Tecnologías de la Información para el desarrollo de materiales

Tecnologías de la Información para el desarrollo
de materiales didácticos
Ignacio Aedo y Paloma Díaz
Laboratorio DEI. Departamento de Informática
Universidad Carlos III de Madrid
Avda. de la Universidad 30
E-28911 Leganés (España)
http://www.dei.inf.uc3m.es
RESUMEN
En el auge del uso de la tecnología en entornos educativos ha influido
considerablemente el hecho de que se dé soporte a la necesidad de formación a
lo largo de toda la vida y en todos los niveles educativos así como el uso masivo
de Internet como plataforma de distribución de contenidos a los que se puede
acceder en cualquier momento y lugar. Si bien son muchos los esfuerzos
realizados por parte de distintas organizaciones (LTSC, ADL, ...) para
proponer mecanismos estándar que permitan una creación sencilla y útil de
contenidos educativos y de cursos reutilizables, todavía existen en este terreno
problemas por resolver como, por ejemplo, el desarrollo colaborativo de
material didáctico, el uso de conceptos consensuados y compartidos para
incrementar la semántica de los elementos o la evaluación a priori de los
materiales. En este trabajo se presenta el esfuerzo de nuestro laboratorio en el
proyecto MD2 para elaborar materiales docentes extendidos mediante la
definición de un método colaborativo para la creación de contenidos educativos;
la extensión de los estándares de objetos educativos actuales para incorporar
nociones de hipermedia educativa de especial utilidad pedagógica, como son la
consideración de los enlaces como elementos complejos con intencionalidad
didáctica y la cohesión de los metadatos de los mismos mediante el uso de
conceptos consensuados y compartidos (ontologías), y la elaboración de un
marco para analizar la usabilidad y utilidad del producto educativo, que
establezca un método de evaluación y una serie de criterios, parámetros y
métricas con los que analizar la utilidad educativa así como la calidad de la
aplicación como sistema interactivo.
Los sistemas educativos basados en Internet permiten la gestión y el desarrollo de
programas docentes sobre la base de medios convencionales de comunicación sincrónica o
asincrónica, entre los que se incluyen el correo electrónico, el “chat” o los grupos de discusión.
La efectividad de estos medios en el proceso de enseñanza/aprendizaje se ha venido
1
demostrando en los últimos años en una serie de experiencias como las que se resumen, por
ejemplo, en [Khan, 2001].
Uno de los medios que más aceptación tiene es el uso de la hipermedia/web como
mecanismo de difusión del conocimiento y con el que los alumnos pueden interactuar. La
hipermedia se combina con otras tecnologías que en la actualidad están en auge y que se
pueden y deben integrar con ella en el ámbito educativo para hacer de esta tecnología más útil y
utilizable. Para que esto sea así, los docentes deben disponer de herramientas que les facilite el
desarrollo y que el material resultante pueda integrarse fácilmente en cualquier sistema de
gestión de aprendizaje. En el proyecto M D2 (el proyecto está financiado por el Ministerio de
Ciencia y Tecnología de España) los medios que se combinan con la hipermedia para facilitar el
desarrollo de material educativo son tres: objetos de aprendizaje, desarrollo en colaboración y
evaluación de la usabilidad.
Actualmente, los medios que se han mencionado se encuentran en un proceso de lenta
convergencia técnica hacia plataformas estandarizadas que permitan el intercambio de
contenidos y perfiles de usuario, gracias a un número de iniciativas [Anido et al, 2002]. La
estandarización se sustenta en el concepto de objeto de aprendizaje [Downes, 2001], que
puede definirse como “cualquier entidad, digital o no, que pueda usarse, reutilizarse y
referenciarse durante un proceso de enseñanza asistido por las tecnologías” [LTSC, 2000a].
Como ejemplos de objetos de aprendizaje se encuentran los contenidos multimedia, los
objetivos educativos, el software y las herramientas de enseñanza, así como las personas,
organizaciones y eventos referenciados durante el proceso de enseñanza asistida por las
tecnologías.
La propiedad más importante de un objeto de aprendizaje es la posibilidad de reutilizarlo,
de tal manera que diversos cursos pueden incluir el mismo objeto. De esta manera, el contenido
gana un valor añadido que se amortiza en términos de costes, tiempo de desarrollo y
efectividad del aprendizaje. La reutilización de objetos educativos plantea la posibilidad de
dotar a los mismos de un contexto de uso adaptable y a escala de las necesidades del usuario.
Para ello, el objeto educativo ideal debe mostrar los siguientes atributos:
•
Modularidad, autosuficiencia y portabilidad entre entornos y aplicaciones diferentes.
2
•
No requerir un seguimiento secuencial.
•
Satisfacción de objetivos educativos simples.
•
Accesibilidad y adaptabilidad a grandes audiencias, distintas de aquella para la que fue
concebido originalmente.
•
Coherencia y unidad dentro de un esquema predeterminado.
•
Independencia del formato de presentación, de forma que pueda ser presentado con
esquemas visuales diferentes sin que por ello se pierda el significado del contenido.
La forma de conseguir que estos objetos sean reutilizables es apoyarse en el paradigma
informático de la orientación a objetos para el diseño de cursos para la formación asistida por
ordenador. La orientación a objetos valora especialmente la creación de componentes de
software u objetos, que puedan ser usados en diversos contextos. La idea fundamental de los
objetos de aprendizaje es poder aplicar la capacidad de reutilización al diseño de materiales
educativos.
La orientación a objetos del diseño de materiales educativos está enfocada a dotar a los
contenidos de los siguientes atributos:
•
Flexibilidad: Los materiales educativos que han sido concebidos para ser usados en
múltiples situaciones pueden reutilizarse más fácilmente. Resulta más difícil separar un
contenido del contexto de un curso y luego contextualizarlo dentro de otro que,
simplemente, ponerlo en contexto a través de un proceso de diseño instructivo.
•
Facilidad de gestión: Las actualizaciones, búsquedas y gestión de los contenidos
educativos deben facilitarse a través de un etiquetado semántico de los mismos
mediante el empleo de metadatos.
•
Personalización: Los contenidos educativos ofrecidos a los usuarios deben poder
personalizarse de acuerdo a las necesidades y competencias de los mismos. El
aprendizaje debe seguir un modelo basado en competencias y habilidades de los
usuarios, más que en el seguimiento de cursos.
•
Interoperabilidad: El diseño, desarrollo y presentación de los contenidos deben estar
preparados para su operación por parte de diferentes proveedores y gestores.
3
•
Valor añadido: El valor de los contenidos se incrementa con cada uso de los mismos.
Esto debe reflejarse no sólo en el ahorro de costes de desarrollo, sino también en la
posibilidad de distribuir los contenidos hacia audiencias distintos.
Para facilitar la adopción de los objetos de aprendizaje, IEEE formó en 1996 el LTSC
(“Learning Technology Standards Committee”). Los estándares del LTSC persiguen asegurar la
interoperabilidad entre las tecnologías educativas de universidades, empresas y otras
organizaciones de todo el mundo, bajo la forma de objetos de aprendizaje reutilizables a través
de una serie de metadatos estándares [LTSC, 2000b]. Sin embargo, tal etiquetado no integra
sistemas de representación del conocimiento necesarios para la futura Web Semántica
[Berners-Lee et al, 2001], basados fundamentalmente en lógica de descripciones ontológicas,
que faciliten la labor de localización y distribución automática de contenidos junto a la
construcción de unidades didácticas agregadas a partir de otras más básicas.
Desde el punto de vista de la infraestructura de un sistema educativo que utilice estos
objetos, uno de los resultados más destacables es la arquitectura de referencia LTSA
(“Learning Technology Systems Architecture”) definida por el LTSC y que considera los
objetos educativos como “contenidos educativos, integrados en una estructura y
secuenciamiento de curso” [Farance y Tonkel, 2001]. Otras infraestructuras, como las
propuestas por el consorcio IMS (“Instructional Management Systems”) o la red ADL
(“Advanced Distributed Learning network”), y siguiendo las ideas propuestas en LTSA, han
sido ampliamente utilizadas por las empresas dedicadas a la enseñanza a distancia o e-learning
demostrando su validez aunque con una clara necesidad de ser ampliadas. Por esta razón, la
especificación de IMS se ha visto recientemente incrementada e incluida en el modelo de
referencia SCORM (“Sharable Content Object Reference Model”) [ADL, 2001]. Al mismo
tiempo que estas propuestas aparecían, otros proyectos con objetivos similares veían la luz en
Europa como, por ejemplo, ARIADNE (“Alliance of Remote Instructional Authoring and
Distribution Networks for Europe”). Otras iniciativas distintas, como la del Comité de CBT
de la Industria de Aviación norteamericana (AICC, “Aviation Industry CBT Committee”), no
tenía como objetivo el desarrollo de una infraestructura para la gestión de los objetos
educativos, sino la estandarización de la autoría de los contenidos educativos.
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Afortunadamente, en la actualidad la mayoría de las iniciativas mencionadas disponen de
representantes en el LTSC, por lo que se está convergiendo hacia una propuesta conjunta.
Todos estos “estándares” han tenido su reflejo en la proliferación de sistemas comerciales
de Gestión del Aprendizaje (LMS, Learning Management Systems), de forma que éstos
tienden a migrar hacia entornos centrados en el concepto de objeto educativo según los
estándares de IMS/SCORM. Estas plataformas suelen presentar el inconveniente de un
elevado coste, tanto de adquisición e implantación como de explotación [Blackboard,
2002][Click2learn, 2001][Docent, 2001], además de no permitir aún la integración de
contenidos que incorporen todas las características del modelo de referencia SCORM (el de
mayor éxito y más integrador de los estándares anteriores), especialmente aquellas referidas al
seguimiento de los cursos [Lotus, 2001]. Por otra parte, este seguimiento es secuencial lo que
no facilita la definición de caminos didácticos alternativos y adaptables a las necesidades del
usuario [WebCT, 2001], además de que esa secuencialidad parece entrar en desacuerdo con una
de las características de los objetos educativos, que presupone que la información que
contienen debe ser independiente y fácilmente adaptable a múltiples contextos.
La inclusión de mecanismos que permitan la definición de distintos caminos didácticos en
estos sistemas educativos permitiría crear materiales educativos mucho más ricos que los que
en la actualidad se están desarrollando. Estos caminos se materializan a través de lo que en la
literatura relacionada con la hipermedia suele conocerse como enlace, que es una conexión entre
dos o más nodos o elementos de contenido que hacen posible que el usuario explore la
información de acuerdo con sus necesidades [Díaz et al, 1996]. Si bien en el ámbito de la
hipermedia los enlaces han sido analizados a fondo y dotados de una semántica que permite
diferenciar distintos tipos de relaciones entre elementos, en la implementación que se hace en
web del enlace se pierde todo tipo de semántica, de manera que éste se convierte en una mera
pasarela para navegar entre un origen y un destino. Un ejemplo de categorización de enlaces
que puede ser de utilidad en ámbitos educativos es la propuesta de [Baron, 1996] que distingue
entre enlaces organizativos, que muestran la secuencia en la estructura siendo equiparables a
los enlaces estructurales [Garg, 1988], y los enlaces basados en el contenido, que a su vez se
subviden en semánticos (incluyendo relaciones del tipo “similar”, “contrario” y “parte de/tipo
de”), retóricos (del tipo “definición”, “ilustración” o “resumen”) y pragmáticos.
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Por todo ello, es evidente que en el ámbito de los entornos educativos basados en web sería
muy conveniente volver a dotar a los enlaces de esa semántica con la que diferenciar entre
enlaces que tienen distinto objetivo educativo, de tal forma que se pueda aprovechar esta
información para ofrecer a los usuarios los itinerarios que más se adaptan a sus necesidades de
aprendizaje. Esta perspectiva de modificación de objetos de aprendizaje para poder recoger
una mayor semántica en la navegación se ha incorporado en un reciente trabajo de nuestro
laboratorio presentado en [Sicilia et al, 2002].
Además, a la hora de elaborar herramientas de autoría de material didáctico también se
debería considerar la posibilidad de incluir un enfoque pedagógico constructivista [Koper,
2000] en el que el diseño del material educativo fuese un proceso participativo, en el que todos
los agentes involucrados en el proceso de enseñanza/aprendizaje, entre los que se podría incluir
a los propios alumnos, construyan, manipulen y organicen los objetos de aprendizaje,
enriqueciendo así la experiencia del usuario con la aportación de recursos adicionales. Existen
experiencias que demuestran que este enfoque mejora la adquisición de contenidos por parte de
los estudiantes, ya que éstos diseñan y entrelazan contenidos dando lugar a ideas complejas a
la vez que construyen el sistema hipermedia educativo [Chuckran, 1992]. Estas evidencias
certifican los beneficios de estos sistemas generados por los estudiantes como una experiencia
de aprendizaje más enriquecedora que la perspectiva tradicional del aprendizaje a partir de
materiales generados sólo por los docentes [Jonassen, 1999]. Este enfoque constructivista se
enriquecería con la incorporación en el sistema de aprendizaje de características que fomenten
el desarrollo cooperativo, en el que diversos miembros del colectivo de diseñadores didácticos,
en el que desde una visión constructivista se incluiría a los propios alumnos, participan de
forma conjunta en la creación del material educativo. Esto implicaría el uso de herramientas de
autoría específicas que permitan esta colaboración a la hora de desarrollar los objetos
educativos que conforman el material didáctico por parte de ese colectivo, pero en la actualidad
la automatización de ese proceso de autoría es nulo o escasamente soportado, aunque se podría
reutilizar otras herramientas que lo hacen destinadas a otros campos como es el desarrollo de
software [Callahan y Hopkins, 1997]. La aportación de las soluciones actuales de edición de
contenidos formativos para la coordinación del desarrollo compartido es, en el mejor de los
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casos, un control de versiones [Cederqvist, 1993]. Sin embargo, las operaciones elementales de
los sistemas de control de versiones suelen estar limitadas al depósito, extracción y/o bloqueo
de contenidos. Durante el desarrollo compartido de un material educativo, los diseñadores
instructivos hacen uso del conocimiento específico de una disciplina determinada. Además, no
todos los diseñadores instructivos presentan el mismo nivel de privilegios, ni las mismas
habilidades creativas, a la hora de confeccionar un cierto material. Es deseable que la
herramienta creación colaborativa empleada contemple todos estos aspectos. Además, y bajo
el enfoque constructivista del diseño instructivo anteriormente mencionado, los consumidores
de objetos educativos mantienen una relación participativa con los encargados del diseño
instructivo que tiene que ser reflejada en la herramienta de autoría. Este enfoque está recogido
en CARLOS, una herramienta de elaboración de objetos de aprendizaje de manera colaborativa
que incorpora una aproximación constructivista del desarrollo [Padrón et al, 2003].
Por otra parte, los sistemas educativos vía Web son un caso particular de sistemas de
aprendizaje hipermedia, cuya evaluación proporciona una valiosa información sobre la utilidad
del sistema, aportando además una realimentación necesaria a los desarrolladores que intentan
que los contenidos cumplan con los requisitos educativos exigidos. Para poder evaluar un
sistema educativo, hace falta definir unos criterios claros, concretos y mensurables que
determinen su utilidad y, al mismo tiempo, su usabilidad. Estos criterios tienen que medir la
calidad de la interfaz para detectar problemas de usabilidad o concepciones erróneas, así como
medir si el sistema puede usarse de forma eficaz para satisfacer las necesidades formativas de
los usuarios [Lee, 1999], que pueden ser tanto estudiantes como formadores y que plantean
requisitos diferentes [Díaz et al, 1998]. La evaluación de un sistema educativo implica la
valoración de la usabilidad de la interfaz, la utilidad del método didáctico subyacente, los
materiales educativos y los mecanismos de interacción que demuestren su capacidad para
ayudar a los usuarios a alcanzar los objetivos formativos y de aprendizaje planteados.
Bajo estas premisas, se han propuesto criterios [Aedo y Díaz, 2001] y marcos de trabajo
[Díaz et al, 2002a y b] para la evaluación de sistemas educativos hipermedia. Los criterios
identificados pueden resumirse en los siguientes:
7
•
La riqueza de información y de caminos de navegación y acceso, junto a la diversidad
de estilos de presentación e interacción, así como el alcance de los objetivos educativos.
•
La completitud del sistema en cuanto al cumplimiento de los objetivos educativos
planteados. Algunos aspectos para probar la completitud son las actividades de
aprendizaje, el soporte a la autoría, el soporte a las comunicaciones y el soporte para la
colaboración.
•
La motivación hacia los estudiantes, no sólo para usar el sistema, sino para profundizar
más en las materias tratadas. En este sentido, se evalúan aspectos como los
mecanismos de auto-evaluación, la realimentación de los ejercicios, actividades
complementarias y la adaptatividad.
•
La autonomía, definida como el grado de libertad de interacción ofrecido al usuario.
•
La competencia o capacidad de navegar por el sistema para alcanzar un objetivo
particular.
•
La flexibilidad para usar y mantener el sistema, incluyendo parámetros tales como la
accesibilidad, modularidad y estructura del sistema.
Los criterios y parámetros descritos pueden usarse para evaluar y comparar sistemas
educativos, pero también proporcionan a los diseñadores, noveles y expertos, una guía para
encarar los requisitos educativos planteados durante la etapa de diseño. De esta forma, se han
planteado métodos de evaluación [Díaz et al, 2002a y b] que se basan en la definición de
objetivos, la selección de la técnica de evaluación, la preparación y la conducción de la misma,
así como la elaboración final de recomendaciones a partir de los datos recopilados. No existen
trabajos ni referencias explícitas a la definición de unos parámetros evaluables que puedan
establecer la calidad de un sistema educativo vía web, aunque si que hay trabajos previos como
los de [Mendes et al, 1998], [Kennedy et al, 1998]; [Lee 1999] y otros relacionados, como las
evaluaciones heurísticas [Nielsen, 2001].
En conclusión, existen diferentes aspectos relativos al desarrollo y estructura de los
materiales educativos que hacen que dichos sistemas y estándares aún no hayan alcanzado un
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grado de madurez que permita un aprovechamiento óptimo de las posibilidades de esta nueva
tecnología. Entre estos aspectos, se pueden citar los siguientes:
•
El desarrollo colaborativo de los contenidos.
•
El aprovechamiento de los enlaces entre elementos didácticos como entes reutilizables
provistos de significado.
•
La integración de sistemas de representación del conocimiento que faciliten la difusión
de los contenidos y la información sobre los estudiantes y la construcción de unidades
didácticas de más alto nivel a partir de otras más básicas.
•
La evaluación a priori de la utilidad y usabilidad del desarrollo educativo que se lleva a
cabo con estas herramientas.
Para alcanzar los aspectos mencionados, se necesita hacer un análisis de los modelos de
contenidos y métodos de construcción existentes. A partir de ese análisis, se puede construir y
validar un sistema que, integrando y extendiendo los modelos actuales, permita un proceso de
desarrollo más elaborado y unas estructuras de información más ricas (en la figura 1 se puede
ver la propuesta de sistema realizada en M D2 para resolver estos problemas). La mayor
elaboración del proceso de desarrollo se centra en el carácter cooperativo de éste, para así
facilitar la colaboración entre un grupo de docentes durante el proceso de creación y
distribución de materiales educativos, permitiendo a la vez a los estudiantes tomar parte en
dicho proceso, según un enfoque participativo y constructivista.
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Desarrolladores del Diseñador
Didáctico
material didáctico
Desarrollador
de contenidos
Otros
roles
SERVIDOR DE
ONTOLOGÍAS
MD2: Herramienta de
desarrollo colaborativo
Edición
Experto en
el dominio
Anotación
REPOSITORIO DE
OBJETOS DE
APRENDIZAJE
Colaboración
Evaluación
LEARNING CONTENT MANAGEMENT SYSTEM
Usuarios finales
Instructor
Aprendiz
Figura 1: La arquitectura de MD2
AGRADECIMIENTOS
El proyecto MD2 ha sido parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de
España (referencia TIC2003-03654). Los autores quieren agradecer a los miembros del equipo
del proyecto su participación y dedicación al mismo.
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