UNICAUCA VIRTUAL: METAMODELOS DE UNIVERSIDAD VIRTUAL Y HERRAMIENTAS DE SOPORTE. Miguel A. Niño, Carlos A. Cobos, Martha E.

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1 UNICAUCA VIRTUAL: METAMODELOS DE UNIVERSIDAD VIRTUAL Y HERRAMIENTAS DE SOPORTE Miguel A. Niño, Carlos A. Cobos, Martha E. Mendoza, Departamento de Sistemas, Universidad del Cauca {manzamb, ccobos, mmendoza Resumen Este artículo resume los resultados obtenidos en los primeros años (2) años de trabajo del proyecto titulado Unicauca Virtual La Universidad Virtual del Cauca como una estrategia alternativa para aumentar la cobertura de los programas ofrecidos por el Alma Mater basándose en modelos educativos y tecnologías de vanguardia, realizado con patrocinio de la Vicerrectoría de Investigaciones de la misma Universidad y el Instituto Colombiano para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología - COLCIENCIAS. En los siguientes apartados se presenta el concepto de metamodelo y su importancia, luego se muestra una metodología desarrollada por el grupo de investigación para crear el metamodelo específico de la Universidad Virtual del Cauca y finalmente se presenta el diseño general de las herramientas software que permiten soportar dicho modelo. Palabras clave Tecnologías de la Información, Metamodelos, Tele Educación, Universidad Virtual. 1 Introducción El siglo XX, considerado por los historiadores como el siglo en que la humanidad ha desarrollado los más grandes avances en el conocimiento y la tecnología, finaliza presentando al mundo, un nuevo paradigma en la forma de comunicarnos, a través de las tecnologías de la información y el Internet, dejando a los hijos del siglo XXI, ante una panorama nuevo y medianamente explorado, como lo es la Universidad Virtual y en general la educación en línea. En este nuevo mundo las universidades e instituciones privadas asumen la empresa de llevar la educación al Internet soportadas en las Tecnologías de la Información (TI), cada uno imponiendo sus modelos pedagógicos e instruccionales tradicionales y no tradicionales, esperando que estos resuelvan los problemas centenarios de la educación y aún más, salvar los nuevos problemas que impone las TI. Los países Iberoamericanos crecen así en una competencia por expandirse y prosperar, logrando estos objetivos en diferentes tiempos y con diferentes resultados. En la educación virtual sucede lo mismo, existen instituciones que han liderado procesos novedosos y bien formulados, así como también existen esfuerzos que simplemente han añadido más complejidad y VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1041

2 dificultad para la educación. Si bien es cierto, la diversidad es uno de los elementos más importantes que aseguran la evolución de todo, debe existir la manera de mantener esta diversidad de criterios, pero encaminados en un contexto que permita enriquecer todos los modelos de educación virtual, aprovechando la sinergia que puede generar el conocimiento de los procesos que dirigieron el éxito o el fracaso de los descubridores de las tierras virtuales educativas. En el contexto presentado anteriormente, es en dónde se motiva el presente trabajo, el cual nace con la iniciativa de la Universidad del Cauca por establecer un modelo de educación virtual, que aprendiendo de sus predecesores nos permita definir un ambiente de educación en línea vivo, el cual puede madurar y acomodarse a la dinámica del conocimiento, de la cultura y de la sociedad. Después de realizar un vasto estudio de los diferentes modelos de educación en línea, así como de la tecnología utilizada, pensamos en resolver una pregunta: Qué mecanismo nos puede permitir definir modelos de Universidad Virtual, dinámicos 1 y que pueda aprovechar las TI existentes en beneficio de la educación?, y esta pregunta nos llevo a otra pregunta complementaria: Cómo podemos generar contenidos para educación en línea que puedan ser compartidos y enriquecidos por las diferentes universidades y sistemas de educación en línea?. La respuesta a la primera de éstas preguntas creemos haberlas encontrado en el concepto de metamodelo[1], específicamente los metamodelos para la universidad virtual, este concepto nos permitió establecer un modelo de los diferentes modelos de universidad virtual, el cual desde el punto de vista filosófico y tecnológico provee muchas ventajas al momento de crear la universidad virtual. La respuesta a la segunda pregunta la encontramos en el contexto de la Estandarización de contenidos que se plantea con el Modelo de Referencia para Objetos de Contenido Compartible (Shareable Content Object Reference Model, SCORM) [3][4], el cual define un mecanismo de interoperabilidad de contenidos en línea. 2 El concepto de Metamodelo Un metamodelo es una herramienta metodológica y conceptual, planteado en términos genéricos y universales, que permiten generar modelos alrededor de un entorno específico. Con estos 1 Significa que los modelos puedan madura y ser mejorados continuamente con respecto de los requerimientos que se vayan presentando. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1042

3 modelos definidos se procede a realizar la aplicación de los mismos en la realidad, logrando una instancia o personalización del mismo al entorno que se aplique. El concepto de metamodelo se fundamenta en la ontología como especificación del conocimiento en el cual se tiene un entendimiento común y compartido de un dominio. En otras palabras el metamodelo de un dominio específico debe realizar una abstracción de los elementos estáticos y dinámicos de los modelos que se pueden instanciar en la realidad, para de esta forma permitir crear nuevos modelos que retomen las características genéricas y las personalicen al ámbito según los requerimientos específicos. Un elemento importante de los metamodelos es que hacen explícito los paradigmas en los que se construye el conocimiento y la tecnología, permitiendo de esta forma resolver los problemas en el ámbito del paradigma en el que se encuentra inmerso, con la construcción o derivación de modelos específicos, pero el gran problema de los metamodelos es que no permiten ver más allá de las fronteras del mismo, para lo cual debemos entender la dinámica del metamodelo, no solo como un proceso de comportamiento en el tiempo de los modelos, sino también como un proceso de evaluación del metamodelo con respecto a los casos que no puede resolver y así redefinirlo si es necesario. Es decir, el metamodelo debe ser a su vez redefinido constantemente para evitar su estancamiento. Finalmente los metamodelos son modelos acerca de los modelos y un modelo es una simplificación de la realidad, obtenido a partir de la aplicación de una serie de abstracciones de la misma, por medio de la cual podemos organizar y entender su estructura, datos y dinámica. 3 Metodología para creación de metamodelos Teniendo en cuenta la definición anterior de metamodelos y modelos, así como su importancia para el desarrollote los metamodelos del proyecto Unicauca Virtual, se procedió a desarrollar una metodología que nos permitiera formalizar los modelos (ver Ilustración 1). VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1043

4 Realidad 1. DETERMINAR EL AMBITO DEL METAMODELO Diagramas Conceptuales 1.1 Fichas Bibliográficas 1.2 Aplicar Abstracciones 2.1 Seleccionar Lenguaje 2.1 Definir un Lenguaje 2. LENGUAJE DE REPRESENTACION Y CREACION DE OBJETOS DEL METAMODELO 2.2 Elementos Estáticos y Dinámicos 2.3 Estructuras de Nivel Superior Metamodelo Formal 3. METAMODELADO Y ESENARIO INICIAL Modelo Específico U.V. 3.1 Reglas de Creación de Modelos 3.2 Ciclo del Modelo 3.3 Modelo Específico 4. PRUEBA DEL METAMODELO EN VARIADOS ESENARIOS 4.1 Modelo 4.2 Modelo Específico 1 Específico 2 4.n Modelo Específico n Realimentación Pasos 1 o 2 Ilustración 1: Metodología para Crear Metamodelos La metodología consta de 4 pasos fundamentales, explicados en la Tabla 1: Paso Paso 1: Determinar el ámbito del Modelo: Paso 2: Definir y/o Seleccionar un Lenguaje de Representación y Creación de Objetos del Metamodelo Actividades a) Crear un conjunto de Fichas Bibliográficas sobre el tema, identificando los elementos y procesos esenciales de la realidad modelada. Estos elementos se pueden modelar con un lenguaje formal o informal, lo importante es su independencia con software, hardware o personas. b) Aplicar las abstracciones necesarias para poder eliminar la complejidad del problema y obtener los elementos estáticos (estructuras, reglas, restricciones, objetos) y los elementos dinámicos (funciones o procedimientos, interacciones). c) El resultado final de esta etapa es una serie de diagramas que formalizan la abstracción realizada a la realidad. a) Seleccionar un Lenguaje ya definido y estandarizado que se adecue a las necesidades de representación de la información del modelo. Este lenguaje puede tomar de filosofías ya probadas como las orientadas a objetos (UML, Modelo Relacional) que son las más flexibles hasta el momento o las orientadas a estructuras. Otra opción es crear un Lenguaje nuevo, el cual debe empezar por definir la filosofía, elementos estáticos y dinámicos del mismo y los diagramas a construir. b) Una vez realizado uno de los dos pasos anteriores se debe definir estructuras de nivel mayor (El contenido de estas estructuras esta relacionado con la realidad modelada) con los lenguajes y establecer el mecanismo apropiado de creación de diagramas para la instanciación de modelos en el ámbito específico. c) Realizar un Diagrama con los elementos más abstractos o de último nivel de abstracción. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1044

5 Paso 3: Metamodelado y Escenario Inicial: Paso 4: Pruebas del Modelo: d) Generalmente los modelos supremamente formalizados también exigen una matemática que soporte la lógica del mismo. Aunque este elemento no es esencial para el planteamiento de un modelo conceptual, puede ser fundamental para representar formalmente los componentes del mismo. a) Definir una serie de Reglas de creación de Modelos, por medio de las cuales se determina los pasos que cualquier persona debe seguir para implantar un modelo personalizado. b) Proponer un Modelo específico desarrollado con el Metamodelo, de tal forma que ejemplifique su desarrollo y a la vez proponga cual es el modelo sugerido por los autores. Este último elemento es importante para darle utilidad al metamodelo, de tal forma que se pase a la producción y no sólo en el diseño. c) Definir el ciclo del modelo: Esta es una de las actividades más importantes del mismo, puesto que se desea que los modelos sean dinámicos y flexibles al cambio de los requerimientos, se deben definir adecuadamente elementos de evaluación del mismo para tener indicadores que nos permitan redefinirlo y adecuarlo constantemente. En este punto se debe seleccionar una metodología adecuada para el mejoramiento continuo de modelo. Esta última actividad no es exigida para la creación de un modelo pero si garantiza la evolución del mismo en entornos complejos y variables. La primera prueba del mismo es el modelo específico propuesto por los autores del metamodelo, pero es necesario realizar variadas pruebas del mismo con diferentes actores interesados en el campo modelado. En este punto se puede hacer uso de las tecnologías computacionales para permitir sistematizar procesos complejos y desarrollar aplicaciones que soporten y den vida a los diversos modelos desarrollados Tabla 1: Tabla de Metodología para Crear Metamodelos Unicauca Virtual Esta metodología ha probado ser práctica por lo menos para el caso de desarrollo de la universidad virtual del Cauca. 4 Metamodelos de la Universidad Virtual Una vez establecida la metodología se procedió a seguir cada uno de los pasos. En este artículo no se presentarán todos los productos y esquemas desarrollados, pero si se mostrarán los esquemas conceptuales más importantes. Ilustración 2: Esquema Conceptual Metamodelo Universidad Virtual Como se aprecia en la Ilustración 2, se determinaron cuatro módulos básicos que deben existir en cualquier universidad virtual (UV), ellos son: Gestión, Divulgación, Evaluación e Interacción. Estos elementos se visualizan como un todo que debe existir en cada objeto que integra la UV y deben ser personalizados, de esta forma como ejemplo de uno de los elementos más importantes tenemos una Unidad Básica de Conocimiento (UBC), que se conoce en el estándar de SCORM[3] VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1045

6 como un Shareable Content Object (SCO), el cual contiene todas las propiedades y métodos necesarios para presentar un paquete de contenido en un Sistema de Gestión de Aprendizaje (Learning Manager System, LMS), aplicación diseñada para presentar los cursos que se diseñen a partir de los SCO s. Las propiedades y métodos del SCO deben dar la suficiente información y comportamiento para gestionar los recursos, divulgar la información, evaluar el mismo e interactuar el contenido a través de los usuarios. Formalmente cada uno de los módulos se convierte en metamodelos, de tal forma que permita instanciar modelos que posean los cuatro elementos (ver Tabla 2): Metamodelo Gestión Divulgación Evaluación Interacción Definición El cual establece la infraestructura de base para coordinar y evaluar las labores administrativas y docentes que se realizan a través de los otros módulos. A través de diferentes recursos, por ejemplo en educación en línea serían: hipertexto, presentaciones, audio, video, herramientas de simulación, entre otras. Cada uno de estos recursos deberá enlazarse con la aplicación y cumplir un papel definido por el docente. La divulgación se enfoca en el sentido de medios de transmisión de la información y el conocimiento y esto también atañe a las relaciones administrativas Basado en un conjunto de indicadores de gestión en educación para la evaluación del desempeño de los recursos que intervienen en el proceso de aprendizaje. A través de diferentes aplicaciones que faciliten la interacción profesor - alumno, alumno - alumno, alumno y profesor materiales tecnológicos. Tabla 2: Metamodelos Base para la Universidad Virtual En el desarrollo del proyecto y teniendo en cuenta lo anterior se definieron cuatro proyectos, uno para cada metamodelo, de los cuales se pueden conocer sus avances en también se ha publicado un artículo sobre el metamodelo de evaluación[2] con amplia aceptación. Por otro lado la dinámica del modelo se soportó en la planificación estratégica en educación[6], definiendo el siguiente ciclo de los modelos. La Ilustración 3 presenta un ciclo en cuatro etapas (Planeación, Programación, Ejecución y Análisis), en el cual se evalúa el modelo específico, con el fin de obtener información que nos permita redefinir el mismo para el siguiente ciclo, permitiendo el mejoramiento continúo. En planificación se define el proyecto educativo a realizar, así como todos los recursos del sistema y los diferentes repositorios de preguntas, indicadores, SCO, etc. En la Programación se asignan los recursos específicos, humanos, cronológicos, entre otros, se generan los instrumentos de evaluación y se asignan los recursos y elementos de navegabilidad a los contenidos de los cursos. Todo lo planificado se ejecuta, registrando los datos de los indicadores para en un paso final realizar diferentes tipos de análisis que nos permitan realimentar el modelo desarrollado. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1046

7 Modelo UV Planeación Definición Proyecto Educativo Árbol de Recursos Clúster de evaluación para cada dimensión. Repositorio de Preguntas o Preguntas o Indicadores o Metas Repositorio de SCO Árbol de Recursos Repositorios Dimensiones Realimentación Programación Exámenes Asignación Vigencias de Evaluación Asignación de recursos al árbol de recursos Reglas de Propagación Método de Evaluación Generación de Instrumentos de Medición Estructuras de Contenidos y Reglas de Secuenciación Ejecución Registro Ex xxxx xxxx Ex xxxx xxxx xxxx xxxx Análisis Datos Concluye Nuevo Ilustración 3: Ciclo de Vida de los modelos desarrollados con el Metamodelo de la UV 5 Diseño de Herramientas Software de Unicauca Virtual Con respecto a las herramientas software y sus funcionalidades se desarrollo un estudio detallado de la funcionalidad de más de 200 herramientas de elearning (Grupo GATE de la Universidad Politécnica de Madrid), que se puede visualizar en el Web del proyecto. Luego se realizó un proceso de conceptualización que permitió obtener el siguiente esquema: VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1047

8 Ilustración 4: Herramientas Software para soporte de la Universidad Virtual del Cauca La construcción de la herramienta software se convierte en una prueba del modelo desarrollado para la universidad virtual del Cauca. En la Ilustración 4 se puede visualizar que cada herramienta es un plano del espacio tridimensional entre los perfiles de los usuarios, los componentes del metamodelo y el ciclo de desarrollo. Elearning Student Tool (ELST) es usada por el estudiante, Elearning Teacher Tool es usada por el docente, Elearning Staff Tool (ELSTT) es usada por los directivos y Elearning System Administrator Tool (ELSAT) es usada por el Administrador general del sistema. Cada herramienta tiene un conjunto de funcionalidades definidas y utilizan SOAP/XML como protocolo de comunicación con el Sistema de Gestión de Aprendizaje central. Un elemento importante a tener en cuenta es que las herramientas permiten definir casi cualquier modelo de educación en línea, esto es porque su filosofía de implementación se fundamento en los metamodelos definidos anteriormente. Para el desarrollo de las herramientas se decidió utilizar tecnología que fuera confiable, robusta y que resolviera varios problemas en su misma arquitectura, teniendo en cuenta nuestros objetivos, para ello se realizo una exploración tecnológica en la cual se decidió utilizar Microsoft.NET y ORACLE 9.i. El primero porque nos daba la capacidad de crear aplicaciones Windows con interfases amigables a los usuarios y a su vez explotar la potencialidad del Web a través de servicios Web XML. Además, la base de datos seleccionada es una de las más robustas y tiene librerías diseñadas especialmente para la arquitectura.net. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1048

9 6 Trabajo Futuro El desarrollo de la Fase II del proyecto incluye la construcción de un Sistema Tutorial Inteligente basado en agentes inteligentes, el cual defina dinámicamente el perfil de los estudiantes y aplique estrategias metodologías adecuadas de acuerdo con los estilos de aprendizaje de los estudiantes. Para el metamodelo de Interacción se desarrollaran varios proyectos que exploran el Aprendizaje Colaborativo Soportado por Computador partiendo de métodos como el Rompecabezas (JIGSAW), Trabajo en Equipo Logro Individual (TELI) y algunos servicios de edición en pares y revisión entre pares[7][8][9]. Finalmente se construirán nuevos contenidos de cursos en línea, que permitan seguir probando el modelo en el desarrollo de diferentes temáticas. 7 Conclusiones La construcción de un modelo educativo implica tener en cuenta todos los aspectos que intervienen en el desarrollo normal de las actividades educativas, por ello se deben aplicar modelos de enseñanza y aprendizaje que incluyan los recursos humanos, administrativos y tecnológicos. Este proyecto involucra la gestión como base fundamental para la administración de un modelo educativo, y la interacción, evaluación y divulgación como elementos que se deben definir al momento de planificar las materias. Es preciso definir modelos capaces de responder a los cambios sociales, para que éstos puedan redefinirse constantemente y adecuarse a la misma velocidad con la que la cultura cambia tanto en lo presencial como en lo virtual, por ello se decidió la construcción de un metamodelo de universidad virtual que permite involucrar en lo posible todos los elementos que se manejan en los modelos educativos. La capacidad de cambio y mejoramiento de los modelos esta dada por la integración de la planificación estratégica al metamodelo educativo. El proyecto plantea como prioritario adaptar la tecnología de acuerdo a las necesidades de la educación. Por esta razón se hace énfasis en el modelo de universidad virtual como el eje central de la investigación y en segundo término la selección de las herramientas de desarrollo apropiadas para soportar el modelo, sentando así las bases para obtener un producto que cumpla con los requerimientos del área específica de aplicación. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1049

10 8 Bibliografía [1] Cobos C., Mendoza M. y Niño M. (2002). Unicauca virtual fase I: diseño y conceptualización del metamodelo. Asociación colombiana de universidades - ASCUN. Aplicación de las tecnologías multimedia e internet en las instituciones de educación superior. Bogotá, Octubre En el 1er Seminario Internacional sobre la concepción de material didáctico virtual para la web y en CD-ROM Educativo. Popayán, 22 al 24 de octubre Y en CIVE II Congreso Internacional Virtual de Educación, Abril 15 a 26 de 2002.ISBN: Nucleo temático:formación Virtual. [2] Cobos C., Niño M. y Mendoza M. Unicauca virtual fase I: estandarización y el metamodelo funcional. Seminario Internacional FIET 40 años, Noviembre 6, 7 y 8 de Y en III Congreso Internacional Virtual de Educación CIVE 2003, Abril 1 al 11 de Nucleo temático:e-learning. [3] ADL, 2001a, Advanced Distributed Learning Initiative (2001). The SCORM Overview. Version 1.2. [4] ADL, 2001b, Advanced Distributed Learning Initiative (2001). The SCORM Content Aggregation Model. Version 1.2. [5] Niño M., Cobos C. y cols. Unicauca virtual fase I: metamodelo de evaluación para la Educación en Línea. SITI II Seminario Internacional Tecnologías Internet, Octubre 1, 2 y 3 de Y en CITA'2003- Tercer Congreso Iberoamericano de Telemática. Montevideo, Uruguay, 30 y 31 de Octubre de ISBN: [6] Niño M., Moreno J. (1997). Aseguramiento de calidad en educación superior ACES, Proyecto de grado, Universidad Industrial de Santander. [7] Johnson, R. & Johnson D. (1994). An Overview of Cooperative Learning. Creativity and collaborative learning eds. Jacqueline Thousand, R. Villa and A. Nevin. Baltimore, Paul H Brookes Publishing. [8] Dillenbourg, P., Baker, M, Blaye, A & O'Malley, C. (1996). The evolution of research on collaborative learning In H. Spada and P. Reimann (Eds) Learning in Humans and Machines. Elsevier. [9] Johnson, D. y Johnson, R. (1999). Aprender juntos y solos. Aprendizaje Cooperativo, Competitivo e Individualista. (1ra Ed.). Aique Grupo Editor S.A. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 1050