23 April, 2012

Aprendizaje móvil en Ingeniería Informática

Desde sus orígenes, Internet se ha utilizado para buscar información especializada con diferentes propósitos (entretenimiento, trabajo, aprendizaje, curiosidad, etc.). Muchos usuarios utilizan la Red frecuentemente para completar su formación, aprendiendo a su propio ritmo. No obstante, la heterogeneidad de la información disponible a través de Internet provoca que no todos los recursos sean adecuados para todos los usuarios, ya que cada persona puede tener unas necesidades, preferencias u objetivos diferentes a las del resto. Afortunadamente, cada vez son más los sitios Web que incluyen funcionalidades para poder adaptar sus contenidos a distintos tipos de usuarios según sus características.

Estefanía Martín

Profesora del Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos.

Universidad Rey Juan Carlos I de Madrid

Hoy en día, gracias a la disponibilidad de tecnologías inalámbricas y a la rápida evolución de los dispositivos móviles, es posible conectarse a Internet desde distintos lugares y en diferentes momentos, aunque no se disponga de un ordenador personal conectado a la red cableada. En la sociedad actual, el tiempo se ha convertido en un valor muy preciado, y en muchos casos organizar el disponible de una forma óptima es complicado, aunque necesario.

En este contexto, las tecnologías inalámbricas y los dispositivos móviles ofrecen una gran oportunidad a quienes desean aprovechar espacios libres para realizar tareas pendientes cuando no tienen acceso a su ordenador personal.

Conviene considerar que las actividades a realizar en distintas situaciones pueden depender de las características de los dispositivos móviles que se tienen al alcance en ese momento, así como del lugar en que se encuentre el usuario y, cómo no, del tiempo que disponga. Por tanto, sería útil contar con entornos de recomendación de actividades a los que los usuarios se pudieran conectar para pedir consejo sobre las actividades a realizar en distintos contextos.

En este sentido, se desarrolló el sistema CoMoLE (“Context-based adaptive Mobile Learning Environment”) accesible a través de cualquier navegador Web. Este sistema da soporte a la recomendación de distintas actividades conforme a las necesidades de cada uno de los usuarios y del contexto en el que se encuentren en el momento de la recomendación, así como a la generación de espacios de trabajo para la realización de dichas actividades.

Tanto la recomendación de las actividades como la selección de contenidos y herramientas a incluir en los espacios de trabajo se realizan dinámicamente a partir de la información almacenada y gestionada por CoMoLE sobre entornos, usuarios, grupos, actividades, conjuntos de actividades, contenidos, herramientas, reglas de adaptación, y acciones realizadas por otros usuarios previamente. CoMoLE guía a los usuarios a través de las actividades, ofreciendo en cada paso recomendaciones sobre cuáles son las más adecuadas, realizando un seguimiento de sus acciones mientras interactúan con el entorno.

Con el objetivo de comprobar el impacto y la utilidad de este sistema en entornos adaptativos móviles reales, se llevaron a cabo dos casos de estudio con usuarios de Ingeniería Informática de la Universidad Autónoma de Madrid.

Así, se crearon dos entornos de aprendizaje móvil, uno para el apoyo al estudio de la asignatura de “Estructuras de Datos de la Información I” (en adelante, EDI1) y otro para el apoyo al estudio de “Sistemas Operativos I” (en adelante, SO1), correspondientes a primer y segundo curso, respectivamente.

Los alumnos utilizaron estos entornos como recursos educativos adicionales a las clases de teoría y prácticas que se impartían presencialmente. Para cada uno de los entornos se definieron distintas actividades de aprendizaje de acuerdo al programa de cada asignatura. El sistema CoMoLE dio soporte a la recomendación y realización de actividades en ambos entornos.

El creado para la asignatura EDI1 se centraba en actividades de aprendizaje relacionadas con estructuras de datos y programación en lenguaje C. Estas actividades se correspondían con la tercera parte del temario de la asignatura. Los profesores habían explicado previamente cada uno de los temas en clase.

Además, los rasgos de adaptación definidos para este entorno de aprendizaje son el estilo de aprendizaje de los estudiantes (dimensiones visual-verbal, activo-reflexivo y sensorial-intuitivo) y su contexto (dispositivo utilizado, tiempo disponible y localización física).

El temario de la asignatura SO1 consta de nueve temas. El entorno de aprendizaje ofrecido para dicha asignatura incluye actividades correspondientes a uno de los temas (“Gestión de Memoria”). Los rasgos de adaptación a tener en cuenta para realizar la recomendación de actividades y contenidos en este entorno fueron los mismos que en el caso de EDI1.

Ambos entornos contienen actividades para permitir al estudiante reforzar el aprendizaje de conceptos teóricos y procedimientos, revisar ejemplos, practicar con ejercicios tipo test y cuestiones de respuesta corta, y realizar actividades de repaso cuando el alumno tenga dificultades con la asimilación de ciertos contenidos.

Las actividades y los contenidos eran recomendados a los estudiantes de acuerdo a los rasgos de adaptación considerados en cada asignatura, y se tenía en cuenta también información dinámica sobre las acciones realizadas por los estudiantes mientras interactuaban con el entorno, tales como actividades completadas o resultados en los ejercicios.

En ambos entornos se definieron varias reglas estructurales para especificar el modo en que se proporcionaban las guías de navegación a los estudiantes de acuerdo a la dimensión sensorial-intuitivo de su estilo de aprendizaje. Además, se especificaron distintos filtros generales de contexto, que fijaban el tiempo mínimo disponible que se estimaba necesario para la realización de ejercicios de respuesta corta.

Este tiempo mínimo se estableció en relación con los distintos valores en función del estilo de aprendizaje de los estudiantes, variando la exigencia a partir de este parámetro. Por ejemplo, los ejercicios de respuesta libre se recomendaban a alumnos con estilo de aprendizaje activo cuando disponían al menos de diez minutos, mientras que para estudiantes reflexivos el tiempo mínimo exigido para la recomendación es de veinte minutos.

Estos criterios eran definidos por los profesores de cada una de las asignaturas. También se especificaron restricciones individuales de realización de ciertas actividades. Éstas contemplan fechas de inicio en las que determinadas actividades comienzan a estar disponibles para los alumnos, y dispositivos requeridos para la realización de ciertas actividades.

Durante el proceso de recomendación, CoMoLE genera dinámicamente las páginas a mostrar a los distintos estudiantes donde se pueden observar las diversas recomendaciones ofrecidas por el sistema en función de sus características personales, acciones previas y contexto. La adaptación del entorno comprende adecuación de actividades, espacios de trabajo y guía de navegación.

La figura 1 muestra la pantalla generada para un estudiante de EDI1 con estilo de aprendizaje activo, verbal y sensorial. Este estudiante se encuentra realizando el quinto ejercicio de respuesta libre del bloque de operadores, como se indica en la parte superior derecha de la pantalla.

En la tabla de actividades anotada de la parte izquierda se puede observar el resultado de adaptar la guía de navegación ofrecida entre las actividades a la dimensión sensorial-intuitivo de su estilo de aprendizaje, de tal manera que las actividades de tipo ejemplo son propuestas antes que las explicaciones teóricas.

Además, se observa que las actividades recomendadas a realizar en el siguiente paso son los ejemplos de las estructuras condicionales “if” y “switch”. Estos ejercicios se proponen en el área de recomendación (parte superior izquierda de la página) y se encuentran también anotadas en color verde en la tabla de actividades.

Además, en ambos entornos de aprendizaje los contenidos multimedia se han adaptado al estilo de aprendizaje de los estudiantes y al dispositivo utilizado en cada momento. Por un lado, los contenidos presentados a los estudiantes con estilo de aprendizaje visual contienen más imágenes y explicaciones gráficas y menos texto. Por el contrario, las versiones de contenidos orientadas a estudiantes con estilo de aprendizaje verbal ofrecen explicaciones textuales más detalladas.

La figura 2 presenta dos ejemplos de los contenidos mostrados a los usuarios cuando interactúan con el sistema a través de una PDA. La parte izquierda de la figura muestra la segunda pantalla de los contenidos de una actividad teórica sobre constantes enumeradas. Asímismo, la parte derecha refleja los contenidos de un ejercicio tipo test de constantes enumeradas. Dichos contenidos son adaptados al dispositivo, de tal manera que se evita o minimiza el uso de las barras de desplazamiento.

El número de estudiantes matriculados en las asignaturas EDI1 y SO1 fue de 285 y 230, respectivamente. Los entornos de aprendizaje móvil creados para ambas asignaturas se pusieron a disposición de los alumnos al final del cuatrimestre, y el uso de los mismos fue voluntario. Estos entornos fueron utilizados por 135 estudiantes en EDI1 y por 160 alumnos en SO1 (47% y 69% de participación, respectivamente).

En ambos entornos los estudiantes dieron su opinión sobre las recomendaciones ofrecidas por CoMoLE a través de una encuesta. A continuación, se presentan las preguntas más relevantes y las respuestas dadas por los alumnos -incluyendo también sus opiniones-.

La primera pregunta fue: “¿Te ha parecido bien que el sistema te recomendara actividades o habrías preferido que no ofreciera ningún tipo de recomendación?”. Los estudiantes podían elegir una de las siguientes opciones: mejor con recomendación, me es indiferente, o mejor sin recomendación. En la figura 3 se puede ver que la mayoría de los estudiantes prefieren los sistemas de recomendación (71% en el caso de los estudiantes de EDI1 y 85% para SO1).

La segunda pregunta fue “¿Crees que es útil que el sistema te oriente en las actividades a realizar dependiendo de tus características personales (estilo de aprendizaje)?”. Los estudiantes podían elegir entre cinco posibles respuestas: muy útil, útil, ni útil ni no útil, poco útil, o nada útil.

Como se puede observar en la figura 4, ningún estudiante seleccionó la respuesta “nada útil”. Además, sólo un 5% y un 2% de los estudiantes de cada asignatura, respectivamente, consideraron poco útil la adaptación de las actividades a las características personales. El 71% de los estudiantes de EDI1 y el 79% de los alumnos de SO1 consideran muy útil o útil la recomendación de las actividades en función de sus características personales.

La tercera pregunta fue: “¿Crees que es útil que el sistema te oriente en las actividades a realizar dependiendo de tu contexto en cada momento (dispositivo que utilizas, tiempo del que dispones y lugar donde te encuentras)?” Las posibles respuestas eran las mismas que en la pregunta anterior. En este caso, los estudiantes consideraron el contexto como una característica ligeramente menos relevante que los rasgos personales (véanse los resultados en la figura 5). El porcentaje de las opciones “Muy útil” y “Útil” fue 67% para EDI1, y 66% para SO1.

Otra de las preguntas fue “¿El entorno de aprendizaje te ha servido para la preparación de la asignatura?”. Las posibles respuestas podían ser “mucho”, “bastante”, “un poco”, “indiferente”, “no mucho”, o “nada”. Los entornos se utilizaron como recursos adicionales, sin sustituir a las clases tradicionales ni a las prácticas de laboratorio. Los resultados desglosados se encuentran en la figura 6.

Si juntamos los datos recogidos en ambas asignaturas, se obtiene, de media, que el 92% piensa que sí ayuda: el 13% de los estudiantes considera que les ayudó mucho, el 35% que ayuda bastante y el 44% que les ayudó un poco. Sólo un 8% de los estudiantes contestaron “me es indiferente” o “no mucho”.

La encuesta también incluía una pregunta sobre si los entornos de aprendizaje móvil motivaron a los estudiantes en el estudio de estas materias. El 45% de los estudiantes de EDI1 se sintió especialmente motivado a estudiar más, gracias a la disponibilidad del correspondiente entorno; sin embargo, al 50% de los alumnos les ha resultado indiferente (véase la figura 7). Sólo el 5% opinó que el entorno no le había motivado al estudio de la asignatura. En el caso de SO1 se obtuvieron mejores resultados (83%, 11%, y 6%, respectivamente).

Las dos últimas preguntas de la encuesta eran abiertas, y a través de ellas los estudiantes pudieron comentar “posibles mejoras que les gustaría que este tipo de entornos incluyeran en el futuro, y comentarios y sugerencias adicionales sobre la experiencia”.

En este sentido, entre los aspectos positivos cabe resaltar que a la mayoría de los estudiantes les gustó la experiencia con este tipo de entornos de aprendizaje móvil capaces de adaptar las actividades en función no sólo de las características personales de los estudiantes y de sus acciones, sino también del contexto en el que se encuentran. Describen la experiencia como realmente positiva y sugieren el uso del sistema CoMoLE en otras asignaturas de la misma titulación.

Asimismo, los estudiantes indican que el entorno de aprendizaje les ayudó a extraer los conceptos más importantes, a organizar el tiempo que tenían disponible en cada sesión, y les ofreció la posibilidad de poder acceder desde cualquier lugar y practicar con material adicional para el examen final de ambas asignaturas. Además, su motivación para estudiar la materia se incrementó.

El aprendizaje fue más atractivo, gracias a que cuando estaban aburridos de estudiar teoría con un libro o con sus propios apuntes de clase podían continuar preparándose la materia de una forma más dinámica e interactiva, utilizando su ordenador personal, portátil o PDA. Igualmente, el entorno de aprendizaje favoreció las discusiones entre compañeros sobre las actividades que el sistema les proponía (explicaciones teóricas, ejemplos, ejercicios y retroalimentación). En consecuencia, se favoreció el intercambio de ideas y la construcción del conocimiento entre iguales.

Los estudiantes manifestaron dos aspectos negativos sobre estas experiencias. El primero fue que no dispusieron de tiempo suficiente para poder utilizar el entorno, ya que se puso a su disposición cerca del final del cuatrimestre. El segundo aspecto negativo fue que las actividades de aprendizaje sólo cubrían algunas partes del temario de las asignaturas. Propusieron que el entorno de aprendizaje estuviera disponible desde principios del cuatrimestre para el próximo curso, y que se incluyesen más actividades de diferentes tipos que cubriesen la totalidad del temario.

Por último, los estudiantes de “Sistemas Operativos I” también sugirieron incluir un nuevo tipo de actividades (“examen”) que fuera recomendado cuando los estudiantes hubiesen terminado de realizar todas las actividades. Según los alumnos, el objetivo de la inclusión de este nuevo tipo de actividades no es aprender, sino poder practicar para superar el examen final.

Como posibles mejoras, los alumnos apuntan de forma adicional la posibilidad de habilitar-deshabilitar el proceso de recomendación ofrecido por estos entornos. De esta manera, los estudiantes son libres de decidir en qué modo interactuar con el entorno en cada momento.

Con el objetivo de reforzar los conceptos mal aprendidos, proponen incluir actividades de repaso relacionadas con los conceptos en los que han tenido problemas de aprendizaje en la sesión anterior. En consecuencia, el propio entorno les obligará a repasar los temas que más les costó aprender.

En relación con la adaptación de la navegación, les gustaría que el entorno considerara su nivel de conocimiento previo, de tal manera que pudieran acceder a realizar actividades más avanzadas antes.

Por último, sugieren otras dos mejoras. La primera es suministrar explicaciones más detalladas en los ejercicios cuando los alumnos los resuelvan correctamente, ya que a veces no están seguros de la razón por la que esa es la respuesta correcta, y necesitan una explicación más detallada. La segunda es utilizar imágenes de baja calidad para la versión de contenidos de PDAs, pues la descarga de determinadas imágenes en estos dispositivos lleva demasiado tiempo.

Como se puede observar, los estudiantes proporcionaron numerosas sugerencias y sus respuestas reflejan que se tomaron en serio la encuesta y reflexionaron realmente sobre el uso del sistema.

Este trabajo demuestra que es posible utilizar mecanismos de recomendación basados en el contexto en entornos de aprendizaje móvil reales. La retroalimentación y opiniones recibidas sobre el uso de ambos entornos refuerzan la confianza en la utilidad de este tipo de entornos, pues han sido valorados positivamente por los usuarios finales.

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