1. Una Metodología de desarrollo de Sistemas Tutores Inteligentes
Marco A. Coral1 - David Mauricio1,2
1
Facultad de Ingeniería de Sistemas, Cómputo y Telecomunicaciones
Universidad Inca Garcilaso de la Vega, Av. Bolívar 1848 – Pueblo Libre, Lima, Perú
2
Facultad de Ingeniería de Sistemas e Informática
Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Av. Germán Amézaga s/n, Lima – Perú
1
mcoral@uigv.edu.pe, 2 dms_research@yahoo.com
Abstract
An Intelligent Tutoring System (ITS) uses intelligent systems to attend the student whom it one by one requires of a
tutor and it guides him in their learning, being software of complex nature and with educational objectives. The present
work proposes a Methodology of development of ITS based on a teaching-learning model supported by a model of
design instruccional, and the methodology RUP adapted a teaching-learning model.
Key words: Systems Intelligent Tutors, RUP, teaching-learning Model, Design instruccional.
Resumen
Un Sistema Tutor Inteligente (STI) utiliza sistemas inteligentes para asistir en forma personalizada al estudiante en el
proceso de aprendizaje, siendo un software de naturaleza compleja y con objetivos educativos. El presente trabajo
propone una metodología de desarrollo de STI basado en un modelo de enseñanza-aprendizaje soportado por un
modelo de diseño instruccional, y la metodología RUP adaptada al modelo de enseñanza aprendizaje propuesto.
Palabras claves: Sistemas Tutores Inteligentes, RUP, Modelo de enseñanza-aprendizaje, Diseño instruccional.
1 INTRODUCCIÓN
Este trabajo propone una metodología para la realización de un STI, utilizando como base el Rational Unified Process
(RUP) adaptándolo al ámbito educativo, se utiliza el RUP por ser orientado a objetos, abierta y adaptable al desarrollo
de diversos tipos de software, se toman consideraciones pedagógicas propias de un Software educativo como el modelo
de enseñanza-aprendizaje a utilizar y el diseño instruccional, este método facilita la colaboración y la participación de
expertos en diferentes áreas del conocimiento de manera organizada para lo cual se establecen ciertos criterios iniciales.
La propuesta en mención consta de dos etapas bien diferenciadas, la etapa pedagógica donde se propone un modelo de
enseñanza-aprendizaje utilizando un STI, el cual define un modelo de diseño instruccional para elaborar el curso o
programa educativo a impartir y la etapa tecnológica donde se define la metodología de desarrollo del STI, asociados a
los requerimientos y condiciones establecidos en la parte pedagógica.
Para elaborar esta metodología se ha tomado en cuenta los puntos críticos concluidos de las investigaciones realizadas
en la fase previa a la propuesta, las cuales pueden resumirse de la siguiente manera; Para los STI la utilización del
soporte Web para llegar a los alumnos es vital, se debe utilizar una interfaz Web, capaz de brindar facilidades en la
navegación, interacción rápida con el usuario y una adecuada presentación de contenidos, un STI debe tomar en cuenta
que los procesos de enseñanza y aprendizaje deben basarse en los enfoques cognitivos y el paradigma de enseñanza
aprender a aprender, el desarrollo del STI debe permitir un trabajo Multidisciplinar donde se puedan integrar
profesionales de diversas especialidades para brindar sus aportes y experiencias en beneficio del STI, del mismo modo
el STI debe ser capaz de adaptar sus estilos de enseñanza a los diversos modelos de educación a distancia, llámese E-
learning, B-learning entre otros.
En el siguiente punto se muestra un resumen del estado del arte de los STI, empezando por las definiciones básicas, su
evolución y su estructura, seguido en el punto 3 de la propuesta a un nivel generalizado y el modelo de enseñanza a
utilizar con un STI, en el punto 4 se hace un detalle a las fases de la propuesta seguido de las conclusiones y las
referencias.
2. 2 LOS SISTEMAS TUTORES INTELIGENTES
Según [29], [26], un STI “es un sistema de software que utiliza sistemas inteligentes para asistir al estudiante que
requiere de un tutorizado uno a uno y lo guía en su aprendizaje, adicionalmente posee una representación del
conocimiento y una interface que permite la interacción con los estudiantes para que puedan acceder al mismo”. Un
Tutor Inteligente ayuda a diagnosticar el estilo del estudiante a un nivel mas individualizado y determina el estado
actual del estudiante, con esta información son capaces de realizar ajustes en los contenidos y la forma de enseñanza,
el STI debe llevar a cabo la tarea de tutorizado adaptando diferentes modalidades o estrategias de enseñanza, de
acuerdo al estilo de aprendizaje que revelara el estudiante.
Los STI se desarrollan en los años 80, con la idea de impartir conocimiento basándose en algunas formas de
inteligencia para guiar al estudiante en el proceso de aprendizaje [32]. Estos sistemas tienen su base en los sistemas de
enseñanza tradicionales desarrollados antes de la aparición de los primeros STI, se conocen con el nombre de CAIs
(Computer- Assisted Instruction – Enseñanza Asistida por Computadoras). Inicialmente los STI se clasificaron en dos
grandes categorías; aquéllos orientados hacia la simulación de dispositivos donde se incluye el aprendizaje de
ambientes de modo instruccional y aquéllos basados en un plan de estudios tradicional. Según [34] la clave para
identificar las diferencias importantes entre los STI es el dominio del conocimiento, los cuales no están relacionados de
forma específica u orientada para poblaciones estandarizadas de estudiantes, tomando en cuenta los dominios y las
capacidades que presentan estos sistemas [33] las clasifica en 7 categorías bien definidas las cuales son utilizadas y
estudiadas hasta la fecha [32], [21], [36]. En cuanto a la estructura que maneja un STI podemos encontrar en [35], [32],
[6], [29], [37] un detalle básico de la misma, la cual consiste en tres módulos que se comunican e interactúan entre sí,
estos módulos son:
x El módulo de dominio del conocimiento, llamado también modulo del experto en la materia, según [53], [38]
este módulo contiene la representación del conocimiento que va ser comunicado, es decir una descripción de
los conceptos y las habilidades que se van a transmitir al estudiante, hay que destacar que este modulo no tiene
una generalización en la implementación ya que los autores proponen diversas formas según sus
requerimientos. En [40] se presenta una estructura del modulo del dominio compuesta por Unidades Básicas
de Aprendizaje el cual se compone a su vez por otros componentes conocidos como Objetivos Instruccionales
(OIs), Conocimientos, Problemas Resueltos, Galería de ejemplos y Explicaciones, mientras que en [39] se
detalla una estructura con los componentes parámetros del sistema, conocimiento y elementos pedagógicos.
x El módulo del estudiante tiene como propósito proveer información sobre el conocimiento que tiene el
estudiante en la materia, esa información será usada por el modelo pedagógico, el cual la compara el
conocimiento que tiene el estudiante sobre el dominio, también compara con el conocimiento del experto para
determinar cuáles son los caminos posibles que la sesión puede tomar y así brindar la guía apropiada. Este
modulo se deriva paulatinamente por medio de la interacción del estudiante con el sistema de la misma forma
en que el maestro puede determinar cuáles son los aspectos de la materia que el estudiante domina y cuáles los
que todavía no domina, el modulo del estudiante también identifica esos aspectos y distingue las versiones
correctas de las incorrectas, necesarias para remediar las fallas del estudiante, este modulo da como resultado
un diagnostico, con lo cual se determinara la forma en que se va a guiar al estudiante. La estructura de este
Modulo puede variar dependiendo del diseño planteado, según nos muestra [40] y [39].
x El módulo Pedagógico contiene la representación del conocimiento experto en los ámbitos relativos a
procesos de evaluación, enseñanza-aprendizaje [39] aprendizaje humano y metodología de enseñanza. Este
módulo determina los planes instruccionales, interpretando el modelo del estudiante con respecto al dominio
[42] y [6].
Estos módulos trabajan de la mano con una interfaz, la cual en sus inicios solo era considerada como un medio de
acceso y sin gran importancia en el desarrollo de la arquitectura del STI por considerarse un problema resuelto desde el
punto de vista del diseño y la metodología, en la actualidad debido al desarrollo y propagación de los entornos Web ha
cobrado gran importancia para la presentación e interacción con el usuario [18]. Este módulo sirve de intermediario
entre el STI y el estudiante, debe ser amigable y fácil de utilizar, del mismo modo debe estar dotada de múltiples
medios de comunicación, eficazmente integrados y combinados para lograr una enseñanza adaptada y eficiente.
Algunos autores la llaman "Interface Multimedia", por contener los mecanismos de representación (imágenes
animadas, imágenes estáticas, sonido, lenguaje oral, lenguaje escrito, reconocimiento de voz, etc.) para la realización de
tareas que el sistema propone al sujeto [52], para su diseño existen diversas metodologías orientadas al trabajo en Web
entre ellas podemos mencionar a RMM (Relationship Management Methodology), OOHDM (The Object-Oriented
Hypermedia Design Model), SOHDM (Metodología de Diseño Hipermedia Orientada a Objetos), WSDM (Método de
Diseño de Sitios Web) [Web Site Design Method] , WAE-Proceso Conallen (Extensión de Aplicación Web para UML)
2
3. [Web Application Extension for UML – Process Conallen], IBM OVID (Object, View and Interaction Desing) (Objeto,
Vista y Diseño de Interacción) por citar algunas importantes. El modelo tradicional de un STI consta según lo expuesto
de módulos que modelizan el conocimiento a enseñar el cual esta plasmado en el modelo del dominio, el seguimiento
de la actividad del estudiante detallado en el modelo del estudiante, el conocimiento pedagógico plasmado en un plan
instruccional de acuerdo a un modelo pedagógico y la interfaz de comunicación con el estudiante. [36]
Módulo del
Estudiante
Módulo Interfaz
Pedagógico
Módulo del
Dominio o
experto
Figura 1. Arquitectura tradicional de un STI.
Aunque este modelo no es único ya que diferentes autores adaptan e integran diferentes módulos para añadirle mayor
funcionalidad, en [50] podemos distinguir una variación en el modelo tradicional de STI, en el cual aparece un modulo
de dialogo (Interfaz), tratado directamente como un modulo parte del STI, el cual es el encargado de la presentación de
los contenidos, mientras que en [51] a la arquitectura clásica se le añade un nuevo componente conocido como sistema
de teleformación, el cual se encarga de la gestión y administración de alumnos y cursos de manera individualizada, mas
un componente llamado Estudiante responsable de la interacción con el STI a través de una interfaz gráfica que
presentara los contenidos, en [36] se hace referencia a la inclusión de un nuevo modulo conocido como el modelo del
instructor el cual examina la actividad de cada instructor para orientación en la entrega de nuevos contenidos o
actualización del dominio, aunque se debe señalar que esta función ya esta contemplada dentro del modelo pedagógico
tradicional, por ultimo en [52] se presenta una arquitectura que incluye un modulo conocido como “Interfase
multimedia inteligente” el cual contiene mecanismos inteligentes de representación de contenidos. Podemos observar
que la estructura de un STI no es única, por tanto la aparición de nuevos modelos dependen exclusivamente del
dominio y del desempeño que se pretenda del STI, lo cual determinara el grado de complejidad del tutor.
Los STI varían considerablemente en cuanto a su arquitectura, su alcance y la forma de construcción, no existe un
método único para construir STI, muchos de ellos se basan en consideraciones de acuerdo al uso que se le va a dar,
existen muchas técnicas que se utilizan en la construcción de los módulos [43], [44], [45], y modelos [29], [32], [46],
[47], [40] utilizados aunque en la actualidad los mas comunes son los orientados a Web [48] por lo cual utilizan en su
diseño conceptos de hipermedia [49], [10].
3 LA PROPUESTA DE UNA METODOLOGÍA DE DESARROLLO DE SISTEMAS TUTORES
INTELIGENTES
Se plantea un esquema general de la propuesta que involucra una fase pedagógica seguida de la fase tecnológica, en la
fase inicial se define el aspecto pedagógico del STI, para lo cual se propone un modelo de enseñanza-aprendizaje
utilizando un STI, el cual deberá seguir un modelo de Diseño Instruccional para la elaboración de contenidos y entrega
del curso. El modelo de diseño Instruccional propuesto tiene como base el modelo ADDIE, el cual esta compuesto por
una serie de etapas o fases el cual debe concluir con la presentación del programa.
Fig. No. 2 Esquema general de la propuesta
3
4. La parte tecnológica equivale a la metodología de software para la cual se utiliza el enfoque orientado a objetos por
considerarse como las más adecuados para construir STI ya que en la actualidad estos manejan partes visuales las
cuales consisten en una serie de objetos que interactúan con otros, estos se identifican y pueden pasarse argumentos
entre si, por otro lado una de las ventajas del paradigma Orientado a Objetos es que el diseño es reutilizable y pueden
ser ampliados para trabajar con otros módulos Orientados a Objetos. Nuestra propuesta adapta el método de Larman
[15], que utiliza el lenguaje UML y esta basado en RUP debido a la flexibilidad que ofrece para introducir o eliminar
elementos, el ciclo de vida propuesto es una adaptación del modelo iterativo incremental de Grady Booch [3], [5].
La propuesta en mención junta las consideraciones de una metodología de Software, un modelo de diseño
instruccional y una metodología de diseño Web, el producto final STI, se construirá siguiendo las actividades
combinadas de los modelos y metodologías señaladas. Nuestra metodología esta definida por una fase de actividades
previas las cuales constan de varias actividades que se realizaran antes de las otras fases, el diseño instruccional es
considerado la segunda fase donde se establecerán las competencias, objetivos educativos, estructuración de los
contenidos, etc. De acuerdo a las consideraciones del análisis y diseño del programa educativo se determinaran los
requisitos y diseño preliminar del Software, para pasar a los ciclos de desarrollo de los módulos del STI, la fase de
desarrollo del diseño instruccional considera el diseño y especificaciones para el ambiente de aprendizaje (ambiente
Web) en este punto empezamos a desarrollar la metodología OOHDM [25] para el diseño Web, lo cual se culminara en
la fase de ciclo de desarrollo de la interfaz con estas consideraciones iniciales, la fase final de distribución y pruebas
coincide con la fase de implementación del diseño instruccional, donde se procederá a implementar el STI seguido de
las pruebas de Software y evaluación del diseño instruccional para su mantenimiento respectivo.
Inicio Elaboración Construcción Transmisión
Diseño
Instruccional Ciclo de desarrollo n
Especificación
de requisitos Ciclo de desarrollo 2
de Sistema y
SW Diseño
Análisis y
Acciones Previas
diseño Detallad
preliminar Codificaci
ón
Ciclo de desarrollo
Integración
Diseño y pruebas
Detallad
Codificaci
ón
Integración
y pruebas
Distribución y
pruebas
Fig. 3 Propuesta de un modelo de Ciclo de vida Iterativo e Incremental basado en RUP para el desarrollo de un STI
Etapas de la Metodología propuesta:
• Acciones Previas
• Diseño instruccional
• Especificación de Requisitos del sistema y de software
• Análisis y diseño preliminar
• Ciclos de desarrollo
• Distribución y pruebas.
En los siguientes puntos detallamos de manera específica la parte pedagógica con la propuesta de un modelo de
enseñanza-aprendizaje utilizando un STI con el desarrollo del modelo de diseño instruccional planteado y la
especificación de la parte tecnológica, es decir las especificaciones para el desarrollo del STI.
4
5. 3.1 Planteamiento de un modelo de enseñanza-aprendizaje utilizando un STI.
Metodología de
Desarrollo para STI
El desarrollo de destrezas
cognoscitivas
Modelo de Diseño
Instruccional
Programa del
Curso Aprender a Pensar
Elaboran
Construcción del
conocimiento
Equipo de
Trabajo
Desarrollan Utilizara
Estudiante
Sistema
Tutor
Inteligente
Realimentación
Plataforma Educativa
Enseñanza Aprendizaje
Fig. No. 4 Modelo de enseñanza-aprendizaje utilizando un STI. Elaboración propia
La utilización de un STI propone el uso de un modelo pedagógico soportado sobre una plataforma educativa para
educación a distancia, bajo esta consideración, se plantea un modelo pedagógico que representa la forma de enseñanza-
aprendizaje usando un STI, el modelo contempla la utilización de un modelo de diseño instruccional por parte del
grupo de trabajo para la elaboración de cursos y contenidos [16], los cuales buscan desarrollar en el estudiante destrezas
cognoscitivas, la construcción de su propio conocimiento y nuevas habilidades como el aprender a pensar. A su vez
este grupo de trabajo debe ser responsable del desarrollo del STI que utiliza los contenidos desarrollados en la etapa
inicial para impartirlos a los estudiantes, se debe especificar que el equipo de especialistas es multidisciplinar,
conformado por expertos pedagógicos, ingenieros de Software, desarrolladores, técnicos, etc.
El proceso de enseñanza se realiza a través de la impartición de los cursos y contenidos por medio del STI y la
administración de la plataforma educativa, la cual puede ser e-learning, B-learning o de cualquier otro tipo según sea el
caso de la organización, se debe resaltar que esta propuesta considera que el STI trabaja siempre sobre una plataforma
educativa ya construida o sobre una que se construirá para el STI, esta plataforma es administrada por medio de un
Tutor Telemático encargado de definir los roles de los alumnos y los responsables del manejo del STI, aunque pueden
ser la misma persona hay que resaltar que un tutor Telemático no necesariamente es un experto pedagógico.
El proceso de aprendizaje se da a través de la interacción con los contenidos por parte de los estudiantes, esta se
establece a través de las distintas relaciones que se generan entre los materiales de aprendizaje y los alumnos. Estas
relaciones se han previsto a partir del diseño instruccional y están en coherencia con los objetivos educativos que
persigue la institución. El modelo de diseño Instruccional maneja fases especificas y de cada una de ellas se obtiene un
entregable, el diseño instruccional tiene como objetivo la elaboración del programa que se ofrecerá al estudiante a
través del STI, pero se debe detallar que para el desarrollo del software (STI) se debe combinar los entregables del
diseño instruccional con las especificaciones de la metodología del software, para ser considerado un software con
5
6. orientaciones pedagógicas, de lo contrario el Software elaborado solo en base a las consideraciones metodológicas
tradicionales pierden su vocación pedagógica siendo inútiles para procesos de enseñanza-aprendizaje.
4 ESPECIFICACIÓN DE LA METODOLOGÍA PROPUESTA
4.1 Acciones Previas
En esta fase se busca determinar los criterios iniciales y el equipo de trabajo para el proyecto de desarrollo de un STI se
mencionan las actividades y un resumen de las mismas:
Actividades Resumen
x Análisis de la La primera acción a realizar es determinar si existe una necesidad educativa que justifique la
necesidad elaboración de un STI como alternativa de estudio a la ya existente por la organización, en
educativa este punto se debe determinar las plataformas existentes, el tipo de SW que existe en la
organización y ponderarlos de manera tal manera que el desarrollo de un STI, sea necesario
para la organización, se pueden utilizar informes de SW y entrevistas con las autoridades
claves de la organización para determinar si es posible desarrollar un STI, como resultado se
obtendrá un resumen de evaluación de viabilidad para el inicio del proyecto.
x Elaboración del Esta actividad busca elaborar un equipo de trabajo que desarrollará las fases de la
equipo metodología, este equipo dispondrá de un conjunto de expertos que trabajaran en conjunto.
La composición del equipo puede ser dinámica, incorporando a un conjunto de expertos
significativos en esta fase inicial y aumentando su número a medida que se desarrollan las
siguientes fases.
La creación de STI, compete a diferentes áreas del saber por ello, es necesario recurrir a
especialistas en desarrollos de software, planificadores eficaces y docentes conocedores del
área en que se desarrollará el STI, estos pueden ser:
x Profesionales del área: Profesores y especialistas en pedagogía para determinar los
contenidos a incluir y expertos en diseño instruccional.
x Desarrolladores de software: Analistas y programadores. Para el análisis del
proyecto y la codificación.
x Apoyo técnico (diseño gráfico y sonido): De acuerdo a las dimensiones del
desarrollo habrá operadores, diseñadores gráficos, especialistas en sonido, vídeo.
x Apoyo logístico: investigadores, encuestadores, archivadores, etc.
El resultado de esta actividad es al conformación de un equipo inicial de trabajo.
x Elaboración de Los criterios determinaran la forma de trabajo y el estilo del proyecto, esto es trascendental
criterios para el para el desarrollo ya que condicionará la elección y caracterización de las distintas
desarrollo actividades que comprende la metodología, los criterios deben basarse en enfoques
cognoscitivos, conductistas, etc. Para el SW se propondrán técnicas tradicionales o de última
generación, en este punto se deberá obtener un bosquejo sobre las tendencias iniciales para el
desarrollo y la orientación pedagógica que se desea para el STI.
x Elaboración de un Se busca la elaboración de un plan de trabajo tentativo de acuerdo a las fases del proyecto y
plan de trabajo especificar un calendario de reuniones para el equipo de trabajo como mínimo al inicio de
tentativo y manera presencial y al culminar una actividad. Las reuniones al finalizar una actividad
calendario de pueden realizarse de manera no presencial con medios electrónicos, video conferencia, Chat
reuniones o e-mail, no necesariamente tienen qué ser presénciales, pero deben permitir un intercambio
de ideas entre los participantes, como resultado de esta actividad se debe obtener un
calendario tentativo de inicio y final de cada fase.
4.2 El Modelo de Diseño Instruccional.
El diseño de instrucción puede ser definido como un conjunto de procedimientos sistemáticos para el desarrollo de
ambientes educativos, estos ambientes pueden ser presénciales o no presénciales [27], [31] Según [30], [28] puede ser
definido como un proceso sistemático, planificado y estructurado donde se producen una variedad de materiales
educativos orientados a las necesidades de los educandos u objetivos instruccionales con lo cual se busca asegurar la
calidad del aprendizaje. Existen diferentes tipos de objetivos instruccionales por lo tanto se requieren diferentes
estrategias para que el educando logre los objetivos de la instrucción en forma efectiva, en la actualidad se tienden a
modificar constantemente el orden o la secuencia del diseño de acuerdo al enfoque de aprendizaje propuesto, por lo
cual se puede afirmar que no existen modelos únicos que satisfagan los criterios de una organización en particular.
6
7. Un modelo instruccional puede tener ciertas fases bien definidas [14], Análisis, diseño, desarrollo e implementación.
Según [24] los modelos instruccionales pueden ser utilizados para producir materiales educativos que van desde los
módulos para lecciones especificas hasta el desarrollo de cursos de universidad o empresa a distancia o presencial [2],
en [24], [7] se señalan algunos modelos importantes utilizados para el diseño instruccional.
El modelo de diseño instruccional propuesto se basa en el modelo ADDIE, por existir precedentes de un buen
desempeño en el desarrollo de contenidos Web y educación a distancia tal como lo detalla [2] en el análisis sobre el
rendimiento para los programas de enseñanza de CISCO, de igual modo a demostrado ser muy útil para administración
y desarrollo de ficheros electrónicos como lo detalla [28]. Según [30] el Modelo ADDIE es un modelo comúnmente
utilizado en el diseño de la instrucción tradicional, orientado para el medio electrónico como por ejemplo Internet, es
un modelo genérico y se compone de las siguientes fases: análisis, diseño, desarrollo, realización, y evaluación. La
propuesta en mención toma consideraciones del modelo europeo Tuning para la elaboración de contenidos educativos y
especificación de competencias [4], [8], [11]. El presente trabajo no desarrolla las fases y las adaptaciones realizadas en
el modelo de diseño instruccional por centrarse en la metodología de desarrollo del STI, sin embargo se hace una breve
referencia al proyecto Tuning..
Análisis
Diseño
Bosquejo Desarrollo
Del Curso Implementación
- Objetivos Inst. (Realización)
- Plan evaluación
- Actividades de - Recursos de
Aprendizaje Aprendizaje.
- Especificación de - Instrumentos de
Materiales Entrega
evaluación
Del Curso
- Recursos de
Instrucción
- Definición del
Ambiente Web
Evaluación
Fig. No. 5 Especificación del Diseño Instruccional adaptado del modelo ADDIE.
4.2.1 El enfoque Tuning.
El proyecto Tuning para Europa o América Latina es una iniciativa de las universidades donde se busca iniciar
sesiones de diálogo para intercambiar información y para mejorar la colaboración entre las instituciones de educación
superior, según [19] el Proyecto Tuning pretende ser una plataforma de intercambio de información y de debate sobre
titulaciones, materias, contenidos, métodos de enseñanza, evaluación, elementos de control de calidad y de
transferencia de créditos (ECTS, Sistema Europeo de Transferencia de Créditos).
Este proyecto requiere nuevos diseños curriculares y cambios en los procesos enseñanza-aprendizaje, para ello Tuning
pretende dotar de instrumentos metodológicos para cumplir estos objetivos, definiéndose para ello cuatro líneas de
trabajo [12]: destrezas generales y académicas (Línea 1), conocimiento, currículum, contenidos (Línea 2), ECTS como
un sistema de acumulación de créditos (Línea 3:) y métodos de enseñanza y aprendizaje, evaluación y desempeño, y
calidad (Línea 4), se busca que este proyecto culmine en el año 2010 ya que actualmente se encuentran culminando la
primera línea. Para nuestra propuesta utilizamos el enfoque de competencias definidas en la línea 1 del proyecto tuning,
no se pretende ser parte del proyecto Tuning o estandarizar los conceptos de enseñanza-aprendizaje para las
instituciones como se desea en Tuning, nuestra propuesta pedagógica inicialmente esta basado en aprendizaje
cognitivo, constructivo y socio cognitivo [4], por lo cual los objetivos instruccionales deben basarse en competencias o
en el paradigma educativo de aprender a aprender [13], [17], mismos criterios utilizados en la línea 1 del proyecto
tuning. Por ello en la fase de diseño del Modelo instruccional definimos los objetivos instruccionales y competencias
para nuestro programa educativo utilizando las competencias definidas por Tuning para la educación superior.
7
8. 4.3 Especificación de requisitos
El objetivo de esta actividad es obtener los productos entregables y los productos no entregables o internos. Los
productos entregables son aquellos que se entregan oficialmente al cliente como parte del desarrollo en fechas
previamente acordadas, mientras que los no entregables son productos internos al desarrollo que no se entregan al
cliente. El producto entregable es el Documento de Requisitos del Sistema (DRS), adaptado de [1], se debe recordar
que estas actividades se realizan tomando como base los resultados obtenidos del proceso de análisis y diseño del
modelo Instruccional. Las actividades recomendadas para obtener los productos descritos en esta fase son las
siguientes:
Actividades Productos
x Obtener información sobre el dominio del x Documento de Requisitos del Sistema (DRS).
problema y el sistema actual. Estructura:
x Identificar/revisar los objetivos del sistema. Portada
x Identificar/revisar los requisitos de Lista de cambios
información. Índice
x Identificar/revisar los requisitos funcionales. Lista de figuras
x Identificar/revisar los requisitos no Lista de tablas
funcionales. 1. Introducción
2. Participantes en el proyecto
x Priorizar objetivos y requisitos. 3. Descripción del sistema actual
4. Objetivos del sistema
5. Catálogo de requisitos del sistema
5.1 Requisitos de información
5.2 Requisitos funcionales
5.2.1 Diagramas de casos de uso
5.2.2 Definición de actores
5.2.3 Casos de uso del sistema
5.3 Requisitos no funcionales
6. Matriz de rastreabilidad objetivos/requisitos
7. Glosario de términos
8. Conflictos pendientes de resolución
Apéndices [opcionales]
4.4 Análisis y diseño preliminar
En esta fase se debe comprender el sistema utilizando para el análisis y el diseño de software las consideraciones
obtenidas del proceso de diseño instruccional, la visión que se tenga del sistema y la arquitectura debe ser una
consecuencia de los resultados del diseño Preliminar, en esta fase se utilizan diferentes modelos para representar el
análisis entre ello el Modelo de datos del sistema, Modelo de procesos del sistema, Modelo de eventos del sistema y la
realización de prototipos del sistema utilizando las bases sobre especificación del ambiente de aprendizaje propio de la
fase de desarrollo del modelo instruccional.
Actividades Productos
x Analizar los requisitos de almacenamiento de x Diagramas de casos de uso de alto nivel
información x Descripción textual de los pasos de cada caso de uso
x Analizar los requisitos funcionales x El equipo de trabajo en esta fase puede utilizar el DAS
x Analizar los requisitos no funcionales (Documento de Análisis del Sistema) como entregable
x Desarrollar prototipos si así se requiere [1].
4.5 Ciclos de desarrollo
La metodología esta pensada para ser utilizada con varios ciclos de desarrollo, donde cada ciclo corresponderá a un
modulo del STI, sin embargo ya que los módulos son independientes se puede realizar el desarrollo en paralelo, se
procederá a realizar el diseño detallado, codificación y las pruebas correspondientes al modulo, cada ciclo consta
actividades genéricas, se debe mencionar que la interfaz se desarrolla utilizando una metodología Web definida en las
fases de desarrollo e implementación del diseño instruccional.
8
9. Diseño detallado
Actividades Productos
x Especificación del prototipo y modulo a x Modelo de Datos detallado
desarrollar x Diseño de implementación.
x Descripción del diseño del Software y de la x Plan de Pruebas
arquitectura a nivel detallado.
x Descripción del flujo de de información,
bases, interfases y algoritmos a nivel del
prototipo
Codificación y pruebas
Actividades Productos
x Codificación x Código documentado
x Pruebas de unidad x Documentos de Código
x Resúmenes de Prueba de unidad
Integración
Actividades Productos
x Integración x Producto Software mas complejo
x Pruebas de integración x Resumen de pruebas de integración
4.6 Distribución y pruebas.
La distribución puede ser considerada como la implementación del sistema, donde las aplicaciones construidas pasan a
ser instaladas en las diferentes estaciones de trabajo, y se realizan las pruebas correspondientes [22], entre ellas la
funcionalidad, usabilidad, confiabilidad, amigabilidad, etc. Para la validación y pruebas del STI utilizaremos el enfoque
sistémico adaptado de [9], [23] las cuales utilizan un enfoque sistémico y pueden ser perfectamente validados con otros
tipos de sistema sea Software educativo o STI, presentamos un algoritmo de evaluación para el STI especificado en
[20] y una tabla de validación de los niveles de calidad basados en los 3 criterios claves para la evaluación de un
software educativo.
Inicio de evaluación
del STI
No Preselección de un STI
¿El STI esta en comercial, utilizando formatos
desarrollo? de especificaciones
Si
Aplicar el Modelo Sistémico de
Calidad, por expertos en Si ¿Vale la pena
contenido, diseño instruccional e Evaluar?
informática
Sacar conclusiones y No
recomendaciones sobre el STI
evaluado, utilizando formatos
específicos
Fin de evaluación del
STI
Fig. No. 6 Algoritmo para realizar la evaluación del STI
9
10. Funcionalidad Usabilidad Fiabilidad Nivel de calidad
Satisfecha No Satisfecha No Satisfecha Básico
Satisfecha No Satisfecha Satisfecha Básico
Satisfecha Satisfecha No Satisfecha Intermedio
Satisfecha Satisfecha Satisfecha Avanzado
Tabla No. 1 Niveles de calidad del STI con respecto a las categorías satisfechas, adaptado del modelo MOSCA, [20]
Las actividades relevantes y los productos entregables en esta fase se resumen en el siguiente cuadro, que se puede
utilizar para el mantenimiento respectivo del sistema.
Actividades Productos
x Implantación x Software implantado en el sistema
x Aceptación del sistema x Manual de instalación y de usuario
x Mantenimiento x Software actualizado
x Informes de problemas y cambios
5 CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS
Los STI varían considerablemente en cuanto a su arquitectura, su alcance y la forma de construcción, no existe un
método único para construir un STI, muchos de ellos se basan en consideraciones de acuerdo al uso que se le va a dar,
existen muchas técnicas y modelos utilizados aunque en la actualidad los mas comunes son los orientados a Web por lo
cual utilizan en su diseño conceptos de hipermedia. Podemos afirmar que para desarrollar un STI se necesita de un
trabajo multidisciplinar entre profesionales de educación, informática, y psicología, ya que estos responden a demandas
y problemáticas concretas de trabajo, están orientados a un sector en particular y en definitiva se van a orientar a
estudiantes específicos.
Los STI muestran gran eficacia frente a otros medios de educación a distancia, estas aplicaciones consideradas
inteligentes se encuentran en las universidades virtuales y diferentes instituciones que necesitan capacitar y proveer
conocimientos a determinado personal, por ello es importante la creación de una metodología que permitan una
enseñanza mas efectiva y adecuada a los problemas de espacio tiempo.
La propuesta busca englobar en un solo contexto el entorno pedagógico con el entorno tecnológico utilizando los
métodos de diseño instruccional para la creación de contenidos como entradas para las especificación del requisitos del
sistema, se busca obtener un sistema de software que cumpla con los requisitos de funcionalidad y a su vez cumpla con
los estándares pedagógicos propios del sistema educativo.
Las líneas futuras del trabajo se centran en la convergencia de una metodología orientada a objetos para la
especificación del ambiente de aprendizaje en la fase de diseño del modelo instruccional y la fase de ciclo de
desarrollo para el modulo de la interfaz del STI, la especificación del caso de estudio y los resultados obtenidos al
aplicar la metodología.
Referencias
[1]. A. Durán. "Un Entorno Metodológico de Ingeniería de Requisitos para Sistemas de Información" Tesis Doctoral,
septiembre 2000. Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. Universidad de Sevilla. Septiembre 2000.
[2]. Benson, Angela D.; Bothra, Jashoda; Sharma, Priya. A Performance Support Tool for Cisco Training Program
Managers. TechTrends: Linking Research & Practice to Improve Learning, Mar/Apr2004, Vol. 48 Issue 2, p54-79,
7p, 4 charts; (AN 13245843).
[3]. Booch, Grady 1994. Object-Oriented Analysis and Design with Applications. Second Edition. 589 páginas.
Addison-Wesley Publishing Company Inc. ISBN 0-8053-5340-2
[4]. O. Buzón y R. Barragán. UN MODELO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE PARA LA IMPLANTACIÓN DEL
NUEVO SISTEMA DE CRÉDITOS EUROPEOS EN LA MATERIA DE “TECNOLOGÍA EDUCATIVA“.
Revista Latinoamericana de Tecnología Educativa, 3 (1), 2004. [http://www.unex.es/
didactica/RELATEC/sumario_3_1.htm].
[5]. José I. Cao. El Ciclo de Vida Orientado a Objetos según el Método de Grady Booch. REPORTES TECNICOS en
Ingeniería del Software ISSN 1667-5002. RTIS Volumen 4, Nro 3, Pág. 1-16 Año 2002.
[6]. Zulma Cataldi, Fernando Salgueiro, Fernando Javier Lage, Ramón García-Martínez. SISTEMAS TUTORES
INTELIGENTES: LOS ESTILOS DEL ESTUDIANTE PARA SELECCIÓN DEL TUTORIZADO. Revista de
Informática Educativa y Medios Audiovisuales ISSN 1667-8338 Año 2, Volumen 2, Número 4 pag. 70-83 2002.
10
11. [7]. Pedro S. Cookson. ELEMENTOS DE DISEÑO INSTRUCCIONAL PARA EL PRENDIZAJE SIGNIFICATIVO
EN LA EDUCACIÓN A DISTANCIA. Taller organizado a la IV Reunión Nacional de Educación Superior,
Abierta y a Distancia 30 de abril – 2 de mayo del 2003 Universidad de Sonora, Hermosillo, México
[8]. Mario de Miguel Diaz. Adaptación de los planes de estudio al proceso de Convergencia Europea. Madrid Octubre-
2004. Proyecto EA 2004-0024
[9]. Díaz-Antón, G., Pérez, M., Grimán, A., Mendoza, L. Instrumento de evaluación de software educativo bajo un
enfoque sistémico. Educatec 2003
[10]. L. Elizondo-Montemayor, Ph.D. Formative and Summative Assessment of the Problem-Based Learning
Tutorial Session Using a Criterion-Referenced System. The Journal of the International Association of Medical
Science Educators. VOLUME 14 NUMBER 1 2004.
[11]. R. García y M. Rebollo C. EL MODELO PEDAGÓGICO DE LA FORMACIÓN UNIVERSITARIA Y EL
CRÉDITO EUROPEO: UNA EXPERIENCIA DE INNOVACIÓN EN LA ASIGNATURA “INFORMÁTICA
APLICADA A LA INVESTIGACIÓN EDUCATIVA”. Revista Latinoamericana de Tecnología Educativa, 3 (1),
2004. [http://www.unex.es/ didactica/RELATEC/sumario_3_1.htm].
[12]. González, J y Wagenaar, R.(Coords) (2003). Tuning Educational Structures in Europe. Universidad de
Deusto.
[13]. How to write and use instructional objectives. 6th edition. Upper Saddle River, NJ: Merrill. 2000.
[14]. Häkkinen, P. Challenges for design of computer–based learning environments. British Journal of Educational
Technology, Sep2002, Vol. 33 Issue 4, p461-469, 9p; (AN 7188729).
[15]. Larman, C. Applying UML and Patterns. Prentice-hall, 1999
[16]. Merrill, M. D. (1996). Instructional Transaction Theory: Instructional Design Based on Knowledge Objects.
Educational Technology, 36, 30-37.
[17]. M. Montanero, V. Mateos, V. Gómez, R. Alejo, J. Llanos. Orientaciones para la elaboración del plan docente
de una materia. Guía extensa 2005 UEx al EEES. Oficina de Convergencia Europea. Proyecto Tuning
[18]. Moura, S. S.; Schwabe, D.; “Interface Development for Hypermedia Applications in the Semantic Web”, Proc.
of LA Web 2004, Ribeirão Preto, Brasil. IEEE CS Press, pp 106-113, ISBN 0-7695-2237-8.
[19]. PALOMINO MORAL, P.A., FRIAS OSUNA, A., GRANDE GASCON, M.L. et al. El Espacio Europeo de
Educación Superior y las competencias enfermeras. Index Enferm, primavera/verao 2005, vol.14, no.48-49, p.50-
53. ISSN 1132-1296.
[20]. Mendoza, L., Pérez, M., Rojas, T. (2001) “Modelo sistémico para estimar la calidad de los sistemas de
software”. (MOSCA).ASOVAC, Acta Científica Venezolana, (53:3) p 435. LISI, Universidad Simón Bolívar.
[21]. Murray, T., Blessing, S., & Ainsworth, S. (Eds.) (2003). Authoring Tools for Advanced Technology Learning
Environments: Towards cost-effective adaptive, interactive and intelligent educational software. Dordrecht, The
Netherlands: Kluwer.
[22]. Pressman S. Roger. Ingeniería de Software Un enfoque Práctico. México: Mc Graw Hill, 5ta. Edición, 2002.
[23]. Pérez, M.; Méndez, Edumilis; Mendoza, L; Griman, A. "A Model for Productivity and Systemic Quality for
Systems Development Process". Americas Conference on Information Systems - AMCIS 2005. Omaha, Nebraska,
Estados Unidos de América. Agosto 2005. CD: "Proceedings of the Eleventh Americas Conference on Information
Systems - AMCIS 2005". pp. 3037 – 3048.
[24]. Elena Qureshi. Instructional Design Models. 2004, Recuperado el día 156-03-2006 de
http://cindisi.human.ula.ve/dinstruccional/modelos.htm
[25]. D. Schwabe, R. Pontes, and I. Moura, "OOHDMWeb: An Environment for Implementation of Hypermedia
Applications in the WWW," ACM SigWEB Newsletter, vol. 8, no. 2, 1999.
[26]. Fernando Salgueiro, Guido Costa, Zulma Cataldi, Fernando Javier Lage, Ramón García-Martínez. Sistemas
Tutores Inteligentes con modelado del tutor y del estudiante para mejorar los aprendizajes de programacion en
ingeniería. JEITICS 2005.
[27]. Enrique A. Sierra, Alejandro Hossian y Ramón Garcia-martínez. Sistemas expertos que recomiendan
estrategias De instrucción. Un modelo Para su desarrollo. Revista latinoamericana de tecnología educativa.
Volumen 1. Número 1 (2002).
[28]. Tsai, Howard; Lowell, Kay; Liu, Peilin; MacDonald, Laurie; Lohr, Linda. Graduate Student Perspectives on
the Development of Electronic Portfolios Part two. TechTrends: Linking Research & Practice to Improve
Learning, May/Jun2004, Vol. 48 Issue 3, p56-60, 4p; (AN 13705746).
[29]. VanLehn, K (1988). Student Modelling. M. Polson. Foundations of Intelligent Tutoring systems. Hillsdale.
N.J. Lawrence Erlbaum Associates, 55-78.
[30]. Visscher-Voerman, Irene; Gustafson, Kent L.. Paradigms in the Theory and Practice of Education and
Training Design. Educational Technology Research & Development, 2004, Vol. 52 Issue 2, p69-89, 21p; (AN
15235634).
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![2 LOS SISTEMAS TUTORES INTELIGENTES
Según [29], [26], un STI “es un sistema de software que utiliza sistemas inteligentes para asistir al estudiante que
requiere de un tutorizado uno a uno y lo guía en su aprendizaje, adicionalmente posee una representación del
conocimiento y una interface que permite la interacción con los estudiantes para que puedan acceder al mismo”. Un
Tutor Inteligente ayuda a diagnosticar el estilo del estudiante a un nivel mas individualizado y determina el estado
actual del estudiante, con esta información son capaces de realizar ajustes en los contenidos y la forma de enseñanza,
el STI debe llevar a cabo la tarea de tutorizado adaptando diferentes modalidades o estrategias de enseñanza, de
acuerdo al estilo de aprendizaje que revelara el estudiante.
Los STI se desarrollan en los años 80, con la idea de impartir conocimiento basándose en algunas formas de
inteligencia para guiar al estudiante en el proceso de aprendizaje [32]. Estos sistemas tienen su base en los sistemas de
enseñanza tradicionales desarrollados antes de la aparición de los primeros STI, se conocen con el nombre de CAIs
(Computer- Assisted Instruction – Enseñanza Asistida por Computadoras). Inicialmente los STI se clasificaron en dos
grandes categorías; aquéllos orientados hacia la simulación de dispositivos donde se incluye el aprendizaje de
ambientes de modo instruccional y aquéllos basados en un plan de estudios tradicional. Según [34] la clave para
identificar las diferencias importantes entre los STI es el dominio del conocimiento, los cuales no están relacionados de
forma específica u orientada para poblaciones estandarizadas de estudiantes, tomando en cuenta los dominios y las
capacidades que presentan estos sistemas [33] las clasifica en 7 categorías bien definidas las cuales son utilizadas y
estudiadas hasta la fecha [32], [21], [36]. En cuanto a la estructura que maneja un STI podemos encontrar en [35], [32],
[6], [29], [37] un detalle básico de la misma, la cual consiste en tres módulos que se comunican e interactúan entre sí,
estos módulos son:
x El módulo de dominio del conocimiento, llamado también modulo del experto en la materia, según [53], [38]
este módulo contiene la representación del conocimiento que va ser comunicado, es decir una descripción de
los conceptos y las habilidades que se van a transmitir al estudiante, hay que destacar que este modulo no tiene
una generalización en la implementación ya que los autores proponen diversas formas según sus
requerimientos. En [40] se presenta una estructura del modulo del dominio compuesta por Unidades Básicas
de Aprendizaje el cual se compone a su vez por otros componentes conocidos como Objetivos Instruccionales
(OIs), Conocimientos, Problemas Resueltos, Galería de ejemplos y Explicaciones, mientras que en [39] se
detalla una estructura con los componentes parámetros del sistema, conocimiento y elementos pedagógicos.
x El módulo del estudiante tiene como propósito proveer información sobre el conocimiento que tiene el
estudiante en la materia, esa información será usada por el modelo pedagógico, el cual la compara el
conocimiento que tiene el estudiante sobre el dominio, también compara con el conocimiento del experto para
determinar cuáles son los caminos posibles que la sesión puede tomar y así brindar la guía apropiada. Este
modulo se deriva paulatinamente por medio de la interacción del estudiante con el sistema de la misma forma
en que el maestro puede determinar cuáles son los aspectos de la materia que el estudiante domina y cuáles los
que todavía no domina, el modulo del estudiante también identifica esos aspectos y distingue las versiones
correctas de las incorrectas, necesarias para remediar las fallas del estudiante, este modulo da como resultado
un diagnostico, con lo cual se determinara la forma en que se va a guiar al estudiante. La estructura de este
Modulo puede variar dependiendo del diseño planteado, según nos muestra [40] y [39].
x El módulo Pedagógico contiene la representación del conocimiento experto en los ámbitos relativos a
procesos de evaluación, enseñanza-aprendizaje [39] aprendizaje humano y metodología de enseñanza. Este
módulo determina los planes instruccionales, interpretando el modelo del estudiante con respecto al dominio
[42] y [6].
Estos módulos trabajan de la mano con una interfaz, la cual en sus inicios solo era considerada como un medio de
acceso y sin gran importancia en el desarrollo de la arquitectura del STI por considerarse un problema resuelto desde el
punto de vista del diseño y la metodología, en la actualidad debido al desarrollo y propagación de los entornos Web ha
cobrado gran importancia para la presentación e interacción con el usuario [18]. Este módulo sirve de intermediario
entre el STI y el estudiante, debe ser amigable y fácil de utilizar, del mismo modo debe estar dotada de múltiples
medios de comunicación, eficazmente integrados y combinados para lograr una enseñanza adaptada y eficiente.
Algunos autores la llaman "Interface Multimedia", por contener los mecanismos de representación (imágenes
animadas, imágenes estáticas, sonido, lenguaje oral, lenguaje escrito, reconocimiento de voz, etc.) para la realización de
tareas que el sistema propone al sujeto [52], para su diseño existen diversas metodologías orientadas al trabajo en Web
entre ellas podemos mencionar a RMM (Relationship Management Methodology), OOHDM (The Object-Oriented
Hypermedia Design Model), SOHDM (Metodología de Diseño Hipermedia Orientada a Objetos), WSDM (Método de
Diseño de Sitios Web) [Web Site Design Method] , WAE-Proceso Conallen (Extensión de Aplicación Web para UML)
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