sumario Nº 210, marzo-abril 2011, año XXXVII

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1 Novática, revista fundada en 1975 y decana de la prensa informática española, es el órgano oficial de expresión y formación continua de ATI (Asociación de Técnicos de Informática), organización que edita también la revista REICIS (Revista Española de Innovación, Calidad e Ingeniería del Software). Novática co-edita asimismo UPGRADE, revista digital de CEPIS (Council of European Professional Informatics Societies), en lengua inglesa, y es miembro fundador de UPENET (UP UPGRADE European NETwork). <http://www.ati.es/novatica/> <http://www.ati.es/reicis/> <http://www.cepis.org/upgrade> ATI es miembro fundador de CEPIS (Council of European Professional Informatics Societies) y es representante de España en IFIP (International Federation for Information Processing); tiene un acuerdo de colaboración con ACM (Association for Computing Machinery), así como acuerdos de vinculación o colaboración con AdaSpain, AI2, ASTIC, RITSI e Hispalinux, junto a la que participa en ProInnova. Consejo Editorial Ignacio Agulló Sousa, Guillem Alsina González, María José Escalona Cuaresma, Rafael Fernández Calvo (presidente del Consejo), Jaime Fernández Martínez, Luís Fernández Sanz, Dídac Lopez Viñas, Celestino Martín Alonso, José Onofre Montesa Andrés, Francesc Noguera Puig, Ignacio Pérez Martínez, Andrés Pérez Payeras, Víktu Pons i Colomer, Juan Carlos Vigo López Coordinación Editorial Llorenç Pagés Casas Composición y autoedición Jorge Llácer Gil de Ramales Traducciones Grupo de Lengua e Informática de ATI <http://www.ati.es/gt/lengua-informatica/> Administración Tomás Brunete, María José Fernández, Enric Camarero, Felicidad López Secciones Técnicas - Coordinadores Acceso y recuperación de la Información José María Gómez Hidalgo (Optenet), Manuel J. Maña López (Universidad de Huelva), Administración Pública electrónica Francisco López Crespo (MAE), Arquitecturas Enrique F. Torres Moreno (Universidad de Zaragoza), Jordi Tubella Morgadas (DAC-UPC), Auditoría SITIC Marina Touriño Troitiño, Manuel Palao García-Suelto (ATI), Derecho y tecnologías Isabel Hernando Collazos (Fac. Derecho de Donostia, UPV), Elena Davara Fernández de Marcos (Davara & Davara), Enseñanza Universitaría de la Informática Cristóbal Pareja Flores (DSIP-UCM), J. Ángel Velázquez Iturbide (DLSI I, URJC), Entorno digital personal Andrés Marín López (Univ. Carlos III), Diego Gachet Páez (Universidad Europea de Madrid), Estándares Web Encarna Quesada Ruiz (Virati), José Carlos del Arco Prieto (TCP Sistemas e Ingeniería), Gestión del Conocimiento Joan Baiget Solé (Cap Gemini Ernst & Young), Informática y Filosofía José Angel Olivas Varela (Escuela Superior de Informática, UCLM), Karim Gherab Martín (Harvard University), Informática Gráfica Miguel Chover Sellés (Universitat Jaume I de Castellón), Roberto Vivó Hernando (Eurographics, sección española), Ingeniería del Software Javier Dolado Cosín (DLSI-UPV), Daniel Rodríguez García (Universidad de Alcalá), Inteligencia Artificial Vicente Botti Navarro, Vicente Julián Inglada (DSIC-UPV), Interacción Persona-Computador Pedro M. Latorre Andrés (Universidad de Zaragoza, AIPO), Francisco L. Gutierrez Vela (Universidad de Granada, AIPO), Lengua e Informática M. del Carmen Ugarte García (ATI), Lenguajes informáticos Óscar Belmonte Fernández (Univ. Jaime I de Castellón), Inmaculada Coma Tatay (Univ. de Valencia), Lingüística computacional Xavier Gómez Guinovart (Univ. de Vigo), Manuel Palomar (Univ. de Alicante), Mundo estudiantil y jóvenes profesionales Federico G. Mon Trotti (RITSI), Mikel Salazar Peña (Area de Jovenes Profesionales, Junta de ATI Madrid), Profesión informática Rafael Fernández Calvo (ATI), Miquel Sàrries Griñó (ATI), Redes y servicios telemáticos José Luis Marzo Lázaro (Univ. de Girona), Juan Carlos López López (UCLM), Robótica José Cortés Arenas (Sopra Group), Juan González Gómez (Universidad Carlos III), Seguridad Javier Areitio Bertolín (Univ. de Deusto), Javier López Muñoz (ETSI Informática-UMA), Sistemas de Tiempo Real Alejandro Alonso Muñoz, Juan Antonio de la Puente Alfaro (DIT-UPM), Software Libre Jesús M. González Barahona (Universidad Politécnica de Madrid), Israel Herráiz Tabernero (UAX), Tecnología de Objetos Jesus García Molina (DIS-UM), Gustavo Rossi (LIFIA-UNLP, Argentina), Tecnologías para la Educación Juan Manuel Dodero Beardo (UC3M), César Pablo Córcoles Briongo (UOC), Tecnologías y Empresa Didac López Viñas (Universitat de Girona), Francisco Javier Cantais Sánchez (Indra Sistemas), Tendencias tecnológicas Alonso Alvarez García (TID), Gabriel Martí Fuentes (Interbits), TIC y Turismo Andrés Aguayo Maldonado, Antonio Guevara Plaza (Univ. de Málaga), <{aguayo, Las opiniones expresadas por los autores son responsabilidad exclusiva de losmismos. Novática permite la reproducción, sin ánimo de lucro, de todos los artículos, a menos que lo impida la modalidad de o copyright elegida por el autor, debiéndose en todo caso citar su procedencia y enviar a Novática un ejemplar de la publicación. Coordinación Editorial, Redacción Central y Redacción ATI Madrid Padilla 66, 3º, dcha., Madrid Tlfn ; fax Composición, Edición y Redacción ATI Valencia Av. del Reino de Valencia 23, Valencia Tlfn./fax Administración y Redacción ATI Cataluña Via Laietana 46, ppal. 1ª, Barcelona Tlfn ; fax Redacción ATI Aragón Lagasca 9, 3-B, Zaragoza. Tlfn./fax Redacción ATI Andalucía Redacción ATI Suscripción y Ventas <http://www.ati.es/novatica/interes.html>, ATI Cataluña, ATI Madrid Publicidad Padilla 66, 3º, dcha., Madrid Tlnf ; fax Imprenta: Derra S.A., Juan de Austria 66, Barcelona. Depósito legal: B ISSN: ; CODEN NOVAEC Portada: Luces feéricas - Concha Arias Pérez / ATI Diseño: Fernando Agresta / ATI 2003 Nº 210, marzo-abril 2011, año XXXVII editorial La fuerza de trabajo en Informática > 02 en resumen Construcción sistemática de edificios del conocimiento > 02 Llorenç Pagés Casas Noticias de IFIP Reunión del TC 13 (Human-Computer Interaction) > 03 Julio Abascal González Reunión del Consejo de IFIP > 06 Ramon Puigjaner Trepat Coordinación editorial > 07 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico (En colaboración con UPGRADE) Editores invitados: José Luis Sierra Rodríguez, Antonio Sarasa Cabezuelo, Demetrios G. Sampson, Kinshuk, Ignacio Aedo Cuevas Presentación. Diseño y construcción de Sistemas de Aprendizaje Electrónico > 08 Ignacio Aedo Cuevas, Kinshuk, Demetrios G. Sampson, Antonio Sarasa Cabezuelo, José Luis Sierra Rodríguez Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico y esfuerzos de estandarización: Un caso de estudio relativo a los Almacenes de Objetos Didácticos > 10 Antonio Sarasa Cabezuelo, Daniel Rodríguez Cerezo, José Luis Sierra Rodríguez Sistemas PDP de contenidos educativos audiovisuales: Desarrollo de una solución para la Universidad de La Laguna > 13 Carina S. González González, David Cabrera Primo, Daniel López Barrios, Antonio Barroso Díaz Patrones de comunicación en sistemas tutores inteligentes basados en componentes > 17 Géraldine Ruddeck, Dennis Maciuszek, Martina Weicht, Alke Martens Sistemas Tutores Inteligentes con SCORM > 23 Gustavo Soares Santos, Álvaro Reis Figueira Servicios elearning en Moodle 2.0 > 29 Miguel A. Conde González, Alberto del Pozo de Dios, Franciso J. García Peñalvo Un caso práctico de integración de agentes y servicios en entornos de elearning mediante espacios de tuplas > 34 Francisco Jurado Monroy, Ana I. Molina Díaz, Miguel A. Redondo Duque, Manuel Ortega Cantero Hacia la invocación de servicios de e-learning adaptativo: Aplicación a un simulador de navegación y pesca > 40 Valérie Monfort, Maha Khemaja Una metodología de diseño para el aprendizaje ubicuo > 46 Jihen Malek, Mona Laroussi, Alain Derycke, Henda Ben Ghezala secciones técnicas Estándares web Una aproximación basada en modelos para la ejecución automática de modelos de procesos de negocio > 51 Valeria de Castro, Javier Fabra Caro, Pedro Álvarez Pérez-Aradros, Esperanza Marcos Martínez Redes y servicios telemáticos Diseño e Implementación de Vídeo Streaming en Redes de Sensores Inalámbricas > 57 David Rodenas Herráiz, Antonio Javier García Sánchez, Felipe García Sánchez Robótica Arquitecturas de control de robots > 62 José Cortés Arena Referencias autorizadas > 65 sociedad de la información Programar es crear Mi número de Erdos (solución) > 72 Julio Javier Castillo, Diego Javier Serrano La Forja Creación de un Clúster de Alta Disponibilidad con software libre (solución) > 74 Miguel Vidal López, José Castro Luis asuntos interiores Socios Institucionales > 77 Monografía del próximo número: "Business Intelligence" sumario

2 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Ignacio Aedo Cuevas 1, Kinshuk 2, Demetrios G. Sampson 3, Antonio Sarasa Cabezuelo 4, José Luis Sierra Rodríguez 4 1 Universidad Carlos III de Madrid; 2 Universidad de Athabasca, Canadá; 3 Universidad de El Pireo (Grecia); 4 Universidad Complutense de Madrid Los sistemas de Aprendizaje Electrónico (e- Learning) son componentes esenciales, no únicamente en las actuales organizaciones educativas, sino también en el actual tejido empresarial, posibilitando un aprendizaje continuo a lo largo de la vida y, por tanto, el correcto desarrollo de la moderna sociedad del conocimiento. Actualmente, es posible observar un constante crecimiento en la complejidad de este tipo de sistemas, con el fin de sacar el máximo partido pedagógico a la tecnología existente en cada momento. A la vista de esta realidad, hemos considerado interesante plantear una que aborde, desde distintas perspectivas, la disciplina de la Ingeniería de los Sistemas de Aprendizaje Electrónico (es decir, los procesos de diseño, desarrollo, despliegue y mantenimiento de los sistemas e- Learning). Para confeccionar la, seleccionamos una serie de trabajos de dos eventos científicos en el área del aprendizaje electrónico acontecidos en 2010 (el 1er. taller sobre Ingeniería del Software en elearning, ISELEAR 10, y la 10th International Conference on Advanced Learning Technologies, ICALT 10). Todos los trabajos seleccionados tenían en común el incidir sobre los aspectos tecnológicos y de desarrollo de software, por lo que invitamos a los autores a preparar versiones extendidas y revisadas de los mismos. Los artículos resultantes fueron asimismo revisados de nuevo y sufrieron un posterior proceso de edición colaborativa entre los autores y los editores a fin de adecuar los mismos a las características de la. De esta forma: El trabajo de C. S. González, D. Ca- brera, D. López y A. Barroso presenta un caso de estudio real en el contexto de la Universidad de La Laguna (Tenerife, Canarias), en el que se ilustra el proceso de creación de un sistema para la producción, distribución y publicación de materiales educativos en forma de lecciones magistrales grabadas en formato video. El trabajo de G. Ruddeck, D. Maciuszek, M. Weicht y A. Martens y el Presentación Diseño y construcción de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Editores invitados Ignacio Aedo Cuevas es profesor en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III de Madrid. Su investigación se ha centrado en la hipermedia, sistemas interactivos para educación, sistemas web, libros electrónicos y desarrollo de metodologías y sistemas de información para situaciones de emergencia. Es miembro del IEEE Learning Technologies Technical Committee. Ha publicado más de 150 trabajos de investigación en revistas internacionales, conferencias y capítulos de libros. Kinshuk es profesor en la Facultad de Informática en la Universidad de Athabasca. Su investigación está centrada en el área de sistemas de aprendizaje adaptativo, perfiles cognitivos y en las tecnologías del aprendizaje. Es el presidente fundador del IEEE Technical Committee on Learning Technology y el fundador y coeditor-jefe de la revista Journal of Educational Technology & Society. Ha publicado más de 290 trabajos de investigación en revistas internacionales, conferencias y capítulos de libros. Además es organizador y presidente de numerosas conferencias internacionales y talleres en el área de las tecnologías del aprendizaje. Demetrios G. Sampson, es profesor en el departamento de Sistemas Digitales de la Universidad del Pireo. Su investigación se ha centrado en el ámbito de las tecnologías educativas, y de los sistemas del conocimiento sensibles al contexto. Es miembro sénior del IEEE Computer Society, presidente del IEEE Computer Society Technical Committee on Learning Technologies, coeditor-jefe de la revista Educational Technology and Society Journal. Forma forma parte del comité editorial de 18 revistas, incluyendo la revista IEEE Transactions on Learning Technologies. Ha organizado y presidido numerosas conferencias y otros eventos científicos, y ha publicado más de 240 trabajos de investigación en revistas internacionales, conferencias y capítulos de libros. Antonio Sarasa Cabezuelo es profesor en la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid. Su investigación se ha centrado en el ámbito del elearning, lenguajes de marcado y lenguajes específicos del dominio. Fue uno de los desarrolladores del proyecto Agrega de repositorios digitales. Es miembro del grupo de investigación ILSA (Ingeniería de Lenguajes Software y Aplicaciones). Ha publicado más de 50 trabajos de investigación en conferencias nacionales e internacionales. José Luis Sierra Rodríguez, es profesor en la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid. Su investigación se centra en el ámbito del desarrollo de lenguajes específicos del dominio y su aplicabilidad al e-learning y a las humanidades digitales, los lenguajes de marcado, desarrollo de herramientas de autoría, y tecnologías de procesamiento de lenguajes informáticos. Es el director del grupo de investigación ILSA (Ingeniería de Lenguajes Software y Aplicaciones). Ha publicado más de 100 trabajos de investigación en revistas internacionales, conferencias y capítulos de libros. de G. S. Santos y A. R. Figueira se centran en la construcción de una clase prototípica de sistemas de aprendizaje electrónico: los sistemas tutores inteligentes. El primero de estos trabajos propone un marco basado en componentes para la construcción de dichos sistemas, y desarrolla un catálogo de patrones de diseño que facilita el uso de dicho marco. El segundo propone el uso de SCORM, un conjunto de especificaciones ampliamente adoptado por la comunidad e- Learning, como mecanismo de desarrollo de dichos sistemas, promoviendo, de esta forma, la interoperabilidad entre plataformas de ejecución. El trabajo de M. A. Conde, A. del Pozo y F. J. García, el trabajo de F. Jurado, A. I. Molina, M. A. Redondo y M. Ortega, y el trabajo de V. Monfort y M. Khemaja, representan diferentes enfoques arquitectónicos para sistemas de aprendizaje electrónico avanzados. El primero de estos trabajos describe los usos potenciales de un enfoque orientado a servicios en Moodle (una de las plataformas e-learning más populares). El segundo propone una arquitectura de integración flexible entre distintos componentes y servicios e-learning basada en un modelo clásico de computación distribuida: los espacios de tuplas. Por último, el trabajo de V. Monfort y M. Khemaja propone soluciones arquitectónicas para sis- 8 novática nº 210 marzo-abril 2011

3 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico temas e-learning adaptativos basadas en los paradigmas de software como servicios y de computación en la nube, y las ilustra con un caso de estudio relativo a un sistema real para la formación en la industria de la pesca. Por último, J. Malek, M. Laroussi, A. Derycke y H. B. Ghezala presentan un trabajo relativo al desarrollo de sistemas de aprendizaje electrónico ubicuos, a través de un enfoque basado en Ingeniería del Software Dirigida por Modelos. Asimismo, y a modo de introducción al campo de la Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico, se incluye también un trabajo de A. Sarasa, D. Rodríguez y J.L. Sierra sobre el papel de los esfuerzos de estandarización en el desarrollo de sistemas e-learning, tomando el caso de los almacenes de materiales educativos como caso de estudio paradigmático. Para finalizar esta presentación, nos gustaría mostrar nuestro más sincero agradecimiento a todos los autores que han hecho posible esta, por sus excelentes contribuciones y su total colaboración a lo largo de todo el proceso de edición, así como a Llorenç Pagés, director de Novática, por brindarnos la oportunidad de preparar esta y por todo el apoyo prestado durante la preparación de la misma, y a Mercedes Gómez Albarrán y a Daniel Rodríguez Cerezo por colaborar en las tareas de traducción de los artículos originalmente escritos en inglés. Queremos indicar asimismo que la preparación de esta se ha llevado a cabo parcialmente en el contexto del proyecto TIN C02-01, así como de la red e-madrid S2009/ TIC Referencias útiles sobre "Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico" A continuación se lista un conjunto de referencias que permitirá a los lectores complementar la información proporcionada por los artículos de este monográfico. Libros Lester Gilbert, Veronica Gale. Principles of E-learning Systems Engineering. Chandos Publishing (Oxford), ISBN: Roger Nkambou, Riichiro Mizoguchi, Jacquelin Bourdeau. Advances in Intelligent Tutoring Systems. Studies in Computational Intelligence, Vol. 308 Springer, ISBN: Beverly Park Woolf. Building Intelligent Interactive Tutor. Student-centered strategies for revolutionizing elearning. Elsevier, ISBN: M.D. Lytras, P. Ordonez De Pablos, A. Ziderman, A. Roulstone, H. Maurer, J.B. Imber. Knowledge Management, Information Systems, ELearning, and Sustainability Research. Communications in Computer and Information Science, Vol Springer, ISBN: Tiong T. Goh. Multiplatform ELearning Systems and Technologies: Mobile Devices for Ubiquitous ICT-Based Education. Information Science Reference, ISBN: Teemu Leinonen. Designing Learning Tools Methodological Insights. Aalto University, ISBN: Santi Caballé, Fatos Xhafa, Thanasis Daradoumis, Angel A. Juan. Architectures for Distributed and Complex M-Learning Systems: Applying Intelligent Technologies. Information Science Reference, ISBN: William Horton. elearning by Design. Wiley, ISBN: Slavomir Stankov, Vlado Glavinic, Marko Rosic. Intelligent Tutoring Systems in ELearning Environments Design, Implementation and Evaluation. Information Science Reference, ISBN: Claus Pahl. Architecture solutions for ELearning systems. IGI Global, ISBN: Nikos Karacapilidis. Novel Developments in Web-Based Learning Technologies: Tools for Modern Teaching. IGI Global,2010. ISBN: Enlaces web Ims Global Learning Consortium. <http://www.imsglobal.org/>. Advanced Distributed Learning. <http://www.adlnet.gov>. CEN WS-LT Learning Technology Standards Observatory. <http:// Aspect(Adopting Standards and Specifications for Educational Content). <http://aspect.eun.org/>. elearningeuropa.info. <http:// page=home>. JISC. <http://www.jisc.ac.uk/>. Australian Flexible Learning Framework. <http://www.flexible learning.net.au/>. CelTech (Centre for elearning technology). <http://www.celtech.de/>. Celstec (Centre for Learning sciences and Technologies). <http:// celstec.org/>. Mit Media Lab. <http://www.media. mit.edu>. EIFel(European Institute for ELearning). <http://www.eife-l.org/ about>. Documentos Ernst-Erich Doberkata, Gregor Engelsb, Jan Hendrik Hausmannb, Marc Lohmannb, Jörg Pleumanna, Jens Schrödera. Software Engineering and elearning: The MuSofT Project, <http:// eleed.campussource.de/archive/2/201>. Aspect deliverable. D5.3 Release 1 of the integrated system. <http://aspect.eun.org/ node/165>. European Research Consortium for Informatics and Mathematics. Technology-Enhanced Learning. <http:// ercim-news.ercim.eu/images/stories/en71/ EN71-web.pdf>. Burcu Bulgurcu. ELearning for software engineering: A case study on teaching information systems online group project with extreme programming. <http://people. commerce.ubc.ca/phd/bulgurcu/docs/2009_ SIGED_Bulgurcu.pdf>. Bekim Fetaji, Majlinda Fetaji. Software Engineering Mobile Learning Software Solution Using Task Based Learning Approach. <www.waset.org/journals/waset/ v54/v54-71.pdf>. Eric Ras, Jörg Rech, Björn Decker. Workplace Learning in Reuse-Oriented Software Engineering. <http://i-know.tugraz.at/ wp-content/uploads/2008/11/54_workplace Learning-in-reuse-oriented-software.pdf>. Salaheddin J. Juneidi, George A. Vouros. ELearning using ARL: Theory for Agent Oriented Software Engineering. <www.di.unito.it/~guido/aaai/fs805 JuneidiS.pdf>. novática nº 210 marzo-abril

4 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Antonio Sarasa Cabezuelo, Daniel Rodríguez Cerezo, José Luis Sierra Rodríguez Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Informática 1. Introducción A través de un caso de estudio relativo a los Almacenes de Objetos Didácticos, en este artículo se analiza cómo el uso de especificaciones y estándares pueden ayudar a organizar la arquitectura y el resto de los aspectos de los sistemas de aprendizaje electrónico, facilitando, por tanto, el proceso de ingeniería de dichos sistemas. 2. Conceptos Previos 2.1. Objetos didácticos, metadatos y almacenes En e-learning, el término objeto de aprendizaje hace referencia a un cuerpo de materiales educativos dotados de un objetivo pedagógico bien definido y reutilizables en múltiples contextos [1]. Los objetos de aprendizaje consisten, habitualmente, en un conjunto de recursos educativos interrelacionados (archivos digitales, direcciones de páginas web, herramientas de simulación, etc.), y en una descripción de dichos recursos. La descripción de los recursos que integran un objeto didáctico involucra, normalmente, metadatos que caracterizan distintos aspectos de los objetos. Los metadatos son, como su propio nombre indica, información sobre la información. De esta forma, los metadatos describen aspectos tales como el autor del material educativo, el campo de conocimiento al que se refiere dicho material, los recursos tecnológicos necesarios para su correcta reproducción, etc. Los objetos didácticos se catalogan y almacenan en almacenes 1, de tal forma que los usuarios (profesores, alumnos, etc.) puedan recuperar los mismos objetos para utilizarlos en distintas actividades educativas, así como contribuir con nuevos objetos. En todo este proceso, los metadatos asociados a los objetos juegan un papel fundamental, ya que facilitarán la catalogación, búsqueda y recuperación de los objetos en los almacenes Estandarización en e-learning. Estandarización relativa a Almacenes de Objetos Didácticos Los esfuerzos de estandarización en e- Learning persiguen normar distintos aspectos de dichos sistemas, de manera que se facilite su desarrollo y se garantice la interoperabilidad entre los mismos [2][3]. Las ventajas de los esfuerzos de estandari- Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico y esfuerzos de estandarización: Un caso de estudio relativo a los Almacenes de Objetos Didácticos Resumen: En la actualidad, el uso de los sistemas de Aprendizaje Electrónico (e-learning) transciende el ámbito puramente académico, y se extiende a todos los aspectos de la moderna sociedad del conocimiento. Por tanto, los métodos sistemáticos de desarrollo, implantación y mantenimiento de este tipo de sistemas cobran, cada vez más, un mayor interés y relevancia. El uso de recomendaciones, especificaciones y estándares que normen los diferentes aspectos de dichos sistemas, además de servir como garantía de interoperabilidad, también es fundamental para facilitar y sistematizar su desarrollo. En este artículo se muestra cómo el uso de especificaciones y estándares constituye un pilar clave en la Ingeniería de los Sistemas de Aprendizaje Electrónico a través de un caso de estudio relativo a una clase representativa de este tipo de sistemas: los Almacenes de Objetos Didácticos. Palabras clave: Almacenes de Objetos Didácticos, estandarización, normalización, Ingeniería del Software. Autores Antonio Sarasa Cabezuelo es Profesor Colaborador en la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Su investigación se ha centrado en el ámbito del e-learning, lenguajes de marcado y lenguajes específicos del dominio. Fue uno de los desarrolladores del proyecto Agrega de repositorios digitales. Es miembro del grupo de investigación ILSA (Ingeniería de Lenguajes Software y Aplicaciones) de la UCM. Ha publicado más de 50 trabajos de investigación en conferencias nacionales e internacionales. Daniel Rodríguez Cerezo es Becario Predoctoral en el Grupo ILSA de la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid. Su investigación se centra en el uso de distintas técnicas de Aprendizaje Electrónico (simulaciones y juegos interactivos, herramientas de prototipado y sistemas de recomendación sobre almacenes de objetos didácticos) aplicadas al dominio de la enseñanza y el aprendizaje de la Ingeniería de los Lenguajes Software. José Luis Sierra Rodríguez es Profesor Titular en la Facultad de Informática de la Universidad Complutense de Madrid, donde dirige el Grupo ILSA. Su investigación se centra en el ámbito del desarrollo de lenguajes específicos del dominio y su aplicabilidad al e-learning y a las humanidades digitales. Otras áreas de su interés son los lenguajes de marcado, el desarrollo de editores, y el diseño e implementación de lenguajes informáticos. Ha participado en diversos proyectos de investigación en el campo del e-learning y la Ingeniería de Lenguajes Software y ha publicado más de 100 trabajos de investigación en revistas internacionales, conferencias y capítulos de libros. zación pueden apreciarse en relación con los objetos didácticos y los almacenes de objetos. Tales esfuerzos de estandarización pueden abordar distintos aspectos, entre los que cabe destacar los siguientes: Cómo empaquetar los recursos y el resto de la información que constituye un objeto didáctico? Cómo secuenciar los contenidos educativos? (es decir, cómo reproducir y presentar dichos contenidos en las herramientas que acceden a los almacenes?) Cómo representar los metadatos? Cómo publicar objetos en los almacenes? (es decir, cómo contribuir con nuevos objetos a dichos almacenes?) Cómo recuperar objetos ya existentes? Cómo intercambiar metadatos entre almacenes? Cómo organizar la arquitectura global de los almacenes y de las redes de almacenes? El resto del artículo revisa brevemente los esfuerzos de estandarización relativos a cada uno de estos aspectos. 3. Empaquetamiento La especificación más extendida que norma cómo empaquetar objetos de aprendizaje es IMS Content Packaging (IMS CP) 2. Esta especificación indica cómo empaquetar en una unidad física aislada, denominada paquete, todos los recursos educativos junto 10 novática nº 210 marzo-abril 2011

5 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico con toda la información adicional relativa a los mismos (por ejemplo, metadatos). Dichos paquetes están compuestos por dos elementos principales: los contenidos educativos en sí (recursos), y un documento XML, denominado manifiesto, que describe la estructura y organización de los recursos, así como las características adicionales de los mismos (en forma de metadatos). 4. Secuenciación En relación con la secuenciación han surgido dos alternativas que se basan en dos enfoques pedagógicos diferentes: IMS Simple Sequencing (IMS SS) 3. Esta especificación permite describir el flujo de actividades educativas que debe seguir un estudiante individual, basándose en los resultados obtenidos en sus interacciones previas con los contenidos educativos. IMS Learning Design (IMS LD) 4. Esta especificación permite modelar escenarios de aprendizaje centrándose en las actividades involucradas en el proceso de aprendizaje, en los recursos y servicios utilizados, y en los diferentes participantes en el proceso (por ejemplo, profesores y alumnos). De esta forma, en lugar de mostrar la perspectiva de un alumno individual, esta especificación permite describir el proceso educativo globalmente, como resultado de la interacción y orquestación de todos los aspectos que componen el mismo. 5. Metadatos Las dos especificaciones de metadatos más usadas y extendidas para la descripción de objetos didácticos son: Dublin Core 5. Inicialmente dirigida al contexto más amplio de organización y gestión de bibliotecas digitales, esta especificación ha encontrado también un uso notable en el campo del e-learning. Está formado por 15 categorías de metadatos, tales como título, clave, editor, derechos, etc., todos ellos de carácter genérico, y aplicables, en principio, para describir cualquier recurso digital. No obstante, la especificación también contempla mecanismos de extensión / especialización, que permiten su adaptación a dominios más específicos, tales como el educativo. Learning Object Metadata LOM [4]. Es una especificación explícitamente orientada al dominio educativo. Define un conjunto de metadatos para describir objetos de aprendizaje, que se estructuran en nueve categorías principales (general, técnica, uso educativo, etc). Aunque los metadatos tienen una orientación generalista que puede ser insuficiente para describir la metainformación de los recursos de un colectivo determinado, la especificación proporciona un mecanismo de adaptación denominado perfil de aplicación. Por ejemplo, LOM-ES es un perfil de aplicación LOM adaptado a las necesidades del sistema educativo español Publicación Las principales propuestas de publicación de objetos didácticos son: Simple Publishing Interface (SPI) [5]. Protocolo simple de publicación basado en una API independiente de la tecnología subyacente. PENS (Package Exchange Notification Services) 7. Protocolo que soporta un servicio de notificación para paquetes de contenido, permitiendo publicar URLs de objetos, no objetos en sí. SRU Record Update 8. Protocolo que permite crear, reemplazar y borrar registros de metadatos, pero no permite la publicación de recursos. EduSource Communication Layer (ECL) [6]. Implementa la funcionalidad de publicación de la especificación IMS DRI 9 (ver sección 9). Open Service Interface Definition (OSID) de la Open Knowledge Initiative (O.K.I) 10. Esta especificación permite la publicación de recursos, a través de la JAVA Asset Interface, componente que ofrece métodos para añadir y borrar registros, tanto de metadatos como de recursos. 7. Recuperación La recuperación de objetos didácticos se apoya en lenguajes de consulta que deben ser capaces de tener en cuenta los metadatos que los describen. Ejemplos de estos lenguajes son: ProLearn Query Language (PLQL) [10]. Define un lenguaje estandar de consultas para recuperar objetos de aprendizaje de almacenes heterogéneo que puede combinar búsqueda aproximada y búsqueda exacta. CQL (the Contextual Query Language) 11. Ofrece un lenguaje de consultas muy expresivo fácil de leer y escribir. No soporta estructuras de metadatos jerárquicas. Los resultados se ordenan en base a los campos de los metadatos. QEL (the Query Exchange Language) [11]. Lenguaje de consultas para RDF expresado usando sintaxis Datalog. Fue implementado para la red Edutella, una red P2P que proporcionaba búsqueda interoperable entre repositorios de objetos de aprendizaje. Es independiente del esquema de metadatos, y retorna variables acotadas que encajan con objetos, predicados y temas RDF. Asimismo, las búsquedas pueden operar, no únicamente sobre almacenes aislados, sino sobre redes o federaciones de almacenes. Las arquitecturas de búsquedas federadas resultantes consisten en [7]: Un buscador que ofrece una API para buscar, a través de la cual se envían consultas a los sistemas federados y se recopilan los resultados. Un registro que contiene todas las direcciones de los sistemas federados sobre las que el buscador puede realizar búsquedas. El buscador puede dinámicamente cargar en el registro información acerca de nuevos sistemas. Los almacenes de metadatos en los cuales el buscador puede realizar búsquedas. Un cliente de búsqueda que es capaz de buscar en la federación a través del buscador. Se han definido diferentes especificaciones que implementan el modelo de federación descrito: Simple Query Interface (SQI) [8]. Protocolo que proporciona interoperabilidad entre sistemas federados y aplicaciones de búsqueda y recuperación. Para poder realizar una consulta, la fuente debe establecer una conexión con el destino vía una sesión no persistente. Establecida la sesión, la interfaz de consultas en el destino espera que sea enviada la petición de búsqueda. La interfaz puede ser configurada, siendo válida la configuración durante la sesión o hasta que sea configurada de otra forma diferente. En caso de no configurarse, se usa el comportamiento por defecto. Las consultas pueden ser enviadas usando métodos síncronos o asíncronos. SRU/W [9]. Se trata de dos protocolos de búsqueda accesible vía servicios web. Search/ Retrieve vía URL (SRU) es una implementación basada en REST, mientras que Search/ Retrieve Web Service (SRW) está basada en SOAP. EduSource Communication Layer (ECL). También implementa facilidades de recuperación, permitiendo implementar tanto interacción con estado o sin estado. OSID de OKI. Esta especificación, aparte de facilidades de publicación de objetos de aprendizaje, define también servicios que facilitan la búsqueda en los almacenes, pudiéndose también implementar tanto interacción con estado como sin estado. 8. Intercambio de metadatos El intercambio de metadatos entre almacenes (harvesting) es una técnica para hacer copias locales de registros de metadatos. Se han definido dos especificaciones referidas a este aspecto: OAI-PMH 12 define una forma de intercambiar metadatos entre almacenes heterogéneos que albergan cualquier objeto con metadatos asociados. Para ello se usa el protocolo PMH (Protocol for Metadata Harvesting). OAI-ORE 13 define un estándar que permite identificar, describir e intercambiar agregaciones de recursos digitales web, estableciendo cómo un proveedor de servicios puede codificar y desglosar descripciones de agregaciones, y cómo un usuario puede descubrir e interpretar tales descripciones. 9. Arquitectura Existen especificaciones que han tratado de estandarizar de manera global las funcionalidades y características de un almacén que novática nº 210 marzo-abril

6 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico interacciona con otros, entre las que caben destacar: La ya citada IMS DRI, que define un modelo de referencia para la interoperabilidad de almacenes. Para ello se consideran ocho funciones relevantes a nivel del repositorio y a nivel de manejo de los recursos (por ejemplo, exponer, buscar, enviar, etc.). CORDRA (Content Object Repository Discovery and Registration/Resolution Architecture) 14. Define cómo una federación de repositorios de objetos de aprendizaje debería ser diseñada y deplegada en la red. IMS Learning Object Discovery and Exchange (LODE) 15. Especificación que define cómo realizar el descubrimiento, intercambio y recuperación de objetos de aprendizaje tomando como base especificaciones ya existentes tales como IMS Question and Test Interoperability 16, IMS Common Cartridge 17, IMS Vocabulary Definition Exchange 18, etc. 10. Conclusiones El uso de especificaciones y esfuerzos de estandarización puede facilitar el proceso de Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico. Efectivamente, ya no es necesario diseñar componentes desde cero, sino que el proceso de diseño puede basarse en el conocimiento y experiencia destilados en las especificaciones ya existentes. Este aspecto complementa, por tanto, al de interoperabilidad normalmente atribuido a los esfuerzos estandarizadores. Debido a la amplitud del campo de la estandarización en e-learning, el trabajo ha adoptado los Almacenes de Objetos Didácticos como un caso de estudio representativo. Asimismo, la revisión ha sido necesariamente parcial, habiéndose omitido aspectos, por no tratados, no menos importantes (gestión de los derechos de autor, identificación de objetos de aprendizaje, descripción de sistemas de clasificación, etc.). Pueden encontrarse otras revisiones que complementan la aquí presentada en [2] [3]. Agradecimientos Este trabajo se ha llevado a cabo en el seno del proyecto TIN C Referencias [1] P.R. Polsani. Use and Abuse of Reusable Learning Objects. Journal of Digital Information, 3(4), [2] J. Rodríguez, M. Caeiro, J.M. Santos. Estandarización en aprendizaje basado en ordenador. Novática no. 165 (sept.-oct. 2003), pp [3] V. Devedzic, J. Jovanovic, D. Gasevic. The Pragmatics of Current e-learning standards. IEEE Internet Computing 11(3), pp [4] IEEE. IEEE Standard for Learning Object Metadata. IEEE Standard , [5] S. Ternier, E. Duval. Web services for the ARIADNE knowledge pool system. Proceedings of the 3rd Annual ARIADNE Conference, pp ARIADNE Foundation [6] M. Hatala, G. Richards, T. Eap, J. Willms. The edusource communication language: implementing open network for learning repositories and services. SAC 04: Proceedings of the 2004 ACM symposium on Applied computing, pp , New York, NY, USA. ACM Press [7] J. Broisin, P. Vidal, M. Meire, E. Duval. Bridging the Gap between Learning Management Systems and Learning Object Repositories: Exploiting Learning Context Information. ELETE 2005, IEEE Computer Society, p , Lisboa, [8] B. Simon, D. Massart, F. van Assche, S. Ternier, E. Duval, S. Brantner, D. Olmedilla, Z. Miklos. A Simple Query Interface for Interoperable Learning Repositories. Proceedings of the 1st Workshop on Interoperability of Web-based Educational Systems, pp [9] S.H. McCallum. A look at new information retrieval protocols: SRU, OpenSearch/a9, CQL, and XQuery. World Library and Information Congress: 72nd IFLA General Conference and Council. IFLA, 2006 [10] S. Ternier, D. Massart, A. Campi, S. Guinea, S. Ceri, E. Duval. Interoperability for Searching Learning Object Repositories: The ProLearn Query Language. D-Lib Magazine, 14(1/2), [11] W. Nejdl, B. Wolf, C. Qu, S. Decker, M. Sintek, A. Naeve, M. Nilsson, M. Palmér, T. Risch. EDUTELLA: a P2P networking infrastructure based on RDF. Proceedings of the 11th international conference on World Wide Web (WWW 02), pp , New York, NY, USA. ACM Press, Notas 1 Otro término ampliamente utilizado para los almacenes de objetos didácticos es el de repositorio. 2 <http://www.imsglobal.org/content/packaging/>. 3 <http://www.imsglobal.org/simplesequencing/>. 4 <http://www.imsglobal.org/learningdesign/>. 5 <http://dublincore.org/>. 6 <http://www.lom-es.es/>. 7 <http://pens.lmstesting.com/>. 8 <http://www.loc.gov/standards/sru/record-update/>. 9 <http://www.imsglobal.org/digitalrepositories/>. 10 <https://seguecommunity.middlebury.edu/sites/ achapin-oki-repository>. 11 <http://www.loc.gov/standards/sru/specs/ cql.html>. 12 <http://www.openarchives.org/oai/openarchives protocol.html>. 13 <http://www.openarchives.org/ore/>. 14 <http://www.cen-ltso.net/>. 15 <http://www.imsglobal.org/lode.html>. 16 <http://www.imsglobal.org/question/>. 17 <http://www.imsglobal.org/commoncartridge. html>. 18 <http://www.imsglobal.org/vdex/>. Estudiante de Ingeniería Técnica o Ingeniería Superior de Informática? Puedes aprovecharte de las condiciones especiales para hacerte socio estudiante de ATI y gozar de los servicios que te ofrece nuestra asociación, según el acuerdo firmado con la Asociación RITSI Infórmate en <www.ati.es> o ponte en contacto con la Secretaría de ATI Madrid 12 novática nº 210 marzo-abril 2011

7 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Carina S. González González, David Cabrera Primo, Daniel López Barrios, Antonio Barroso Díaz Proyecto Estructurante TIC y Educación, Universidad de La Laguna (Tenerife) Sistemas PDP de contenidos educativos audiovisuales: Desarrollo de una solución para la Universidad de La Laguna 1. Análisis de soluciones PDP de contenidos multimedia universitarios Actualmente, las universidades están trabajando intensamente en la creación de repositorios de contenidos digitales, con el objetivo de difundir, preservar y organizar los materiales que generan sus profesores [1]. Las herramientas de software que se utilizan para la operación de los repositorios son diversas, aunque hay una fuerte tendencia hacia el uso de DSPACE [2], un sistema de software libre para la creación de repositorios. El tipo de contenidos que los repositorios incorporan son también variados: libros, conferencias, objetos de aprendizaje, multimedia, patentes, tesis, publicaciones y preprints, entre otros. En el caso concreto de los objetos de aprendizaje y materiales multimedia, lo que se realiza en estos repositorios es la catalogación final de los materiales producidos y la federación con otros repositorios. La realidad, sin embargo, indica que la mayoría del material docente utilizado en la enseñanza se basa en contenidos que no se publican en repositorios estructurados institucionalmente. La hipótesis sobre este hecho es que los materiales didácticos de uso diario, se manejan mejor dentro de un sistema donde el docente pueda tener el control sobre el mismo, así como la posibilidad añadida de aplicar su propia organización personal, quizás vía etiquetas (tags). Asimismo, es un hecho que al profesorado docente le gusta utilizar sistemas 2.0 para publicar su contenido multimedia, ya que tienen acceso y control al contenido creado y publicado [3]. Como iniciativas actuales más relevantes en el ámbito de los sistemas de producción, distribución y publicación de contenidos audiovisuales (PDP), podemos citar el proyecto internacional Opencast y el proyecto español ARCA (Agregador RSS para la Comunidad Académica). Opencast es una iniciativa dirigida por instituciones universitarias para ofrecer una guía e información para ayudar a elegir la mejor opción para distribución y uso de recursos multimedia online. En cuanto a ARCA, es un proyecto creado para federar la información relativa a los contenidos multimedia y emisiones vía streaming que ofrecen los integrantes de la red académica y de investigación nacional RedIRIS. Podemos decir que ARCA es un agregador RSS para la Comunidad Académica. El objetivo Resumen: En este artículo presentamos un análisis de los diferentes sistemas de producción, distribución y publicación (PDP) de contenidos multimedia de las universidades españolas. Se han analizado diversas soluciones similares con el objetivo de diseñar e implementar un sistema PDP para la Universidad de La Laguna (ULL). Como fruto de este análisis, se han seleccionado dos sistemas PDP universitarios como modelos: POLIMEDIA en la fase de producción y PuMuKIT en las fases de distribución y publicación. Asimismo, presentamos el sistema PDP desarrollado, denominado ULLMedia, que permite incorporar vídeos de otras plataformas públicas existentes, así como integrar los materiales educativos producidos en la propia universidad con otros servicios de la Unidad para la Docencia Virtual, permitiendo relacionar los contenidos de ULLMedia con el campus virtual, basado en Moodle, y con la plataforma UDVBlogs, basada en Wordpress-MU. Palabras clave: contenidos digitales, distribución y publicación, objetos de aprendizaje, repositorios digitales, sistemas de producción. Autores Carina Soledad González González es Directora de Innovación Educativa y TIC y Coordinadora de la Unidad para la Docencia Virtual (UDV) de la Universidad de La Laguna (ULL) desde su creación en 2005 hasta la fecha. Asimismo es responsable de la implantación del Open Course Ware del sistema de Producción, Distribución y Publicación de contenidos audiovisuales educativos (ULLMedia) y de tecnologías 2.0 para la enseñanza de la misma universidad. Doctora en informática, ejerce como profesora en la ULL. Ha desarrollado su actividad investigadora en la aplicación de técnicas de Inteligencia Artificial (IA) e interfaces accesibles e inteligentes en la Educación en el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática y Arquitectura y Tecnología de Computadores de la ULL y coordina el grupo de I+D+i TIC y Educación (TICED) del mismo Departamento. David Cabrera Primo es Ingeniero Técnico en Informática de Sistemas, especialista en la aplicación de técnicas de usabilidad y accesibilidad web. En 2003 comienza su carrera profesional como free lance acometiendo proyectos de diseño, creación y desarrollo de soluciones Web para pequeñas y medianas empresas. Desde 2007 hasta la actualidad es responsable técnico de la Unidad para la Docencia Virtual de la Universidad de La Laguna (ULL), donde se especializa en entornos LMS (Learning Management Systems) y el desarrollo y despliegue de servicios multimedia y 2.0 aplicados a educación. Participa en la definición funcional y despliegue del Campus Virtual de la ULL que cuenta con más de usuarios. Ha participado en varios proyectos de investigación, todos ellos relacionados con las tecnologías de interacción natural, realidad aumentada y visión por ordenador en colaboración con el departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática y Arquitectura y Tecnología de Computadores de la ULL. Daniel López Barrios es Ingeniero Técnico en Informática de Sistemas en La Universidad de La Laguna (ULL). Ha participado en el desarrollo de numerosos proyectos, cuyo ámbito ha sido principalmente el de las tecnologías web, realizando las labores de gestión y desarrollo de proyectos basados en software de código abierto. Desde el año 2007 colabora con la Unidad para la Docencia Virtual de la ULL desarrollando funciones de analista de sistemas, participando en las distintas iniciativas que esta Unidad desarrolla en torno a los LMS (Learning Management Systems), ocupando la mayor parte de este periodo en la definición y puesta en marcha del Campus Virtual Institucional y el sistema PDP ULLMedia. Asimismo colabora con la asociación sin ánimo de lucro Innova7. Antonio Barroso Díaz es Licenciado en Comunicación Audiovisual y Licenciado en Publicidad y Relaciones Públicas por la Universidad Europea de Madrid. Cursa estudios de Marketing aplicado a las Nuevas Tecnologías en la Universidad de California, Irvine y el programa de Doctorado "Creación Plástica y Diseño" en la Universidad de La Laguna (ULL). Su afán por conocer los distintos campos que componen el sector de las nuevas tecnologías y el audiovisual, le han llevado a trabajar con video, radio, fotografía, diseño gráfico y diseño web. Así, ha trabajado como investigador en el Proyecto Estructurante TIC y Educación de la ULL, en Radio Nacional de España, en Panda Software International, en el estudio creativo Y...Manera, así como en numerosos proyectos de forma autónoma. Actualmente trabaja en el marco del proyecto de Campus de Excelencia Internacional de las universidades canarias, además de realizar tareas de colaboración del Gabinete de Prensa de la ULL. Por otro lado, es el encargado de gestionar las redes sociales como Community Manager de esta misma universidad. novática nº 210 marzo-abril

8 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico principal es paliar la falta de medios actual para dar a conocer a la comunidad académica los contenidos audiovisuales generados por ella misma, que en su mayoría pasan desapercibidos. ARCA es un agregador de "feeds" que recoge automáticamente toda la información presente en una serie de documentos XML que las distintas instituciones adscritas elaboran con información sobre sus contenidos, y la integra en una base de datos para mostrársela al usuario de forma inteligible, navegable y susceptible de búsquedas. El dialecto XML escogido para este flujo de información es el RSS 2.0. En un análisis de las soluciones utilizadas por las universidades y centros que envían sus contenidos a ARCA se observan dos tendencias: Crear sistemas propios. Cabe aquí destacar las soluciones propias desarrolladas por la Universidad de Valencia (sistema MMEDIA), la Universidad Carlos III de Madrid (sistema ARCAMM, también utilizado por el sistema ARCA) y la Universidad Politécnica de Cataluña (CANAL UPC-TV). Utilizar soluciones de terceros. Entre estas soluciones, destacan las soluciones de la Universidad de Vigo (PuMuKIT) y la de la Universidad Politécnica de Valencia (POLIMEDIA), al ser proyectos consolidados y que se han extendido al resto de universidades. Más concretamente, entre las universidades que han aplicado soluciones basadas en PuMuKIT se encuentran la propia Universidad de Vigo, la Universidad de Murcia, Centro de Supercomputación de Galicia, Universidad del País Vasco, Universidad Tecnica Particular de Loja, o Universidad Nacional de Educación a Distancia. En el caso de POLIMEDIA, destacan Red.es, la Universidad Autónoma de Barcelona, la Universidad Polítécnica de Cartagena, la Universidad de Huelva o la Universidad de Sevilla. En la tabla 1 resumimos las características analizadas en estos sistemas PDP. Otros sistemas PDP no contemplados en esta tabla son el de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC.TV), el de la Universidad de Cantabria (CEFONT, actualmente desactualizado), el de la Universidad Politecnica de Madrid (mantenido en YouTube), el de la Universidad de Castilla la Mancha (desarrollado en ASP), y el de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. 2. Soluciones seleccionadas Luego de haber estudiado los diferentes sistemas existentes, como base al sistema PDP a implantar en la Universidad de La Laguna se ha optado por POLIMEDIA para la fase de producción y por PuMuKIT para la fase de distribución y publicación. POLIMEDIA es un sistema tipo PDP para la creación de contenidos multimedia diseñados para la tele-educación que abarca desde la preparación del material hasta la distribución del mismo por diferentes medios (DVD, streaming, etc.). Los estudios POLIMEDIA son estudios con características de bajo coste en equipamiento de producción audiovisual, que sin embargo, no van en detrimento de la calidad del producto final. Tienen sistemas de producción, publicación, distribución e integración y plantillas "POLIMEDIA" propios y adaptados a sus sistemas institucionales. En cuanto a la arquitectura de sistemas de publicación y distribución, el repositorio de Proyecto Universidad Licencia y disponibili dad Sindicación ARCA Gestión de contenidos Sistema de distribución/ Streaming//Ret ransmisión en directo Interacción con el usuario Integración LMS PuMuKIT Universidad de Vigo Abierta Si Categoría / Serie / Objeto Multimedia Windows media Server / integración con Flash Media Server No Integración con Moodle para incluir objetos multimedia. POLIMEDIA Universidad Politécnica de Valencia Abierta Si Categoría / Serie / Objeto Multimedia Flash Media Server No Integrado en Sakai MMEDIA Universidad de Valencia Prevé liberar su código Si Categoria / Vídeo Flash Media Server y Darwin Streaming Server Puntuación y comentarios Integrado en el LMS y también integración con el LMS a nivel de usuario ARCAMM Universidad de Carlos III Prevé liberar su código Si Categoria / Serie / Vídeo Windows media Server No - CANAL UPC-TV Universidad Politécnica de Cataluña Propio No En flash Comentarios - Tabla 1. Sistemas PDP de contenidos audiovisuales representativos de las universidades españolas. 14 novática nº 210 marzo-abril 2011

9 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico sistema de distribución. Después de la fase de producción se guarda una "Master Copy" en alta calidad, y se pasa un "Media File" al servidor de streaming con menor calidad. El sistema también se encarga de gestionar los metadatos, y dispone de un panel de control para la gestión de los objetos multimedia y la publicación que cumple su cometido correctamente: es sencillo, usable y con todas las funcionalidades necesarias. Por otra parte, proporciona distintas vistas para el sistema según el nivel de usuario. Actualmente se ha adaptado a distintas instituciones académicas, funcionando correctamente en más de 15 Universidades. Figura 1. Modelo de producción ULLMedia de contenidos audiovisuales. grabaciones utiliza Flash Media Server y Windows Server 2008, siendo un servicio totalmente virtualizado y en producción soportando incluso unos 400 usuarios concurrentes. Se basa en un modelo pedagógico de "píldoras", sistemas de catalogación y empaquetado de objetos y módulos de aprendizaje. Para nuestra propuesta nos interesan especialmente los tipos de materiales en formato digital que se tienen en cuenta en este sistema. Estos materiales son almacenables en repositorios y bases de datos, distribuidos a través de la red, accesibles desde cualquier navegador estándar, independientes del sistema operativo del ordenador que accede al recurso. Tales materiales responden al concepto y modelo de Objeto de Aprendizaje (OA, en inglés RLO, Reusable Learning Object). Los OA son las unidades mínimas de contenido, indivisible, independiente, con propósito pedagógico, secuenciable, descontextualizado y reutilizable en otros contextos educativos. En el modelo POLIMEDIA se denominan comúnmente "Píldoras de aprendizaje". Los OA son contextualizados a través de los OAC (Objetos de Acoplamiento) en "Módulos de Aprendizaje" (MA), y estos últimos configuran a su vez distintas Unidades Didácticas, Asignaturas, Cursos (como los Open CourseWare, u OCW) y hasta titulaciones completas. Por otra parte, como alternativa para la distribución y publicación hemos seleccionado al sistema PuMuKIT, teniendo en cuenta que prevé una migración sencilla a OpenCast Project. Este sistema permite publicar vía Internet los contenidos audiovisuales producidos en una Institución, Universidad, etc. PuMuKIT publica los contenidos multimedia almacenados en su base de datos de modos diferentes: generando un portal WEB, una WEB-TV y creando flujos RSS compatibles con ARCA. El portal web generado por PuMuKIT cuenta con un área para transmisiones en directo y una mediateca. Dentro de la mediateca podemos seleccionar el canal temático de nuestro interés, ver las series disponibles y acceder dentro de la misma al video de la conferencia, clase o acto que más nos interese ver en ese momento. Asimismo, dispone de un completo sistema de búsqueda por palabras clave, temas, autores, etc. para facilitar la localización de los videos disponibles. Las tecnologías que se utilizan en PuMuKIT son Symphony Framework (PHP+MySQL) y Flash Media Server. Este sistema gestiona de forma integral la producción, distribución y publicación. Maneja un transcode farm. Cuando se sube al sistema la "Master Copy" y los metadatos asociados, genera un perfil de publicación, y la pone en el 3. El sistema ULLMedia Basándonos en los análisis realizados y los que creemos mejores modelos a seguir, hemos desarrollado el sistema ULLMedia como sistema PDP de contenidos audiovisuales de la Universidad de La Laguna. ULLMedia alberga contenidos específicamente relacionados con la educación y la comunidad universitaria y soluciona diferentes problemas, tales como el problema de usar etiquetas en lugar de metadatos, tal como hacen los repositorios públicos existentes, los problemas legales en cuanto a albergar contenidos públicos universitarios en un servicio de una compañía comercial como Youtube o Itunes y las búsquedas, que son realizadas por y dentro del entorno universitario. Por otra parte, en ULLMedia se pueden incorporar vídeos de otras plataformas públicas existentes así como integrar los materiales educativos con otros servicios de la ULL, tales como la Biblioteca Digital y la Unidad para la Docencia Virtual, permitiendo relacionar los contenidos de ULLMedia con Figura 2. Modelo de publicación ULLMedia de contenidos audiovisuales. novática nº 210 marzo-abril

10 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico investigadores, antes de lanzarlo y ofertarlo a toda la comunidad universitaria. Esta validación ha incluido no sólo la validación técnica del sistema ULLMedia, sino que también incorpora la validación de la estructura del material didáctico audiovisual y la formación necesaria para poder utilizar dicho sistema. ULLMedia continúa su desarrollo, encontrándose actualmente en fase de producción y en continua mejora. Referencias [1] OpenDOAR. Directory of Open Access Repositories, <http://www.opendoar.org/>. [2] MIT Libraries. Introducing DSpace, <http://dspace.org/>. [3] L. Castañeda Quintero. Software social para la escuela 2.0: más allá de los Blogs y las Wikis En Inclusión Digital en la Educación Superior: Desafíos y oportunidades en la sociedad de la Información, X Congreso Internacional EDUTEC <www.lindacastaneda.com/publicaciones/ edutec20071.pdf>. Figura 3. Portal de publicación y distribución ULLMedia. el Campus virtual (Moodle) y la plataforma UDVBlogs, manteniendo el acceso unificado. En la fase de producción, ULLMedia sigue el modelo del sistema POLIMEDIA. El principal requisito de nuestro sistema es el montaje, sin supervisión del operador, de vídeos que incluyen varios vídeos e imágenes (ver figura 1). Es decir, debemos automatizar el montaje. En este sentido, para este prototipo se han creado unos pequeños scripts y unas plantillas para el montaje de los vídeos. El script principal es ullmedia.sh. Se encarga del montaje de las sesiones de grabación en las que estén implicados varios videos. Para ello atiende a los parámetros almacenados en unas plantillas para generar un video final con un fondo y una distribución de vídeos específica. Este script recibe como parámetros la ubicación de los ficheros fuente, la plantilla seleccionada y el fichero de salida. Para las fases de distribución y publicación de contenidos audiovisuales, el prototipo funcional de ULLMedia se ha soportado en PuMuKIT y Flash Media Server (ver figura 2). Para integrar el script de montaje anterior en PuMuKIT, se ha de añadir un perfil de trascodificación para cada plantilla que deseemos utilizar, y por cada "píldora" se debe rellenar un formulario con los metadatos correspondientes siguiendo el modelo LOM. Una vez publicados, los contenidos son distribuidos de forma federada a la biblioteca digital de la ULL y a diferentes repositorios, entre ellos ARCA. Se debe destacar que ULLMedia es un compendio de soluciones, elegidas tras un exhaustivo análisis, que a diferencia de otras soluciones abarca todo el proceso de producción, distribución y publicación de materiales audiovisuales. La principal ventaja de ULLMedia es su capacidad de despliegue en cualquier entorno operativo y de manera autónoma, sin necesidad de ningún otro sistema o integración específica. Teniendo en cuenta esto, ULLMedia aporta mejoras técnicas sobre cada una de las soluciones utilizadas, con el fin de garantizar su correcta integración, además de mejorar, optimizar y adaptar de manera específica procesos internos de cada solución, mediante el uso de scripts o codec específicos con el fin de mejorar el resultado final. Asimismo, este sistema se ha diseñado teniendo en cuenta la forma en que trabaja el profesorado universitario, y, por ello, se han eliminado funcionalidades no necesarias que complican el uso por parte del usuario no avanzado. Se proporciona una interfaz del estilo web 2.0 para el repositorio, dando control sobre el acceso y la organización de los contenidos a los profesores (ver figura 3). El sistema se ha utilizado inicialmente con 13 grupos de investigación del Proyecto Estructurante TIC y Educación de la Universidad, Ref. APD08/09, con casi un centenar de Enlaces web Proyecto Opencast, <http://www.opencast project.com>. Proyecto ARCA, <http://arca.rediris.es>, <http://www.unblogenred.es/el-proyecto-arca/>, <http://arca.rediris.es/doc.php?mod=doc>. POLIMEDIA, <https://polimedia.upv.es>. PuMuKIT, <http://pumukit.org/>. Portal de la Unidad para la Docencia Virtual, <http://udv.ull.es>. Campus Virtual de la Universidad de La Laguna, <http://campusvirtual.ull.es>. UDV Blogs, <http://blogs.udv.ull.es>. ULLMedia, <http://ullmedia.udv.ull.es>. 16 novática nº 210 marzo-abril 2011

11 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Géraldine Ruddeck, Dennis Maciuszek, Martina Weicht, Alke Martens Departamento de Informática e Ingeniería Eléctrica, Universidad de Rostock (Alemania) <{geraldine.ruddeck,dennis.maciuszek, Patrones de comunicación en sistemas tutores inteligentes basados en componentes Traducción: Daniel Rodríguez Cerezo (Universidad Complutense de Madrid) 1. Introducción Teniendo sus raíces en la arquitectura [1], los patrones de diseño llegaron a la Informática y al desarrollo del software a finales de los ochenta [4]. En esta línea, desde principios de 2000 los investigadores en el dominio del aprendizaje electrónico (elearning) han intentado describir sus sistemas utilizando patrones. Los primeros enfoques se remontan a Devedzic, quién recolectó y describió patrones para Sistemas Tutores Inteligentes (ITS - Intelligent Tutoring Systems) en 1999 [2]. Harrer y Martens extendieron este trabajo con el fin de producir un catálogo completo de patrones para ITS (véase, por ej. [5][6]). Martens y Cap [8] mostraron que los patrones podían usarse para describir sistemas elearning en general, y Maciuszek y Martens extendieron el catálogo con patrones de juegos [10] en el domino del aprendizaje basado en juegos. En general, el catálogo de patrones esbozado en [6] se basa en la idea de combinar patrones a diferentes niveles de abstracción e integrarlos en una colección coherente. Este catálogo contiene patrones de propósito específico para ITS y patrones elearning en general, pero también patrones de diseño software basados en el trabajo de Gamma et al. [4]. El catálogo pretende proporcionar una colección de descripciones que puedan ser reutilizadas a diferentes niveles en el desarrollo de un proyecto. Mientras que el cuerpo principal de los patrones de ITS está dirigido a estructurar el proyecto y a facilitar la comunicación entre los miembros del equipo [9], los patrones más detallados están orientados a apoyar la comunicación con los expertos del dominio. Los patrones de diseño software tipo Gamma et al., por su parte, están pensados para soportar la fase de implementación del sistema elearning. Pero, por qué continuar desarrollando patrones?, y por qué pensamos que es un enfoque valioso? Aunque la investigación sobre ITS tiene una larga tradición, los sistemas resultantes se basan normalmente en los mismos elementos básicos. Estos elementos básicos se encuentran ya en las descripciones que Clancey proporcionó en los ochenta [3]. Él apuntaba que, aunque los nombres varían, los ITS principalmente constan de cuatro "modelos", i.e. interfaz de usuario, modelo del usuario, modelo del conocimiento experto, y modelo del conocimiento pedagógico. Resumen: Los patrones de diseño son soluciones reutilizables para problemas recurrentes. Generalmente descritos en el contexto de la programación orientada a objetos, la aplicación de patrones de diseño en el dominio del elearning en general o en el de los Sistemas Tutores Inteligentes (ITS - Intelligent Tutoring Systems) en particular ha sido muy limitada. Basándonos en varios enfoques para describir la arquitectura interna de estos sistemas en términos de colecciones de patrones, hemos desarrollado un marco de aplicación basado en componentes que proporciona las bases para el desarrollo de ITS flexibles y reutilizables, y que ofrece además, los pilares para el desarrollo de otros sistemas elearning. Aun así, la complejidad de las comunicaciones entre los módulos requiere considerables cantidades de experiencia y autodisciplina por parte del programador. Por lo tanto hemos investigado el marco de cara a incluir patrones adicionales que aborden dichos aspectos comunicativos. Como resultado hemos extraído patrones de comunicación útiles y los hemos integrado en un editor. Este artículo presenta dichos patrones y dicho editor, ya que estos elementos han resultado ser muy valiosos de cara a propiciar una programación más eficiente y consistente. Palabras clave: Componente, ingeniería del software, marco de aplicación, patrón, sistema tutor inteligente. Autores Géraldine Ruddeck es estudiante de doctorado en la Universidad de Rostock (Alemania) en el dominio del elearning y los Sistemas Cognitivos. Forma parte del Grupo de Investigación en Educación "Integrative Development of Modeling and SImulation Methods for RegeneratIve Systems" (diemosiris), un grupo de investigación interdisciplinar que involucra a biólogos e informáticos. Sus intereses investigadores incluyen arquitectura de los sistemas elearning, diseño visual y usabilidad en ingeniería. Dennis Maciuszek es estudiante de doctorado en la Universidad de Rostock (Alemania), Instituto de Informática. Trabaja en el grupo de elearning y Sistemas Cognitivos, donde está investigando en el área del aprendizaje basado en juegos. Es diplomado y licenciado en Informática (especialidad secundaria en Psicología), y posee un título de Máster en Artes en Medios de Comunicación. Ha trabajado previamente en la Universidad Técnica de Braunschweig (Alemania), y en la Universidad de Linköpings (Suecia) en áreas como Diseño de Software, elearning/sistemas Tutores Inteligentes, y Tecnologías de Asistencia. Además, ha contribuido en proyectos de diseño en el ámbito de los medios de comunicación. Martina Weicht es estudiante de doctorado en la Universidad de Rostock (Alemania), Instituto de Informática donde trabaja en el grupo de elearning y Sistemas Cognitivos. Está actualmente trabajando en un proyecto de la UE en Laboratorios Virtuales, investigando en Sistemas Tutores Inteligentes con especial interés en elearning Inclusivo. Alke Martens es Profesora de elearning y Sistemas Cognitivos en la Universidad de Rostock (Alemania), Instituto de Informática. Sus intereses investigadores incluyen aprendizaje basado en juegos, tecnologías adaptativas para sistemas de enseñanza, modelos cognitivos de usuarios, aprendizaje ubicuo y pervasivo e ingeniería de sistemas. Ha sido presidenta y co-presidenta en varias conferencias internacionales y talleres. Es editora-jefe de una revista alemana para la formación en Informática. Sin embargo, esta descripción no detallaba en modo alguno el papel y la funcionalidad de cada uno de los modelos, lo que desembocó en una situación en la que las arquitecturas ITS no eran fácilmente comparables, en la que cada desarrollador de ITS "reinventaba la rueda", y en la que ninguna parte del software existente ni las ideas principales subyacentes al diseño o la implementación de cada ITS podían ser fácilmente reutilizadas (véase, por ej. [6][12]). La misma situación (e incluso peor debido a la gran cantidad de tipos de sistemas diferentes existentes) puede observarse actualmente en el desarrollo de los sistemas elearning. Para demostrar la usabilidad de nuestros patrones, los hemos usado en el desarrollo de un marco de aplicación basado en componentes [14] llamado JaBInT [12]. En lo sucesivo novática nº 210 marzo-abril

12 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Sistema Tutor Inteligente (ITS) project.xml mensajes ClasesMensaje.java <definición de puertos> <enlaces a bases de datos> <componentes> <lista de módulos> <conexiones> Interfaz de Usuario Activador Módulos Modulo1.xml ClasePrincipal.java otrasclases.java Usuario Experto otros recursos Guía de Proceso Bases de Datos etc Figura 1. Vista del nivel de implementación de la estructura de un ITS desarrollado en JaBInT. haremos un uso extensivo de los términos "componente semántico", "módulo" y "marco de aplicación", términos que serán brevemente explicados en la sección 2. La idea que subyace en el marco JaBInT, y que se denomina "plug-n-train", es la de módulos que pueden conectarse juntos para desarrollar o extender funcionalidades de un ITS. A continuación, esbozaremos el marco de aplicación, y después describiremos los patrones de comunicación que hemos detectado en el uso del mismo. Estos patrones facilitan el desarrollo y reutilización de módulos (i.e. "plugs") para los sistemas elearning creados con nuestro marco de aplicación, y han sido integrados en un sistema de autoría para ITS, permitiendo al usuario de una forma "click n plug" muy sencilla construir un ITS a partir de los patrones definidos. 2. El marco de aplicación JaBInT para ITS El término "marco de aplicación" se utiliza aquí en el sentido de la ingeniería del software: un conjunto de estructuras reusables que contienen una funcionalidad principal. Están implementadas como clases concretas y abstractas que definen la funcionalidad básica del marco. Los componentes nuevos deben implementar las interfaces para extender dicha funcionalidad básica. Los componentes software forman parte de una composición (un sistema software o un marco de aplicación) y pueden ser desarrollados independientemente por otros desarrolladores. Cada uno de estos componentes se suele desarrollar en base a un modelo de componentes que describe su estructura básica, sus interfaces y la estructura de la comunicación con otros componentes. Un ejemplo bien conocido de enfoque basado en componentes es la plataforma Eclipse <http:// Al igual que Eclipse, JaBInT se ha desarrollado como un marco de aplicación, en contraste con otros enfoques como las arquitecturas orientadas a servicios. La plataforma JaBInT define cuatro "componentes semánticos": Interfaz de Usuario, Usuario, Experto y Guía del Proceso. La funcionalidad concreta de los ITS se implementa en módulos, que pueden comunicarse a través de puertos y canales de comunicación. Cada módulo se asigna a un componente semántico basado en el propósito de su funcionalidad (por ej. el historial o las preferencias de un usuario se asignan al componente semántico Usuario). JaBInt permite asignar módulos a componentes semánticos y caracterizar la comunicación entre módulos. A nivel de diseño, los componentes semánticos pueden verse como contenedores de módulos. Tales componentes no tienen funcionalidad por sí mismos, pero sirven al/ los desarrollador(es) para clarificar la estructura del ITS y repartir sus funcionalidades. A nivel de implementación, los componentes semánticos se refieren únicamente en un fichero XML que describe la estructura del ITS, mientras que los módulos son paquetes que pueden contener varias clases, simuladores, bases de datos, etc. La funcionalidad en sí del ITS está contenida dentro de los módulos. Estos módulos se comunican entre sí a través de conexiones que conectan los puertos de salida con los de entrada. Los puertos de entrada pueden ser de tipo "maestro" o "esclavo", lo que significa que el mensaje entrante podrá "despertar" al módulo o bien deberá esperar a ser leído. Los puertos de entrada y de salida son la única interfaz entre los módulos. La comunicación en el sentido de nuestro marco es un canal lógico unidireccional entre un puerto de salida y un puerto de entrada concretos, definido en un fichero de configuración XML. Tal canal puede "portar" un mensaje, lo que en Java supone instanciar una clase mensaje específica. Es posible, por ejemplo, definir una clase NewTaskRequest con variables CurrentTaskID, CurrentTaskDifficulty y UserID, así como con sus correspondientes accesoras y modificadoras. Los objetos de tipo NewTaskRequest con todas sus variables fijadas con el valor apropiado pueden enviarse, por ejemplo, a través de una conexión entre dos módulos, desde el componente semántico Interfaz de Usuario al componente semántico Guía del Proceso, a fin de comunicar la información relativa a la tarea y usuario actual de cara a recibir una nueva tarea. Así, cuando se reemplaza un módulo por otro, el desarrollador sólo necesita asegurar que los puertos y los mensajes son los mismos para ambos módulos. Dicho de otra forma, los módulos son completamente independientes entre sí. El marco de aplicación resultante es de hecho una plataforma muy flexible. Sin embargo, permite que el programador exprese soluciones sin sentido. Por ejemplo, el programador puede utilizar mal un canal de comunicación entre dos puertos para transmitir diferentes tipos de mensajes. Otra desventaja del marco es la dificultad de gestión de los puertos y las comunicaciones, puesto que implementar una nueva comunicación entre dos módulos A y B es una tarea bastante compleja que hace necesario definir: Un puerto de salida para el modulo A. Un puerto de entrada para el módulo B. El tipo de puerto de entrada ("maestro" o "esclavo"). Una clase de mensaje. Una conexión lógica entre los puertos creados. Esto consume mucho tiempo y es una fuente considerable de errores. Las inconsistencias en el nombrado de puertos, conexiones y mensajes (i.e. uso de un nombre diferente para el puerto de entrada, de salida y para el mensaje) no suponen un error real, pero es conveniente evitarlos, ya que hacen la implementación mucho más complicada. A nivel de implementación, la estructura es ligeramente más compleja que la descrita en el nivel de diseño. JaBInT mantiene la 18 novática nº 210 marzo-abril 2011

13 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico estructura general de los módulos y las comunicaciones en un archivo XML. Los módulos pueden componerse de varias clases Java, algunos recursos externos, bases de datos, etc., y cada módulo necesita su propio archivo XML para definir sus puertos. Cada mensaje entre dos puertos debe ser implementado en su respectiva clase Java. La estructura precisa de un ITS implementado con JaBInT se ilustra en la figura 1. Tanto para evitar el mal uso de las facilidades de JaBInT como para proporcionar una plataforma más usable y segura, hemos definido algunos patrones útiles en relación con la comunicación entre módulos y los hemos implementado en un editor. Estos desarrollos se basan en nuestra experiencia práctica con JaBInT y ofrecen soluciones amigables y modulares a situaciones recurrentes. Además limitan algunas posibilidades no deseadas ofrecidas por el marco y ahorran mucho trabajo al programador. 3. Patrones de comunicación en ITS basados en componentes Definimos como "comunicación" el proceso de enviar un mensaje a través de una conexión entre un puerto de salida y un puerto maestro o esclavo de entrada (hablaremos de conexión maestra o esclava). Por lo tanto, los patrones de comunicación describen una estructura de puertos y conexiones que posibilitan esta comunicación Patrones atómicos Definimos como "patrón atómico" un patrón de comunicación que contiene un mínimo de comunicaciones, de tal forma que todos los flujos de comunicación puedan ser descritos como una combinación de instancias de un conjunto de patrones atómicos. De todas las posibles combinaciones que involucran a dos módulos, hemos identificado dos que definen el vocabulario para la mayoría de los casos. El primero es el patrón request. Se utiliza cuando el modulo A necesita información del módulo B o bien que el módulo B realice alguna acción. El módulo A envía una petición al puerto maestro del módulo B y espera la respuesta. El módulo B "despierta" a causa de la llegada del mensaje, ejecuta la orden y envía la respuesta al puerto esclavo del módulo A. La estructura es muy básica: una conexión maestra de A a B y una conexión esclava de B a A (ver figura 2a superior). Con el fin de distinguir el tipo de conexión, las conexiones a puertos maestros se representan mediante flechas normales y las conexiones a puertos esclavos mediante flechas discontinuas. El segundo patrón de comunicación, incluso más básico que el anterior, es el patrón Figura 2. (a) Los dos patrones atómicos de comunicación: request (superior) e instruction (inferior); (b) Patrón user entry check and feedback; (c) Patrón conversation; (d) Patrón crafting; (e) Patrón management. novática nº 210 marzo-abril

14 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico (a) (b) Figura 3. (a) Capturas del editor JaBInT; (b) Captura de pantalla de la visualización del flujo en el editor: el flujo se lista en la caja superior izquierda; el resto de la ventana muestra las conexiones involucradas y las etapas de la secuencia de comunicación. instruction. Se usa cuando el módulo A solicita al módulo B que realice una tarea sin la necesidad de realimentación, o simplemente transmite información para su almacenamiento. El módulo A envía un mensaje instruction al puerto maestro del módulo B, que "despierta" y ejecuta la orden o almacena la información. Esta estructura está compuesta por una conexión maestra de A a B (ver figura 2a inferior). La relación entre el patrón request y el instruction es obvia: el patrón request es una conexión instruction complementada con una conexión de realimentación al puerto esclavo. Las otras combinaciones básicas de conexiones (al puerto esclavo o retorno de conexión al puerto maestro), bien no resultan relevantes, bien pueden ser sustituidas por alguno de los patrones descritos anteriormente. Nuestra experiencia nos ha mostrado que los dos tipos de conexiones atómicas definidas son suficientes para implementar todas las conexiones necesarias en nuestros ITS. Por otra parte, es más conveniente tratar con comunicaciones request e instruction que con meras comunicaciones maestras y esclavas. Por lo tanto tomaremos estos patrones atómicos como un vocabulario adecuado y suficientemente básico para el desarrollo de ITS con JaBInT. Este vocabulario será usado en lo sucesivo. Otro beneficio del uso de únicamente dos patrones atómicos es que evitan las conexiones cíclicas. Los ciclos aumentan la interdependencia entre módulos y consecuentemente reducen la facilidad de intercambiar un módulo por otra versión. Es preferible limitar las conexiones a tipo requests e instruction, incluso aunque ello aumente el número total de conexiones. 3.2 Patrones compuestos Hay algunas características que pueden encontrase en cualquier ITS y que merecen una descripción detallada. Estas características, una vez formalizadas en forma de patrón, se pueden usar para el desarrollo de otros ITS. Esto incrementa la flexibilidad del sistema resultante y reduce sus costes de implementación. Una de estas situaciones recurrentes es cuando se decide que el estudiante complete una tarea que precisa de una gran cantidad de acciones como cliquear o escribir. Llamamos a estas acciones "entrada" del estudiante. El ITS deberá comprobar si la entrada es correcta y si es necesario, proporcionar una realimentación adecuada. Por lo general, se necesitarán diversas etapas para comprobar si la entrada de un usuario es correcta y darle retroalimentación. Primero, el módulo UI del componente semántico denominado Interfaz de Usuario, envía la información sobre la entrada al puerto de entrada maestro del módulo adecuado P en el componente semántico Guía del Proceso y espera la respuesta (comunicación request). Como la comprobación de cada entrada puede ser muy costosa, el módulo Guía del Proceso debería contener un módulo Pc que determina si es necesario comprobar las entradas. Si se determina que es necesario, el módulo P procede a realizar la comprobación, solicitando el respectivo conocimiento experto del módulo apropiado E del componente semántico Experto. Eventualmente decide sobre la corrección y devuelve una respuesta a UI. Con el fin de ofrecer realimentación, el módulo P necesita dos tipos de información: reglas pedagógicas del módulo didáctico Pd del componente semántico Guía del Proceso, e información sobre los usuarios (historial de errores, preferencias personales o tipo de aprendizaje) del módulo U del componente semántico User. Aunque en la primera etapa de nuestra definición de patrón ignoramos estos aspectos, es posible definirlos aparte y mezclarlos con las definiciones ya realizadas. Podemos ahora combinar ambos patrones. Considerando que los errores de los estudiantes deben ser almacenados, es necesario añadir otra conexión del módulo P al módulo Ud, donde se procesa y almacena el error. Dado que esta tarea no requiere respuesta, nos hallamos ante un ejemplo típico del uso de una conexión instruction. El patrón global resultante queda reflejado en la figura 2b donde aparecen todos los puertos y comunicaciones. Por lo tanto, hemos visto un ejemplo simple de una situación muy usual descrita como un patrón. Los patrones se pueden combinar según se necesiten para adaptarlos a una situación particular, permitiendo al implementador considerar todas las comunicaciones del ITS a distintos niveles de abstracción. 4. Integrando los patrones en un editor Para simplificar el manejo de JaBInT, hemos implementado un editor que ofrece una visión de conjunto de la estructura del ITS incluyendo sus componentes semánticos, módulos, puertos y conexiones, y permite editar esta estructura usando los patrones atómicos y compuestos definidos. El editor permite añadir de forma sencilla nuevas conexiones a nivel de diseño, asignándoles un nombre y escogiendo el tipo de conexión (request o instruction). Esto simplifica el proceso de añadir conexiones, automatizando el nombrado de puertos y mensajes, y obligando al desarrollador a pensar sobre el propósito de la conexión en términos de la respuesta esperada (request), de la información independiente o del comando (en un instruction). El enfoque simplifica el complejo proceso de 20 novática nº 210 marzo-abril 2011

15 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico añadir una nueva conexión a lo esencial (proporcionar un nombre raíz y un tipo) y asegura un nombrado sistemático de todos los elementos involucrados. El editor (ver figura 3a) abstrae el nivel de implementación y ofrece una visión de conjunto de la estructura del ITS a nivel de diseño. Muestra todos los módulos ordenados por los componentes semánticos en la parte superior de la ventana. Los puertos (izquierda) y las conexiones (derecha) del módulo seleccionado se listan en el medio. Cuando se selecciona una conexión se resaltan los correspondientes puertos y viceversa. Abajo, una consola muestra las últimas conexiones seleccionadas por el usuario junto con sus correspondientes módulos. A la izquierda se puede observar una ventana de diálogo para crear una nueva conexión. Dado que sólo existen dos posibilidades para crear nuevas conexiones, el editor garantiza que únicamente se usarán los dos patrones atómicos (ver figura 3a inferior izquier- da). La selección del patrón request desactiva las opciones "maestro" y "esclavo", ya que éstas sólo tienen sentido en el patrón instruction (hemos decidido mantener dichas opciones, por si fuera necesario utilizar una conexión instruction en modo esclavo). Conforme utilicemos JaBInT, si comprobamos que ésta es una situación que no ocurre nunca, terminaremos eliminando las opciones maestro y esclavo de la ventana de diálogo. Debido a que el número de conexiones de un ITS implementado con JaBInT puede incrementarse rápidamente, es importante mantener un resumen de las secuencias de comunicación (llamadas "flujos") que tienen lugar en diferentes situaciones. Estas secuencias se construyen parcialmente en patrones predefinidos, pero pueden ser también combinaciones de patrones existentes, versiones modificadas de tales patrones, o secuencias completamente nuevas. El editor propone una visualización de las conexiones y una visualización interactiva de los flujos de comunicación (ver figura 3b). 5. Patrones de propósito específico Los patrones mencionados documentan procesos de comunicación muy generales necesarios en cualquier ITS basado en componentes. El siguiente paso es ayudar a los desarrolladores cuando trabajan con aplicaciones especializadas. Estas podrían ser sistemas ITS siguiendo un cierto enfoque instructivo, como, por ejemplo ITS basado en aprendizaje colaborativo, o ITS basado en juegos que combinan aprendizaje adaptativo con juegos digitales [11]. En particular, los juegos educativos adaptativos son especialmente interesantes, al soportar una motivación intrínseca, una experimentación libre, y una simulación ilustrativa (además de añadir ayuda personalizada). En nuestro trabajo distinguimos entre ITS basados en juegos pertenecientes a ciertos géneros. Actualmente estamos trabajando en ITS basados en juegos de rol (RPG Role-Playing Games) e ITS basados en simuladores de construcción y gestión (CMS Construction and Management Simulators). Estos últimos pueden a su vez dividirse en subgéneros (los juegos de dirección son una especialización de CMS que se centran en la construcción de infraestructuras dentro de una organización virtual). Los géneros pueden mezclarse, pudiendo resultar, por ejemplo un juego CMS con elementos de uno de rol. Los géneros de juego quedan definidos por ciertas convenciones de diseño (por ej. conjuntos de reglas y actividades típicas que el jugador lleva a cabo). Algunas actividades típicas en los RPGs son la construcción de objetos o la conversación con personajes en el juego (NPC Non-player Characters). En un juego educativo o ITS basado en juegos (en nuestro caso), la construcción de objetos podría funcionar bien enseñando habilidades ingenieriles, mientras que las conversaciones son útiles en humanidades (por ejemplo, interactuar con personajes en un juego de teatro clásico). Las actividades típicas en un CMS incluyen adquisición, producción, venta, construcción y gestión. Estas actividades encajan de forma muy natural en la enseñanza de subdominios de la economía. Desde una perspectiva del diseño software, la mecánica de un cierto género de juego que sirve como base para un juego educativo adaptativo constituye una instancia especializada de nuestro marco de aplicación. Las funcionalidades del juego se distribuyen entre componentes semánticos y módulos. Las actividades del juego, entendidas como un cuerpo central de convenciones de juego preestablecidas, pueden ser soportadas por varias de las funcionalidades básicas. Los diseñadores pueden considerarlas como patrones de comunicación compuestos, ya que pueden construirse en base a los dos patrones atómicos introducidos anteriormente. La figura 2c muestra una versión básica de patrón de comunicación en la arquitectura de un juego RPG educacional adaptativo basado en JaBInT: patrón conversation. El jugador actúa en un VirtualWorld donde su personaje (PC player character) puede participar en una conversación con NPCs. El módulo VirtualWorld envía una pregunta del PC al NPCManager. Este obtiene la respuesta del NPC del NPCRules a través de una comunicación request y la reenvía para que sea presentada en el VirtualWorld. Esto se repetirá hasta que termine la conversación. El patrón en sí, contiene también una etapa de reflexión del contenido intercambiado (contenido educativo en un RPG educativo) facilitando puertos de conexión al CharacterSheet, donde la conversación se guardará y posiblemente se anotará. No hemos incluido en lo indicado anteriormente conexiones para la adaptación o tutelaje inteligente que podrían determinar preguntas disponibles para un usuario individual, o, dicho de otra forma, cómo un NPC reacciona ante un PC particular. La figura 2d ilustra una versión básica del patrón de construcción de objetos de un RPG: patrón crafting. Se diferencia del patrón conversation en que implica a tres módulos dentro del componente semántico Guía del Proceso, junto con las comunicaciones entre ellos. El ItemManager envía una instrucción al EnviromentManager notificándole que los parámetros del entorno han variado. Esto refleja el típico escenario donde el jugador modifica el entorno usando una herramienta (por ejemplo, cortando un árbol con un hacha en el proceso de creación de un bote de madera). De nuevo, hemos omitido la parte de adaptación donde, por ejemplo, el inventario del personaje podría almacenar qué recetas ha aprendido y qué nueva receta le puede presentar el tutor. La figura 2e muestra un ejemplo de patrón de comunicación en la arquitectura de un juego educacional CMS: patrón management. El jugador construye un plan de negocio en el único módulo de interfaz de usuario CompanyWorld, que lo envía al Economy Manager para que lo valide. Esto se realiza mediante la comunicación con EconomyRules en el componente semántico Experto. El plan validado se devuelve al usuario a través de CompanyWorld, y se actualiza el plan anterior (Competence) almacenado en el componente semántico Usuario. Este patrón permite adaptación mediante un tutor inteligente. Economy Manager puede consultar Competence, antes de enviar el plan para su validación. Una aplicación de esta comunicación puede ser comprobar dónde anotar el plan de negocio para ayudar al estudiante. Hemos identificado patrones similares para las otras actividades de un CMS. En un CMS por turnos (i.e. discreto, no en tiempo real), hemos caracterizado un turno genérico involucrando todas las actividades de planificación iniciadas por el usuario y su simulación con la puntuación durante ese turno como un patrón. Como nota final, decir que los tres patrones de juegos presentados presentan la idea de Usuario y Experto como "modelos", Interfaz de Usuario como la "vista", y Guía del Proceso como el "controlador", donde los puertos de comunicación median entre estas capas clásicas. novática nº 210 marzo-abril

16 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico cación "Integrative Development of Modeling and SImulation Methods for RegeneratIve Systems" (diemosiris). Los autores agradecen al DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) su apoyo financiero. Referencias Figura 4. Estructura de un catálogo de modelos de comunicación. 6. Conclusiones y trabajo futuro Este artículo ha evidenciado la importancia de la comunicación en la ingeniería del software basada en componentes, y, más concretamente, en el contexto de los Sistemas Tutores Inteligentes. De esta forma, la identificación de los componentes típicos en un ITS y su traducción a un marco de aplicación constituye únicamente una parte del trabajo de diseño. Efectivamente, el diseño de los flujos de comunicación entre componentes o módulos es complicado. De esta forma, este artículo contribuye a facilitar el trabajo de los diseñadores de software en el campo del Aprendizaje Apoyado en la Tecnología mediante la recopilación y documentación de patrones de diseño. Actualmente tenemos previsto recopilar más patrones de comunicación, organizar la colección, y ensamblarlos en un catálogo. La figura 4 muestra una primera aproximación que incluye la mayoría de los patrones descubiertos. Se usa el Lenguaje de Modelado Unificado (UML) para documentar los patrones compuestos (a través de agregaciones, denotadas mediante diamantes) así como los patrones especiales que extienden (a través de herencia, denotada mediante triángulos) patrones más generales. Los dos patrones atómicos (figura figura 2a) se muestran en el centro. Todos los patrones compuestos se reducen finalmente a dichos patrones básicos (a veces a los dos, a veces sólo a uno). La parte inferior izquierda de la figura 4 muestra los patrones de propósito general que conducen al de la figura 2b. Incluyen también un patrón no discutido con anterioridad, show secondary window, que proporciona una interfaz de usuario donde diferentes módulos presentan información en diferentes áreas (la ventana secundaria), contenida en un contenedor (la ventana principal). La comunicación entre ventanas organizadas jerárquicamente puede verse como una especialización de una comunicación entre módulos organizados jerárquicamente. La interacción de un usuario con un módulo se maneja a través del patrón entry secondary window, que puede estar compuesto por user entry check feedback (figura 2b) para dar como resultado un patrón más complejo llamado user entry secondary window check feedback. La parte superior derecha de la figura 4 sitúa los patrones de propósito especial para juegos en esta primera versión de catálogo. Para ello, mostramos cómo podemos usar generalizaciones abstractas (patrones nombrados con cursiva). Estos nunca aparecerán implementados como tal, sino que ofrecerán flujos de comunicación compartidos por sus especializaciones. En el caso de los CMS educacionales, adquisition, production, sale, y management usan los mismos puertos y conexiones, diferenciándose en el intercambio de diferentes contenidos en los mensajes. Cada actividad en un RPG educacional puede resultar en una entrada, que contiene un apunte educativo, en el módulo Character Sheet. La versión inicial del catálogo modela este hecho mediante un patrón journal entry que es una parte (por composición) de cualquier actividad de un RPG. Agradecimientos Agradecemos a Alexander Neef sus trabajos en patrones de comunicación en la construcción y gestión de juegos de simulación basados en componentes. El proyecto de patrones de comunicación es parte del Grupo de Investigación en Edu- [1] C. Alexander. The Origins of Pattern Theory, the Future of the Theory, and the Generation of a Living World.Keynote. ACM Conference on Object- Oriented Programs, Systems, Languages and Applications, OOPSLA [2] V. Devedzic, S. Lajoie, M. Vivet (ed.). Using Design Patterns in ITSDevelopment. Int. Conf. on Artificial Intelligence in Education, AIED, pp , [3] W.J. Clancey. Methodology for Building an Intelligent Tutoring System. En W. Kintsch, J.R. Miller, P.G. Polson (eds.): Methods and Tactics in Cognitive Science, Lawrence Erlbaum Associates, pp , [4] E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides. Design Patterns: Elements of Reusable Object- Oriented Software, Addison-Wesley, Reading, [5] A. Harrer. Software Engineering Methods for Re-use of Components and Design. Educational Systems International Journal on Computers and Applications, Special Issue on Intelligence and Technology in Educational Applications, 25 (1), pp , [6] A. Harrer, A. Martens. Towards a Pattern Language for Intelligent Teaching and Training Systems. 8th International Conference on Intelligent Tutoring Systems 2006, Springer, pp [7] J. Himmelspach, A. Uhrmacher. Plug n simulate. 40th Annual Simulation Symposium. IEEE Computer Society, pp , [8] A. Martens, C. Cap. Patterns for elearning Systems. En S. Hambach, A. Martens, B. Urban (eds.): 2nd elba 2009 e-learningbaltics International Scientific Conference, Fraunhofer IRB, pp [9] A. Martens, S. Hambach, U. Lucke. Multiperspective Cooperation based on Boundary Objects. 9th IEEE International Conference on Advanced Learning Technologies (ICALT), pp , [10] D. Maciuszek, A. Martens. Patterns for the Design of Educational Games. En Educational Games: Design, Learning and Applications, Nova Publishers, pp , [11] D. Maciuszek, A. Martens. A Reference Architecture for Game-based Intelligent Tutoring. En P. Felicia (ed.): Handbook of Research on Improving Learning and Motivation through Educational Games: Multidisciplinary Approaches, chap. 31, IGI Global, Hershey, PA, [12] M. Oertel, A. Martens, J. Himmelspach. Teaching and Training System Plus Modeling and Simulation - A Component Based Approach. Proc. of the EUROSIM, [13] G. Ruddeck, D. Maciuszek, M., Weicht, A. Martens. Plug n Train A Component Based Approach for ITS. Enviado a: ITS, International Conference for Intelligent Tutoring Systems, [14] C. Szyperski. Component Software. Addison Wesley, Component Software Series, ACM Press, New York, novática nº 210 marzo-abril 2011

17 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Gustavo Soares Santos, Álvaro Reis Figueira CRACS & INESC-Porto LA, Universidad de Oporto (Portugal) Sistemas Tutores Inteligentes con SCORM Traducción: José Luis Sierra Rodríguez (Universidad Complutense de Madrid) 1. Introducción A lo largo de los años hemos asistido al desarrollo de diversos Sistemas Tutores Inteligentes (ITSs Intelligent Tutoring Systems) que han mostrado cómo mejorar sustancialmente los procesos de aprendizaje de los estudiantes en dominios tales como las matemáticas, la física, o los lenguajes de programación [1] [2][3]. Sin embargo, este tipo de sistemas exhiben también diversos problemas, entre los que cabe destacar sus elevados costes de desarrollo [4], así como la dificultad para reutilizar los mismos e importarlos a diferentes plataformas [5]. Con el fin de resolver los aspectos de interoperabilidad de los ITSs hemos desarrollado un enfoque para implementar este tipo de sistemas, basándonos en el uso de los estándares de e- learning definidos en SCORM (Sharable Content Object Reference Model) [6], y hemos implementado así mismo un prototipo siguiendo dicho enfoque [7]. Nuestro método se centra en la implementación de las principales características de los ITSs: el ciclo interno y el ciclo externo. 2. Conceptos previos y trabajo relacionado 2.1. Sistemas Tutores Inteligentes Los ITSs son sistemas informáticos que proporcionan una enseñanza y realimentación personalizadas a los estudiantes. Normalmente se basan en teorías del aprender haciendo (learning by doing) [8] y pueden también emplear un amplio abanico de diferentes tecnologías cara a su implementación. En general, estos sistemas se conciben como sistemas de Inteligencia Artificial, y, más específicamente, como sistemas expertos inicialmente desarrollados para simular los diferentes aspectos de un tutor humano [9]. Resumen: Las investigaciones en el campo de los Sistemas Tutores Inteligentes (ITS Intelligent Tutoring Systems) han confirmado reiteradamente cómo estos sistemas pueden incrementar los resultados del aprendizaje y prestar asistencia durante el proceso educativo. Los avances en el estado del arte de los sistemas tutores han mejorado este tipo de sistemas a lo largo de los años. No obstante, aún es difícil encontrar ITSs fuera de ámbitos estrictamente académicos, siendo uno de los principales motivos para ello el hecho de que los sistemas tutores no puedan integrarse de forma sencilla en las distintas plataformas de gestión del aprendizaje (LMSs Learning Management Systems). Este aspecto de interoperabilidad constituye una traba importante, sobre todo teniendo en cuenta que la mayor parte del contenido educativo digital se encarna en elementos que pueden integrarse en LMSs (por ejemplo, PDFs, PPTs o contenido en HTML). El principal objetivo del presente trabajo es describir nuestro enfoque para resolver los aspectos de interoperabilidad relativos a los ITSs mediante el uso de los estándares de e-learning definidos en SCORM. Para ello describimos conceptualmente dicho enfoque y ejemplificamos los aspectos relativos a su implementación mediante un prototipo. Palabras clave: enseñanza adaptativa, estándares de e-learning, navegación y secuenciamiento, objetos de aprendizaje, Sistemas Tutores Inteligentes, SCORM. Autores Gustavo Soares Santos es Profesor Contratado Invitado en el Departamento de Ingeniería de la Ciencia de la Información del Instituto de Ingeniería de Oporto (Portugal). Es también estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería de la Ciencia de la Información en la Universidad Técnica de Lisboa. Gustavo ha participado en el programa de doctorado CMU-Portugal y ha realizado una estancia predoctoral de 18 meses en la Universidad Carnegie Mellon, donde siguió algunos cursos en el área de Tecnologías del Aprendizaje con investigadores del primera línea en el campo. Sus intereses investigadores son los Sistemas Tutores Inteligentes, la Enseñanza Adaptativa y Personalizada, y los estándares e-learning y de aprendizaje basado en web. Su investigación actual está centrada en el desarrollo de Sistemas de Aprendizaje Inteligentes basados en web y también en la resolución de problemas de interoperabilidad entre los Sistemas Tutores Inteligentes. Álvaro Reis Figueira recibió su Doctorado en Informática, en el campo de los lenguajes concurrentes basados en objetos, por la Universidad de Oporto (Portugal) en Es Profesor Contratado en el Departamento de Informática de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Oporto. Sus intereses investigadores se centran en el área del e-learning, el aprendizaje basado en web, los estándares en educación, recuperación de información y minería de textos. Ha estado trabajando estrechamente con el equipo de desarrollo de Sistemas de Información en el Centro de Informática del FCUP, y es el coordinador del FCUP en lo que se refiere a e-learning. Es también investigador y miembro del comité de dirección de la Unidad de Investigación CRACS. Su trabajo reciente engloba la integración de la clasificación automática de textos con la clasificación social en el ámbito de las bibliotecas digitales. Los ITSs se concibieron originalmente como formados por cuatro módulos principales [10] (ver figura 1). 1 No obstante, durante la construcción práctica de este tipo de sistemas, lo verdaderamente importante es asegurar la implementación de sus funcionalidades más significativas: el ciclo interno y el ciclo externo [11]. Efectivamente: El ciclo interno es responsable de proporcionar una realimentación y un conjunto de pistas adecuados a los estudiantes que trabajan en una determinada actividad. Este ciclo también evalúa el grado de competencia del estudiante y lo registra en el modelo del estudiante, que es un repositorio de informa- ción acerca de dicho estudiante. De esta forma, el ITS puede utilizar dicho modelo en cualquier momento con el fin de tomar decisiones acerca del flujo de la enseñanza. El modelo también se usa durante el ciclo externo. La principal función del ciclo externo es seleccionar de manera inteligente en qué tareas / actividades debe trabajar el estudiante. Así, los principales aspectos de diseño son seleccionar la tarea de forma inteligente, y obtener un conjunto rico de tareas potencialmente seleccionables [11]. Por tanto, el ciclo externo de un ITS se refiere a tareas, mientras que su ciclo interno se refiere a los pasos a llevar a cabo durante la realización de dichas tareas. El ciclo interno se ejecuta una vez por cada paso, mientras que el ciclo externo se ejecuta una vez por cada tarea. Esto resulta en la organización propuesta por Vanlehn de un ITS, que se ilustra en la figura 2. Cada paso es una acción en la interfaz de usuario que constituye una parte de la realización de una tarea/actividad (por ejemplo, novática nº 210 marzo-abril

18 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico Figura 1. Arquitectura clásica de un ITS. resolver un problema). Dado que un sistema tutor puede soportar de muy diversas maneras el aprendizaje de un estudiante que trabaja por pasos, supondremos, por simplicidad, que los ITSs ofrecen a los estudiantes servicios mientras estos trabajan. En particular, los siguientes son algunos de los servicios más comunes que los ITSs pueden ofertar [11]: Una realimentación mínima tras cada paso, que indica únicamente si el paso es correcto o incorrecto. Realimentación específica tras cada paso incorrecto orientada a ayudar al estudiante a entender el porqué de sus errores. Pistas sobre el siguiente paso a dar con el fin de ayudar al estudiante a continuar resolviendo el problema sin bloquearse. Evaluación de conocimientos mediante la evaluación de las respuestas que los estudiantes facilitan en los diferentes pasos de resolución. Revisión de la solución con el fin de ayudar al estudiante a entender la solución final de un problema. Los términos ciclo interno y ciclo externo deberían entenderse como descripciones de comportamiento, en lugar de como estructuras software. Las estructuras software de un ITS pueden variar de un tutor a otro y algunas veces ser extremadamente complejas [12]. Sin embargo, una vez que las descripciones de comportamiento han sido implementadas, la estructura resulta generalmente irrelevante para el usuario final. Una estructura software interesante, utilizada por los investigadores del PSLC (Pittsburgh Science of Learning Center, un grupo de investigación formado por investigadores de la Universidad de Pittsburgh, la Universidad Carnegie Mellon y otras), consiste en construir artefactos de tutelaje que contienen, además de controles gráficos, todo aquello que el sistema tutor debe conocer acerca del artefacto: pasos correctos, pasos incorrectos, secuencias de pistas para diversas situaciones, tipos de errores y realimentación específica de cada tipo de error, etc. [11]. De esta forma, un artefacto de tutelaje representa un sistema tutor en miniatura para un problema particular que incluye todo lo que se necesita para su ejecución (en otras palabras, algo similar a un objeto de aprendizaje SCORM) SCORM SCORM es una colección de estándares y especificaciones para el aprendizaje basado en web desarrollados por ADL (Advanced Distributed Learning). SCORM ha sido adoptado por el gobierno de Estados Unidos y ha llegado a ser un estándar e-learning "de hecho". Los principales beneficios de SCORM son la interoperabilidad, reusabilidad y accesibilidad [13]. SCORM define la comunicación entre el contenido del lado del cliente (la interfaz de usuario) y el lado del servidor (que normalmente es un LMS). Uno de los conceptos más importantes en SCORM es el concepto de SCO (Sharable Content Object). Los SCOs son objetos de aprendizaje estandarizados que pueden comunicarse con un LMS y que pueden agruparse en organizaciones para crear fragmentos de cursos, o incluso cursos online completos. SCORM se compone de tres especificaciones principales [13]: CAM (Content Aggregation Model), que especifica cómo el contenido puede empaquetarse y describirse. RTE (Run-Time Environment), que especifica cómo el contenido se activa y se comunica con el LMS. SN (Sequencing and Navigation), que 1. Hasta que la tutoría haya finalizado, hacer: 1.1. El tutor plantea una tarea; 1.2. Hasta que la tarea se haya completado, hacer: El tutor proporciona una pista; El estudiante da un paso; El tutor proporciona realimentación sobre el paso dado; 1.3. El estudiante envía la solución de la tarea; Figura 2. Pseudo-código de los ciclos de un ITS. especifica cómo el estudiante puede navegar por las diferentes partes del curso. Gracias al establecimiento de estas especificaciones, SCORM posibilita la ejecución de contenido educativo conforme con estos estándares en cualquier sistema educativo o LMS conforme con dichos estándares. La idea es la misma que para cualquier otro tipo de estándar (por ejemplo, el que permite que el mismo DVD pueda reproducirse en equipos desarrollados por distintos fabricantes). Debido a que los sistemas tutores deben llevar a cabo una selección de tareas, la especificación SCORM más relevante para implementar ITSs es la especificación SN (Sequencing and Navigation). Por tanto, en este artículo nos centraremos en los detalles de dicha especificación. El secuenciamiento en SCORM describe las transiciones entre SCOs [13]. Cuando el estudiante abandona un SCO o realiza una petición de navegación, el módulo de secuenciamiento es el responsable de decidir qué sucede a continuación. La especificación SN define cómo orquestar el flujo y el estado del curso como un todo. En la especificación SN, las agregaciones de SCOs y los propios SCOs se denotan por el término genérico de "actividades". Las actividades se encuentran anidadas de acuerdo con relaciones padre-hijo, lo que da lugar a un "árbol de actividades". Toda actividad SCORM tiene dos conjuntos de datos asociados con la misma: Los datos de seguimiento, que representan el estado de una actividad (su puntuación, su estatus, etc). La definición de secuenciamiento, que es el conjunto de reglas que definen cómo la actividad debe ser secuenciada. Estos datos de seguimiento y reglas de definición se explotan durante el ciclo de secuenciamiento. Este ciclo está compuesto por un conjunto de algoritmos que aplican las reglas de secuenciamiento a los datos de seguimiento y determinan qué actividad debe ser ejecutada a continuación. De esta forma, cada iteración de secuenciamiento tendrá como resultado la ejecución de una actividad, la terminación del curso o una condición de error [13] (ver figura 3). 24 novática nº 210 marzo-abril 2011

19 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico 1. Finalizar la actividad actual: 1.1. Transferir los datos de ejecución al árbol de actividades; 1.2. Propagar los datos de estado de actividades hijas a actividades padre en el árbol de actividades (este proceso se denomina rollup); 2. Determinar en base a las reglas de secuenciamiento las actividades potencialmente ejecutables; 3. Determinar la siguiente actividad que debe ejecutarse; 4. Ejecutar la actividad así identificada; Figura 3. Pseudo-código del ciclo de secuenciamiento en SCORM. datos de seguimiento que proporcionan un mecanismo que permite seguir el estado de aprendizaje de cada individuo, así como compartir dicho estado entre diferentes actividades. Los objetivos pueden almacenar valores numéricos que representan calificaciones, o dominio de habilidades. De esta forma, conforme los estudiantes trabajan con los SCOs/ actividades, los dominios de las habilidades se pueden registrar en los objetivos SCORM utilizando las funcionalidades ECMAScript del RTE (Run-time Environment) de SCORM. 3. Descripción conceptual del enfoque Nuestro enfoque propone usar SCORM con el fin de resolver los problemas de interoperabilidad relativos a los ITSs. A diferencia de otros enfoques, nuestra solución para implementar ITSs interoperables no se apoya en la transformación de las estructuras software de los ITS a módulos SCORM [14]. En nuestra opinión, la idea de que los módulos SCORM deben considerarse "análogos" a los módulos ITS no es acertada. Efectivamente, en primer lugar no existe evidencia de que los módulos SCORM puedan comportarse como módulos ITS. En segundo lugar, lo que define a un ITS no es una arquitectura o una estructura software, sino el comportamiento. Por tanto, centraremos nuestro enfoque en usar el modelo SCORM para implementar lo que define a un ITS en términos de sus funcionalidades: los ciclos interno y externo El ciclo interno Con el fin de diseñar los servicios ofrecidos por el ciclo interno en nuestro enfoque, recomendamos llevar a cabo un análisis CTA (Cognitive Task Analysis) y codificar el mismo en SCOs con ECMAScript. Un análisis CTA consiste en un conjunto de técnicas para la descripción de conocimiento, así como un conjunto de estrategias para Ingeniería de Conocimiento [15]. Este análisis tiene implicaciones para el desarrollo de ITSs [16], así como para el diseño educativo e instruccional. De hecho, CTA es extremadamente popular entre los desarrolladores de ITSs [17], pudiendo observarse en la literatura varios ejemplos de sistemas tutores diseñados con CTA [3][8]. Básicamente, CTA puede proporcionarnos un conjunto de guías para la implementación de los servicios del ciclo interno, así como la base teórica necesaria para diseñar la interfaz de usuario, así como para escribir las reglas para las pistas y para la realimentación específica para cada tipo de error. Utilizando las guías de CTA podremos diseñar SCOs con ciclos internos que se comportarán de manera apropiada para el dominio instruccional. Cada SCO se comportará como un mini-tutor para un problema específico. Sin embargo, una de las características más importantes del ciclo interno es el evaluar al estudiante, así como el registrar dichas evaluaciones en el modelo del estudiante. De hecho, el modelo del estudiante no es más que una libreta de calificaciones muy sofisticada [11]. A fin de implementar el modelo del estudiante utilizaremos los datos de seguimiento de SN, y, en particular, los objetivos SCORM. Los objetivos son parte de los En resumen, para implementar el ciclo interno, el desarrollador debe llevar a cabo un CTA, implementar dicho análisis en los SCOs con ECMAScript y utilizar las funciones SCORM RTE para poblar el modelo del estudiante con las construcciones de los datos de seguimiento SN (principalmente con los objetivos SN) El ciclo externo Mientras que el ciclo interno utiliza los datos de seguimiento para construir el modelo de usuario, para implementar el ciclo externo, además de los objetivos SCORM, necesitaremos la definición del secuenciamiento. Como ya se ha indicado, la definición del secuenciamiento es un conjunto de reglas que definen cómo secuenciar una actividad. Dichas reglas pueden acceder a la información contenida en los objetivos SCORM con el fin de tomar decisiones. El mecanismo básico es (1) especificar un conjunto de reglas de secuenciamiento, (2) dichas reglas pueden acceder en tiempo de ejecución al modelo del estudiante almacenado en los objetivos SCORM y (3) basándose en las reglas y en los objetivos es posible definir la actividad que debe activarse. Si reflexionamos acerca del mecanismo del ciclo de secuenciamiento SCORM (ver figu- ra 3) esto es casi exactamente lo que debe llevarse a cabo en el ciclo externo de un ITS, Interfaz de Usuario SCORM RTE API Lado Cliente 1 El estudiante solicita actividad 7 LMS envía la actividad LMS SCORM RTE - Implementación del lado del servidor 2 RTE consulta módulo SN 6 - SN indica la actividad a activar 5 SN determina la siguiente actividad SCORM SN Reglas de Secuenciamiento 4 - Manifiesto SCORM CAM Datos de Seguimiento 3 - SN solicita manifiesto Figura 4. Solicitud de una actividad SCORM. novática nº 210 marzo-abril

20 Ingeniería de Sistemas de Aprendizaje Electrónico (a) (b) (c) Figura 5. (a) Arquitectura de un Artefacto de Tutelaje; (b) Arquitectura del ciclo externo; (c) Arquitectura de alto nivel de un ITS que se reduce a realizar la selección de tareas. Por tanto, no es difícil explicar técnicamente cómo llevar a cabo un ciclo externo en SCORM. Sin embargo, la implementación práctica del ciclo externo con construcciones SCORM es un poco más complicada de lo que pudiera parecer. Efectivamente, la implementación de un ciclo externo convencional supone, primeramente, conocer el conjunto de actividades disponible, así como conmutar de forma adecuada entre ellas. Asimismo, es también necesario tratar con los detalles del modelo de usuario con el fin de determinar la actividad más apropiada para el estudiante. Además, en nuestro enfoque todo ello debe plasmarse utilizando la especificación SN de SCORM, que tiene una curva de aprendizaje no desdeñable. No obstante, las ventajas en términos de interoperabilidad brindadas por nuestro enfoque son claras. 4. Arquitectura y estructuras software 4.1. Estructuras software SCORM Con el fin de ilustrar las estructuras software SCORM involucradas en nuestro enfoque, sirva el ejemplo incluido en la figura 4. Supongamos que un estudiante está practicando para resolver problemas de matemáticas en un curso SCORM. En primer lugar el estudiante entra en el sistema y solicita un problema de matemáticas, solicitud que será enviada desde la interfaz de usuario a la implementación del RTE SCORM en el lado del servidor, haciendo uso del API en el lado del cliente de dicho RTE SCORM (paso 1). El lado servidor del RTE, que reside en el LMS, recibe la petición y entonces consulta el módulo SN para determinar qué actividad ha de ser ejecutada (paso 2). El módulo SN solicita el manifiesto SCORM (un archivo XML que contiene datos y metadatos acerca del curso que se está enseñando) al CAM (Content Aggregation Model) (paso 3). El CAM devuelve el manifiesto al módulo SN (paso 4). Utilizando los datos de seguimiento y también el conjunto de reglas de secuenciamiento, el módulo SN consulta el manifiesto SCORM, determina la siguiente actividad (paso 5) y comunica al RTE la actividad que debe ser activada (paso 6). Finalmente el LMS envía la actividad a la interfaz de usuario (paso 7). Mientras el estudiante está resolviendo el problema, el modelo de seguimiento registra datos acerca del rendimiento de dicho estudiante, o, en otras palabras, se encarga de actualizar el modelo del estudiante. Una vez que el estudiante termina de resolver el problema, el mecanismo de secuenciamiento iniciará otra iteración (pasos 1 a 7 de la figura 4) y utilizará el modelo del estudiante actualizado para elegir la actividad más apropiada como siguiente Arquitectura del ITS A nivel del ciclo interno, nuestra arquitectura del ITS se basa en los artefactos de tutelaje propuestos por los investigadores del PSLC. Este enfoque ha resultado ser de gran utilidad debido a que aplica una estrategia divide y vencerás en la implementación de los tutores (mediante la división de un sistema tutor complejo en varios artefactos de tutelaje simples que puedan ensamblarse para crear un ITS completo) lo que hace posible reducir la complejidad del proceso de desarrollo. La figura 5a ilustra la arquitectura de un artefacto de tutelaje construido siguiendo nuestro enfoque. 26 novática nº 210 marzo-abril 2011

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