27 Congreso Nacional de Estadística e Investigación Operativa Lleida, 8-11 de abril de 2003 STATMEDIA: UN CURSO MULTIMEDIA DE ESTADÍSTICA M. Calvo, A.Villarroya, A.Miñarro, S.Vives, A.Arcas Departamento de Estadística Universidad de Barcelona, 08028 Barcelona, España E-mail: mcalvo@ub.edu RESUMEN El proyecto STATMEDIA consiste en la elaboración de un curso multimedia en formato CD adaptado a una asignatura estándar de Estadística de primer ciclo. La orientación general del CD consiste en proporcionar un complemento a la docencia ordinaria por diferentes vías. El objetivo principal es lograr que el alumno pueda interactuar de forma activa con los conceptos presentados en los temas. Para ello se presentan en cada tema una serie de casos guiados que sirven para motivar que el alumno pueda integrarse en los mismos y, como elemento más destacado, una serie de programas escritos en Java que permitan trabajar e incluso jugar con los conceptos. También se incluye un apartado de autoevaluación y un curso tradicional en formato de libro electrónico. Palabras y frases clave: Estadística Multimedia, Programación Java. Clasificación AMS: 97U50 1. Introducción: Justificación y necesidad del proyecto El objetivo del proyecto ha sido el de crear un CD-ROM relacionado con la materia de Estadística en el contexto de una asignatura de primer ciclo. El público potencial es el de estudiantes de cualquier diplomatura o licenciatura, si bien los ejemplos en su mayoría hacen referencia a Ciencias Experimentales tales como Biología, Geología, Química, Medicina o Farmacia. Diversas razones llevan a reafirmarnos en la necesidad actual de este proyecto. Por un lado, la reducción de créditos totales de las asignaturas en los planes de estudio actuales hace que aumente el interés de que los alumnos dispongan de un material complementario que sea lo suficientemente ameno y fácil de utilizar de forma paralela a la enseñanza presencial. Por otro lado, en una asignatura como la Estadística, la experiencia indica el interés de que el alumno disponga de un material que permita la interacción, y la ayuda a la comprensión de los conceptos a partir de elementos prácticos y gráficos. Nota: El proyecto se ha realizado bajo la financiación de un proyecto de innovación docente del GAIU de la Universidad de Barcelona. 1
Una asignatura estándar de Estadística podría tener actualmente una duración de alrededor 60 horas en un periodo de aproximadamente 15 semanas. Lógicamente, en un curso de este tipo se deberá proceder a entender y manejar una serie muy amplia de conceptos aún sin entrar muy a fondo en los aspectos más teóricos y formales. El alumno, una vez se ha procedido a la fase de adiestramiento en los mismos, probablemente pueda desenvolverse con cierta comodidad en los aspectos más mecánicos, pero la experiencia demuestra que tiene muchas dificultades para tratar con propiedad los conceptos introducidos. Por ejemplo, es probable que pueda resolver mecánicamente un test sobre la media en una o dos poblaciones normales, pero difícilmente explicaría con conocimiento de causa cuestiones relativas a la potencia del mismo o al efecto que sobre el test tiene el tamaño de muestra. Los elementos más innovadores que incluye el proyecto son los siguientes: Elaboración de una visita guiada a los temas a través de una serie de casos prácticos con los que se recorren todos los conceptos. Elaboración de programas con los que trabajar con los conceptos de una forma interactiva. Es decir, se intenta hacer realidad aquello tantas veces repetido que es necesario experimentar para llegar a los conceptos estadísticos. 2. Estrategia y desarrollo. Tal y como se ha comentado ya, la orientación general del CD consiste en proporcionar un complemento a la docencia ordinaria por varias vías: proporcionando casos prácticos guiados, una colección de programas con diferentes cálculos y gráficas destinados a ilustrar los conceptos principales de Estadística, un texto tradicional orientado a una asignatura de 6 a 8 créditos aproximadamente y a su vez enlazado con los materiales anteriores. Por otro lado, también se incluye un apartado de autoevaluación de conocimientos. Finalmente, estaría en proyecto también la incorporación a enlaces Web relevantes, en particular, la posibilidad de actualizaciones vía Internet del producto y un enlace a bibliografía actualizada. El formato elegido para presentar todo el conjunto es el de hipertexto en formato HTML con los enlaces convenientes con tal de dar paso a los programas específicos diseñados para este proyecto. El proyecto ha conseguido uno de los objetivos básicos que era el de poder ser utilizado directamente desde Cd, o alternativamente ser copiado en un disco local, o bien ser consultado en un disco de red (Novell, Microsoft,...) o también vía web. En estos dos últimos casos, simplemente es necesario copiar el contenido del Cd sobre el servidor. La instalación local requiere para visualizar los documentos únicamente un navegador relativamente moderno, una máquina virtual Java y un lector de ficheros Pdf. Sin duda estos requisitos son cumplidos por la mayoría de las aulas de ordenadores de docencia 2
actuales, así como la mayoría de PC's (Windows o Linux), workstations Unix o Mac's que puedan tener estudiantes o profesores. En términos cuantitativos, para darnos una idea del volumen de información que se puede encontrar en el CD sería interesante destacar que en el mismo se dispone de: Más de 500 transparencias correspondientes a aspectos teóricos y casos prácticos. Aproximadamente 120 programas Java. 3 o más tests de autoevaluación por tema. Calculadora estadística descriptiva y probabilística. Libro electrónico Ayudas Los temas que incluye STATMEDIA son los siguientes: 1. Probabilidad: conceptos básicos. 2. Variables aleatorias. 3. Modelos de probabilidad discretos. 4. Modelos de probabilidad continuos 5. Teorema central del límite 6. Muestreo 7. Estimación puntual 8. Intervalos de confianza 9. Contraste de hipótesis 10. Contrastes normales basados en una muestra 11. Contrastes normales basados en dos muestras 12. Pruebas 2 13. Regresión Finalmente comentar que el CD actualmente está en fase experimental con una experiencia piloto en la cual se ha distribuido a todos los alumnos de 5 grupos de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona. 3. Organización de documentos Los documentos del proyecto se clasifican según cinco capas, que se presentan con diferente fondo para recordar su diferente contenido y objetivo: Capa 1: Capa 2: Capa 3: Capa 4: Capa 5: Desarrollo conceptual de cada tema Ejemplos y casos prácticos guiados. Ejercicios de autoevaluación. Apuntes en formato Pdf Ayudas varias. 3
Las páginas del proyecto pueden incluir enlaces directos entre estas capas, reconocibles por el subrayado típico de los hipervínculos en html. La navegación se puede hacer entonces de forma estándar, pudiendo avanzar o retroceder en la forma habitual del navegador utilizado (Internet Explorer, Netscape, Mozilla,...). Sin embargo, el proyecto consta de una barra de navegación pretendidamente inteligente, que es la herramienta esencial de navegación entre documentos de la misma capa y entre capas. En la figura 3 podemos ver la barra de navegación. Dicha barra de navegación ha constituido uno de los puntos clave del trabajo para lograr que facilite el trabajo interactivo del usuario del CD. De este modo, la barra de navegación cambia de aspecto según en que parte del proyecto se encuentre actualmente el navegador. Los botones se desactivan si no son necesarios, o incluso se ocultan. Al hacer click sobre un botón cualquiera de vista, se accede al índice pertinente (teoría, casos, test,...) del tema. Las posibilidades de selección de vista son: Vista 1: Se visualizan los conceptos, ejemplos y casos según recomendación de primera lectura. Vista 2: Se visualizan sólo las páginas relacionadas con la parte teórica. Vista 3: Se visualizan sólo las páginas relacionadas con ejemplos y casos prácticos. Vista 4: Se visualizan los tests del tema. Vista 5: Se abre una ventana adicional del navegador con el tema actual en versión Pdf. Los cuatro primeros botones de la barra de navegación permiten avanzar y retroceder en el proyecto según la vista actual. Para recordar al usuario qué opción está vigente, su aspecto varía según la vista que esté seleccionada. Estos botones se desactivan automáticamente si se está al final o al principio del tema. Tenemos por otro lado un botón para acceder automáticamente al índice de todos los temas de Statmedia. Además de las funciones anteriores, la barra de navegación ofrece el acceso a una calculadora estadística especializada y a la ayuda general del proyecto. La barra de navegación se ha redactado en Java 1.0.8. 4. Elementos estadísticos a destacar De entre los elementos estadísticos aportados en el proyecto, a título informativo podríamos destacar los siguientes: Calculadora estadística En la figura 1 podemos ver una de las pantallas en que aparece la misma. Programas en que se experimenta con juegos de azar para ilustrar conceptos de probabilidad. Aplicación de la probabilidad para el análisis del valor predictivo de las pruebas. Visualización de la forma de diversas distribuciones en función de los parámetros. A partir de programas gráficos, visualización del teorema central del límite. 4
Aplicaciones prácticas de muestreo. Comprobación gráfica de propiedades de estimadores. Análisis de errores tipo I y II y de la potencia de ciertas regiones críticas en función del tamaño de la muestra. En la figura 2 observamos una vista de un programa relacionado con el apartado anterior. Por tanto, y en conclusión, a modo de valoración cualitativa pensamos que se ha confeccionado un material innovador que mezcla los conceptos teóricos y prácticos a voluntad del usuario y donde el dinamismo y la interacción aportados por los applets java le confieren un carácter más atractivo que un texto tradicional. En general se trata de una herramienta útil para el aprendizaje de los conceptos estadísticos. Por otro lado, también pensamos que es suficientemente versátil como para adaptarse a muchos planteamientos y enfoques de la asignatura. Este elemento, la utilidad de la herramienta, es en definitiva un elemento que nos interesa especialmente a los autores y suponemos será el que acabe juzgando finalmente el proyecto. 5. Figuras Figura1: Aspecto de la calculadora estadística 5
Figura 2: Análisis de errores tipo I y II en función del tamaño de la muestra.(parte de la transparencia correspondiente al tema 9) Figura 3: Aspecto de la barra de navegación 6