Instrucciones y planteamiento (PDF)

SISTEMAS INTERACTIVOS DE ENSEÑANZA/APRENDIZAJE
Prácticas voluntarias
Elena Gaudioso Vázquez , Jesús González Boticario
Índice
1. Arquitectura de Hipermedia Adaptativa
1.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Descripción del material utilizado . . . . .
1.3. Objetivos de la práctica . . . . . . . . . . .
1.4. Planteamiento de la práctica . . . . . . . .
1.4.1. Instalación de AHA . . . . . . . . .
1.5. ¿Qué hay que entregar? . . . . . . . . . . .
1.6. Tareas de adaptación en AHA . . . . . . .
1.6.1. Adaptación de contenido . . . . . .
1.6.2. Adaptación de enlaces . . . . . . .
1.7. ¿Cómo empiezo a crear un curso en AHA? .
1.8. Documentación complementaria . . . . . .
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Caso Práctico 1
Arquitectura de Hipermedia
Adaptativa
1.1. Introducción
Antes de comenzar con la parte práctica de esta asignatura conviene recordar
los puntos claves que se han ido estudiando en esta asignatura.
Como idea fundamental de la asignatura en cuanto a la estructura de los
sistemas interactivos de enseñanza aprendizaje, conviene recordar que casi todos
estos sistemas se basan en un modelo genérico básico compuesto por un modelo
de usuario, modelo pedagógico y de contenidos y un mecanismo de recogida,
almacén y actualización de datos del usuario.
Así mismo es conveniente que este tipo de sistemas realicen algún tipo de
adaptación para poder guiar al alumno en función de unas necesidades y unos
intereses concretos. Para conseguir esto, estos sistemas necesitan representar
ciertas características de los usuarios de manera que el sistema pueda adaptarse
y reflejar los intereses del usuario, sus necesidades y requerimientos. A esta
representación la denominamos modelo de usuario. Dicho modelo no tiene por
qué ser muy complejo, pero, aunque obvio, es importante recordar que para que
el sistema haga uso de la información guardada en el modelo debe primeramente
recoger dicha información de algún modo.
Los modelos de usuario por lo general guardan los siguientes tipos de
información:
Intereses del usuario (a corto o a medio plazo).
Planes de los usuario e intenciones a corto plazo
Conocimiento del dominio
5
Preferencias del usuario
Habilidades del usuario
Creencias del usuario (acerca del sistema, de la materia, etc.).
Según la manera en que se considera y se recoge esta información
distinguimos los siguientes tipos de modelo de usuario:
Modelos explicítos y modelos implícitos: Un modelo explícito lo construye
el usuario mientras que el implícito lo construye el sistema monotorizando
el comportamiento del usuario y recogiendo más información.
Modelado a corto y a largo plazo. El modelado a corto plazo consiste en
construir modelos de los usuarios durante una sóla sesión y que serán de
interés en esa sesión, mientras que el modelado a largo plazo consiste en
construir modelos con información que cambia más lentamente a lo largo
de diferentes sesiones.
Toda esta información puede recogerse, bien de forma explícita (mediante
formularios de preguntas presentados a los usuarios) o bien de forma implícita
observando el comportamiento del usuario (qué opciones ha elegido, o qué datos
ha enviado, etc.). Si para construir el modelo, el usuario y el sistema deben
colaborar entonces estamos realizando modelado de usuario cooperativo.
La representación de esta información depende de cómo se utilizará en el
sistema, lo más usual son los sistemas que utilizan modelos representados en
forma de pares atributo-valor o reglas.
Los modelos de contenidos y pedagógicos contienen información acerca de
los contenidos que se tratan de impartir a través del sistema. Por lo general se
encuentran muy relacionados con el modelo de usuario. Un ejemplo de estos
modelos podría ser el siguiente [?]: se representan los contenidos en base a
una serie de conceptos a aprender y unas relaciones entre éstos (prerrequisitos,
consecuencia, etc.). En el modelo del usuario se duplica esta representación
indicando en cada concepto si el alumno lo ha aprendido o no y que conceptos
está en disposición de aprender a continuación (es el llamado modelo overlay).
En el modelo pedagógico se guardarían las estrategias que hay que aplicar en
cada momento para cada alumno; por ejemplo, si se detecta que el alumno va
retrasado en algún punto, entonces es conveniente que repase una determinada
lección. Estas estrategias se pueden representar por ejemplo, en forma de reglas.
1.2. Descripción del material utilizado
Para realizar las prácticas los alumnos disponden de una herramienta de autor
que les permite realizar los apartados descritos anteriormente en un único entorno.
El sistema AHA (del inglés Adaptive Hypermedia Architecture) facilita la
generación de cursos adaptativos para la WWW. Este sistema fue desarrollado en
la Unviersidad de Eindhoven, Países Bajos, en uno de los grupos más relevantes
en el área de los sistemas adaptativos. Este grupo investiga la generación de
presentaciones hipermedia a partir de consultas a bases de datos o a documentos
XML y el uso de hipertexto adaptativo para la enseñanza a través de Internet.
La adaptación en los cursos desarrollados con AHA es posible gracias a la
inclusión de instruccionees condicionales en las páginas HTML, instrucciones que
actúan como filtros a la hora de decidir qué porciones de la página se muestran
al estudiante y cuáles no. Esto permite implementar las técnicas de anotación,
deshabilitación, ocultación y eliminación de enlaces adaptativas. AHA mantiene
un modelo simple del estudiante, utlizando ciertos valores para indicar el grado de
conocimiento del alumno en un determinado concepto. Este modelo se utiliza para
la evaluación de las condiciones incluidas en los documentos HTML y se actualiza
mediante instrucciones incluidas en estos documentos también como comentarios
HTML. AHA ha sido utilizado en numerosos cursos y se encuentra disponible en
la WWW (http://aha.win.tue.nl/).
La instalación de AHA es muy sencilla y se encuentra disponible en
diversas plataformas. En el siguiente apartado se podrá encontrar instrucciones
de instalación que puede realizar cualquier alumno de la asignatura que cuente
con un PC. Su uso no requiere conexión a Internet.
Al usar AHA, los alumnos deben poner en práctica aspectos vistos en teoría y
agrupados en los tres elementos vistos anteriormente:
Modelo de contenidos y pedagógico:
• El alumno debe definir los conceptos que se quieren impartir en el
curso.
• El alumno debe definir para cada concepto cuáles son los
prerrequisitos para que sea conveniente estudiarlo.
• AHA guarda para concepto el grado de conocimiento que tiene cada
alumno, por tanto, debe definirse cómo se relacionan los conceptos
entre sí, esto es, cómo se propaga el grado de conocimiento entre
conceptos una vez se ha aprendido un concepto determinado.
Todos estos puntos se definen en base a documentos XML.
Modelo de usuario: El alumno puede ver cómo se realiza un modelado de
usuario en el sistema AHA. Dicho modelo se guarda en el documento XML
que guarda las características del usuario y que se mencionó anteriormente.
Decisiones de diseño: Aunque un sistema proporcione muchas
funcionalidades, es importante decidir qué características son apropiadas
para ciertos cursos. AHA permite que el diseñador elija qué se le ofrece
al usuario, por ejemplo, tiene la posibilidad de permitir que el alumno
modifique su nivel de conocimiento para ciertos conceptos (en los cursos
de la práctica se puede dejar el valor considerado por defecto).
Evaluación en los sistemas de enseñanza: AHA permite incorporar test
de evaluación cuyos resultados modifican el nivel de conocimiento de los
alumnos, de esta forma el alumno puede experimentar cómo influye la
evaluación de los alumnos en los sistemas de enseñanza (no es necesario
incluir cuestionarios de evaluación en la práctica que hay que entregar).
Con estos modelos, AHA realiza las tareas de las técnicas de anotación,
deshabilitación, ocultación y eliminación de enlaces adaptativas, con lo que
el alumno puede ver ejemplificadas algunas de las tareas más importantes
de los sistemas de hipermedia adaptativa.
Así mismo, se encuentra disponible el código fuente Java de AHA, de manera
que el alumno que desee modificar algunos aspectos (por ejemplo, tener en cuenta
nuevas características del usuario) puede hacerlo modificando este código.
1.3. Objetivos de la práctica
La parte práctica de esta asignatura tiene como objetivo asentar todos los
puntos tratados en el apartado anterior, mediante la implementación del prototipo
de un sistema interactivo de enseñanza aprendizaje en la web, en el que se vean
todos estos aspectos. Para ir recalcando todo lo necesario, la práctica se dividirá
en ciertos apartados de manera que se le pueda ir guiando al alumno en su
realización. Para el desarrollo de la práctica se utilizará una única herramienta
de autor, denominada AHA [?] que se describirá más adelante.
Gracias a esta herramienta, podremos centrarnos en el diseño del sistema sin
perdernos con los detalles propios de la implementación, así mismo nos permitirá
comprobar cómo se realiza un modelado en un sistema en funcionamiento.
1.4. Planteamiento de la práctica
La parte práctica se compondrá de diversos apartados. El objetivo de la
realización de cada uno de los apartados es el de asentar los conocimientos que
los alumnos han adquirido en teoría.
Como ya hemos comentado, para facilitar la realización del trabajo, se utilizará
una única herramienta de autor que permita al alumno centrarse en el desarrollo
del sistema:
Aprendizaje de la herramienta de autor a utilizar: uso del ejemplo de
AHA en castellano (se denomina guia-practicas y viene incluido con
el software de AHA, disponible desde la página de prácticas de la
asignatura: http://www.ia.uned.es/asignaturas/siea/). En este primer paso,
no se pretende que se conozca en profundidad la herramienta.
Planteamiento y descripción del prototipo a implementar (ver descripción
de la memoria en el apartado anterior): Debe realizarse un planteamiento
teórico del sistema que se quiere implementar. En este punto es importante
remarcar que no hay que no hay por qué realizar un planteamiento que
englobe todos los contenidos del curso que se impartirá en el prototipo, y es
suficiente con incluir alguna información en cuatro o cinco páginas. Si a la
hora de realizar el prototipo no se sabe sobre qué tema hacerlo, se aconseja
considerar los contenidos del apartado 3.2.3 del libro base de la asignatura
(esto es, hacer un curso sobre los componentes básicos de un sistema tutor
inteligente).
Modelo de contenidos y pedagógico; aplicación en AHA. En este punto el
alumno deberá describir en la memoria de prácticas qué conceptos se van
impartir en el curso y qué relaciones hay entre ellos. Así mismo, deberá
definir algunos de estos conceptos en AHA.
Modelo de usuario (aplicación en AHA).
En este punto el alumno deberá describir en la memoria de prácticas,
qué se guarda en el modelo de usuario que construye AHA (una vez
realizada la instalación correspondiente, es el documento que se guarda en
c:/jswdk-1.0/models/<nombre-curso>/<nombre-usuario>/model).
1.4.1. Instalación de AHA
La versión de AHA que vamos a utilzar durante el presente curso es la 1.0.
Actualmente ya está disponible la versión 3.0. No obstante, esta nueva versión
requiere más recursos y esfuerzo en la instalación, por tanto, hemos pensado
que para los objetivos de esta práctica es suficiente con las funcionalidades
incluidas en AHA 1.0. No obstante si alguien está interesado en utilizar la versión
2.0 puede bajarse el software y las instrucciones de instalación y manejo en
http://aha.win.tue.nl/
Para instalar AHA 1.0 es necesario seguir los siguientes pasos:
Instalar el Java Runtime Environment o JRE (versión 1.1.8 o 1.2.2). Se
puede encontrar para distintos sistemas operativos en el web de JavaSoft
(http://www.javasoft.com/) o en el cd-rom de la escuela.
Instalar un servidor Web compatible Java. El paquete con el que viene
AHA se incluye el servidor web JSWDK de libre distribución. Para
hacer esto descomprimir el fichero AHA.zip en c:/ (esto creará la carpeta
c:/jswdk-1.0).
Siguiendo las instrucciones que se encuentran en c:/jswdk-1.0/readme.html,
se instalará el servidor web JSWDK.
Las páginas que se acceden en el servidor se encuentran en el directorio
c:/jswdk-1.0/www/
Cada curso constituye una carpeta en el directorio: c:/jswdk-1.0/www
Al cada curso se accede a través de la dirección
http://localhost:8080/<nombre-curso>una
vez
se
ha
ejecutado
c:/jswdk-1.0/startserver.bat ( La dirección y el puerto del servidor
puede variar según la instalación. Para comprobarlo hay que ver el mensaje
que aparece en la ventana de la consola una vez se ejecuta el script
startserver.bat)
Ver el ejemplo c:/jswdk-1.0/guia-practicas
1.5. ¿Qué hay que entregar?
Para considerar la práctica terminada, hay que entregar el siguiente material al
equipo docente:
Memoria de a lo sumo 10 hojas comentando el diseño de un curso
adaptativo. Esta memoria deberá incluir los siguientes apartados:
• Objetivo del curso.
• Conceptos que se imparten en el curso y cómo se relacionan éstos
(definición en función de prerrequisitos). Para esto si se quiere se
puede utilizar algún patrón conocido, como por ejemplo, UML o bien
una definición más informal en función de grafos.
• Descripción de las tareas de adaptación realizadas (según el capítulo
de teoría correspondiente o en el apartado 1.6 de la presente guía)
en las que se indiquen: objetivos, reglas (veremos que en AHA las
tareas de adaptación se realizan en función de reglas intercaladas en
las páginas XML del curso).
• Qué información debería guardarse en el modelo de usuario.
• Planteamiento de la evaluación. Descripción de cómo se plantearía la
evaluación del sistema.
Un fichero comprimido con el directorio del curso en AHA. Como se
verá más adelante, un curso en AHA se corresponde con un determinado
directorio, lo único que se pide aquí es dicho directorio correspondiente
al curso realizado (en el resto de los apartados se darán instrucciones más
precisas).
1.6. Tareas de adaptación en AHA
Ya se ha visto cómo en una aplicación de hipermedia adaptativa, el contenido
y la estructura de enlaces se adaptan a cada usuario (en función de ciertas
características guardadas en el modelo). De las tareas de adaptación vistas a lo
largo de la asignatura, en este apartado veremos las que se implementan en AHA.
1.6.1. Adaptación de contenido
En AHA los contenidos de las páginas pueden cambiarse de dos maneras:
Por varias razones ciertos fragmentos de contenidos pueden incluirse de
manera condicional. Por ejemplo, supongamos que para comprender un
concepto Y es necesario haber leído antes la página X. Por tanto, nos
convendría que el texto del concepto Y sólo aparezca cuando el alumno
haya visitado la página X.
Ciertos elementos de información (por ejemplo, opciones que se le
presentan al usuario), pueden reordenarse. Por ejemplo, un índice puede
tener un orden u otro dependiendo de lo que sepa el alumno de la materia. En
AHA esto puede hacerse haciendo todos los posibles índices y presentarlo
de acuerdo a las condiciones previstas, por ejemplo, si el alumno ha visitado
una determinada página entonces se le presenta el índice 1 y en otro caso se
le presenta el índice 2.
1.6.2.
Adaptación de enlaces
Hemos visto que existen muchas formas de adaptar los enlaces. En AHA se
consideran las siguientes:
Ocultación de enlaces. Es una técnica donde enlaces que no conviene que
el alumno visite por el momento (al menos temporalmente), se ocultan
mostrándolos como si fueran texto “normal” Esta es la adaptación de
enlaces que se utiliza por defecto en AHA y para que funcione, es necesario
que el navegador esté configurado de manera que no se subrayen los enlaces.
Anotación de enlaces. Es una técnica donde los enlaces se muestran con
distintos colores (según sea conveniente o no que se visiten).
Eliminación de enlaces. Es una técnica donde se eliminan los enlaces que
no conviene que se visiten. Para implementar esto en AHA es necesario
hacer uso de la adaptación de contenido. Esto es, tener dos versiones del
mismo texto con o sin enlaces.
Deshabilitación de enlaces. Es una técnica donde el enlace se mantiene
visible pero deshabilitado (esto es, no se puede seguir pinchándolo).
1.7. ¿Cómo empiezo a crear un curso en AHA?
En este apartado vamos a describir los elementos mínimos que hay que definir
para desarrollar un curso en AHA:
1. Definir los conceptos del curso. Para simplificar, vamos a suponer que
cada concepto se corresponde con una página en el curso. Los conceptos
de un curso se definen como una lista en el fichero docs (un concepto por
línea). Para cada concepto a incluir en el curso, se debe definir un requisito
que determina si es aconsejable que el alumno estudie el concepto. La
sintaxis se encuentra definida en conceptrelation.dtd y los conceptos deben
definirse en xmlreqlist. Por ejemplo:
<concept>
<conceptname>
author
</conceptname>
<relationexpression>
(ahs>70 OR user>70)
</relationexpression>
</concept>
Aquí se define que el concepto author tiene como prerrequisito que se
conozcan los conceptos ahs y user en un grado de 70. Aunque se puede
editar directamente, si se desea se dispone de una pequeña herramienta de
autor denominada ReqTool.
2. Relaciones entre conceptos. Para cada concepto se puede definir una lista
de los conceptos cuyo valor puede cambiar. Esto es, se puede definir,
que si el usuario ha visitado un concepto entonces, cambia el grado de
conocimiento de otros conceptos del curso. Estas relaciones se definen
en el fichero xmlgenlist y la sintaxis se encuentra en generatelist.dtd. Por
ejemplo, en el código que se muestra a continuación:
<genitem changeable=“yes”>
<name>Concepto1</name>
<genlist>Concepto1:+40 Concepto2:+40 Concepto3:50</genlist>
</genitem>
el significado es como sigue. Cuando el grado de conocimiento del
concepto1 cambia en un valor x, entonces:
El concepto2 cambia en un 40 % del valor de x
El concepto3 cambia su valor a 50 (la diferencia la marca el signo ’+’
delante de la cifra).
Igualmente, aunque este fichero no es difícil de editar, se puede utilizar la
herramienta de autor GenTool para generarlo.
3. Páginas de entrada al curso. La página de registro y de entrada se definen
respectivamente en los ficheros Registration.html y Overview.html. Una vez
identificado el usuario, la primera página que se encuentra el usuario es la
página index.xml
4. Escribir páginas de contenido en AHA. Las páginas de AHA están
escritas en XML, de acuerdo a una DTD definida en struct.dtd. Para no
tener que utilizar documentos XML y hacer la construcción de páginas
más sencilla, en el directorio scripts se puede encontrar un script en Perl1
(html2xml) que puede usarse para convertir páginas en pseudo-HTML a
formato XML. Estas páginas en pseudo-HTML están compuestas por las
siguientes etiquetas:
La etiqueta <header> define la cabecera que hay que incluir en
cada página. Por ejemplo: <header file=“header.xml” print=“yes”/>
indica que la cabecera de la página será la incluida en el fichero
header.xml. En este caso, AHA no sólo genera el contenido de la
cabecera sino que general las etiquetas HTML necesarias (esto es,
<head> y <body>). Si se pone el atributo print=“no” entonces no
se genera ninguna cabecera.
La etiqueta <footer> se refiere al pie de página y funciona de manera
similar a la de cabecera.
La etiqueta <if> se usa para la inclusión condicional de contenidos
(esto es, contenidos que sólo se incluyen si se cumple una determinada
condición). Por ejemplo:
<if expr="intro>60 and definition<40">
<block>
Este texto se incluye si la condicion anterior es cierta
</block>
<block>
Este texto se incluye si la condicion anterior es falsa
</block>
</if>
La etiqueta <a> se usa para enlaces de hipertexto, exactamente
de la misma forma que en HTML. En AHA los enlaces pueden
cambiar de color (de forma adaptativa) si se especifica la propiedad
conditional. Por ejemplo el enlace <a href=“destination.html”
class=“conditional”>. En este ejemplo, el color del enlace será azul
si es aconsejable que el usuario visite la página destination.html y
todavía no la ha visitado. En cambio, el enlace aparecerá morado si
el enlace es aconsejable pero ya lo ha visitado, y aparecerá en negro si
no es aconsejable que lo lea. Los enlaces a páginas fuera del sistema
AHA, por defecto, tienen diferentes colores, rojo claro y oscuro.
5. Permitir que un usuario cambie su grado de conocimiento acerca de ciertos
conceptos. En AHA se puede permitir que el alumno modifique el nivel de
1
Para
utilizarla
es
necesario
http://geneura.ugr.es/˜javi/perl/intro.htm
tener
instalado
Perl
en
el
ordenador:
conocimientos relativo a un determinado conjunto de conceptos del curso.
Para permitir esto, basta con definir en el directorio del curso, un fichero
llamado changeableconceptos que permite definir esta lista de conceptos
(se puede ver un ejemplo en el curso que se proporciona).
Para comenzar a desarrollar el curso, basta con copiar el directorio
guia-practicas y cambiarle el nombre al nombre del curso de cada alumno. En
este directorio habrá que haber modificado al menos los siguientes ficheros: los
ficheros de conceptos y relación entre éstos (xmlreqlist y xmlgenlist), el fichero
docs (con los conceptos y páginas del curso), la cabecera (header.xml), las páginas
de registro y entrada (overview.html y registration.html), cuatro o cinco páginas
del curso (además de la de entrada index.xml). Para comprobar las tareas de
adaptación en AHA, se pide que en al menos alguna página de contenido se
puedan ver ejemplificadas las tareas de adaptación que permite desarrollar AHA.
1.8. Documentación complementaria
Los siguientes documentos pueden ser de utilidad en la realización de las
prácticas:
P. De Bra and L. Calvi. Aha! an open adaptive hypermedia architecture. The
New Review of Hypermedia and Multimedia, (4):115-139, 1998.
Incluye una descripción de los autores del sistema AHA usado en esta
práctica
P. Brusilovsky. Adaptive educational systems on the world-wide-web: A review of available technologies. In Proceedings of Workshop WWW-Based
Tutoring at Fourth International Conference on ITS (ITS’98), San Antonio,
TX, August 1998. MIT Press.
Permite ver una descripción de los sistemas adaptativos de educación en la
web
Roger C. Schank and Chip Cleary. Engines for education. Lawrence
Erlbaum Associates, Hillsdale, New Jersey, 1995.
Libro que trata sobre los programas educativos. Destaca su descripción de
los sistemas ASK que han sido utilizados en sistemas de hipermedia.
P. Brusilovsky. Methods and techniques of adaptive hypermedia. In User
Modeling and User-Adapted Interaction, pages 87-129. Kluwer academic
publishers, 1996.
Es una muy buena revisión de los métodos y técnicas empleadas en la
realización de los sistemas de hipermedia adaptativa.