Mejoras y extensiones en el Front-End de un modelo de predicción de acciones de un estudiante en un laboratorio virtual 3D

Este documento presenta las mejoras y las extensiones introducidas en la herramienta de visualización del modelo predictivo del comportamiento del estudiante o Student Behavior Predictor Viewer (SBPV), implementada en un trabajo anterior. El modelo predictivo del comportamiento del estudiante es parte de un sistema inteligente de tutoría, y se construye a partir de los registros de actividad de los estudiantes en un laboratorio virtual 3D, como el Laboratorio Virtual de Biotecnología Agroforestal, implementado en un trabajo anterior, y cuyos registros de actividad de los estudiantes se han utilizado para validar este trabajo fin de grado. El SBPV es una herramienta para visualizar una representación gráfica 2D del grafo extendido asociado con cualquiera de los clusters del modelo predictivo del estudiante. Además de la visualización del grafo extendido, el SBPV controla la navegación a través del grafo por medio del navegador web. Más concretamente, el SBPV permite al usuario moverse a través del grafo, ampliar o reducir el zoom del gráfico o buscar un determinado estado. Además, el SBPV también permite al usuario modificar el diseño predeterminado del grafo en la pantalla al cambiar la posición de los estados con el ratón. Como parte de este trabajo fin de grado, se han corregido errores existentes en la versión anterior y se han introducido una serie de mejoras en el rendimiento y la usabilidad. En este sentido, se han implementado nuevas funcionalidades, tales como la visualización del modelo de comportamiento de cada estudiante individualmente o la posibilidad de elegir el método de clustering para crear el modelo predictivo del estudiante; así como ha sido necesario rediseñar la interfaz de usuario cambiando el tipo de estructuras gráficas con que se muestran los elementos del modelo y mejorando la visualización del grafo al interaccionar el usuario con él. Todas estas mejoras se explican detenidamente en el presente documento.---ABSTRACT---This document presents the improvements and extensions made to the visualization tool Student Behavior Predictor Viewer (SBPV), implemented in a previous job. The student behavior predictive model is part of an intelligent tutoring system, and is built from the records of students activity in a 3D virtual laboratory, like the “Virtual Laboratory of Agroforestry Biotechnology” implemented in a previous work, and whose records of students activity have been used to validate this final degree work. The SBPV is a tool for visualizing a 2D graphical representation of the extended graph associated with any of the clusters of the student predictive model. Apart from visualizing the extended graph, the SBPV supports the navigation across the graph by means of desktop devices. More precisely, the SBPV allows user to move through the graph, to zoom in/out the graphic or to locate a given state. In addition, the SBPV also allows user to modify the default layout of the graph on the screen by changing the position of the states by means of the mouse. As part of this work, some bugs of the previous version have been fixed and some enhancements have been implemented to improve the performance and the usability. In this sense, we have implemented new features, such as the display of the model behavior of only one student or the possibility of selecting the clustering method to create the student predictive model; as well as it was necessary to redesign the user interface changing the type of graphic structures that show model elements and improving the rendering of the graph when the user interacts with it. All these improvements are explained in detail in the next sections.

Laboratorio virtual de uso libre para experimentos visuales

Comunicación y póster presentados en las VIII Jornadas de Redes de Investigación en Docencia Universitaria "Nuevas titulaciones y cambio universitario", Alicante, 8-9 Julio 2010.

Laboratorio virtual mediante software libre: aplicación a la percepción visual

Póster y resumen de la comunicación presentada en el VI Congreso Internacional de Docencia Universitaria e Innovación (CIDUI), Barcelona, 30 junio-2 julio 2010.

Docencia virtual y autoaprendizaje mediante un laboratorio virtual remoto de un sistema de bombeo en el Máster Universitario en Automática y Robótica

En este artículo se describe un laboratorio remoto empleado en el aprendizaje práctico de la asignatura "Sistemas de Control Automático", que se imparte en el Máster Universitario en Automática y Robótica de la Universidad de Alicante. La aplicación desarrollada permite a los estudiantes practicar a distancia diferentes conceptos teóricos utilizando un modelo hardware de un proceso industrial real consistente en un sistema de bombeo. En el artículo se describe las características más importantes de este laboratorio remoto, destacando su capacidad para realizar la evaluación automática del estudiante. La aplicación propone un conjunto de experiencias prácticas que los alumnos deben resolver haciendo uso del laboratorio remoto. Además, la aplicación ofrece una retroalimentación que guía al estudiante en los conceptos para mejorar en su aprendizaje. Esta información puede ser utilizada por los estudiantes para llevar a cabo un auto-aprendizaje. El documento concluye con un estudio que describe el impacto educativo acerca del uso de esta herramienta en el aprendizaje de los estudiantes.

Herramienta multimedia de ayuda en la impartición de un laboratorio de procesadores digitales de señal (DSPs).

Resumen basado en el de la publicación

Implementación de una práctica virtual de biotecnología: la transformación bacteriana

En este documento se realiza la implementación de la fase "Transformación Bacteriana" en el "Laboratorio Virtual de Biotecnología Agroforestal" de la Universidad Politécnica de Madrid. Esta fase representa una continuación de un trabajo previo, en el que se implementó el laboratorio virtual y se diseñó una arquitectura para el desarrollo de las fases posteriores. La Transformación Bacteriana es la tercera fase del proceso de modificación genética de un chopo para dotarle de resistencia frente a ciertos hongos y tiene como objetivo la introduccion de un plásmido modificado genéticamente en la bacteria Agrobacterium tumefaciens. Para el desarrollo de esta fase se determinaron las acciones que debían de ser agregadas al tutor automático y, además, se programaron los scripts de ciertos objetos 3D ya existentes y se modelaron en 3D nuevos instrumentos y maquinarias necesarios para la realización de la práctica. Por otra parte, luego de la etapa de pruebas de las dos primeras fases, se concluyó que se debían de resolver algunos problemas de usabilidad del visor Firestorm. Gracias a que este visor es un proyecto de código abierto, fue posible corregir los problemas identificados. La resolución de estos problemas se explica como parte del presente trabajo.

Especificación del comportamiento de un avatar en un mundo virtual mediante una ontología

El presente trabajo describe la construcción de una aplicación que controla a un Non Player Character (NPC), en un mundo virtual. La aplicación desarrollada, que tiene como nombre BotManager, realiza dos tareas fundamentales: 1) conectarse al repositorio de conocimiento, que en esta implementación es una ontología expresada en OWL, para obtener las acciones que debe realizar el NPC dentro del mundo virtual; y 2) ordenar al NPC que realice estas acciones en un mundo virtual creado con la plataforma OpenSimulator. BotManager puede tener variadas aplicaciones, por lo tanto puede ser usada como complemento en mundos virtuales aplicados a la educación, simulación, ocio, etc. Ahora bien, la principal razón que motivó el desarrollo del BotManager fue la de crear un sistema de demostración automática de tareas en un mundo virtual destinado a la educación/ entrenamiento. De esta forma, un Sistema Inteligente de Tutoría integrado con un mundo virtual podría demostrar paso a paso a un estudiante cómo realizar una tarea en el mundo virtual. La ontología que lee el BotManager extiende la ontología propuesta en la tesis “Una propuesta de modelado del estudiante basada en ontologías y diagnóstico pedagógico-cognitivo no monótono” de Julia Parraga en el 2011 (Ontología de Julia). La construcción y las pruebas del BotManager se llevaron a cabo en tres etapas: 1) creación de la Ontología de Acciones del NPC que extiende la Ontología de Julia; 2) diseño e implementación de la aplicación en C# que lee la ontología que contiene el plan de acción del NPC, y ordena al NPC realizar las acciones en el mundo virtual; y 3) pruebas de la aplicación con la práctica “preparación de una taza de cafe”, que es parte de un Laboratorio Virtual de Biotecnología. El BotManager se ha diseñado como una aplicación cliente que se conecta a un servidor de Open- Simulator. Por lo tanto, puede ejecutarse en una máquina distinta a la del servidor. Asimismo, en la implementación del BotManager se ha utilizado una librería gratuita denominada LibOpenMetaverse que permite controlar un NPC de forma remota.---ABSTRACT---This paper describes the construction of an application that controls a Non Player Character (NPC), in a virtual world. The application developed, called BotManager, performs two main tasks: 1) the connection to the repository of knowledge, which in this implementation is an ontology expressed in OWL, and retrieving the actions to be performed by the NPC within the virtual world; and 2) commanding the NPC to perform these actions in a virtual world created with the OpenSimulator platform. BotManager can have diverse applications, therefore it can be used as a complement in virtual worlds applied to education, simulation, entertainment, etc. However, the main reason behind the development of BotManager was to create an automatic demonstration of tasks in a virtual world for education / training. Thus, a virtual world integrated with an Intelligent Tutoring Systems could demonstrate step by step to a student how to perform a task in the virtual world. The ontology used by the BotManager extends ontology proposed in the thesis “A proposal for modeling ontologies based student and not monotonous teaching-cognitive diagnosis” by Julia Parraga in 2011 (Julia’s Ontology). Construction and testing of BotManager were conducted in three stages: 1) creation of the NPC Actions Ontology by extending the Julia’s Ontology; 2) design and implementation of the application in C# that reads the ontology containing the plan of action of the NPC, and commands the NPC to perform the read plan in the virtual world; and 3) testing of the application with the practice “preparing a cup of coffee”, which is part of a Virtual Laboratory of Biotechnology. The BotManager has been designed as a client application that connects to an OpenSimulator server. Therefore, it can run on a different machine to the server. To implement the BotManager we have used a free library called libopenmetaverse that allows us to control a NPC remotely.

El software libre como apoyo a la docencia virtual

Comunicación y póster presentados en las VIII Jornadas de Redes de Investigación en Docencia Universitaria "Nuevas titulaciones y cambio universitario", Alicante, 8-9 Julio 2010.

Herramientas, argumentos y métodos de la modelación lineal

El presente trabajo de investigación forma parte de las actividades que se realizan en el desarrollo del proyecto Laboratorio Virtual de Ciencias como estrategia didáctica para profesores del estado de Guerrero, particularmente de Ayutla de los Libres. Muestra las primeras exploraciones de la puesta en escena con estudiantes de nivel medio superior de diseños de aprendizajes basados en prácticas sociales de modelación de contextos extraescolares. Se muestran las herramientas, argumentos y métodos que emplean los actores al modelar fenómenos lineales creciente, decreciente y constante.

Los laboratorios virtuales aplicados a la biología en la enseñanza secundaria: una evaluación basada en el modelo CIPP.

Valora las aportaciones y las limitaciones de los laboratorios virtuales como recurso didáctico para el aprendizaje de procedimientos científicos en Biología. El punto de partida de esta investigación descansa en la evidencia de que el software de simulación, en el que se basan la mayoría de los laboratorios virtuales, permite crear ambientes de aprendizaje enriquecidos donde los estudiantes pueden visualizar procesos complejos e interactuar con ellos, lo cual puede aportar ciertas ventajas para la realización de trabajos prácticos, tanto para los profesores como para los alumnos. Tomando como referencia el análisis de diferentes programas desarrollados con esta finalidad, así como los hallazgos previos de la investigación didáctica acerca de las ventajas pedagógicas de estas herramientas y los obstáculos para su implantación, se ha llevado a cabo la evaluación sistemática de la aplicación de un laboratorio virtual en el aula. El trabajo se sitúa, por tanto, en el ámbito interdisciplinar donde confluyen la didáctica de la Biología y las aplicaciones de la Informática Educativa.

Estudio del bloque temático 'Vibraciones y ondas'.

Obtuvo el cuarto premio de la modalidad B en el XII Certamen de Materiales Curriculares de 2004, organizado por la Consejería de Educación de la Comunidad de Madrid

Las nuevas tecnologías en la enseñanza de las ciencias : propuestas prácticas para Educación Secundaria.

Resumen basado en el de la publicación

Sistema virutal de apoyo para el aprendizaje de la ingeniería térmica.

Convocatoria a los Premios Nacionales de Investigación e Innovación Educativas 2005. Modalidad de Innovación Educativa. Mención Honorífica

Estudio de la influencia de un entorno de simulación por ordenador en el aprendizaje por investigación de la Física en Bachillerato.

Elaborar un programa informático de simulación fundamentado en la Didáctica de las Ciencias Experimentales. Diseñar actividades de investigación adecuadas para ser realizadas con los simuladores. Fomentar el aprendizaje cooperativo entre los estudiantes. Introducir a los estudiantes de Bachillerato en la cultura científica actual que concibe la simulación por ordenador como una herramienta fundamental para la investigación y la experimentación. Elaborar nuevos instrumentos de medida: un test de exploración sobre conceptos de mecánica newtoniana y otro sobre el uso. 110 estudiantes de Bachillerato de Ciencias entre 16 y 18 años de dos institutos de la comarca del poniente de Almería, uno en El Ejido y otro en Adra. La experimentación en el aula se desarrolla a lo largo de cuatro etapas con diferentes diseños experimentales, adaptados a las circunstancias particulares de cada curso académico. La metodología de trabajo del alumnado permanece invariante, consistiendo en la realización de pequeños trabajos de investigación dirigdia por el profesor, utilizando los programas de simulación como laboratorio virtual para experimentar y contrastar hipótesis . Test conceptual, test de escala Likert, cuestión sobre el uso de los ordenadores por los científicos, test CAME(cognición, acción y metodología), test de opción múltiple sobre actitudes científicas, cuestionario sobre el uso y el conocimiento del ordenador, test de opción múltiple sobre procedimientos científicos, test de razonamiento lógico, programa-guía de actividades de investigación, observaciones de aula registradas por el profesor al final de cada sesión, registros informáticos de los diseños y estrategias experimentales elaborados por los estudiantes, grabaciones del sonido de ambiente en el aula, lista de control para que los profesores evalúen los programas informáticos utilizados. Software didáctico desarrollado por el autor: Dinamic para Windows, Mobile, simuladores creados con Interactive Physics. Instrumentos de medida: test sobre conceptos de mecánica newtoniana, cuestionario de evaluación del software didáctico, actividades de investigación. Se reconoce como necesario recopilar datos distintos a los ofrecidos por el problema abordado, Se concibe el pensamiento sobre la realidad como un punto de partida del conocimiento científico, ya que permite la elaboración de modelos. Se considera como objetivo de la ciencia crear modelos que ayuden a la comprensión de los fenómenos naturales. Se asumen los modelos como medios útiles para aprender y explicar. Se asumen los modelos como medios útiles para aprender y explicar . Esta metodología propicia la evolución de las creencias científicas del alumnado hacia un planteamiento más próximo al pensamiento científico.