente es más que una combinación de u-learning consciente del contexto y aprendizaje adaptativo. En particular, guía a los estudiantes a hacer lo correcto (es decir, las tareas que son más factibles e importantes para el alumno en este momento) de la manera correcta (es decir, con herramientas o estrategias de aprendizaje efectivas) en el momento adecuado y en el derecho lugar basado en el estado de aprendizaje en línea y del mundo real de los estudiantes individuales, así como sus factores personales.

Tabla 1.- Comparación del aprendizaje inteligente con los sistemas de aprendizaje por contexto y con el aprendizaje adaptativo

	Aprendizaje inteligente	Aprendizaje contextualizado	Aprendizaje adaptativo
Detecta y tiene en cuenta los contextos del mundo real del alumno	Sí	Sí	No
Sitúa a los alumnos en escenarios del mundo real, para que completen su aprendizaje en condiciones que puedan aplicar lo aprendido con autonomía y transfiriéndolo a situaciones diferentes[1]	Sí	Sí	No
Adapta contenidos y situaciones de aprendizaje para alumnos individuales	Sí	No	Sí
Adapta la interfaz y las affordances de aprendizaje para alumnos individuales	Sí	No	Sí
Adapta tareas u objetivos de aprendizaje para alumnos individuales, y los criterios de evaluación, cómo alcanza los logros	Sí	No	No
Proporciona comentarios personalizados y orientaciones	Sí	Sí	Sí
Proporciona comentarios personalizados y orientaciones como resultado de sistemas de recomendación	Sí	No	No
Proporciona orientación de aprendizaje, apoyo y regulación en la entrega de materiales en todas las disciplinas	Sí	No	No
Proporciona orientación de aprendizaje o apoyo en todos los contextos (por ejemplo, en los salones de clase, en los campus de las escuelas, en la biblioteca, en casa y en la calle)	Sí	Sí	No
Recomienda herramientas o estrategias de aprendizaje específicas para cada situación	Sí	No	No
Tiene en cuenta la situación y las condiciones de aprendizaje en línea de los estudiantes	Sí	No	Sí
Tiene en cuenta la situación de aprendizaje en el mundo real de los estudiantes	Sí	Sí	No
Facilita tanto el aprendizaje formal como el informal	Sí	Sí	No
Tiene en cuenta los múltiples y diversos factores personales y ambientales del alumno (en relación con aspectos relacionados con el aprendizaje. Por ejemplo, necesidades de aprendizaje, preferencias, hábitos, horarios y contexto del mundo real)	Sí	No	No
Utiliza sistemas de recomendación a partir de lo detectado, y que se describe en los apartados anteriores	Sí	No	No
Interactúa con los usuarios a través de múltiples canales (por ejemplo teléfonos inteligentes, affordances sociales u otros medios informáticos ubicuos)	Sí	Sí	No
Brinda apoyo a los alumnos con “adaptación anticipada” al desarrollo o la ejecución de actividades en contextos reales y virtuales	Sí	No	No
Brinda apoyo a los alumnos con “adaptaciones en progreso” en contextos reales y virtuales	Sí	No	No

Los entornos inteligentes de aprendizaje

Qué son los entornos inteligentes de aprendizaje. Definición, criterios y marco de un entorno de aprendizaje inteligente.

Así, a partir de lo dicho para los entornos inteligentes de gestión del aprendizaje, y desde la posibilidad de que el aprendizaje sea ubicuo y sensible al contexto, es decir de que pueda crear y detectar y procesar las interacciones entre los estudiantes y de ellos con el ambiente, proporcionando recomendaciones podemos hablar de entornos inteligentes de aprendizaje.

Por tanto, siguiendo lo dicho por Hwang et al (2008) y añadiendo la consideración de las posibilidades de recomendación que permite la tecnología inteligente, podemos decir que

Los “entornos de aprendizaje inteligentes” pueden considerarse como aquellos entornos de aprendizaje apoyados por la tecnología que realizan recomendaciones, adaptaciones de la ayuda al individuo (por ejemplo, orientación, retroalimentación, consejos o affordances), y que proporcionan el soporte adecuado para ello en el lugar en que se produce la necesidad de la ayuda, en el momento oportuno según las necesidades individuales de los alumnos, y en la forma más eficiente. Coordenadas que podrían determinarse mediante el análisis de los comportamientos de aprendizaje, el rendimiento anterior y en proceso y los contextos del estudiante, tanto en línea como del mundo real.

Obviamente una consideración nueva que aparece es la de la distribución del tiempo del alumno, la diferenciación entre ocio y trabajo. En un entorno de aprendizaje no existe una cantidad de tiempo fijo y libre. No porque se le quite el ocio, que ahora lo tendrá igualmente y posiblemente más sino que recibirá consejos y aportaciones incluso en su tiempo libre, es como un sabio amigo. Este sistema tiene como objetivo ayudar a los alumnos a aprender incluso cuando tiene otras relaciones o realizan otras actividades. Es el amigo aventajado, o el profesor amigo, que busca oportunidades para asesorar al estudiante en su vida diaria teniendo en cuenta sus necesidades y preferencias. Obviamente esto es una ventaja pero igualmente puede ser considerado como algo intrusivo, en cualquier caso los conceptos de disposición y de distribución del tiempo cambian, como cambian en otros órdenes estos conceptos con relación al trabajo en la sociedad del conocimiento. Y esto tendrá repercusiones evidentes para la configuración de espacios universitarios, espacios de aprendizaje y espacios vitales.

Por tanto podemos visto lo anterior podemos definir un entorno inteligente de aprendizaje como aquél que cumple los criterios potenciales siguientes:

Es sensible y consciente del contexto y puede elaborar recomendaciones en función de él. Es decir detecta la situación del alumno en su contexto en el mundo real, y puede proporcionar ayuda al alumno en función de ella.

Es adaptativo. Puede ofrecer apoyo instantáneo y adaptado a los alumnos mediante el análisis inmediato de las necesidades, en términos de organizar la instrucción en el nivel más pequeño e inmediato, y hacerlo desde diferentes perspectivas (por ejemplo desde la perspectiva del rendimiento del aprendizaje, conociendo las estrategias de aprendizaje del alumno, su perfil para el trabajo y el estudio, otros factores personales), así como su contexto en línea y el del mundo real (familia, amigos, hábitos,…). Este carácter supone además que puede proporcionar ayuda pedagógica de diverso tipo y activamente, incluidas guías específicas de aprendizaje, comentarios, sugerencias y affordances educativas en función de sus necesidades.

Puede modificar en proceso la interfaz de usuario (es decir, las formas de presentación de la información) y los contenidos de la asignatura. Adaptándolos a los factores personales (por ejemplo, a la forma de leer y reconocer la información que es más eficiente para él y su forma de aprender y a sus preferencias para leer e interpretar información) y al estado de aprendizaje (por ejemplo, presentando la información en la forma y en el momento que es mayor el rendimiento de aprendizaje) de los alumnos individuales. La interfaz de usuario no es necesariamente una computadora convencional, puede ser un teléfono móvil, o un tablet. Los alumnos pueden interactuar con el sistema de aprendizaje a través de dispositivos actuales, por ejemplo, teléfonos inteligentes o tablets, dispositivos que vayan apareciendo, por ejemplo visores de realidad virtual, relojes digitales o incluso, en un futuro no muy lejano sistemas informáticos integrados en objetos cotidianos (Internet of Things, IoT). Es un reto pues para la investigación adaptar la interfaz de usuario para satisfacer las necesidades educativas en un entorno de aprendizaje inteligente.

Es la idea de quien esto escribe que los requerimientos pedagógicos de los sistemas se pueden establecer desde un conocimiento sucinto de las funcionalidades de los sistemas inteligentes en otros entornos, de lo que los algoritmos de recomendación son capaces de hacer en otros ámbitos Y que su papel culmina ahí. Cualquier otra pretensión quedaría necesariamente inadecuada al poco de producirse y además se produciría de forma pretenciosa al conocer del conocimiento suficiente y en profundidad para saber cuales son las posibilidades ce los sistemas computacionales.

Por tanto no recomendamos ninguna configuración de sistemas. Sin embargo dentro del objetivo de poner a disposición de los investigadores lo que hay en la literatura sobre el tema no podemos evitar incluir la propuesta de Para que se cumplan estas funciones, según Hwang et al (2008) el marco de un entorno de aprendizaje inteligente debe contemplar al menos los siguientes módulos:

Un módulo de detección de estado de aprendizaje, que detecte el estado del mundo real de los estudiantes (por ejemplo, ubicaciones y comportamientos, hábitos de aprendizaje) y contextos ambientales (por ejemplo horarios, temperatura y humedad) mediante la conexión a algunos dispositivos de detección y de recomendación, y con algoritmos que busquen regularidades.
Un módulo de evaluación formativa del rendimiento de aprendizaje que registra todo lo que está sucediendo y los resultados de aprendizaje valorando cómo inciden los cambios de organización y de carácter instruccional en el total del curso. Por ejemplo análisis e atención y de abandono, accesos a los elementos de entrega de contenidos de aprendizaje y resultados, efecto de las medidas que se toman, por ejemplo en la evaluación en el rendimiento global del curso o de los grupos de alumnos etc.
Un módulo de tareas de aprendizaje adaptativo. Este módulo, ayudado por una base de datos, asigna tareas de aprendizaje a cada alumno en función de su progreso de aprendizaje (recomendamos en este sentido la metodología docente y de evaluación Mastery Learning, que hemos tratado en otros trabajos (Zapata-Ros, 2015), Brandman (2013) y que se debe originalmente a Bloom (1984) ), pero también a otros datos que hay en el sistema sobre rendimiento de aprendizaje, expectativas, intereses, percepciones, aspectos léxicos y, sobre todo, a sus objetivos de aprendizaje en todas las disciplinas. Sobre el carácter adaptativo de las tareas en línea o en el mundo real hay bastante escrito (Hwang et al, 2014). Con la ayuda de este módulo se consigue que los alumnos además trabajen de forma adecuada y adaptada al medio donde están, no es igual el repaso de un PDF cuando viaja en el transporte colectivo, que una labor que necesita un ambiente cómodo para consultar escribir, o una actividad de laboratorio o de campo. Los alumnos de esta forma siempre tendrán la oportunidad de hacer las tareas de aprendizaje más factibles e importantes en relación con el contexto, al considerar su estado de aprendizaje y sus factores personales cuando se le recomiendan en el lugar correcto y en el momento adecuado.
Un módulo de contenidos de aprendizaje adaptativos. Este módulo proporciona materiales de aprendizaje para los estudiantes basándose para ello en el progreso del aprendizaje y el rendimiento del aprendizaje efectivo. Aquí otra vez recomendamos Mastery Learning (Zapata-Ros, 2015; Bloom, 1984) y en los factores personales de aprendizaje del alumno. Para esto, en la línea de utilizar los resultados de la investigación y de las teorías del aprendizaje recomendamos lo que hay estudiado y elaborado sobre técnicas y teoría de la secuenciación de contenidos, en el contexto de Diseño Instruccional. Todo para recomendar contenidos en función de las actividades que el alumno necesita realizar para conseguir un resultado específico de aprendizaje. Es fundamental pues adaptar las técnicas y algoritmos de recomendación a este tema. El sistema de aprendizaje debe recomendar y organizar materiales de aprendizaje, que propone a través de la interfaz del usuario al alumno, para satisfacer la demanda individual de contenidos de cara a un objetivo específico.
El módulo de apoyo de aprendizaje personal es el núcleo del sistema En él deben estar centradas las funciones de asistencia y recomendación al alumno en función de sus necesidades de aprendizaje que detectan el resto de herramientas de detección y procesando las informaciones que sobre él y sobre su contexto disponen las bases de datos del sistema. Como ejemplos, el apoyo al aprendizaje puede consistir en una guía de la tareas de aprendizaje o con documentos, textos, PDF,… con contenidos, una ayuda particular para una tarea, feedback sobre lo que está haciendo la herramienta adecuada para ayudar a su trabajo, retroalimentación sobre su trabajo, o una Mindtools para ayudar a organizar sus ideas.
El módulo anterior puede contener otro o estar diferenciado del que gestiona las bases de datos para organizar la ayuda al estudiante. Sería en todo caso el módulo soporte de la ayuda al estudiante. Y lo realmente importante sería el conjunto de bases de datos para mantener y gestionar los perfiles del alumno, los porfolios (carteras de aprendizaje), las guías de aprendizaje (es decir, las fichas que presentan las tareas de aprendizaje para cada unidad temática o para cada tema de aprendizaje), y en general los materiales de aprendizaje, los ejercicios a proponer y las evidencias de logros (elementos que sirven para probar los aprendizajes conseguidos). A través del análisis de los registros en los porfolios, el sistema tiene constancia y permite analizar los conceptos y las habilidades individuales que los estudiantes han desarrollado y cuáles han de ser mejoradas.

Un módulo de evaluación del rendimiento de aprendizaje. Este módulo debe estar basado en los criterios del diseño instruccional y debe relacionar el rendimiento en el aprendizaje con las otras componentes del diseño instruccional: Resultados esperados y deseados de aprendizaje, actividades, tareas, competencias que se desea que el alumno desarrolle, grado de logro y de desempeño progresivos, en conexión con el módulo de evaluación adaptativa,… Este módulo evalúa y registra el desempeño de los estudiantes a través de pruebas en línea o en el mundo real.
Y por último, un módulo constituido por un motor de inferencia y por una base de conocimientos (Zapata-Ros, 1990) en el sentido clásico de la programación declarativa. Mediante el motor de inferencia se determinaría (Hwang, 2014) el “valor” de las tareas, estrategias y herramientas de aprendizaje del candidato, así como sus posibles combinaciones. Y la base de conocimientos estaría constituida por la recopilación del conocimiento y de experiencias de tutoría de proveída por los docentes, tutores y evaluadores. El motor de inferencia también podría contener las reglas para toma de decisiones generadas por el análisis de casos anteriores. El motor de inferencia es un sistema de software de bajo nivel en los sistemas declarativos que toma decisiones mediante reglas (zapata-Ros, 1990), obtenidas en este caso de las experiencia, aplicadas al caso actual (es decir, el estado del estudiante y los contextos ambientales) en base a las reglas en la base de conocimiento (Wu et al. (2013a, b).

Figura 1

[1] Según lo que establecen los desarrollos clásicos sobre condiciones de aprendizaje, como son por ejemplo “Las condiciones del aprendizaje” y los “Principios del diseño instruccional” de Gagné (1965, 1975)

Referencias

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Miguel Zapata Ros

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20/03/2018EntradasAprendizaje adaptativo, Aprendizaje Inteligente, Aprendizaje sensible al contexto, educación superior, Entornos Inteligentes de Aprendizaje, sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje, Smart Learning, Smart Learning Environment, Smart universitiesMiguel Zapata Ros

Miguel Zapata-Ros, Universidad de Alcalá

Éste es el primero de una serie de posts que sobre este tema, y con este título, constituirán un artículo en el número 57 de RED, especial dedicado a la “Web social y sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje en Educación Superior”

La transición de los LMS a los Sistemas inteligentes de gestión del aprendizaje (Smart Learning Environment SLE) en Educación Superior.

(Ensayo y revisión de la literatura)

“Durante treinta años he asistido a conferencias donde oradores han hablado con diapositivas que comparan las imágenes de un aula de principios del siglo 20 con otra de hoy, y deliberadamente han preguntado: ‘¿por qué hay tan pocos cambios’ La variante moderna de esa pregunta es algo así como esto: las tecnologías inteligentes ya han transformado muchas partes de nuestras vidas – desde la forma en que hoy reservamos un taxi. Podría parecer razonable que la IA también influyera significativamente en lo que enseñamos y en lo que aprendemos, así como la forma en que lo hacemos. Y sin embargo …”

Sir Michael Barber

1. Introducción

Hace falta una respuesta ante un hecho indiscutible: El uso de la IA como un potente medio de adaptabilidad y de inclusión del apoyo de la entrega de ayuda y de recursos de forma relevante y pertinente a la situación personal y grupal de aprendizaje y a la demanda de conocimientos y de habilidades de los estudiantes.

Hay una necesidad de un marco de modelo pedagógico y de diseño instruccional que integre a los alumnos y oriente esa ayuda a unos resultados de aprendizaje comunes y deseables. Planteamos igualmente la necesidad de un análisis de las condiciones necesarias para su validación. Por último, proponemos, a través de análisis basados en experiencias, respuestas concretas ante la insuficiencia de políticas instituciones que contemplen modalidades de integración y sus repercusiones.

A partir de investigaciones sobre el tema, vemos necesarias propuestas de indicadores sobre calidad en entornos sociales de aprendizaje, como resultados procesados y conclusiones obtenidas de investigaciones y experiencias.

Estamos acostumbrados a una literatura que enfatiza las posibilidades de la educación inteligente, y de los big data combinados con los algoritmos de respuesta para crear oportunidades únicas y sin precedentes a las organizaciones académicas para un capacitación en términos de estándares más altos y de enfoques innovadores. Sin embargo se carece de propuestas pedagógicas sistematizadas

En definitiva se trata de ver, a este propósito, qué hay en presencia y disponible en cuanto a enfoques teóricos, prácticas y experiencias sobre

(1) estrategias de aprendizaje y enseñanza: pedagogía inteligente,

(2) servicios altamente tecnológicos y singulares basados en entornos de este tipo, tanto para estudiantes locales, en el campus, como para estudiantes remotos, en línea,

(3) configuraciones de aulas inteligentes innovadoras con fácil interacción local/remota de alumno con profesores y centros y para la colaboración local/remota entre alumnos,

(4) diseño y desarrollo de contenidos multimedia-enriquecidos basado en la Web, con presentaciones interactivas, videoconferencias, cuestionarios y pruebas interactivas basadas en la web, que admitan evaluación instantánea e inteligente del conocimiento

(5) otras affordances y entornos gestionados con tecnología y software de respuesta inteligente.

Queremos pues plantear una visión sobre la evolución de los LMS hacia los SLE y dar cabida al debate sobre las perspectivas y las tendencias en presencia, con una mirada a algunos resultados de proyectos de investigación y de experiencias en curso. También daremos cabida a trabajos que tengan como objetivos crear una taxonomía de educación universitaria inteligente e identificar sus principales características y componentes.

Los avances en la tecnología en los últimos años han cambiado los comportamientos de aprendizaje de los alumnos y los métodos de enseñanza con nuevas metodologías ambientes y recursos. Esta situación ha dado lugar a nuevos retos: Una mayor presencia y posibilidad del aprendizaje informal, los recursos ubicuos con la posibilidad no solo de que el alumno acceda desde cualquier sitio a las fuentes y recursos de aprendizaje y en general de conocimiento, sino también de que sea accedido, ayudado en el aprendizaje con conocimiento de su situación de aprendizaje merced a ingentes datos que sobre sus hábitos, estilos y formas de aprender se tienen. o ha dado lugar a varios retos que enfrentan los sistemas educativos actuales, tales como un mayor enfoque en el aprendizaje informal, una brecha cada vez mayor de los conocimientos previos de los estudiantes a su acceso a las aulas y una falta de correspondencia entre las opciones de carreras que se ofrecen a los individuos y las que demanda el desarrollo de la fuerza de trabajo.

En este trabajo queremos echar una mirada a esa situación para ver qué nos ofrecen los llamados entornos inteligentes de aprendizaje y la nueva forma de aprender, el aprendizaje inteligente en ese contexto de desafíos y para aprovechar mejor lo que conocemos sobre cómo aprenden los individuos.

No se quiere dar un salto en el vacío, plantemos un punto de vista realista que permita enlazar los actuales entornos de aprendizaje con lo que los recursos inteligentes nos proporcionan.

Eso posiblemente se logre mediante una reingenierización de las estructura tecnológicas y los cambios necesarios de los sistemas universitarios actuales para mejorar la integración de estas nuevas tecnologías con un con el cambio pedagógico adecuado.

La base del desarrollo de los entornos inteligentes es posible merced a dos factores (Hwang, 2014):

El rápido progreso de las tecnologías móviles, de comunicación inalámbrica y
Las procedimientos/affordances/tecnologías de detección que ha permitido el desarrollo de entornos de aprendizaje ubicuo (u-learning) que, sensibles al contexto, son capaces de detectar el estado de aprendizaje en el mundo real de los estudiantes y las características de los contextos ambientales.

En consecuencia, y ateniéndose a los principios del aprendizaje y de intervención educativa en cuanto a pertinencia y relevancia de la ayuda, y en cuanto a la forma de diseñar la entrega de recursos y contenidos, la información apropiada en cada caso se puede proporcionar a estudiantes individuales en el lugar correcto y en el momento adecuado para ello. Recordemos que los procesos instruccionales son procesos eminentemente situacionales (Merrill, 1991) (Reigeluth, 2016)

Sin embargo, los investigadores han indicado que, para ayudar a los estudiantes a aprender en contextos del mundo real de manera inteligente, se deben tener en cuenta más factores al diseñar y desarrollar sistemas de aprendizaje.

En este sentido , en este trabajo se tratará de adecuar la ayuda inteligente, partiendo de lo que es, la definición, y de los criterios de los entornos de aprendizaje inteligentes (con énfasis en la ubicuidad y en la detección) a lo que dicen las teorías y principios clásicos del aprendizaje.

Así trataremos

El estado del arte de la cuestión y una sucinta revisión de la literatura
Qué es el aprendizaje inteligente. Diferencias entre aprendizaje inteligente, aprendizaje contextualizado y aprendizaje inclusivo.
Qué son los entornos inteligentes de aprendizaje. Grandes datos, analíticas y detección, sistemas de recomendación tutorial. Innovaciones pedagógicas en EIA. Innovaciones tecnológicas favorables al aprendizaje inteligente. Y cómo organizar la enseñanza en EIA.
Por qué la universidad tiene que ser sensible y adoptar estas innovaciones
Los entornos inteligentes en el contexto de la evolución de la enseñanza abierta universitaria.
Riesgos
Discusión. Cuestiones de investigación del aprendizaje inteligente
Conclusiones

2. El estado del arte de la cuestión y una sucinta revisión de la literatura

La tecnología ha ofrecido una línea de avance a la atención y a la entrega de contenidos a los alumnos. De manera que como después justificaremos más detenidamente, entenderemos que la línea de progreso en el aprendizaje inteligente y en la creación y uso eficiente de entornos inteligentes de aprendizaje la marca la línea de de adaptabilidad, es decir algo que va más allá de la tutoría, es una tutoría contextualizada y después una tutoría inteligente que da respuestas al alumno detectando sus necesidades, en todo lugar y en todo momento, con el auxiliar de la tecnología ubicua, con sistemas de detección y de respuesta, con sistemas de recomendación. Por tanto veremos cómo progresa la elaboración de una teoría pedagógica en esta línea

Sistemas adaptativos y tutorías inteligentes

Desde este punto de vista, de lo que es inteligente, han proliferado en el contexto internacional de una forma ciertamente notable, no así en nuestro país, los trabajos de investigadores tanto en el campo de la computación, de la ingeniería educativa, como en el de la educación, no así las prácticas consolidadas y mucho menos las institucionales, si hacemos excepción de la Universidad de Arizona y algunas pocas más.

Hacer que los sistemas de aprendizaje tradicionales, apoyados por los LSM, sean inteligentes ha sido pues el objetivo de numerosos investigadores en los campos de la informática y la educación.

Empezaremos por los sistemas inteligentes de tutoría (SIT o en inglés intelligent tutoring systems ITSs o ITS) que incorporan técnicas de inteligencia artificial en aplicaciones educativas. Con estos criterios de evolución de la adaptatividad y de la contextualización, y con este nombre, son tratados por Martens y Uhrmacher (2002) y por van Seters y otros (van Seters et al, 2012).

Basándose en que el objetivo de desarrollar los STI es ayudar a los alumnos a aprender. Y que lo hacen con elementos que guían la adaptación de las interfaces de aprendizaje y de los recursos, a los STI también se les llama “sistemas de aprendizaje adaptativo” (Graf et al., 2010; Kinshuk y Lin, 2003), o “adaptive learning systems” (ALS), en función de estas funciones de ayuda contextualizada.

Estos sistemas llevan, con el auge de las redes y de la World Wide Web, que implementan y extienden los mecanismos de ayuda, haciéndolos colaborativos y de mucha más confluencia de recursos, a la implementación y al estudio de sistemas de aprendizaje tutorizado en la web. Y entonces se llaman sistemas de aprendizaje basados en la web (Karampiperis y Sampson, 2005).

Aprendizaje ubicuo y aprendizaje inteligente

Otro pilar de la asistencia, de respuesta inteligente, es la tecnología ubicua utilizada con este fin. El rápido avance de las redes de comunicación wifi, 4G,… y la el uso de los smartphones han permitido a los alumnos también acceder a recursos digitales e interactuar con sistemas informáticos sin estar limitados ni por ubicación ni por tiempo. Esto ha sido estudiado en esta perspectiva por Hwang y Chang ( 2011) y con criterios de calidad basada en el aprendizaje por Zapata-Ros (2012 y 2015). Los autores llaman a este enfoque de aprendizaje, que utiliza tecnologías de comunicación móviles e inalámbricas, “aprendizaje móvil” (Sharples et al. 2009) o “aprendizaje ubicuo” (Zapata-Ros, 2012 y 2015). El otro pilar son las tecnologías de detección: GPS (Sistema de Posicionamiento Global), RFID (Identificación de Radio Frecuencia), QR (Respuesta Rápida),… Ellas ha permitido que “los sistemas de aprendizaje detecten las ubicaciones y contextos del mundo real de los estudiantes” (Hwang, Tsai y Yang, 2008) y los sistemas de recomendación (Pazzani & Billsus, 2007; Chen, Cheng & Chuang, 2008) puedan hacer propuestas basándose en ellas.

Si estas posibilidades son utilizadas para organizar la enseñanza, la ayuda pedagógica y la tutoría se llama “aprendizaje contextualizado” (Hwang, Tsai y Yang, 2008) Es un enfoque de aprendizaje que emplea tecnologías móviles, inalámbricas, de comunicación y detección para permitir a los estudiantes interactuar con el mundo real y los objetos del mundo digital, se consigue un “conocimiento ubicuo consciente del contexto” (Hwang, Tsai y Yang, 2008).

Hay numerosos estudios que han evidenciado acerca de los beneficios de estos enfoques y han enfatizado la relevancia de que los estudiantes aprendan del mundo real con acceso a recursos digitales que utilizan en sus actividades y son asistidos por sus profesores en el aprendizaje (Bomsdorf, 2005; Chu et al, 2010). Ha cambiado pues desde el enfoque del aprendizaje ayudado por la tecnología en general y el del aprendizaje basado en la web, hacia el del aprendizaje móvil y sobre todo hacia el del “aprendizaje ubicuo consciente del contexto”, como lo indica Liu y Hwang (2010).

Tutoría inteligente y aprendizaje adaptativo

Sobre el desarrollo de tutorías inteligentes en el contexto de aprendizaje adaptativo para apoyar a los estudiantes en función de su estado de aprendizaje y otros factores personales, como son su forma de progresar en el aprendizaje, los niveles de conocimientos previos, los estilos de aprendizaje, estilos cognitivos y preferencias, han escrito Mampadi, Chen, Ghinea, y Chen (2011); Papanikolaou, Grigoriadou, Magoulas y Kornilakis (2002) y Yang et al. (2013a, b).

Sobre la estructura y los elementos de que consta sistema clásico de tutoría inteligente, ha escrito Clancey ( 1984).

Sobre sistemas de aprendizaje adaptativo basados en la web, también llamados sistemas hipermedia adaptativos de educación o hipermedia adaptativo, han escrito Kinshuk et al. (2012), y Specht et al. ( 1997). Y sobre sistemas basados en la web que tienen potencial de proporcionar apoyo de aprendizaje personalizado y orientación a los estudiantes en función de sus características personales o rendimiento de aprendizaje han escrito Chiou et al. (2010) y Hwang (1998). Sobre persobnalización con rutas de aprendizaje mediante la adaptación del contenido de aprendizaje con la estructura de enlace han escrito Tseng et al. (2008a, b), Brusilovsky ( 2001), Kinshuk et al. (2012) y Yang et al. (2013a, b).

Y por último, han investigado sobre sistemas adaptativos e inteligentes basados en la web y difundido los resultados de sus trabajos Tseng et al. (2008a, b), González e Ingraham ( 1994), Papanikolaou et al. (2002), Karampiperis y Sampson (2005) y Martens (2006).

Sobre el “aprendizaje ubicuo sensible al contexto”

Han justificado este planteamiento y esta perspectiva, la importancia y la necesidad de situar a los estudiantes en escenarios de aprendizaje del mundo real, como una variante específica del conocido y estudiado como aprendizaje situado (Merrill, 1991) (Reigeluth, 2016), y lo han identificado como tal Lave (1991), Hung et al. (2013 y 2014) y Brown et al. (1989).

Entre los investigadores que han intentado desarrollar entornos de aprendizaje que combinan contextos del mundo real y recursos del mundo digital para proporcionar a los estudiantes experiencias directas del mundo real, con apoyo en las teorías del aprendizaje podemos citar a (Minami et al. (2004), Hung et al. (2014), Wu y otros (2013a, b).

Sobre el aprendizaje ubicuo consciente del contexto y sobre su naturaleza como enfoque que permite a los estudiantes aprender del mundo real con el apoyo de tecnologías móviles, de comunicación inalámbrica, y de tecnologías de detección han escrito Hwang et al. (2008), Tsai et al. (2012) y además con la concurrencia de herramientas de recomendación podemos citar a Chen, Cheng & Chuang (2008).

Sobre apoyo pedagógico en función de sistemas de detección en un entorno de aprendizaje ubicuo consciente del contexto, han investigado y han escrito Chu et al. (2010), Joiner et al. (2006), Rogers et al. (2005).

En este capítulo se pueden citar ejemplos concretos:

Ogata y Yano (2004) desarrollaron un sistema de aprendizaje ubicuo consciente del contexto con GPS para la enseñanza y la práctica de japonés

Hwang y otros (2012) desarrollaron un sistema de aprendizaje con RFID para enseñar a utilizar instrumentos científicos, en un parque científico, a través de la asignación de varias tareas “operativas” y de la evaluación de sus resultados operativos.

Sobre la importancia de proporcionar estrategias de aprendizaje efectivas, herramientas y apoyo de aprendizaje personalizado en sistemas de aprendizaje ubicuo conscientes del contexto, es decir, sobre incorporar tutoría inteligente o técnicas de aprendizaje adaptativo, han escrito Hung et al. (2014), Wu et al. (2013a, b).

Citamos, aunque después se ha cuestionado todo lo concerniente a los estilos de apredizaje como criterio orientador del diseño instruccional y de la organización de las actividades y procesos educativos, el trabajo de Hsieh et al. (2011) que presentaron un sistema de aprendizaje adaptativo para guiar a los estudiantes a realizar observaciones en un jardín de mariposas en función de sus estilos de aprendizaje. Sí tiene interés como ejemplo de tutoría inteligente o de técnicas de aprendizaje adaptativo a escenarios de aprendizaje del mundo real.

De forma general todo lo tratado en esta recesión está desarrollado y muy bien organizado, con detalles, en los trabajos de Hwang (2014) y de Chen, Cheng y Chew(2016).

Hasta ahora hemos hecho una revisión de la literatura basada en conceptos, a partir de ahora se revisan con relación a temas y a prácticas, es decir se revisan varios temas de investigación relacionados con el desarrollo de sistemas de aprendizaje inteligente que pueden ayudar a los estudiantes a aprender de forma eficiente y efectiva.

Ya nos hemos acercado al “aprendizaje ubicuo consciente del contexto”. Los sistemas inteligentes de tutoría y adaptación y los sistemas de aprendizaje ubicuo conscientes del contexto son sistemas que pretenden proporcionar un soporte de aprendizaje personalizado basado en las preferencias de los estudiantes, el estado de aprendizaje, los factores personales y las características de los contenidos de aprendizaje y entornos de aprendizaje.

Mindtools

Los Mindtools son affordances que implican a los estudiantes en actividades cognitivas de orden superior y en el pensamiento significativo durante el proceso de aprendizaje según Jonassen, Carr y Yueh (1998). Sirven para ayudar a los estudiantes a comprender y organizar el conocimiento, para resolver problemas y para hacer inferencias basadas en lo que han aprendido. En los entornos conscientes de contexto es importante suministrar estas herramientas de forma oportuna y relevante para que se puedan abordar diferentes tareas de aprendizaje o resolver diferentes tipos de problemas en el momento adecuado y en el correcto contexto. Sobre estas herramientas en este contexto han escrito Chu, Hwang y Tsai (2010) y Hwang, Hung, Chen y Liu (2014).