Enseñanza interactiva, individual y permanente

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1 Enseñanza interactiva, individual y permanente Volkert Brosda 1 Jesus Favela 2, volkert.brosda@tr.fh-hannover.de, favela@cicese.mx, Resumen Actualmente en muchos proyectos se investiga la idea de enseñanza a distancia [4]. Esta manera de transferir conocimiento es posible por el éxito alcanzado en el desarrollo de las telecomunicaciónes. La enseñanza a distancia tiene muchas ventajas: posibilidad de comunicación asincrónica, disminución de estancias en clases tanto para los estudiantes como para los maestros, un uso más efectivo de los equipos y de los expertos, etc. Se puede aprovechar esta forma de enseñanza en las universidades como en la industria. En este articulo discutimos en detalle tres aspectos de enseñanza a distancia que ocurren en la educación de especialistas de alto nivel: interacción, individualidad y permanencia. Presentamos una visión general de un sistema de información, que cubre las necesidades en el dominio de dicha forma de enseñanza. Proponemos un sistema complejo de información basado en varias disciplinas de la informatica: trabajo colaborativo, inteligencia artifìcial, sistemas de conocimiento, compiladores modernos, sistemas de workflow y sistemas de administración de documentos. 1. Introducción Durante estos años de cambio de la época industrial a la era de la informática, no sólo se observa un tráfico creciente en el Internet sino tambien hay que responder al aumento y al cambio rápido del conocimiento de ciencias y de la tecnología a nivel mundial. El trabajo esta organizado en projectos entre profesionistas de diferentes países en el mercado global mundial. Los participantes tienen que adaptar conocimiento especiales sobre sistemas, idiomas o tecnologias en muy corto tiempo tal vez solo para un projecto. Este estilo de trabajar se involucra en todas las tareas en el caso de empresas virtuales. Se necesita una tecnología adecuada para estudiantes, maestros y profesionistas que les permita adaptar el conocimiento de forma más rapida, de manera individual y con más continuidad para transferir tecnologías de alto nivel a la fabricación de productos o al uso en negocios de servicios. La forma individual se necesita porque todas las personas son individuales y tienen problemas diferentes referente la aprendizaje. El desarrollo de conocimiento de alto nivel debe ser permanente. Empieza en la universidad y despues de la misma forma acompaña a la gente durante su vida profesional. Así se pueden aprovechar algunas ventajas como el reuso de materiales, costumbres conocidos, etc. Queremos desarrollar una infraestructura eficiente para soportar el escenario que se presenta en la Figura 1. 1 Fachbereich IK, Stdg. TR Fachhochschule Hannover Bernhard-Caspar-Str. 7 D Hannover, Alemania 2 Departamento de Ciencias de la Computación Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, B.C., México 1

2 estudiante i preguntas / respuestas maestro k discusiones profesionalista j preguntas / respuestas Figura 1. Escenario general en enseñanzas interactivas, individuales y permanentes Existen diferencias claves entre estudiantes y profesionalistas. Por ejemplo para los estudiantes son muy importantes los exámenes. La interacción con los maestros son más fuertes que es el caso con la gente que trabaja para una empresa. En este artículo discutimos tres aspectos de la enseñanza a distancia las que ocurren en la educación de especialistas o de alto nivel. Estos son interacción, individualidad y permanencia. Despues describimos las tareas más importantes de un sistema de información que soporta eficientemente la forma de enseñanza a distancia mencionada. Así demostramos que este sistema complejo de información esta basado en varias disciplinas de la informatica no importa si se usa textos electronicos con ilustraciones, audio o video. 2. Enseñanza interactiva La enseñanza con menos tiempo de estancia de los estudiantes como p.e. cursos electronicos necesitan un gran nivel de interacción para acompañar el desarrollo de los estudios. Sin la ayuda directa que los maestros ofrecen en cursos clásicos los estudiantes pierden su interes y su motivación. Esto es muy importante para el éxito de cada curso. La interacción no debe ser 2

3 completamente libre sino será mejor interactuar según un modelo de interacciónes. Este modelo se constituye de objetos que mandan informaciones como maestro, administrador o estudiante o de objetos que forman tipos especiales de información como ejercicio, ilustración, ejemplo, ayuda etc. Tambien hay eventos que inician acciones de una componente del sistema. Por ejemplo, se puede cambiar un maestro o parte de un paquete de software involucrado. El modelo de interacciones incluye protocolos de interacción. Por ejemplo, hay situaciones en las que los estudiantes pueden trabajar simultáneamente en un pizarrón electrónico. Según un protocolo adecuado no hay conflictos de la consistencia de los datos. Protocolos de interacción tambien pueden definir preguntas y respuestas asignadas en una forma más formal tal que se puede evaluar el desarrollo del aprendizaje. La idea principal es que hay material básico para todos los estudiantes no importa si es del tipo electrónico o de papel. Durante el estudio de este material los participantes tienen dudas y preguntas. El flujo de las interacciones, el tipo de los módulos de aprendizaje y el tipo de las respuestas están definidos en el modelo de interacción. En algunos aspectos los modelos de interacción son semejantes a redes de diálogos [2]. Estos son redes de Petri especiales para especificar los diálogos que ocurren en interfaces basadas a ventanas. Para no perder la motivación de los estudiantes y también de los maestros es importante interaccionar lo más directo posible. Por eso el tamaño de un paquete de conocimiento para mandar durante un paso de interacción debe que ser relativamente pequeño y completo. Dice, que normalmente no se necesita más información del mismo objeto para responder. Tal vez cuando el maestro observa menos interés hay que presentar algo especial para mejorar la motivación. Podrían ser ilustraciones, ejemplos de la práctica o juegos pequeños. Tal vez podría ser muy eficiente para el estudio si hay interacciones entre maestros y entre estudiantes. Por ejemplo se puede aprender mucho de un error de otro estudiante ya evaluado por un maestro. 3. Enseñanza individual Los profesionistas que trabajan en un proyecto tienen su propio conocimiento. Es lo mismo con los estudiantes. Por eso la enseñanza debe de ser individual para que sea más efectiva. Según el modelo de interacción el maestro presenta material clásico que sirve para obtener un perfil del estudiante. Despues de la evaluación de los perfiles el maestro presenta los materiales individuales e iniciales del curso basado en modelos de interacción individuales. El flujo de las interacciones, el tipo de los módulos de aprendizaje y la forma de las repuestas pueden ser diferentes para todos los participantes. Así se pueden presentar cursos electronicos a distancia en forma muy abierta. Por ejemplo, es posible que se usen diferentes idiomas en el mismo curso. También se puede presentar material individual para completar el conocimiento acerca del tema central del curso para algunos participantes. Los tipos de cursos pueden ser muy diferentes. Por ejemplo hay cursos de introducción, cursos de motivación, cursos para evaluar soluciones que ya existen en la practica, etc. Además el tiempo del curso puede variar según las diferencias de los participantes. Para que estos cursos sean valiosos para profesionistas será muy importante discutir ejemplos prácticos que se puedan aplicar directamente a la situación de su trabajo. 4. Enseñanzas permanentes Como ya mencionamos en la introducción la enseñanza permanente refleja la situación de aprender durante toda la vida profesional. No únicamente la universidad o los estudiantes obtienen ventajas cuando el procedimiento de aprendizaje se continúa después del termino del estudio, sino también las empresas. Los maestros pueden recibir información sobre la practica. Así se establece una vinculación más fuerte entre las universidades y la industria. La transferencia de tecnología moderna de la universidad a la industria y viceversa será más fácil y eficiente. Los profesionistas tienen la ventaja de no cambiar el estilo del procedimiento de la 3

4 aprendizaje. Es posible el reuso de tecnologías ya olvidadas por el trabajo en la präctica. Por ejemplo para resolver el problema del año 2000 se necesita más gente con conocimiento en ensamblador y lenguajes como COBOL y FORTRAN. La gente que estudió informática hace algunos años y que no sabe mucho sobre los lenguajes de programación mencionados, puede impartir clases de enseñanza a distancia para reactiva su conocimiento reusando el material viejo de la universidad. El éxito de tales cursos electrónicos va a ser mayor si los estudiantes de hoy ya practican este estilo de aprendizaje en su estudio. Tambien esperamos mucha motivación para los participantes que vienen de la industria y de la universidad e interaccionan en en el mismo grupo. Actualmente ya hay proyectos de enseñanza que están organizados con éxito en grupos tan heterogéneos [17]. 5. Tareas y componentes del sistema Para realizar eficientemente la enseñanza interactiva, individual y permanente, se necesita un sistema de información complejo. Clasificamos en la figura 2 los componentes según tres tipos de usuarios: administrador, maestro y estudiante. Los profesionalistas tambien son estudiantes en esta discusión. Algunas tareas del sistema se mencionan en el contexto de un solo tipo de usuario, aunque es claro que otros aprovechan esta función tambien. Esta posibilidad se puede expresar con el concepto role que ocurre en sistemas de software complejas. enseñanza adquisición monitor reuso modelación evaluación pruebas estudio browse herramientos esp. animación discusión administración datos, modelos, documentos workflow compilación Figura 2. Tareas en el dominio de enseñanza interactiva, individual y permanente. 4

5 5.1 Administración En el sistema hay que administrar información sobre usuarios de tipos diferentes, sobre modelos diferentes como modelos de interacciones y sobre tipos de documentos. Tambien hay que almacenar protocolos de interacciones y documentos concretos, como datos sobre paquetes de software (programas aplicadas) etc. Por ejemplo, en un seminario electrónico concreto se define un protocolo concreto de un telepointer [10] tal que los estudiantes y el maestro pueden tener acceso en una manera consistente al pizarrón en blanco. Documentos concretos mandados por cualquier participante siempre deben que ser instanciados según un tipo de documento permito en la situación concreta. Para la prueba si un documento es consistente o si una interacción se procesa según su modelo de interacciones, se necesitan lenguajes de diagramas y compiladores correspondientes como se usan en el dominio de procesos de negocios o modelos de procesos. Todo esto ocurre en versiones diferentes y con variedades. Por ejemplo hay versiones diferentes de software integrado al sistema y explicaciones como respuestas a preguntas de los estudiantes en versiones que estan asignadas a una situación concreta. Como en transacciones de empresas bancarias hay problemas de consistencia entre los datos cuando sólo son parte de una secuencia de acciones que están procesadas correctamente. Además los datos deben que ser accesibles despues de muchos años. La información debe ser presentado en forma independiente, de manera tal que mucha gente pueda tener acceso. Esta situación es típica para aplicaciones no estandares de sistemas de bases de datos [3] [11] [18]. Sistemas de administración de documentos aprovechan esta tecnologia pero se concentran en ciclo de vida de los documentos [16]. El sistema debe ser desarrollado en una manera abierta y extensa porque durante el correr del tiempo se esperan muchos cambios referente los paquetes de software aplicado los que van a ser integrados en el sistema. El proceso del cambio del sistema debe ser especificado en el sistema mismo. Así se puede estimar el tiempo de un cambio concreto con más seguridad y se sabe en adelante cuales son los pasos en detalle. Las tareas de administración del o sistema son semejantes a las que ocurren en sistemas de sistemas workflow [9] [13]. 5.2 Enseñanza Los maestros interactuan casi simultáneamente con un conjunto de estudiantes. Para que no disminuya la motivación, el tiempo de respuesta a una pregunta debe ser lo más corto posible. Por eso los maestros necesitan acceso a una base de datos con ejemplos diferentes, tipos de documentos, ejemplos de modelos de interacción y otro material que se puede usar muchas veces en forma variada. Las interfaces comunes de un sistema de base de datos no tienen capacidad para estos tipos de búsqueda por analogía. Los maestros necesitan herramientos de software para desarrollar su material en forma de módulos de conocimiento para la presentación a un estudiante. Un modulo de conocimiento debe que ser susceptible de reutilizarse. Estas propiedades se deben evaluar con herramientas especiales. Pensamos en software para desarrollar planes que sirven para hacer pruebas. Otra idea es definir modelos de referencia o patrones tales que con esta base se puedan instanciar módulos de conocimiento concreto que cuentencon calidad suficiente. Además, los maestros necesitan herramienta de adquisición de conocimiento externo como parte del para accesar recursos de informática, como INTERNET. El problema es que la información que viene de fuentes externas tiene que evaluar por consistecia y pertinencia la información dada. La representación formal del conocimiento y su procesamiento es un tema central de la inteligencia artificial. Ya hay investigación en el dominio de adquisición de conocimiento para sistemas expertos. Estos sistemas normalmente ocurren en la forma de expert system shells que también se ofrecen libremente en el INTERNET [8]. Para la especificación de modelos de interaccion se necesitan herramientos especiales semejantes a paquetes de software para la modelación de procesos de negocios [7]. Tambien se requieren paquetes de software para hacer ilustraciones integradas en el sistema completo. Para escribir textos más claros y consistentes hay sistemas especiales. Hay que aprovechar planes de 5

6 textos [12] usando bibliotecas de frases, de sinónimos y de homónimos. Los documentos electrónicos frecuentemente se presentan en forma de hipertextos. El sistema de información de apoyo a la enseñanza interactiva, individual y permanente, debe ofrecer métodos para definir solo ligas correctas. Además el sistema debe ofrecer un monitor para controlar la secuencia del proceso de aprendizaje individual. Por ejemplo se pueden abservar los accesos a un hipertexto presentado. Si existe un modelo que especifíca cómo los estudiantes deben accesar las partes correctamente, es posible hacer implicaciones sobre problemas de aprendizaje individual si no se accesan en un orden tradicional. También esta forma de observaciones permite la evaluación permanente de un curso electronico. Hay que desarrollar software especial para el analisis de las interacciones individuales. Así los maestros obtienen información no sólo sobre la definición de fines del aprendizaje individual sino tambien sobre el éxito de un tipo de modulo de conocimiento específico. 5.3 Estudio Los estudiantes necesitan tener acceso a la información preparada individualmente. Por eso el sistema tiene que ofrecer un browser y software especial integrado para todas las plataformas que usan los estudiantes. El software especial integrado depende del tema del curso electronico. Los estudiantes necesitan componentes de software para asegurar que la instalación de una herramienta especial esté correcta. Esta es una parte central de la administración de un curso. Tambien los estudiantes necesitan acceso a información administrativa de los cursos ofrecidos y del propio sistema. Para interactuar con otros estudiantes el sistema debe ofrecer la posibilidad de instalar grupos de discussión. 6. Conclusión Este artículo ofrece algunas ideas referente a una nueva manera de enseñanza más adecuada para resolver los problemas de la educación permanente que parece muy importante en la vida profesional actual de la sociedad de la información. Discutimos objetivos y propiedades de un sistema de información muy complejo que forma una infraestructura inteligente para resolver las tareas de la enseñanza a distancia interactiva, individual y permanente. Indicamos como se pueden aprovechar resultados de muchas disciplinas de la informatica. Las disciplinas son entre otras: trabajo colaborativo, bases de datos para aplicaciones no convencionales, inteligencia artifìcial, sistemas de conocimiento, desarrollo de compiladores, sistemas workflow, administración de documentos. Referencias [1] Appelt, W. Dokumentenaustausch in offenen Systemen - Einführung in die ISO- Norm8613: Office Document Architecture (ODA) and Interchange Format, Springer, Heidelberg, Alemania, [2] Bullinger et. al. Ein Beschreibungskonzept für Dialogabläufe bei graphischen Benutzungsschnittstellen, Informatik Forschung und Entwicklung 2/96, Springer, [3] Cattell, R. G.G. et. al. The Object Database Standard: ODMG-93, Morgan Kaufmann Publishera, [4] Chamblis, Broman. Designing Courses for Distance Learners - A Faculty Resource Guide, University of Maryland,

7 [5] Engelmann, B., Ike, B. Funktionale Anforderungen an Produktdaten- und Dokumentenmanagementsysteme, Diplomarbeit FH Hannover, Alemania, [6] Fanderl, H. et. al. The Open Document Architecture. IBM Systems Journal 31, [7] Gruhn, V. Geschäftsprozeß-Manegement als Grundlage der Software-Entwicklung, Informatik Forschung und Entwicklung 2/96, Springer, [8] [9] WfMC [10] y [11] [12] [13] Jablonski, S. Workflow-Management-Systeme: Motivation, Modellierung, Architektur, Informatik Forschung und Entwicklung 1/95, Springer, [14] Licea, G., Rodríguez, J., Favela, J. Evolución de Procesos de Desarrollo en la Enseñanza de la Ingenería del Software, V Congreso Iberoamericano de Educación Superior en Computación, CD. de México, [15] Malischewski, C. Generierung von Spezifikationen betrieblicher Anwendungssysteme auf der Basis von Geschäftsprozeßmodellen, Dissertation, Universität Bamberg, Alemania, [16] Poortinga, P. Added value of IT to manage Documents, MBA Hanzehogeschool, van Groningen, Holanda, [17] Lícea G., Favela, J. ICARO: A Web-based Environment for Collaborative Software Development, Second International Workshop on Groupware, Puerto Varas, Chile, 1996 [18] Stonebraker, M.: Object-relational DBMSs, The next Great Wave, Morgan Kaufmann,