Diseño de Objetos de Aprendizaje Utilizando la Herramienta de

Diseño de Objetos de Aprendizaje Utilizando la Herramienta de
Modelado UML
Araceli Torres
Domínguez
Profra. de la Facultad de
Informática Culiacán de
la Universidad Autónoma
de Sinaloa
[email protected]
Diego Cárdenas Sáinz
Profr. Del Área de
Computación de la
Facultad de Ing. Civil
Culiacán de la
Universidad Autónoma de
Sinaloa
[email protected]
Abstract
Los Objetos de Aprendizaje son recursos
didácticos que han tenido gran aceptación en el
ámbito educativo de aprendizaje en línea, dada
su capacidad para ser compartidos y reutilizados
en diferentes contextos educativos. En este
trabajo se presenta un método de creación de
objetos de aprendizaje para el aprendizaje de
conceptos, sustentada por la teoría psicológica
de aprendizaje significativo. Se presenta la
estructura del objeto de aprendizaje Concepto y
los artefactos generados por UML que
acompañan a la propuesta presentada.
1. Introducción
El auge de las nuevas tecnologías en los años
recientes ha impactado de manera significativa al
proceso educativo, a través de la generación de
nuevas herramientas y un enriquecimiento en las
formas de enseñar. Como ejemplo de estos
recursos se tiene la creación de Objetos de
Aprendizaje (OA), los cuales pueden utilizarse en
diferentes contextos, permitiendo cumplir con
objetivos concretos para cada situación de
aprendizaje.
Los OA son granulares y al presentarse en su
nivel mas mínimo permiten un gran número de
combinaciones, sin embargo, es necesario aclarar
que el éxito del aprendizaje con estos recursos
tendrá lugar siempre y cuando las estrategias
didácticas empleadas por el profesor (especialista
en el tema) estén bien diseñadas. Por tanto, la
participación del profesor es sumamente
importante para la creación de los OA.
Se propone que el profesor construya el
diseño didáctico del OA utilizando las técnicas de
modelado que nos ofrece la ingeniería de
Juan Enrique Gutiérrez
Moreno
Profr. del Área de
Informática en la DGEP
de la Universidad
Autónoma de Sinaloa
[email protected]
software a través del Lenguaje Unificado de
Modelado (UML por sus siglas en inglés),
colaborando a la par con el especialista en
tecnologías para llevar a cabo la creación de un
producto de calidad.
2. Desarrollo
A continuación se presentan los elementos
conceptuales que apoyan la propuesta presentada
en este trabajo.
2.1. Definición y Estructura de un Objeto
de Aprendizaje
Basados en la bibliografía consultada [2][4][5]
[6], desde nuestra perspectiva un Objeto de
Aprendizaje (OA) puede ser definido como un
recurso didáctico, digital y reutilizable que apoya
el proceso de enseñanza y aprendizaje en línea.
Un OA concebido como tal, cuenta con una
estructura conformada por:
a) Nombre y objetivo. El nombre del OA
debe representar de manera clara su
contenido y objetivo. El objetivo es la
finalidad que se quiere lograr al hacer
uso de un OA, y en este caso es el
aprendizaje de un concepto.
b) Información/Contenido. Para alcanzar el
objetivo del OA se puede hacer uso de
objetos digitales y de conocimiento.
Estos objetos contienen la información
sobre la temática que tratará el OA.
c) Estrategias didácticas. Se emplean para
que el OA alcance el objetivo para el
cual fue creado. Así como también, para
que durante la generación de un OA, los
objetos que lo conformarán (digitales y
Arturo Hernández, José L. Zechinelli (Eds.) Avances en la Ciencia de la Computación 2006, pp. 358-363
de conocimiento) se sitúen en un
contexto de aprendizaje.
d) Práctica/Ejercicios. Se refiere a la
posibilidad de realizar ejercicios o
prácticas con el contenido del OA.
e) Evaluación. Se evalúa el conocimiento
adquirido
con
la
información
proporcionada en los objetos, y la
práctica realizada. La evaluación permite
medir el nivel de cumplimiento de los
objetivos. Los tipos de evaluación que se
propone son: cuestionario, elementos a
relacionar y preguntas con opciones
múltiples.
f) Clave. Se refiere al código que se
utilizará como medio de ordenamiento y
clasificación de los OA de acuerdo a
estándares
empleados
en
biblioteconomía.
Es importante señalar que a medida que se
avanza en los niveles de la clasificación
presentada el nivel inmediato siguiente incluye al
del nivel mas bajo agregándole algunos
componentes que le dan más funcionalidad. De
esta manera el objeto de conocimiento incluye en
su estructura al objeto digital que viene a ser el
elemento
indivisible y granular de esta
clasificación.
2.2. Niveles de Objetos de Aprendizaje
En consideración de la clasificación
desarrollada por la Coordinación de Servicios
Educativos en Red de la Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM) [2] los Objetos y
Objetos de Aprendizaje presentan los niveles
siguientes:
Objetos Digitales: se encuentran en su nivel
más elemental y puro. Se caracterizan por no
tener un contexto definido ni estar vinculados con
algún elemento de instrucción, permitiendo con
ello mayores posibilidades de reutilización. Aquí
se consideran los elementos siguientes: Texto,
imágenes estáticas (fotos) como dinámicas (video
y animaciones) y sonido.
Objetos de Información o de Conocimiento:
se componen de un objeto digital al que se le
agrega un valor que se identifica como
conocimiento para un sujeto, carecen de objetivo
y evaluación,
y no están vinculados con
estrategias de instrucción que puedan tener una
aplicación directa para lograr un aprendizaje.
Estos objetos de conocimiento son: definiciones,
procedimientos, principios, entre otros.
Objeto de Aprendizaje: se compone de un
objeto de conocimiento, al cual se le agrega
objetivos y evaluación, se le incluye una
estrategia de instrucción. Son considerados como
pequeños módulos de conocimiento que se
pueden integrar con otros objetos para formar
Objetos de Aprendizajes más complejos tales
como: una lección o un tema, y con éstos a su vez
conformar un curso.
En este punto se propone anexar los siguientes
elementos:
Práctica/Ejercitación, clave y el contenido se
propone tratar exclusivamente en la enseñanza de
conceptos.
359
Figura 1. Tipos de objetos: digital y de
conocimiento
El OA incluye al OC agregándole algunos
componentes adicionales. Entonces el OD
también forma parte del OA dado que éste se
encuentra contenido en el OC.
Figura 2. Estructura del objeto de
aprendizaje
Diferentes autores presentan los objetos en los
niveles anteriores aun cuando no los declaran, de
esta manera se puede decir que los objetos de
aprendizaje presentan la misma estructura pero
que se diferencian por los componentes
adicionales que se proponen en su estructura.
2.3. Concepto
Tomando como referencia a Frida DíazBarriga [3], el conocimiento puede agruparse en
tres áreas básicas dependiendo del contenido
curricular. Estas áreas básicas del conocimiento
son: Conocimiento Declarativo, Conocimiento
Procedimental y Conocimiento Actitudinal. Pero
dado el interés del presente trabajo se aborda sólo
lo referente al Conocimiento Declarativo.
El conocimiento declarativo es el
conocimiento referido al “Saber qué”, y
comprende las competencias del conocimiento de
datos, hechos, conceptos y principios. Es uno de
los conocimientos más privilegiados dentro de los
currículos del sistema escolar de todos los
niveles. Se le ha denominado declarativo, debido
a que se conforma por medio del lenguaje. Es
imprescindible en todas las asignaturas ya que
constituye el entramado fundamental sobre el que
éstas se estructuran.
En este tipo de conocimiento se presenta una
distinción taxonómica importante con claras
consecuencias pedagógicas: el conocimiento
factual y el conocimiento conceptual.
El conocimiento factual que se refiere a
datos y hechos que proporcionan información
verbal y que los estudiantes deben aprender en
forma literal, en otras palabras, es un aprendizaje
memorístico, sin embargo, importante ya que
provee conocimiento de partida para los otros
tipos de aprendizaje y conocimiento.
El conocimiento conceptual que se construye
a partir de conceptos, principios y explicaciones,
no tiene que ser aprendido de forma literal, sino
abstrayendo
su
significado
esencial
o
identificando las características definitorias y las
reglas que los componen.
Los mecanismos en que se dan estos dos tipos
de conocimiento son cualitativamente diferentes.
Por lo que las actividades para promover cada
tipo de conocimiento deben ser también
diferenciadas.
Para promover el conocimiento conceptual es
necesario que los conocimientos se estructuren y
organicen correctamente. También es necesario
hacer uso de los conocimientos previos y que
estos se impliquen cognitiva, motivacional y
efectivamente en el aprendizaje. Las actividades
se deben planear de forma tal que el alumno tenga
oportunidad de explorar, comprender y analizar
los conceptos de forma significativa, ya sea de
manera expositiva o por descubrimiento.
Joyce y Weil, citados por Woolfolk [8]
mencionan que se pueden enseñar conceptos
mediante prototipos, ejemplares y esquemas.
360
Cualquiera de estas estrategias deben contener
cuatro componentes básicos: el nombre de
concepto, una definición, atributos relevantes e
irrelevantes y ejemplos y no ejemplos.
Una estrategia didáctica es presentada en el
ejemplo de caso de uso Tutoría incluida al final
de la sección cuatro.
2.4. Lenguaje Unificado de Modelado
UML
La construcción de un OA presenta dos
niveles de desarrollo, uno relacionado con el
diseño didáctico y otro relacionado con el diseño
de software. De aquí la importancia de la
participación de por lo menos dos elementos
principales: el profesor y el desarrollador del
software; necesarios para obtener un producto de
software de calidad. Bajo esta consideración, un
OA es un producto de software, toda vez que está
planeado para utilizarse en un ambiente de trabajo
con computadoras.
Para obtener un producto de software de
calidad, es necesario seguir con los lineamientos
de la Ingeniería de software, la cual cuenta con
una gran variedad de métodos de desarrollo de
software entre las que se encuentra UML.
UML [1][7] es un lenguaje expresivo fácil de
aprender que se utiliza para visualizar,
especificar, construir y documentar los artefactos
de un sistema de software, lo cual lo hace una
herramienta útil de comunicación entre los dos
actores principales de la construcción de OA.
3. Propuesta Metodológica
3.1. Asignación de responsabilidades de los
actores principales
Profesor: define los requerimientos del OA y
el diseño de la estrategia didáctica para la
enseñanza de conceptos.
Desarrollador de software: implementa los
requerimientos y estrategia didáctica en un
producto software.
3.2. Elaboración de artefactos UML
Un artefacto es un término general utilizado
en UML para referirse a cualquier tipo de
información creada, producida, modificada o
utilizada por los participantes en el desarrollo de
un sistema de software.
A continuación se describen sólo los
artefactos de UML que deberán ser elaborados de
profesor y desarrolladores de software para
garantizar un OA de calidad.
Captación de Requerimientos. En este
artefacto se registran los propósitos que debe
cumplir el OA. El documento generado debe
contener por lo menos los siguientes elementos:
1. El objetivo para el cual es creado. 2. Los
beneficiarios de su uso, esto es , indicar el área de
conocimiento a la cual se apoyará por ejemplo:
materia, tema, grado, etc. 3. Las metas
pedagógicas a cumplir. 4. Las actividades a
desarrollar en términos de una función que se
debe mostrar a través de su funcionalidad. y 5.
Las características entre las que podemos
mencionar por ejemplo su interfaz y facilidad de
uso.
En la construcción de este artefacto la carga
principal recae sobre el profesor quien es el que
diseña y decide la funcionalidad del OA. Puede
ser considerado como una ficha técnica en donde
se describen las intenciones que ayuda a
visualizar que es o que queremos que sea el OA,
incluido su comportamiento.
Casos de Uso. En este artefacto se contempla
la exposición de la estrategia didáctica para la
enseñanza de conceptos a través de un texto que
narra la interacción entre el usuario y el OA.
Esta narración se realiza a través de la
exposición del escenario de intención que se
desarrolla entre la solicitud del usuario (alumno o
profesor) y la respuesta por el OA. Este escenario
especifica una secuencia de acciones, incluyendo
las variantes que se pueden presentar y que
produce un resultado observable de valor para el
profesor o alumno que utiliza el OA. Es necesario
mencionar que esta narración no indica las
operaciones que se realizan de manera interna por
el OA.
Este artefacto tiene también como elemento
de mayor responsabilidad en su construcción al
profesor, ya que es quien define el escenario
didáctico de cómo habrá de funcionar el OA, y se
construye en el lenguaje natural.
Este artefacto es el más importante de todos
dado que guía la construcción del OA, de aquí la
importancia de la participación conjunta entre el
profesor y el desarrollador de software para su
creación porque de aquí se genera otro artefacto
llamado glosario en el cual se capturan las
definiciones del lenguaje natural que pudieran
causar
conflicto
en
su
interpretación,
estableciéndose una mejor comunicación al
minimizar las ambigüedades generadas y con ello
desarrollar un OA de mayor calidad.
Diagrama de Casos de Uso. Se utiliza para
ilustrar de manera gráfica el contexto del OA. En
éste se muestran los casos de uso utilizados en el
OA, los usuarios y la relación existente entre los
casos de uso y usuarios.
Diagramas de secuencia. En este artefacto se
muestra de manera gráfica el escenario específico
de la enseñanza de conceptos presentando en
361
orden temporal la realización de los eventos que
se generan al interior del OA.
Este artefacto se escribe en un lenguaje más
formal y puede ser considerado un documento
más técnico y la responsabilidad principal de su
creación recae en el desarrollador de software, el
cual construye el diagrama de secuencias a partir
de los casos de uso y los detalles presentados por
parte del profesor.
La creación de estos artefactos se presenta en
la fase de inicio y elaboración del ciclo de vida en
el desarrollo del OA, de acuerdo al Proceso
Unificado. A estas dos etapas le siguen la de
construcción y transición en donde la mayor
responsabilidad recae en el desarrollador del
software, ya que están relacionadas de manera
más directa con la implementación del OA.
Las dos fases comentadas en el presente
documento están fuertemente ligadas a la
definición de qué quiero resolver y cómo puedo
resolverlo, puntos que caen dentro de los flujos de
trabajo del desarrollo del software captura de
requisitos, análisis y diseño.
Además de los artefactos mencionados es
necesario presentar la elaboración de un prototipo
de interfaz, en el cual se muestre la
navegabilidad, más no su implementación.
La interfaz aun cuando puede ser desarrollada
o propuesta por el profesor o el desarrollador de
software es necesario se contemple la
participación de un diseñador gráfico para que
haga más atractiva y funcional la apariencia del
OA.
4. Ejemplo
Captación de requerimientos
Objetivo: Proporcionar información textual y
visual para construir el concepto de triangulo.
Usuarios: Profesores y alumnos de nivel básico
escolar.
Metas:
• Construir una definición de Triángulo.
• Clasificar los triángulos de acuerdo a: 1)
Sus lados; 2) Sus ángulos.
• Determinar: el área y el perímetro del
Triangulo.
Funciones (procedimientos) del Objeto de
Aprendizaje (OA):
1) Debe mostrar figuras geométricas.
2) Debe mostrar las ecuaciones para el
cálculo de perímetro y área.
3) Debe suministrar texto explicativo.
4) Debe proporcionar ejercicios de práctica.
5) Debe proveer ejercicios para una
autoevaluación.
Atributos del Objeto de aprendizaje:
1) Multimedio:
presentación
de
la
información por diversos medios: texto,
imágenes y sonido.
2) Fácil de utilizar: Intuitivo y visual.
3) Reutilizable: puede ser incorporado a
otros objetos de aprendizaje.
Caso de Uso:
Tutoría.
Actores:
Usuario (Alumnos, Profesores)
Resumen: Proporciona la información textual y
Gráfica para la construcción del concepto
Triángulo.
Precondición: La interfaz del Objeto de
aprendizaje está activada.
Poscondición: Se ha construido el concepto de
triángulo.
Curso normal de eventos:
1) El caso de uso inicia cuando el OA
presenta el objetivo del OA.
2) El OA muestra figuras geométricas de
triángulos, una a la vez, de sus diversas
formas, en diferentes posiciones, diferentes
tamaños y diferente color, presenta además
un elemento que permite continuar
mostrando las figuras geométricas.
3) El usuario observa las figuras y presiona el
elemento
que
permite
continuar
observando figuras de triángulos.
4) Se repiten los pasos 2 y 3 hasta que
después de presentar 10 pantallas con las
figuras de triángulos aparece otro elemento
que permite al usuario dar por finalizada la
presentación de figuras de triángulos,
pudiendo continuar viendo figuras de
triángulos.
5) El usuario presiona el elemento que
finaliza la presentación de figuras de
triángulos.
6) El OA presenta figuras de triángulos pero
ahora de dos en dos y en algunas ocasiones
hasta tres figuras con un texto que le indica
al usuario que observe las diferencias entre
las figuras mostradas. Además proporciona
un elemento que permite continuar
mostrando las figuras geométricas
7) El usuario observa las figuras y presiona el
elemento
que
permite
continuar
observando figuras de triángulos.
8) Se repiten los pasos 6 y 7 hasta que
después de presentar 10 pantallas de las
figuras de triángulos aparece otro elemento
que permite al usuario dar por finalizada la
presentación de figuras de triángulos,
pudiendo continuar viendo figuras de
triángulos.
9) El usuario presiona el elemento que
finaliza la presentación de figuras de
triángulos.
10) El OA presenta figuras que no son
triángulos de dos en dos y en algunas
ocasiones hasta tres figuras con un texto
que le indica al usuario que observe las
diferencias entre las figuras mostradas.
Además proporciona un elemento que
362
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
18)
19)
permite continuar mostrando las figuras
geométricas
El usuario observa las figuras y presiona el
elemento
que
permite
continuar
observando figuras de los no triángulos.
Se repiten los pasos 10 y 11 hasta que
después de presentar 10 pantallas de las
figuras de triángulos aparece otro elemento
que permite al usuario dar por finalizada la
presentación de figuras de triángulos,
pudiendo continuar viendo figuras de los
no triángulos.
El usuario presiona el elemento que
finaliza la presentación de figuras de los no
triángulos.
El OA solicita al usuario introduzca las
características
observadas
en
los
triángulos.
El usuario introduce las características que
observó en los triángulos.
El OA le solicita al usuario proporcione
una definición de lo que es para él un
triángulo.
El usuario introduce la definición.
El OA muestra las características y la
definición de trabajo para que el usuario la
compare con la construida por él.
Fin del caso de uso.
ud
Obj eto de aprendizaj e
Tutoría
Ej ercitación
Usuario
Ev aluación
Figura 3. Diagrama de casos de uso
od
Usuario
Obj eto de
Aprendizaj e (OA)
PresentaTexto(Objetivos)
MuestraFiguras(T riangulo,1)
MuestraFiguras(triangulo,3)
MuestraFiguras(noT riangulo,3)
SolicitaCaractaristicas()
IntroduceT exto(caracteristicas)
Solicita Definicion()
IntroduceT exto(definicion)
MuestraT exto(caracteristica,Definicion)
Finaliza()
Figura 4. Diagrama de secuencias
de tipo OA, pero ésta puede ser utilizada para la
creación de cualquier tipo de material educativo
basado en computadora.
La participación del profesor en la elaboración
de este material educativo es importante sobre
todo en las fases de inicio y elaboración, pero no
pueden ser desatendidas las fases de
implementación y transición, en donde deberá
participar sobre todo en la verificación de las
pruebas que se realicen al producto antes descrito.
Se ha mencionado como principales actores
en la creación del OA al profesor y al
desarrollador de software y se ha sugerido la
participación de un diseñador gráfico para la
creación de la interfaz, de esta manera podemos
decir que el desarrollo de los OA es una tarea
multidisciplinaria en la cual se habrá de
contemplar la inclusión de ser necesario, de un
pedagogo, psicólogo educativo, entre otros.
Título del Objeto de Aprendizaje (OA)
Describir
Objetivo
Contenido:
Práctica:
Ejercicios
Texto
Imágenes
Datos
Generales
del OA
(Clave)
Animaciones
Evaluación
Sonido
Video
Ejecutables
Figura 5. Estructura de diseño de un OA
El contenido de los componentes del OA es
definido de acuerdo a lo declarado en los casos de
uso.
Nota: Los casos de uso indicados en la figura 3
pueden ser considerados como subsistemas.
7. Referencias
5. Trabajo Futuro
La continuación del presente trabajo se dirige
hacia la búsqueda de flexibilizar el uso del OA
agregando código ejecutable que permita el
manejo de la información contenida en él.
Además se plantea la búsqueda de patrones que
permitan la creación de herramientas conocidas
como CASE que automaticen la creación de los
OA.
6. Conclusiones
Aún cuando la propuesta está dirigida hacía la
creación de un OA para la enseñanza de
conceptos (OA concepto) considerado dentro del
conocimiento declarativo, puede ser utilizada para
la construcción de OA de aprendizaje de los otros
tipos de conocimiento, por ejemplo el OA
problema (enseñanza basada en problemas) con el
cual se abordaría el tipo de conocimiento
procedimental.
Es necesario apuntar que la elaboración de los
artefactos aquí mencionados pueden ser
realizados por el profesor de manera individual,
previo curso de UML básico, pero es necesario
que sean discutidos con el desarrollador de
software para clarificar las actividades planteadas
y eliminar las ambigüedades que se generan de la
utilización del lenguaje natural. Esta relación
profesor-desarrollador
de
software
está
contemplada por la metodología UML, es parte
del proceso de retroalimentación, dada su
característica iterativa e incremental.
La propuesta metodológica presentada hace
referencia a la creación de un producto software
363
[1] Booch G., Rumbaugh J., Jacobson I., El lenguaje
unificado de modelado, Addison Wesley, España,
2001.
[2] Clasificación de objetos y objetos de aprendizaje,
Coordinación de Servicios Educativos en Red
UNAM
basado
en
AutoDesk,
http://www.learnativity.com/speaking/TL2K1Food4Thought.pdf y del artículo Knowledge
objects and mental models de David Merrill,
http://www.id2.usu.edu/5Star/Workshops/KnowO
bjMentalModels.pdf
[3] Díaz-Barriga F., Hernández Rojas G., Estrategias
docentes para un aprendizaje significativo. Una
interpretación constructivista (2da. Edición), Mc
Graw Hill, México, 2002.
[4] D. Wiley, Conecting learning objects to
instructional design theory: A definition, a
metaphor, and a taxonomy, (2000), Consultado en:
http://www.reusability.org/read/chapters/wiley.do
c
[5] D. Wiley. Learning Object Design and
Sequencing Theory, (2000), Consultado en:
http://davidwiley.com/papers/dissertation/dissertat
ion.pdf.
[6] Gynn Catherine M., Acker Stephen R. (Editors),
Learning Objects: Contexts and Connections, The
Ohio State University, U.S.A., 2003.
[7] Larman Craig, UML y Patrones, Prentice Hall,
España, 2002.
[8] Woolfolk, Anita E., Psicología Educativa (6ta.
Edición), Prentice Hall Panamericana S.A.,
México, 1996.