Automatización de los procesos para la generación, ensamblaje y reutilización de objetos de aprendizaje

En el trabajo presentado en esta memoria se identifican los problemas relacionados con la generacion, ensamblaje y reutilizacion de objetos de aprendizaje. En particular, se ha identificado la carencia de modelos conceptuales en el diseno y construccion de los actuales sistemas para la gestion de contenido de aprendizaje (LCMSs). Estos sistemas, aunque permiten en su mayoria, la integracion y reutilizacion de objetos de aprendizaje, no proporcionan mecanismos de ensamblaje que respeten el conocimiento asociado (requisitos y competencias) a los objetos de aprendizaje. Ademas, no se define un procedimiento para la descripcion de los objetos resultantes de dichas integraciones mediante el uso de meta-datos (informacion acerca de informacion). Teniendo en cuenta estos problemas, en esta tesis se propone: (i) un modelo conceptual (descrito en el capitulo 3) que proporciona las pautas para facilitar la generacion, ensamblaje y reutilizacion de objetos de aprendizaje. Su utilizacion esta orientada fundamentalmente a profesores-disenadores que esten interesados en generar objetos de aprendizaje reutilizables y ensamblables. Los objetos de aprendizaje generados con este modelo reciben el nombre de ELOs (Electronic Learning Objects). Un ELO se define como (ver seccion 3.1.1) aquel recurso educativo descrito por meta-datos y organizado en una estructura multicapa, de tal forma que los elementos mas avanzados de esta estructura incluyen conocimiento asociado (competencias y requisitos), con vistas al ensamblaje y la reutilizacion; (ii) un mecanismo para el ensamblaje de diferentes tipos de objetos de aprendizaje, que tenga en cuenta el conocimiento asociado a cada objeto de aprendizaje y (iii) un procedimiento para la descripcion, mediante meta-datos, de los objetos de aprendizaje resultantes de los procesos de ensamblaje. En los apartados siguientes se hace una breve descripcion de los procesos de generacion, ensamblaje y reutilizacion de ELOs, describiendo para cada uno de ellos sus caracteristicas mas relevantes y la forma en que se abordan las soluciones propuestas. Generacion En el proceso de generacion se tiene en cuenta el modelo de contenido ELO (descrito en la seccion 3.1), cuyos componentes conforman una estructura multicapa con distinto nivel de granularidad (N0, N1 y N2), permitiendo diferenciar las unidades atomicas de aquellas mas complejas. Las unidades atomicas se denominan unidades de informacion (UIs), se encuentran en el nivel de granularidad 0 y representan elementos autocontenidos y por lo tanto, altamente reutilizables. Las UIs carecen de conocimiento asociado por lo que necesitan de un contexto que les confiera significado educativo, ya que por si solas no representan un experiencia que proporcione conocimiento al alumno. En cuanto a su utilizacion, son asimilables a las Assets definidas dentro del modelo de contenido de objetos de aprendizaje SCORM [197]. Las unidades de contenido (UCs) se encuentran en el nivel de granularidad 1 y se forman ensamblando UIs, o ensamblando UIs y UCs. Las UCs representan una experiencia educativa con conocimiento asociado. Es decir, que una UC necesita de unos requisitos para su comprension y proporciona unas competencias tras su comprension. Desde el punto de vista de su utilizacion, las UCs son asimilables a los SCOs (Sharable Content Objects) de SCORM, con la diferencia fundamental de que las UCs tienen conocimiento asociado. Las unidades didacticas (UDs), por su parte, se encuentran en el nivel de granularidad 2 y se forman ensamblando diferentes tipos de ELOs (UCs, UCs con UDs, o UDs). Una UD representa el conocimiento referente a un area tras la acumulacion de diversas experiencias educativas relacionadas. Desde un punto de vista centrado en su utilizacion, una UD es asimilable a un Content Organization de SCORM, al cual se le anade el conocimiento asociado, pero ademas incluyen en su estructura objetivos de aprendizaje (al menos uno asociado a cada UD), un resumen global de los conceptos fundamentales que ensena la UD y una descripcion de los mecanismos de evaluacion que seran utilizados para evaluar dicha UD. Hay dos formas de generar ELOs, una a partir de objetos de aprendizaje provenientes de herramientas externas. En este caso, para poder ser incluidos dentro del almacen de ELOs deben ser convertidos al formato ELO, lo cual implica que sean descritos utilizando meta-datos. En particular se utiliza LOM [104] como esquema de meta-datos para la descripcion de los ELOs, aunque incluyendo una extension, con lo que se consigue una descripcion mas adecuada. La otra forma de generar los ELOs es dentro del propio entorno, utilizando la herramienta que da soporte al modelo propuesto. La generacion de nuevos ELOs, dentro de la herramienta ELO-Tool (descrita en el capitulo 5), se realiza mediante la introduccion de los meta-datos correspondientes a cada ELO, con lo cual se obtiene un fichero xml que representa al ELO. La generacion tambien puede verse como un nuevo proceso, el de ensamblaje, el cual se describe a continuacion. Ensamblaje El proceso de ensamblaje de ELOs (descrito desde el punto de vista conceptual en la seccion 3.2 y desde el punto de vista de la implementacion en la seccion 5.2.3) se realiza mediante la aplicacion de un mecanismo basado en el uso de ontologias denominado OntoGlue (descrito en la seccion 3.2.2). Para comprender el funcionamiento de este mecanismo es necesario comprender los conceptos de ontologia alcanzable, representacion de una clase en una ontologia y conocimiento cubierto, extrapolados desde el caso basico de mappings 1 a 1, al caso de mappings 1 a n, incluyendo tambien la descripcion del concepto de conocimiento cubierto entre conjuntos de clases (todos ellos descritos en la seccion 3.2.2). Como parte del proceso de ensamblaje es necesario completar la descripcion de los ELOs resultantes mediante el uso de meta-datos didacticos. Este proceso puede hacerse de forma automatica o manual, dependiendo basicamente de la definicion generica de las diferentes categorias y sus elementos dentro del estandar de meta-datos LOM (la descripcion conceptual se encuentra en la seccion 3.2.4 y la descripcion desde el punto de vista de la implementacion en el apendice A). Desde nuestro punto de vista, tal definicion no abarca una descripcion suficiente para los ELOs, por lo cual se ha anadido una extension (el proceso de extension se describe en la seccion 4.1.1) a dicho estandar con el fin de obtener una descripcion pedagogica mas adecuada, que permita dar soporte al mecanismo de ensamblaje propuesto en esta tesis. Adicionalmente y para que la descripcion de los ELOs quede completa, es necesario tener en cuenta no solo las relaciones permitidas entre los diferentes componentes del modelo de contenido, sino el efecto producido al mezclar diferentes tipos de meta-datos. La caracteristica fundamental del proceso de ensamblaje es que el mecanismo propuesto se centra en el aprovechamiento del conocimiento asociado a los ELOs como medio fundamental para lograr el ensamblaje y la descripcion de los ELOs resultantes mediante el uso de meta-datos didacticos. Todo esto con el fin de obtener objetos de aprendizaje con un alto contenido pedagogico, ya que se potencia la definicion de los requisitos y las competencias asociadas a cada objeto de aprendizaje, asegurando de esta forma un ensamblaje adecuado que respete el conocimiento asociado a los objetos de aprendizaje en cuestion. Reutilizacion Una consecuencia directa de la aplicacion de los mecanismos para la generacion y ensamblaje de ELOs es el proceso de reutilizacion. Para dar soporte a dichos procesos se propone una herramienta (denominada ELO-Tool), concebida como un sistema para la generacion, ensamblaje (con base en el conocimiento asociado) y reutilizacion (de acuerdo con el mecanismo de ensamblaje propuesto) de ELOs. La busqueda de ELOs a traves de requisitos y competencias unida a la utilizacion de ontologias y mappings, representa un factor potenciador de la reutilizacion de los ELOs. Ademas, la reutilizacion se analiza desde la perspectiva humana, para identificar porque y a quien le interesa reutilizar objetos de aprendizaje, y desde la perspectiva tecnica para determinar como se lleva a cabo el proceso de reutilizacion y que materiales son factibles de reutilizar (como se describe en la seccion 3.3), desde el punto de vista conceptual. La reutilizacion desde el punto de vista de implementacion es soportada por ELO-Tool). De otra parte, ELO-Tool representa una plataforma para la evaluacion de objetos de aprendizaje, ya que a traves de la reutilizacion es posible evaluar la correcta definicion de los ELOs tanto desde el punto de vista de su generacion como en su posterior ensamblaje. La evaluacion tiene como objetivos identificar la actitud de los profesores-disenadores frente a los procesos de diseno, desarrollo y seleccion de ELOs, y determinar lo que los objetos de aprendizaje representan para ellos y los criterios de seleccion que siguen a la hora de escoger los materiales digitales para la ensenanza. El proceso de evaluacion se describe en la seccion 5.4. Con el fin de comprobar la viabilidad tecnica (es decir la implementacion), del mecanismo de ensamblaje, se ha realizado un prototipo que implementa el mecanismo OntoGlue Full (descrito en la seccion 3.2.3 y que corresponde a la version extendida del mecanismo OntoGlue), corroborando asi su correcto funcionamiento. _________________________________________________