23 April, 2012

M-Learning y los Ecosistemas de Aprendizaje en una Internet de Objetos

El aprendizaje móvil surgió como extensión espacio-temporal del aprendizaje mejorado tecnológicamente -permitiendo aprender en cualquier momento y lugar- y ha ido evolucionando conceptualmente hacia el aprendizaje ubicuo, añadiendo contenidos y actividades educativas al entorno físico del estudiante. Analizamos en este artículo algunas experiencias educativas relacionadas con este aprendizaje mediante la creación de ecosistemas que utilicen objetos mejorados electrónicamente siguiendo las líneas de la Internet de Objetos.

Mario Muñoz Organero

Profesor Titular de la Universidad Carlos III de Madrid

Introducción. La computación ubicua utiliza elementos electrónicos empotrados en los objetos que nos rodean para crear un tejido computacional que tiende a ser “invisible” al servicio de la vida cotidiana de los usuarios [Sakamura 05]. Proporcionar capacidades de computación y comunicación a objetos “inteligentes” de nuestro entorno permite crear escenarios en los que el acceso a la información puede hacerse en todo momento y en todo lugar mediante la interacción con cualquier objeto.

En este marco, aparece el concepto de Internet de Objetos o “Internet of Things”, que permite formas de colaboración y comunicación entre personas y objetos y entre los objetos entre sí [ITU 05]. Dependiendo del objetivo de interacción persona-objeto en una Internet de Objetos podemos definir diferentes tipos de ecosistemas [Welbourne 09]. En este artículo estamos interesados en los ecosistemas para el aprendizaje.

El uso de dispositivos móviles en actividades de aprendizaje que interactúen con elementos del entorno físico del estudiante, bien para consumir información embebida en el entorno, bien para interactuar con servicios educativos proporcionados por el mismo, facilita la creación de entornos educativos en los que el alumno asume un protagonismo evidente en el control del ritmo y camino de su aprendizaje [Holzinger, 05].

Si bien, algunos experimentos recientes han mostrado las bondades y limitaciones de este tipo de entornos. A modo de ejemplo, se tiene el sistema presentado en [Ogata, 08] para el soporte al aprendizaje de idioma sensible al contexto del alumno usando PDAs, GPS, y etiquetas RFID, o bien la experiencia en [Hsieh, 07] para el aprendizaje de conceptos dependientes de la localización de un alumno.

En el presente artículo queremos analizar primero los elementos tecnológicos que nos van a permitir definir, desarrollar y desplegar ecosistemas para el aprendizaje en una Internet de Objetos. Usando este soporte tecnológico queremos pasar posteriormente a presentar algunos escenarios implementados y puestos en evaluación en experiencias con alumnos para poder finalmente sacar conclusiones sobre el presente y futuro del aprendizaje en una Internet de Objetos.

Entornos enriquecidos tecnológicamente. Implementar un escenario educativo en una Internet de Objetos requiere enriquecer el entorno físico del usuario electrónicamente. Todo escenario educativo debe ser capaz de proporcionar contenido y servicios educativos, así como la capacidad de evaluación (formativa o sumativa) del aprendizaje. Para ello, necesitaremos enriquecer tecnológicamente tanto objetos físicos como lugares. Los estudiantes podrán interactuar con el entorno mediante el uso de dispositivos móviles.

Existen diferentes tecnologías accesibles desde un terminal de usuario móvil que se podrían utilizar para enriquecer el entorno. Vamos a destacar aquí algunas de las que nos parecen más relevantes:

  • Códigos QR (Quick Response).
  • Tecnología basada en NFC (Near Field Communications).
  • NFC en combinación con Bluetooth.
  • Realidad aumentada.

Códigos QR

Los QR son un tipo de códigos de barra bidimensionales que pueden almacenar desde unos pocos bytes hasta algunos kilobytes de información. La mayoría de los dispositivos móviles con cámara en la actualidad incluyen aplicaciones para la lectura de la información almacenada en ellos.

De esta forma, usando códigos QR podemos etiquetar elementos del entorno con información básica o con enlaces a información más detallada en Internet y acceder a ella acercando el dispositivo móvil del usuario.

Cuanta más información introduzcamos en el código QR, más difícil será su lectura desde un terminal móvil (en función de la resolución de su cámara). La principal ventaja de estos códigos es su bajo coste.

No obstante, entre sus limitaciones destacan que son de sólo lectura y la dificultad de ésta (se requieren ciertas condiciones de luminosidad y posicionamiento de la cámara, así como disponer de suficiente resolución).

Tecnología basada en NFC

NFC surge como combinación de la tecnología de identificación por radio-frecuencia (RFID) y los dispositivos móviles. Soporta tanto la lectura y escritura de información en etiquetas RFID desde un dispositivo móvil como la comunicación entre dispositivos móviles. Para ello, es necesario acercar los dispositivos a pocos centímetros entre sí.

Al igual que con los códigos QR, la información que se puede almacenar en etiquetas NFC comerciales de bajo costo va de varios bytes a varios kilobytes, pero a diferencia de dichos códigos, la información suele ser fácilmente leída (o escrita) con solo acercar el terminal móvil a la etiqueta.

Las etiquetas NFC permiten incrustar información en elementos del entorno. Las capacidades de comunicación entre dispositivos móviles usando NFC permiten desplegar servicios educativos de acceso local en el entorno (un usuario podría, por ejemplo, mandar imprimir una imagen en su móvil a una impresora con lector NFC).

NFC en combinación con Bluetooth

El modo de comunicación entre dispositivos sobre NFC está adaptado al envío de datos de tamaño limitado. Para la transmisión de datos de gran tamaño es conveniente el uso de otras tecnologías locales como Bluetooth (BT).

El problema que presenta BT para el desarrollo de ecosistemas de aprendizaje es la poca amigabilidad de la interfaz de usuario en el proceso de inicio de la comunicación que requiere el descubrimiento de dispositivos y la elección por parte del usuario del dispositivo deseado.

Esta interfaz se puede mejorar combinando las tecnologías NFC y BT. NFC se usaría para que el usuario tocara el dispositivo con el que se quiere conectar. Al tocar una etiqueta NFC en el dispositivo seleccionado se leería la dirección BT con la que establecer la comunicación para el acceso al servicio.

La realidad aumentada

Las técnicas de realidad aumentada sobreponen información adicional a la imagen captada por el dispositivo móvil de usuario, permitiendo la creación de interfaces de navegación sobre el entorno físico en el que cada usuario puede obtener información adicional en función de su interés personal.

Existen varios desarrollos software para implementar ecosistemas de aprendizaje basados en realidad aumentada, entre los que destacamos Layar (http://www.layar.com/) y Wikitude (http://www.wikitude.org/).

Algunas experiencias realizadas. Vamos ahora a capturar un par de experiencias realizadas mediante la implementación de escenarios educativos en una Internet de Objetos. Una de ellas se llevó a cabo en la Universidad Carlos III de Madrid (España) y la otra en la Universidad del Cauca (Colombia).

La experiencia realizada en la Universidad Carlos III de Madrid dividió a los alumnos de una clase presencial de una asignatura de tercer curso de Ingeniería Técnica de Telecomunicación en dos grupos: uno de control y otro de experiencia.

El grupo de control recibió una clase presencial convencional en la que se explicó el contenido de una diapositiva. Al grupo de experiencia se les repartió paneles NFC como los de la figura 2. Básicamente, cada panel contenía por una cara la impresión de la misma transparencia que se ofrecía en clase al grupo de control.

En la cara opuesta se añadieron etiquetas NFC con información multimedia (videos y audios) que replicaban la explicación de cada una de las regiones de la transparencia. Cada alumno del grupo de experiencia tenía un dispositivo móvil con tecnología NFC con el que navegaba por la información a su ritmo y repitiendo las veces necesarias cada recurso de información.

Se realizaron pre-test y post-test a ambos grupos y se observó un aprendizaje similar en ambos, pero una mayor motivación e interés en el grupo de la experiencia. Además, el aprendizaje con panel permitía un escenario disponible “en cualquier momento y lugar” y no se requería la presencia del profesor.

En la experiencia en la Universidad del Cauca se utilizó un entorno físico real (no una “foto” del mismo mediante una transparencia) en el que se añadieron etiquetas NFC con recursos multimedia. El entorno se muestra en la figura 3 y consiste en una central telefónica conmutada.

Los diferentes componentes de la central se etiquetaron apropiadamente. A los alumnos se les daba un dispositivo móvil con soporte NFC para la “navegación” por la información. Nuevamente el alumno controlaba el ritmo de su aprendizaje. De cara a validar el escenario, se realizó esta vez un secuenciamiento temporal de la combinación de aprendizaje asistido por un profesor y del aprendizaje autónomo del alumno en el entorno de la central.

Los estudiantes recibían una primera introducción a la central mediante una clase presencial y una profundización de conceptos mediante el uso de los teléfonos NFC. El resultado nuevamente fue el interés y motivación de los alumnos, así como unas tasas de aprendizaje razonables.

Otras experiencias realizadas, que no describimos aquí por brevedad, también han mostrado resultados similares. Para los análisis estadísticos de los datos hemos considerado las interacciones de más de 200 alumnos, en 4 titulaciones universitarias distintas, y en 3 regiones geográficas diferentes (en las que se hablan 2 idiomas).

Conclusiones. A modo de conclusiones sobre las características del aprendizaje del alumno en entornos basados en la Internet de Objetos, podemos decir que se potencian dos facetas importantes: los resultados del aprendizaje y la motivación del alumno.

Los resultados del aprendizaje permiten reforzar los conocimientos adquiridos mediante las clases basadas en instructor y en algunos casos (para aprendizaje exploratorio) permiten incluso prescindir de la presencia del instructor para obtener aprendizajes similares. También la motivación del alumno suele incrementarse.

En nuestra opinión, este aumento de la motivación viene del uso de tecnologías novedosas en la actualidad, así como del mayor control en el proceso de aprendizaje que se le deja al alumno.

Una mayor motivación suele redundar, entre otras cosas, en un mayor grado de asistencia a clase. De hecho, una de las experiencias realizadas permitió incrementar en torno a un 20% la tasa de asistencia entre alumnos de dos años consecutivos simplemente con la introducción de experiencias en clase basadas en el uso de dispositivos móviles.

Pese a todo, y para concluir el artículo, es interesante destacar algunos retos con los que nos encontramos en la actualidad de cara a extrapolar estos resultados en el futuro. Uno de ellos viene de la mano de la generalización de los nativos digitales en las aulas, para los cuales los ecosistemas basados en una Internet de Objetos ya no serán algo novedoso (con su repercusión motivacional).

Otro viene de la mano de las nuevas teorías del aprendizaje para entornos mejorados tecnológicamente basadas en el conectivismo. ¿Hasta qué punto los nuevos ecosistemas de aprendizaje en una Internet de Objetos fomentan la colaboración entre estudiantes? ¿Qué habría que hacer para potenciarla? Estas son algunas preguntas que se abren para la evolución de estos entornos hacia el futuro.

Referencias:

[Holzinger, 05] A. Holzinger, A. Nischelwitzer and M. Meisenberger, “Mobile Phones as a Challenge for m-Learning: Examples for Mobile Interactive Learning Objects (MILOs),” IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, Third IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, Hawai, 2005, pp. 307-311

[Hsieh, 07] H. C. Hsieh, C. M. Chen and C. M. Hong, “Context-Aware Ubiquitous English Learning in a Campus Environment,” 7th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT.2007), Niigata, Japan, pp. 351-353

[ITU 05] International Telecommunication Union ITU “ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things”. 2005

[Ogata, 08] H. Ogata, “Computer Supported Ubiquitous Learning: Augmenting Learning Experiences in the Real World,” Fifth IEEE International Conference on Wireless, Mobile, and Ubiquitous Technology in Education (wmute 2008), 2008, Beijing, China pp.3-10

[Sakamura 05] Sakamura, K.; Koshizuka, N., “Ubiquitous computing technologies for ubiquitous learning,” Wireless and Mobile Technologies in Education, 2005. WMTE 2005. IEEE International Workshop on , vol., no., pp. 11-20, 28-30 Nov. 2005

[Welbourne 09] Welbourne, E.; Battle, L.; Cole, G.; Gould, K.; Rector, K.; Raymer, S.; Balazinska, M.; Borriello, G., “Building the Internet of Things Using RFID: The RFID Ecosystem Experience,” Internet Computing, IEEE , vol.13, no.3, pp.48-55, May-June 2009.

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