Resumen. Palabras clave: CSCL, CSCW síncrono, Coedición, Objetos Instruccionales, representación e interoperabilidad mediante XML.

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1 MANIPULACIÓN DE OBJETOS EN ESPACIOS DE TRABAJO ESTRUCTURADOS Y COMPARTIDOS UTILIZANDO UN MODELO CONVERSACIONAL Carlos Vicente, Felisa Verdejo Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos. UNED. {carlos, felisa}@lsi.uned.es Resumen Este artículo presenta un modelo colaborativo, un modelo para la manipulación de objetos, y una herramienta para la realización de memorias en grupo en un marco de enseñanza experimental a distancia. Los alumnos disponen de un espacio individual y un espacio compartido, entre los que pueden manipular e intercambiar objetos con operaciones simples, tipo drag-and-drop. El modelo de colaboración basado en discusión argumentativa permite estructurar las interacciones de los alumnos y sus contribuciones al resultado común. Se proporciona un modelo de objetos con las operaciones necesarias para ser manipulados en los espacios de trabajo, facilitando la construcción de nuevos resultados (textuales, imágenes en varios formatos) por composición de otros. Los objetos manipulados llevan asociado un contexto relativo a la tarea y actividad en que fueron creados. Todas las acciones son registradas, reagrupadas automáticamente en unidades de contribución, y representadas de forma estructurada en términos del modelo conversacional, de manera que pueda analizarse el proceso de colaboración a partir de ellas. La herramienta utiliza estándares abiertos y es, por ello, configurable y fácilmente integrable en entornos de enseñanza interactivos. Los espacios compartidos se sincronizan mediante paso de mensajes y el sistema gestiona los repositorios de resultados y memorias mediante una representación XML, favoreciendo así la reutilización de resultados. Palabras clave: CSCL, CSCW síncrono, Coedición, Objetos Instruccionales, representación e interoperabilidad mediante XML. 1. Introducción En este artículo se presenta un modelo de colaboración para la realización de una actividad de aprendizaje cuyo objetivo es fomentar la reflexión en grupo sobre resultados obtenidos en actividades anteriores, tanto individuales como colaborativas. En este sentido se ha definido una actividad de aprendizaje, que caracterizamos como de reflexión, consistente en la realización conjunta de una memoria en grupo, y para ello se proporcionan mecanismos para 1) facilitar la importación y manipulación de resultados generados en fases anteriores, haciendo posible su reutilización, 2) modelar las acciones del grupo favoreciendo la portabilidad de los resultados a través de los distintos espacios de trabajo, 3) dar soporte a la comunicación entre los participantes en la tarea y 4) registrar distintos tipos de acciones e interacciones a un nivel de abstracción adecuado para posibilitar el análisis del proceso colaborativo. Por otra parte, en instituciones de educación a distancia como la UNED, la realización de prácticas de asignaturas que requieren trabajo de laboratorio pone de manifiesto los problemas típicos de la educación a distancia, como son la inexistencia de face-to-face y, en ausencia de éste, la dificultad para sincronizar acciones. Mediante el empleo de las nuevas tecnologías VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 489

2 podemos alargar el periodo de laboratorio de manera que éste se halle el mayor tiempo posible solapado con la parte teórica de la asignatura. El grupo LTCS de la UNED ha desarrollado un sistema, el Documento Activo (AD system) (Verdejo y otros, 2002) que permite una organización en la realización de las prácticas a lo largo del año académico en tres fases: 1) prelaboratorio, en la que se pretende motivar y contextualizar el estudio teórico del alumno con prácticas virtuales, 2) laboratorio, que comprende las sesiones presenciales de laboratorio y 3) postlaboratorio, que consiste en la realización de una memoria en grupo y que es facilitada por la herramienta CollabReport que se presenta en este artículo. Se ha diseñado e implementado una herramienta que ofrece dos tipos de espacio de trabajo, uno privado y otro público, y en la que el paso de objetos al espacio público se realiza de manera síncrona. Se incorpora un modelo para trabajar con objetos gráficos, lo que permite ampliar la variedad de posibles informes que se pueden realizar. Con el fin de guiar el proceso colaborativo, y además facilitar su registro, se va a emplear un modelo conversacional basado en una semiestructuración de la conversación. La introducción de actores con varios roles y otras tareas asociadas va a suponer la existencia de varios tipos de interacción, hecho que es capturado en una extensión del modelo. 2. Espacios compartidos y modelo conversacional La colaboración se caracteriza al menos en tres dimensiones: las acciones colaborativas en el dominio problema (tarea), la coordinación y la comunicación en el proceso colaborativo. Para facilitar las acciones colaborativas se han utilizado modelos basados en espacios compartidos. Por construcción, los componentes que soportan este modelo ofrecen soporte pasivo al trabajo en equipo. En nuestra aproximación, se ha adoptado una solución de este tipo para dar soporte a la realización de la tarea (realización de una memoria en grupo). Los aspectos de coordinación van a ser facilitados mediante un chat integrado en la herramienta. Los modelos basados en espacios compartidos son apropiados para representar y resolver problemas dependientes de un dominio a través de objetos que son manipulados por los usuarios. Sin embargo, no cubren todas las necesidades de organización de la colaboración que pueden requerirse. Por ello se ha superpuesto al espacio compartido un modelo conversacional basado en discusión argumentativa, que ofrece estructuración al proceso de colaboración. Así pues, los aspectos de comunicación van a estar soportados tanto por el chat como por el espacio compartido, como se verá en la siguiente sección. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 490

3 Una manera de añadir semántica conversacional consiste en permitir que el usuario marque el objeto que va a aportar con una etiqueta de entre varias permitidas. En (Barros y Verdejo, 1999) se consideran varios tipos de contribuciones, en los que el alumno selecciona el tipo de aportación que va a realizar. En (Soller y otros, 2002) se realiza una categorización de comienzos de frases (sentence openers), que proporciona un conjunto de etiquetas para poder comenzar una frase. Para dar soporte a la discusión hemos elegido un modelo argumentativo, representado mediante un grafo conversacional. Los alumnos pueden etiquetar sus contribuciones como: 1) Proposal, para indicar que el contenido realiza una nueva aportación, 2) Criticism, una crítica a la contribución que responde, 3) Question, una pregunta a una contribución anterior, 4) Answer, una respuesta a otra contribución de tipo Question, y 5) Agreement, para indicar que el participante que la ha efectuado quiere llegar a un acuerdo. Como se verá más adelante, este conjunto de etiquetas puede ser configurado en la herramienta. Los nodos del grafo corresponden a las etiquetas consideradas y las transiciones modelan las secuencias de diálogos permitidas entre los alumnos. 3. Incorporando objetos a un modelo conversacional. En el modelo propuesto en la sección anterior los alumnos realizan aportaciones al espacio compartido siguiendo las transiciones modeladas en el grafo conversacional. Sin embargo, no se ha detallado cómo son creadas estas aportaciones, qué elementos las componen y cuál es el nexo con la actividad que las ha originado. El modelo planteado en esta sección (ver figura 1) relaciona las aportaciones, en adelante contribuciones, con los elementos que las componen, considerando al mismo tiempo el contexto de la actividad en el que éstos han sido generados. También es capturada la estructura conversacional de la tarea y se obtiene una representación completa de las operaciones y acciones que componen una actividad, de acuerdo a la jerarquía actividad-acción-operación expresada en la Teoría de la Actividad (Engeström, 1999). ManipulableObject Un objeto manipulable es el que puede ser manipulado en un espacio de trabajo y generado a partir de otros objetos manipulables. Para ello, un objeto de este tipo va a proporcionar las operaciones (ver figura 1) que los usuarios pueden realizar sobre un objeto situado en un VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 491

4 espacio de trabajo: agrupar los objetos seleccionados, desagrupar el objeto seleccionado, mover hacia arriba un objeto, mover hacia abajo un objeto y edición de texto o imágenes. La aplicación de las operaciones por parte del usuario genera un nuevo resultado, con el contexto asociado a la tarea en curso (p.e., realización de una memoria) y a las herramientas utilizadas (p.e., herramienta de realización de memorias). Asset Figura 1. Modelo de Objetos Manipulables en el marco de la Teoría de la Actividad. El tipo más simple de objeto manipulable en un espacio de trabajo es un asset (activo). Los asset constituyen los recursos más básicos sobre los que se componen objetos mediante las operaciones de manipulación: texto plano, texto formateado (HTML), imágenes pixelizadas (JPEG, PNG, GIF), imágenes vectoriales (SVG). Result Un resultado es un objeto que ha sido generado en otras actividades de aprendizaje anteriores y lleva asociado un contexto (actividad en la que fue generado, autor que la realizó, herramienta que fue empleada, etc.). Está compuesto (ver figura 1) por agregaciones de assets, bien sean texto o imágenes. También pueden generase nuevos resultados a través de las operaciones de manipulación sobre objetos (agrupar, desagrupar, etc.), identificados por un nuevo contexto caracterizado por la herramienta en la que se desarrolla la actividad en curso. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 492

5 Contribution Una contribución es un tipo de acción que consiste en la emisión de una aportación y su contenido puede estar compuesto por resultados y assets. De acuerdo al modelo de espacios compartidos utilizado, una contribución es elaborada en el espacio privado y después es llevada al espacio compartido mediante una operación, por ejemplo, de drag and drop. Salvo la primera, una contribución responde a otra y el usuario la etiqueta para expresar un tipo de acto de habla (Proposal, Criticism, Question, Answer, Agreement). Por otra parte, ya que una contribución es un tipo de acción, lleva asociado el conjunto de operaciones que fueron realizadas para llevarla a cabo, y la actividad en la que se ha desarrollado. Report La realización de una memoria es una tarea llevada a cabo mediante la emisión de contribuciones a un espacio compartido, de acuerdo al grafo conversacional explicado en la sección anterior. De esta manera, conforme se lleva cabo el proceso de discusión argumentativa, se van a obtener en el espacio compartido nuevas versiones de la memoria. Esta representación va a permitir extraer el proceso de colaboración, que permitirá, mediante la instanciación de un modelo adecuado, obtener conclusiones cuantitativas y cualitativas de la colaboración y proporcionar soporte a las fases identificadas en el ciclo de la colaboración mostrado en (Jermann y otros, 2001). 4. Escenario de uso La realización de una memoria en grupo generalmente implica partir de cero, o de notas tomadas en el guión o en un cuaderno, que en cualquier caso hay que rescribir. Sin embargo con el Documento Activo, tanto en sus fases de prelaboratorio como de laboratorio, se facilitan mecanismos para el almacenamiento de los objetos generados utilizando XML. La herramienta CollabReport facilita la visualización de los objetos almacenados y su selección para la tarea de coedición colaborativa. Asimismo, proporciona soporte para un modelo de interacción basado en discusión argumentativa que permite guiar las interacciones dependiendo del rol que desempeñe cada participante. La visualización del objeto que se construye -la memoria- se hace posible a través de varias vistas, algunas de las cuales habilitan mecanismos de notificación (Dourish y Bellotti, 1992) que permiten al alumno VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 493

6 conocer la autoría de las aportaciones así como la existencia de nuevas contribuciones y los autores de las mismas. Espacios de trabajo compartidos y modelo conversacional Mediante la utilización de espacios compartidos al alumno le es posible importar y exportar objetos, los cuáles son primero manipulados en el espacio privado, y posteriormente son aportados al espacio público. Adicionalmente se va a proporcionar al usuario varias vistas de la memoria y se va a utilizar una representación interna del proceso de colaboración coherente con este modelo. La interfaz gráfica (ver figura 2) proporciona un espacio de trabajo estructurado en el que se diferencia una parte privada (indicado con ) y otra pública. La parte privada proporciona facilidades de edición textual y de acceso multimedia. Una vez que se ha elaborado una contribución se ha de marcar con una de las etiquetas (Proposal, Criticism, Quesion, Answer, Agree) y hacerla disponible a la parte pública haciendo drag-and-drop a la contribución del documento compartido a la que queremos responder. Los objetos situados en el espacio de trabajo compartido están sincronizados ante acciones de los usuarios. De esta manera, una modificación de un objeto del espacio compartido será visualizado en todos los espacios compartidos de todos los usuarios, según la vista que hayan seleccionado. La herramienta proporciona distintas presentaciones del espacio compartido, dependiendo del rol que esté desempeñando el usuario (estudiante, profesor, tutor, corrector), de la tarea que esté realizando (actualmente se consideran las tareas relacionadas con la memoria: definición, realización, tutorización y corrección) y de la vista seleccionada. Según el nivel de notificación requerido por el usuario en un determinado momento, se proporcionan tres vistas distintas del espacio compartido (figura 2, señalado con ): - Plain, presenta la memoria como un documento plano debidamente formateado, y es la vista de la memoria lista para entregar o imprimir, - Threaded, muestra el documento estructurado en hilos de conversarción, con información semántica sobre cada aportación: el tipo de la contribución (Proposal, Criticism, etc.), autor, fecha y hora de publicación, etc. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 494

7 - Tree, ofrece una vista en árbol de la memoria. El documento, organizado en árbol desplegable, muestra información relevante como, por ejemplo, el tipo de la contribución (Proposal, Criticism, etc.), autor, fecha y hora de publicación, etc. Los nodos, que pueden expandirse o contraerse, muestran los valores y sus atributos, de manera que pueden inspeccionarse libremente los nodos que forman el modelo. Selección de resultados Espacio privado Paleta de utilidades del espacio privado. Paleta de actos de habla Espacio compartido Paleta de utilidades del espacio compartido Paleta de conmutación entre vistas Objeto imagen SVG Add Results Objeto textual Paleta de manipulación de objetos threaded plain Espacio de Coordinación Group Usuarios conectados Vista en árbol de la memoria Views drag and drop tree Figura 2. Escenario de manipulación de objetos mediante la herramienta CollabReport. Manipulación de objetos La herramienta proporciona soporte para el modelo de objetos explicado en la sección anterior. Mediante una paleta situada en el espacio privado (ver figura 2, señalado con ), se proporciona soporte para las operaciones de manipulación de objetos (agrupar, desagrupar, mover hacia arriba y mover hacia abajo). Combinando estas operaciones con las proporcionadas en la paleta de utilidades del espacio privado se pueden crear nuevos objetos, cuyo contexto estará asociado ahora a la herramienta CollabReport y a la tarea de realización de una memoria en grupo. VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 495

8 En el escenario mostrado en la figura 2, el usuario selecciona dos resultados de una actividad de aprendizaje anterior (señalado con ), que incluyen una imagen y un texto, y los añade al espacio privado (). Posteriormente, utilizando la paleta que proporciona operaciones de manipulación de objetos del espacio privado (), compone un nuevo resultado () formado por los resultados previamente añadidos al espacio privado. Tras seleccionar el tipo de contribución (Proposal, Criticism, Question, Answer, Agree) que se quiere añadir, se deja debajo de la contribución a la que se refiere o responde con una acción de drag and drop (). Esta acción lleva implícita la actualización de la memoria en el Repositorio de Memorias. Después, el servicio de sincronización de espacios compartidos, implementado mediante JSDT, se encarga de notificar a los demás usuarios la nueva aportación de manera que el espacio compartido presenta en todos los usuarios los mismos objetos. Los alumnos participan en el proceso argumentativo en el que se construye una memoria estructurada en forma de árbol donde queda representada la semántica asociada a cada una de sus acciones. Finalmente, la herramienta proporciona varias vistas de la memoria, según varios aspectos considerados dentro de la actividad (grado de awareness, rol del actor involucrado, etc.). 5. Conclusiones y trabajo futuro Se ha definido un modelo de colaboración y un modelo de manipulación de objetos para una actividad de aprendizaje en grupo que permite contemplar un conjunto de tareas relacionadas y varios actores. La actividad de reflexión definida consiste principalmente en la realización de una memoria por parte de los alumnos, posteriormente a unas fases de experimentación virtual y presencial. Con esta tarea de reflexión se promueve: 1) la revisión del trabajo experimental por parte de los alumnos, 2) la comunicación y discusión de los resultados entre ellos y 3) el aprovechamiento de resultados producidos anteriormente y su posterior manipulación. Para ello se ha propuesto un modelo de objetos con las operaciones necesarias para facilitar la manipulación de objetos en espacios de trabajo, de manera que se favorezca la composición de resultados. Los resultados son agrupados en contribuciones, aportadas al espacio compartido según un modelo conversacional, que estructura las contribuciones de los actores que intervienen en el proceso. El soporte computacional es ofrecido por la herramienta CollabReport, que a) permite seleccionar resultados anteriores, b) proporciona los espacios de trabajo individuales en el que se manipulan y componen objetos, así como c) el espacio VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 496

9 compartido al que se realizan contribuciones para construir un resultado de grupo. Además la herramienta proporciona la visualización de varias vistas del proceso colaborativo. La combinación de espacios de trabajo y de discusión argumentativa permite estructurar el modo de colaboración. Desde el punto de vista tecnológico queremos destacar tres aspectos : 1) que pueden reutilizarse resultados, capturando directamente los resultados de etapas anteriores en el escenario colaborativo para luego ser editados y manipulados. 2) la sincronización de los espacios de trabajo compartidos permite que cada usuario sea notificado al instante de las aportaciones realizadas por los componentes del grupo, requisito fundamental cuando se trata de marcos de enseñanza a distancia. Y 3) el entorno permite manipular distintos tipos de objetos: texto, texto formateado, imágenes pixelizadas, imágenes vectoriales. La herramienta ha sido evaluada en dos cursos pilotos de la titulación de Ingeniería Industrial de la UNED, dentro de las asignaturas Química Orgánica y Fundamentos Químicos de la Ingeniería, obteniendo un feedback altamente positivo por parte de los alumnos que la emplearon. La tarea de coedición es la tarea central para el alumno, complementándose con aspectos de definición, corrección y de asesoramiento, que no hemos tratado en este artículo. La posibilidad de incluir asesoramiento automático requiere realizar un análisis adecuado de las interacciones, para lo cuál pueden emplearse técnicas o modelos de Inteligencia Artificial (Vicente, 2004). Otro aspecto interesante a desarrollar está relacionado con la facilitación de la búsqueda y selección de objetos de aprendizaje, para adaptarla a cada alumno atendiendo a su perfil y progreso dentro del experimento Referencias Active Document, Barros, B and Verdejo F. (1999). An approach to analyse collaboration when shared structured workspaces are used for carrying out group learning processes. AIED'99. Lemans (July, 1999) Dourish, P. and Bellotti, V. (1992) Awareness and Coordination in Shared Workspaces, Proc. ACM CSCW Conf., 1992, VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 497

10 Engeström, Y. (1999). Activity Theory and individual and social transformations. En Y. Engeström, R. Miettinen, & R.-L. Punamäki (Eds.), Perspectives on Activity Theory. Cambridge: Cambridge University Press. IMS (2003). IMS Learning Design Best Practice Guide. Version 1.0 Final Specification, IMS Global Learning Consortium, Inc. Jermann, P., Soller, A., & Muehlenbrock, M. (2001). From Mirroring to Guiding: A Review of State of the Art Technology for Supporting Collaborative Learning. En Proceedings of the First European Conference on Computer-Supported Collaborative Learning, Maastricht, The Netherlands, JSDT, Java Shared Data Toolkit, Soller, A., Wiebe, J., and Lesgold, A. (2002). A Machine Learning Approach to Assessing Knowledge Sharing during Collaborative Learning Activities. Proceedings of Computer- Support for Collaborative Learning 2002, Boulder, CO, SVG, Scalable Vector Graphics, Verdejo M. F., Barros B., Read T., Rodríguez-Artacho M.(2002). A system for the specification and development of an environment for distributed CSCL scenarios. In ITS'2002: Advances in Artificial Intelligence. Springer-Verlag (Lecture Notes in Computer Science) Vicente, Carlos. (2004) Sistemas de aprendizaje que proporcionan asesoramiento mediante el análisis de la colaboración aplicando técnicas de Inteligencia Artificial: aplicación a la generación de informes. En Actas de Virtual Educa XML, Extensible Markup Langauge, VII Congresso Iberoamericano de Informática Educativa 498