Sistema de entrenamiento para computadoras personales.
Experiencias en su desarrollo.
 

Francisco Fernández Nodarse
Ministerio de Ciencia, Tecnologia y Medio Ambiente, Centro de Diseño de Sistemas Automatizados CEDISAC, Ave 47 e/ 18A y 20 Miramar, Ciudad de la Habana, Cuba,
CP 11300, Aptdo Postal 604, Tele-Fax: (537) 338202, E-mail: cdisac@ceniai.cu


El trabajo analiza la tecnología empleada en el campo educacional, describe un modelo combinado para el diseño de un curso y un modelo para tutoriales orientado a computadoras. Se describen las experiencias en el desarrollo de un sistema híbrido inteligente de entrenamiento con el uso de las técnicas de multimedia, hipermedia y sistema de experto para computadoras personales.

I- Introducción

La introducción de nuevas tecnologías informáticas en el proceso de enseñanza ha enriquecido el arsenal de herramientas a disposición del educador y ha revolucionado el enfoque en la utilización de las técnicas de computación en dicho proceso. El uso de sistemas inteligentes híbridos es un ejemplo de ello y en esa dirección va este trabajo.

Nuestro objetivo es dar a conocer las experiencias en el desarrollo de un sistema híbrido inteligente de entrenamiento por computadora con el uso de los recursos que brindan la multimedia, la hipermedia y los sistemas de experto (SE).

II- Panorama de la tecnología actual y futura en cuanto a aplicaciones en el campo de la educación.

En la actualidad la tecnología empleada en aplicaciones en el campo educacional se caracteriza por:

III.- Modelo iniciativo combinado para norma de diseño del contenido de un curso.

El modelo combina tres componentes fundamentales: exposición (simple), red de preguntas y monitor de solución de problemas (complejo).

El más simple está basado en la exposición - presentación del material. Puede ser no interactivo como un show de diapositivas, video y textos; y resulta necesaria la pericia del estudiante en la realización de los examenes.

La red de preguntas, orientada a tutorear al estudiante, incluye el control de estudiante de las preguntas y el control por el sistema de la enseñanza, la ejercitación y la práctica.

El monitor de solución de problemas, orientado a demostrar la maestría, incluye los programas necesarios para la ejecución de juegos, y la simulación y modelación.

IV.- Modelo de cinco componentes para tutoriales orientados a computadoras.

El modelo incluye los siguientes componentes básicos:

V.- Libro electrónico para la enseñanza.

Hemos desarrollado varios proyectos que deben evolucionar desde un libro con caracter multimedia e hipermedia hacia un libro intelectual [1]. La multimedia y la hipermedia [2] a la vez de enriquecer los recursos audiovisuales a disposición del lector incorpora a través de la hipermedia con la utilización de "objetos calientes" (hot objects), ya sean palabras o imágenes, nuevas posibilidades y problemas en los mecanismos de recuperación de la información, ya sea textual, gráfica o audiovisual, en los que juega un papel importante el hecho de que algunas de estas operaciones, tales como el audio y el video, se realizan en tiempo real. Esto provoca la necesidad de una adecuada estructuración de los ficheros en el soporte electrónico, eficientes algoritmos de compactación y programas manipuladores estandarizados para independizarse en lo posible del hardware de la computadora. Por otro lado, en el diseño del texto se presentan nuevos problemas derivados de la integración en el guión de información textual, gráfica, de audio, de video, animaciones, etc. que deben ser armónicamente distribuidas entre varios tipos de soportes, aprovechando sus ventajas, como es el caso, por ejemplo, del papel y soportes electrónicos tales como el disco compacto y los disquetes.

Nuestra experiencia en la elaboración de este tipo de libro abarcó varios proyectos en las temáticas de hylidos del Amazonas y de los delfines, un tutorial de Multimedia para computadoras personales multimedia y un tutorial para la enseñanza de los conceptos de función y límite de funciones para los estudiantes de las asignaturas de Análisis Matemático I y Cálculo I de carreras universitarias de ciencias y tecnología.

En su concepción general de desarrollo, la primera componente está orientada al proceso de adquisición del conocimiento y el usuario puede navegar moviéndose hacia delante o atrás a través de las páginas, capítulos y el índice general utilizando "hot objects" tales como botones, regiones sensibles dentro de los gráficos e imágenes y "hot words". Utiliza un formato variable y flexible de pantallas con audio sincrónico o asincrónico, segun se requirió por el diseñador, que combinan objetos tales como videos, audio, imágenes y texto. La segunda componente está dedicada fundamentalmente a la evaluación del conocimiento e incluye un banco de preguntas y un módulo de evaluación que brinda información estadística sobre los resultados alcanzados, puede medir varias respuestas a una pregunta compuesta y recomienda en caso necesario aquellos aspectos o conceptos asociados al error que el estudiante debe recapitular. Los proyectos deben evolucionar desde un libro electrónico con multimedia e hipermedia hacia un libro intelectual con la inclusión de un sistema de experto para el análisis y evaluación de las respuestas y del camino a seguir (navegación), según sea el regimen de trabajo: bajo el control del SE o fuera de él. También adicionalmente se incluye la posibilidad de una presentación automática del material, asociando valores de tiempo a cada pantalla del guión (tipo show) y una presentación manual donde la navegación es controlada por el SE o el usuario.

La dinámica general de un SE se describe sintéticamente a continuación:

A través de la interfaz usuario (diálogo inteligente), el SE recibe como entrada el conocimiento del experto, los hechos, preguntas y liberaciones y produce como salida las soluciones, proposiciones y explicaciones. La base de conocimientos es actualizada por el administrador de conocimientos que interactua con la interfaz usuario, y el modelo de situación es también actualizado a partir de la información recibida de la interfaz usuario. La máquina de inferencia interactua con el administrador de conocimientos y a partir de la base de conocimientos y el modelo de situación produce las respuestas. El supervisor del sistema controla la secuencia.

Utilizando las posibilidades del sistema de herramientas multimedia que fue desarrollado por el autor, el diseñador define sobre un eje temporal el desarrollo de las secuencias y las propiedades de los objetos en cada pantalla, asociándose los conceptos segun el guión. Se puede modificar la situación de un objeto dentro de la presentación, asi como llevar a cabo bifurcaciones y operaciones interactivas incluyendo el reconocimiento de regiones en las imágenes y las acciones que deben ejecutarse en cada caso, y la utilización de íconos. El sistema de herramientas creado por el autor para el desarrollo de estas aplicaciones fue realizado sobre la base del Visual Basic v.3.0 [3], "C" [4], ACCESS [5] y otras herramientas que proporciona el Windows [6].

Para la explotación de estos sistemas se requiere de una computadora compatible IBM con características multimedia. Está prevista la realización de una versión reducida con menor contenido informativo y los sistemas cuentan con sus propios instaladores.

Puede observarse que a medida que crecen las posibilidades de utilizar mejor los medios audio-visuales como apoyo al proceso de enseñanza crecen los requerimientos técnicos en cuanto al hardware y software necesarios y, más importante aun, la necesidad de desarrollar de un guión y diseño más profesional donde intervienen además factores artísticos y sicológicos. Un equipo multidisciplinario resulta imprescindible para alcanzar los objetivos propuestos.

VI. Metodología empleada.

Una metodología utilizada para la elaboración de estos sistemas híbridos combinó la que habitualmente se utiliza para la creación de cada uno de sus componentes esenciales en particular, segun sea el caso, con la que se utiliza cuando se incorporan recursos de multimedia e hipermedia, y en general puede resumirse en las siguientes etapas:

El desarrollo del contenido y la descripcion del curso representan cada una aproximadamente el 10% del total del tiempo empleado. en tanto la realización del curso representa el 25%.

Para la creación de un programa de enseñanza se consume como regla general entre 200 y 250 horas de trabajo de un programador por cada hora de tiempo de enseñanza. Sin considerar el mejoramiento de la calidad y la ampliación de las posibilidades de los medios instrumentales para la creación de un programa, incluyendo los de enseñanza, los gastos en la creación de un programa de enseñanza crecen debido al aumento de los requerimientos en cuanto a lo amigable o cercano al usuario de la interfaz y la inclusión en los programas de nuevos elementos de multimedia. Se desprende que el éxito depende significativamente del planteamiento de la tarea. Aun utilizando métodos tradicionales de enseñanza se suscitan frecuentemente amplias discusiones que vivifican, en ocasiones, factores impredecibles que influyen en el aprendizaje. En este sentido la influencia del grupo en la motivación individual constituye un factor aun no valorado completamente y este factor apunta negativamente hacia la utilización de la multimedia. Los estudios que realizamos con una pequeña muestra de estudiantes confirmaron la hipótesis anterior, no obstante la utilización de una red local y la composición adecuada de cada uno de los subgrupos de estudiantes en cada computadora pueden contribuir a resolver este problema.

VII. Conclusiones

La utilización de la computadora y en particular de la multimedia y la hipermedia en el proceso de aprendizaje enriquecen las herramientas audiovisuales a disposición del educador, mientras que la inclusión de herramientas inteligentes, tales como SE, con incidencia en navegación por los contenidos durante el proceso de aprendizaje, permiten conducir e individualizar aun más dicho proceso, cuya velocidad va estar dada por el propio usuario. Los tiempos de preparación de los productos crecen en la misma proporcion que se enriquecen con la inclusión de medios audio-visuales más atractivos y poderosos, y requieren al mismo tiempo de la elaboración de un guión más profesional.

Estos estudios y su experimentación en la práctica nos confirmaron las ventajas de este medio acelerador del proceso de aprendizaje y ayuda a la toma de decisiones, y sus inconvenientes están dados no con poca frecuencia en la aún insuficiente difusión del equipamiento necesario. Una experiencia muy positiva fue integrar a los educandos o futuros usuarios en el proceso de elaboración del sistema, tanto en los aspectos de programación como de los contenidos y temarios a aplicar. Esta herramientas constituyen un poderoso instrumento de ayuda en el proceso de enseñanza que debe ser utilizado en correspondencia a las características del grupo de usuarios a quien va dirigida.

Los siguientes factores fueron evaluados y confirmaron las ventajas de la utilización de herramientas inteligentes, la multimedia y la hipermedia en el CAA - Computer Aided Assistant y en el CBT - Computer Based Training :

Bibliografia