Dos décadas de inteligencias múltiples : implicaciones para la psicología de la educación.

Resumen tomado de la publicación

Tutor inteligente de aplicación a la didáctica general.

Se construye un sistema inteligente de tutoría. Se analiza la situación de la ciencia cognitiva elaborando modelos operativos de ella. Se construye una arquitectura flexible y robusta mediante dos sistemas expertos cooperantes: el primero asume la tarea de analizar constantemente la situación del estudiante y la información que genera durante las distintas sesiones de aprendizaje con la máquina; el segundo aconseja y actua para optimizar el proceso de aprendizaje desde el punto de vista de la didáctica general, sin considerar en concreto las distintas materias. El tutor inteligente (ETI) opera en un entorno conectado o relacionado con diferentes cursos de enseñanza tutorizada por ordenador. Se analizan las funciones tutoriales y su instrumentalización; ETI ha asumido directamente algunas estrategias de aprendizaje y otras han pasado a los cursos. ETI también tiene por misión diagnosticar y solucionar diferentes problemas incluyendo algunos de motivación del estudiante. Tras construirse el primer prototipo se realizaron diversas pruebas con la ayuda de un simulador que permite la introducción de datos similares a los que el estudiante genera automáticamente durante sus sesiones de aprendizaje.

Diseño de una base de conocimientos dinámica y su aplicación en un entorno educativo.

Proponer un modelo de utilización del ordenador en la enseñanza que no esté basado en el empleo del ordenador como tutor, sino en la utilización de bases de conocimiento dinámicas, capaces de adquirir y operar con el conocimiento representado en el lenguaje natural. Parte de la idea de que un sistema informático de representación del conocimiento para el lenguaje natural debe estar basado en un modelo de la memoria humana. Propone un sistema basado en una base de conocimientos dinámica y en la implementación de un prototipo de la misma. Detalla los procesos que, en el prototipo, crean y mantienen la estructura global y las estructuras elementales que forman la base de conocimientos. Las estructuras elementales forman una red de abstracciones que definen la semántica del sistema. Este sistema propuesto tiene capacidad para tratar información compleja, permite indexar la información compleja en memoria y que el sistema obtenga de forma dinámica unos esquemas semánticos que le permitan interpretar la información que recibe que vaya más allá de los meros casos particulares. Expone, por fin, las posibilidades de una base de conocimientos como la descrita. La principal aportación consiste en el diseño de un sistema basado en una base de conocimientos dinámica y en la implantación de un prototipo de la misma, con una red de estructuras de dependencia conceptual o CD's, lo cual permite procesar el contenido en esa información compleja. Revisa los principales objetivos y logros de la informática educativa. Analiza las posibilidades que ofrecen las técnicas de la ingeniería del software tradicional y las de la inteligencia artificial para la creación de software educativo, y pone de manifiesto las profundas conexiones que existen entre estas técnicas informáticas y la concepción de la enseñanza según los paradigmas conductista y cognitivo.

Aprendizaje colaborativo en enseñanza a distancia : entorno genérico para configurar, realizar y analizar actividades en grupo.

Profundizar en el estudio y desarrollo de modelos de soporte para el aprendizaje colaborativo a distancia, que permite proponer una arquitectura fundamentada en los principios del paradigma CSCL (Computer Supported Collaborative Learning). La arquitectura propuesta aborda un tipo de problema concreto que requiere el uso de técnicas derivadas del trabajo colaborativo, la inteligencia artificial, interfaces de usuario así como ideas tomadas de la Pedagogía y la Psicología. Se diseña una solución completa, abierta y genérica. La arquitectura aprovecha las nuevas tecnologías para lograr un sistema efectivo de apoyo a la educación a distancia. Se organiza en cuatro niveles: el de Configuración, el de Experiencia, el de Organización y el de Análisis. A partir de ella se implementa un sistema llamado Degree. En Degree, cada uno de los niveles de la arquitectura da lugar a un subsistema independiente pero relacionado con los otros. La aplicación saca partido del uso de espacios de trabajo estructurados. El subsistema Configurador de Experiencias permite definir los elementos de un espacio de trabajo y una experiencia y adaptarlos a cada tipo de usuario. El subsistema Manejador de Experiencias recoge las contribuciones de los usuarios para construir una solución conjunta de un problema. Las intervenciones de los alumnos se estructuran basándose en un grafo conversacional genérico. Además, se registran todas las acciones de los usuarios para representar explícitamente el proceso completo que lleva a la solución. Estos datos también se almacenan en una memoria común que constituye el subsistema llamado Memoria Organizativa de Experiencias. El subsistema Analizador estudia las intervenciones de los usuarios. Este análisis permite inferir conclusiones sobre la forma en que trabajan los grupos y sus actitudes frente a la colaboración, teniendo en cuenta además el conocimiento subjetivo del observador. El proceso de desarrollo en paralelo de la arquitectura y el sistema sigue un ciclo de refinamiento en cinco fases con sucesivas etapas de prototipado y evaluación formativa. Cada fase de este proceso se realiza con usuarios reales y se consideran las opiniones de los usuarios para mejorar las funcionalidades de la arquitectura así como la interfaz del sistema. Esta aproximación permite, además, comprobar la utilidad práctica y la validez de las propuestas que sustentan este trabajo.

Realidad virtual : usos y limitaciones en la educación superior.

Parte de la relación del hombre con la tecnología, según la han estudiado Aldous Huxley, Isaac Asimov, Ray Bradbury y Alvin Toffler. Seguidamente, se adentra en la relación entre Tecnología y Educación, donde examina la interacción usuario-computadora. También aborda la Realidad Virtual y el Espacio Cibernético. Realiza un estudio de Internet: su historia, sus elementos y conceptos más importantes, los usos de la Realidad Virtual y el camino hacia la Universidad Virtual, con las experiencias mexicanas en este campo. La segunda parte está dedicada a comparar dos instituciones mexicanas de Educación Superior en el área de la Comunicación y Periodismo en el uso, reflexión y conocimiento de las nuevas tecnologías: El Proyecto Universidad Virtual del sistema del Instituto Superior y de Educación Superior de Monterrey (ITESM) y la Escuela de Periodismo 'Carlos Septién García'.

Desarrollo de sistemas de ayuda inteligente mediante integración de tecnologías y reutilización de información.

Demostrar que es posible proporcionar ayuda efectiva a los usuarios de aplicaciones informáticas complejas a un coste razonable. Se propone un modelo de sistema de ayuda inteligente, que es aplicado al diseño de dos sistemas. Este modelo se caracteriza por la intervención del usuario en la activación del asistente; el acceso a documentación dentro del proceso de ayuda; la adaptación al usuario; y la utilización de una interfaz multimodal. Además, el modelo se basa en la integración de tecnologías ampliamente probadas y en la reutilización de información de distintos tipos. El primer sistema de ayuda desarrollado integra técnicas de recuperación de información, de modelado de usuario y de hipertexto. Por su parte, el otro sistema introduce una representación explícita del conocimiento con el fin de mejorar la efectividad de la ayuda. Se confirma la viabilidad del modelo de sistema de ayuda propuesto, que se adapta a los usuarios y tiene un bajo coste de desarrollo. La asistencia inteligente debe proporcionar al usuario la información necesaria para que realice la tarea en la que tiene dificultades y, además, tiene que facilitar la comprensión de la estructura del sistema. Para ello, los sistemas de ayuda inteligente deben adaptarse al contexto en que se aplican y a las características del usuario. Estos sistemas son útiles en los procesos de enseñanza que se apoyan en el uso del ordenador.

Definición de un agente inteligente para la intercomunicabilidad automática de sistemas de aprendizaje basados en internet.

La sociedad moderna se enfrenta diariamente a una avalancha de información de crecimiento exponencial, debida a la generación constante de nuevas fuentes de información que la producen de forma muchas veces automática y, por tanto, a un ritmo capaz de desbordar a cualquier individuo. Este crecimiento de la información generada hace necesario un aumento de la capacidad de filtrado y asimilación para afrontar la avalancha, seleccionar y aprovechar de ella lo necesario. Los objetivos de este trabajo son estudiar las arquitecturas existentes con vistas a crear un agente inteligente capaz de integrarse en ellas de forma eficaz; facilitar la intercomunicabilidad de sistemas aunque utilicen distintos códigos de representación de los objetos docentes que intercambian; ofrecer una capa de abstracción superior con funcionalidades comunes disponibles para todos los sistemas que cubran las necesidades de comunicación; basar la propuesta en estándares reconocidos y sólidos; estudiar un modelo de nomenclatura para la especificación de las acciones a realizar por el agente en las diversas situaciones que se presenten y para nombrar e identificar las diferentes entidades participativas en todo el proceso, así como sus relaciones. Para conseguir estos objetivos se realiza un repaso al estado del arte en dos áreas principales, los sistemas de teleformación y los agentes inteligentes.. El método de trabajo tiene los siguientes pasos: desarrollo detallado y concreto del objetivo del que se obtendrán las necesidades a cubrir a partir de los elementos actuales para alcanzar dicho objetivo; análisis Particularizado y Profundo de los componentes tecnológicos implicados, adaptados al objetivo, y las necesidades a cubrir con estos componentes; LMS y arquitecturas que deben ser interconectadas. Este estudio será vital para establecer las necesidades y posibilidades. 99 estándares de intercomunicación de LMS, sobre los que se realizará la abstracción a un nivel. Agentes, encargados de la intercomunicación y soporte de la arquitectura que habilitará a los LMS para la interconexión. Enunciado y justificación de la propuesta. En su forma definitiva tras el desarrollo y aplicación de los componentes. Estudio de Viabilidad de la propuesta que llevará a decidir si es factible su implantación y, de no serlo, que habría de cambiar en los sistemas para que lo fuera..

Adaptación dinámica al usuario en un sistema de enseñanza mediante aprendizaje por refuerzo

Uno de los mayores problemas de los sistemas de educación a distancia es su dificultad para facilitar una enseñanza personalizada. Los Sistemas de Educación Adaptativos e Inteligentes en Web (SEAIS) aplican técnicas de inteligencia artificial con el objetivo de adaptar su contenido a los estudiantes. Estos sistemas tienen problemas para definir políticas pedagógicas efectivas. La investigación tiene como objetivo definir el problema de soporte adaptativo a la navegación a través del contenido del sistema y de presentación de dicho contenido como un problema de Aprendizaje por Refuerzo. Al aplicar este modelo, el sistema puede aprender la mejor política pedagógica para cada estudiante.. En primer lugar, se revisa el estado de la cuestión. En segundo lugar, se define el problema de Soporte Adaptativo a la Navegación de los SEAIS como un problema de Aprendizaje por Refuerzo. A continuación, se abordan aspectos previos a la experimentación. Posteriormente se analizan los experimentos con estudiantes simulados. Después de demostrarse que la propuesta es aplicable, se valida con alumnos de la Ingeniería Técnica de Informática de Gestión y de la Ingeniería Superior en Informática. Por último, se presentan las conclusiones y aportaciones del trabajo y futuras líneas de investigación.. Se define el problema de Secuenciar y Presentar el contenido del curso en los sistemas formación a distancia como un problema de Aprendizaje por Refuerzo. Se valida la propuesta realizada. La definición aportada permite que el sistema adapte sus tácticas pedagógicas en función del estudiante..

Aprendizaje de conocimiento de control para planificación de tareas.

La investigación se centra en dos disciplinas de la Inteligencia Artificial: la planificación de tareas y el aprendizaje automático. La planificación en Inteligencia Artificial se lleva a cabo con el desarrollo de sistemas de computación capaces de resolver problemas. Estos problemas deben tener solución a través un plan, integrado por un conjunto de acciones que permitan pasar de una situación inicial a otra nueva, en que se alcancen un conjunto de metas.. Normalmente, existen varias acciones que se pueden aplicar en cada situación o estado, unas hacen posible alcanzar un estado final en que se alcanzan las metas del problema y otras no. La planificación conlleva resolver un complejo problema computacional. Se considera un problema por tamaño del espacio de búsqueda que debe explorarse. Habitualmente se define algún tipo de conocimiento o heurística que permite realizar el plan eficientemente. Por otro lado, se dice de un programa de ordenador que aprende a partir de la experiencia E, con respecto a alguna clase de tarea T y una medida de rendimiento P, si su rendimiento en las tareas T, medido mediante P, mejora con la experiencia.. Este trabajo persigue el desarrollo de sistemas de aprendizaje automático para extraer el conocimiento de control, o heurísticas, adecuado, con el objetivo de incrementar la eficiencia del ordenador. También se intenta diseñar un análisis una metodología de aprendizaje adaptable a distintos paradigmas de planificación capaz de obtener heurísticas. Como trabajos futuros se propone desarrollar la especificación de un lenguaje común de representación del conocimiento de control.

Aprendizaje por refuerzo en espacios de estados continuos.

El aprendizaje por refuerzo es un modelo de aprendizaje que permite implementar comportamientos inteligentes de forma automática. La mayor parte de la teoría del aprendizaje por refuerzo se fundamenta en la programación dinámica. La implementación tradicional de estas funciones en forma tabular no es práctica cuando el espacio de estados es muy grande, o infinito. En este caso es necesario aplicar métodos de generalización que permitan extrapolar la experiencia adquirida para un conjunto limitado de estados, a la totalidad del espacio.. Para resolver el problema mencionado se puede recurrir a dos aproximaciones. Por un lado, existen técnicas basadas en una selección adecuada de puntos significativos y, por otro, se pueden emplear los métodos basados en el desarrollo de funciones de valor con algún método supervisado de aproximación de funciones. El trabajo trata de desarrollar métodos de aprendizaje por refuerzo aplicables en dominios con espacios de estados continuos, partiendo de las dos aproximaciones mencionadas, para fundirlas en un método eficaz que permita que el aprendizaje totalmente automático.. Esta investigación facilita un nuevo método de aprendizaje por refuerzo para dominios con espacios de estados continuos (ENNC-QL). Este método permite aprender tareas en entornos de varias dimensiones con mayor eficacia y el número de parámetros que debe suministrársele es mínimo.

Adaptive computer assisted assessment of free-text students answers : an approach to automatically generate students' conceptual models.

Las formas de evaluación basadas en el uso de tests no pueden identificar muchos errores conceptuales de los estudiantes. Esta investigación tiene como objetivo facilitar un nuevo procedimiento capaz de generar los modelos conceptuales de los estudiantes de forma automática a partir de respuestas en texto libre.. Este trabajo se organiza en tres apartados. En primer lugar, se procede a la revisión del estado de la cuestión. A continuación se describen el procedimiento para generar automáticamente los modelos conceptuales de los estudiantes y los sistemas que implementan dicho procedimiento. Por último se ofrecen: una explicación de los experimentos realizados y sus resultados, las conclusiones obtenidas y las líneas de trabajo futuro. Además se proporciona información para aplicar el procedimiento en otro idioma y/o área de conocimiento.. Se propone un procedimiento para generar automáticamente modelos conceptuales de cada estudiante y de una clase a partir de las respuestas facilitadas al sistema de evaluación automático y adaptativo. Estos sistemas son la evolución de los actuales de evaluación de respuestas en texto libre, que evalúan respuestas en texto libre automáticamente y de forma adaptada al modelo de cada estudiante..

Evaluación de impacto de programas de formación continua y la relación con sus procesos y resultados : experto en formación continua en organizaciones sociales y experto en planificación y gestión de la formación continua en organizaciones sociales.

Esta investigación pretende confirmar que el diseño curricular estudiado alcanza los resultados deseados en el aprendizaje y en el desarrollo profesional y personal de los participantes.. Se analiza el impacto de dos programas de formación continua, el de experto en formación continua en organizaciones sociales y de experto en planificación y gestión de la formación continua en organizaciones sociales. Este trabajo se centra en los efectos del aprendizaje en la esfera individual del alumno y analiza cómo los procesos de gestión y aprendizaje de los programas y sus resultados se relacionan con el impacto de los mismos. En primer lugar se expone el interés de la investigación y la necesidad de redefinir los diseños curriculares de los expertos en formación continua en función de las nuevas demandas. A continuación se aborda el marco teórico del estudio introduciendo conceptos y modelos de evaluación de la formación y de evaluación del impacto de la formación. Posteriormente se describe el modelo, técnicas e instrumentos y el proceso de metaevaluación al que se ha sometido el propio trabajo de esta investigación. También se describen los programas y se desarrollan las hipótesis de partida, desde un planteamiento de trabajo eminentemente cualitativo.. Posteriormente se presenta el trabajo de campo realizado y se muestran los instrumentos de recogida de información y sus tabulaciones..

Modelo computacional de lectura cognitiva para la representación automática de textos

Esta investigación propone un modelo computacional de lectura que elabora una representación de la semántica de un texto como resultado de un proceso en el tiempo. Dicha representación posee una estructura que permite la descripción de las relaciones entre los conceptos leídos y su nivel de significado en cada momento del proceso de lectura.. En este trabajo se presenta el sistema SILC, Sistema de Indexación Mediante Lectura Cognitiva. Éste intenta simular, en parte, procesos cognitivos de alto nivel que operan en el tiempo. En primer lugar, construye una red de asociación conceptual como una memoria lingüística base a partir de una colección de textos que representan el espacio de conocimiento semántico. A continuación genera representaciones de los textos de entrada como redes de conceptos con niveles de activación, que recogen el nivel de significación semántica de los mismos. Para ello, este modelo utiliza el conocimiento semántico lingüístico, previamente construido, y realiza inferencias sobre el mismo mediante la propagación por la red de la activación de los conceptos leídos secuencialmente. La representación generada se emplea posteriormente para indexar documentos para clasificarlos automáticamente. Se realizan experimentos para comparar el modelo con sujetos humanos, tanto durante la lectura, mediante la predicción o inferencia de conceptos, como al final de la misma, mediante la comparación con resúmenes generados por los sujetos.. Los resultados muestran que el sistema es adecuado para modelar de manera aproximada el proceder humano en la lectura y confirman la hipótesis de partida de SILC que considera que se realizan mejor las tareas prácticas del lenguaje cuanto más se asemeje el sistema a los seres humanos. También se demuestra que el sistema es adecuado como marco experimental de validación de hipótesis relacionadas con aspectos cognitivos de la lectura. En otros experimentos de aplicación práctica se observa que, una vez que se optimizan sus parámetros, el modelo de lectura implementado hace a SILC adecuado para su aplicación a tareas reales de procesamiento de lenguaje natural..

Combinación de adaptación y aprendizaje en optimización de estrategias

Los algoritmos genéticos son herramientas de búsqueda global que permiten obtener soluciones a múltiples problemas que están basados en la teoría neo-darwiniana de la evolución, que defiende que los individuos más aptos sobreviven y se reproducen, mientras que los menos aptos perecen.. En esta investigación se propone la combinación del aprendizaje y la herencia para solucionar problemas en entornos variables con algoritmos genéticos, aumentando su velocidad de búsqueda y disminuyendo el coste del uso del aprendizaje. Se plantean dos nuevas variaciones en los algoritmos genéticos, el efecto Baldwin probalístico y la evolución lamarckiana probabilística. Ambas permiten el aprendizaje y la transmisión de la información asimilada de padres a hijos.. En el trabajo se muestran la importancia del aprendizaje para facilitar una correcta adaptación al entorno variable, de localizar un buen punto de partida para comenzar el aprendizaje y la conveniencia de permitir la herencia de la información aprendida..

Aportaciones al proceso de evaluación en sistemas de enseñanza y aprendizaje electrónico.

Las tecnologías de la información y comunicación en el campo de la educación y del aprendizaje, se agrupan junto a internet bajo el término e-learning o tele-formación. La evaluación, es uno de los elementos clave en el diseño de una acción formativa. Tiene un carácter esencial para el proceso de aprendizaje al establecer una estimación de los conocimientos asimilados por los alumnos en la propia acción formativa. La evaluación asistida por ordenador, Computer Assissted Assessment, engloba una serie de instituciones, proyectos de investigación, congresos y revistas con índices elevados de impacto cuyo tema principal es la evaluación de los alumnos en sistemas de enseñanza y aprendizaje electrónico. La estandarización de los sistemas de tele-formación tiene como objetivo reutilizar y facilitar la interoperabilidad de los objetos docentes. Existe una multitud de instituciones que trabajan e investigan en el campo de las tecnologías educativas y, en concreto, en temas relacionados con la evaluación. Esta investigación se propone facilitar una serie de aportaciones para ayudar al profesor-tutor en las actividades relacionadas con la evaluación de alumnos en sistemas de enseñanza y aprendizaje electrónico. La primera aportación del trabajo está basada en la teoría de respuesta al ítem, TRI, y en los test adaptativos informatizados. Se propone un algoritmo de evaluación adaptativo, denominado ALEVIN, ALgoritmo de EValuación INteligente, que permite ajustar o adaptar el examen dependiendo de las contestaciones del alumno, es decir, del nivel demostrado en la prueba de conocimiento. La segunda aportación consiste en un lenguaje de representación, para el diseño interoperable y reutilizable, de configuraciones de evaluación, que permite establecer una serie de características básicas de evaluación. El objetivo de estos atributos es permitir su exportación e importación por distintos sistemas de gestión del aprendizaje, para lograr la intercomunicación y reusabilidad de las configuraciones de evaluación en otras acciones formativas. De esta forma, el tutor podrá disponer de un lenguaje que le permita representar criterios, establecidos a priori, sobre las actividades relacionadas con la evaluación al comienzo de un curso virtual. Este lenguaje se basa, a su vez, en el meta-lenguaje de marcado extendido, XML. Para que las contribuciones mencionadas dispongan de un entorno de ejecución real, se diseña e implementa un sistema gestor de del aprendizaje denominado EDVI - Educación a Distancia Vía Internet en el seno del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Alcalá.