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Unicauca Virtual: Estandarización y el Metamodelo Funcional

Conference Paper · January 2003

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Universidad del Cauca

UNICAUCA VIRTUAL FASE I ESTANDARIZACION Y EL METAMODELO FUNCIONAL

Carlos Alberto Cobos Lozada Miguel Angel Niño Zambrano

Martha Eliana Mendoza Becerra

Presentado en el Seminario Internacional FIET 40 años “Tiempo de compartir experiencias”, organizado por la Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad del Cauca. Popayán, 6,7 y 8 de Noviembre del 2002.

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES GRUPO DE I+D EN TECNOLOGIAS DE LA INFORMACION (GTI) POPAYÁN, NOVIEMBRE DE 2002

1

UNICAUCA VIRTUAL FASE I: ESTANDARIZACION Y

EL METAMODELO FUNCIONAL

Carlos Cobos Profesor Asistente

Universidad del Cauca ccobos@ucauca.edu.co

Miguel Niño Profesor Asistente

Universidad del Cauca manzamb@ucauca.edu.co

Martha Mendoza Profesor Asistente

Universidad del Cauca mmendoza@ucauca.edu.co

Luis Molina Estudiante FIET

Universidad del Cauca lemolina@ucauca.edu.co

Wilson Chaves Estudiante FIET

Universidad del Cauca wchaves@ucauca.edu.co

Mario Ardila Estudiante FIET

Universidad del Cauca mardila@ucauca.edu.co

Resumen

Este artículo realiza un breve recuento histórico de la enseñanza asistida por computador, describe las características más importantes del modelo de referencia de objetos de contenido compartibles-Sharable Content Object Reference Model (SCORM) y plantea un metamodelo funcional base para la construcción de un Sistema Administrador del Aprendizaje-eLearning Management System (LMS). Además, presenta como se relacionan la estandarización de los contenidos y el metamodelo funcional y muestra la arquitectura base del LMS que se está desarrollando en el proyecto Unicauca Virtual, por parte del Grupo de I+D en Tecnologías de la Información (GTI) de la Universidad del Cauca.

Palabras clave Educación en Línea, Tele Educación, SCORM, Metamodelo funcional.

1 Introducción El uso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) en las diferentes áreas del desarrollo

humano es cada día más evidente. La educación en sus diferentes niveles, desde la formación preescolar hasta los postdoctorados no han quedado al margen. En el mundo se han creado un sinnúmero de aplicaciones de instrucción, entrenamiento y educación basados en las TICs, pero muchas de ellas se han desarrollado sin una base sólida, olvidando o dejando a un lado conceptos importantes como las estrategias pedagógicas que subyacen a estas aplicaciones y sacando el mínimo provecho de la tecnología existente en la actualidad. Es seguro que muchas de estas aplicaciones desaparecerán, debido a que no podrán adaptarse a los continuos cambios que se presentan y a la demanda

por parte de los usuarios, de funcionalidades cada día más complejas.

Para poder sobrevivir en esta jungla, es preciso que el desarrollo de sistemas de apoyo a las actividades educativas, de instrucción o entrenamiento, tengan en cuenta las iniciativas de estandarización que se están desarrollando a nivel mundial y que además se formulen una visión a largo plazo de las funciones y los atributos más relevantes de esos sistemas. Esta visión podrá ser diseñada y desarrollada por etapas, conservando un núcleo robusto, flexible y extensible1.

2 Definiciones y un poco de historia Elearning: consiste en el desarrollo e implementación del proceso de educación presencial y/o a distancia (formal o no formal), basado en el uso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, permitiendo a los actores del proceso acceder a los recursos desde cualquier lugar y en cualquier momento. El eLearning posibilita la realización de un aprendizaje interactivo y flexible, facilitando la labor de seguimiento y evaluación del proceso de aprendizaje, buscando mejorar la velocidad del aprendizaje y la

1 Característica deseable en el software, símbolo de calidad, es la capacidad de crecer en funcionalidad modificando en menor medida lo existente.

UNICAUCA VIRTUAL FASE I: Estandarización y el metamodelo funcional.

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reducción de costos asociados al proceso. Actualmente, el eLearning agrupa el aprendizaje basado en

computador o en el Web, las aulas virtuales, la colaboración en línea, entre otros.

CAI/IAC (Computer Aided Instruction/ Instructional Application of Computers): Instrucción Asistida por Computador. Hace referencia al uso del computador en la entrega o divulgación de información a los estudiantes. Estas aplicaciones empezaron a desarrollarse a mediados de los 50’s, iniciando con aplicaciones aisladas (standalone), que fueron incorporando dentro de sus funciones, la capacidad de evaluación, seguimiento del progreso y retroinformación, por este motivo durante algún tiempo se uso la sigla CMI (Computer Manager Instruction) para las aplicaciones que involucraban actividades relacionadas con la

administración académica, además del método instruccional usado por los CAI. Los CAI en el ámbito nacional son conocidos como Materiales Educativos Computarizados (MEC) y normalmente se han usado para apoyar directamente el proceso de aprendizaje [Galvis, 1992], tratan ante todo de complementar lo que con otros medios y/o materiales (video, audio, otros) no es posible lograr o es muy difícil de lograr. Una clasificación de los MECs [Dwyer, 1974], se puede establecer de acuerdo al enfoque educativo que

predomina en ellos, es decir algorítmico o heurístico. Un material de tipo algorítmico es aquel en que predomina el aprendizaje vía transmisión de conocimiento (aprendizaje dirigido por profesor, enfoque pedagógico conductista), desde quien sabe hacia quien lo desea aprender. En estos, se encapsulan secuencias bien diseñadas de actividades de aprendizaje que conducen al aprendiz desde donde está hasta donde desea llegar. El rol del alumno es pasivo y consiste en asimilar al máximo lo que se le transmite. A nivel algorítmico podemos distinguir los sistemas tutoriales y los sistemas de ejercitación y práctica. Este tipo de materiales fueron los primeros en desarrollarse bajo el

nombre de Máquinas de Enseñanza, las cuales fueron impulsado por las teoría conductista del aprendizaje [Skinner, 1958, 1968] y los trabajos desarrollados por S.J. Pressey, en donde estableció que los materiales instruccionales debían estar compuestos de pequeños pasos con respuesta activa del estudiante y retroalimentación inmediata. Un material de tipo heurístico es aquel en el que predomina el aprendizaje basado en el dialogo, la experiencia y el descubrimiento (aprendizaje autodirigido y con enfoque pedagógico cognoscitivo), en

estos, el material almacena ambientes ricos en situaciones que el alumno debe explorar conjeturalmente2. El

alumno debe llegar al conocimiento a partir de la experiencia, creando sus propios modelos de pensamiento, sus propias interpretaciones del mundo, las cuales puede probar usando el material. Dentro de la categoría heurística se distinguen los simuladores, los juegos educativos, los micromundos exploratorios, los lenguajes sintónicos y algunos sistemas expertos. Los Sistemas Tutoriales, como su nombre lo indica, asumen las funciones de un buen tutor, guiando al aprendiz a través de las distintas fases del aprendizaje (motivación, orientación, aplicación y retroalimentación). Estos sistemas han mostrado excelentes resultados en los niveles más bajos de los

objetivos educacionales [Bloom, 1971], como lo son la Memorización y la Comprensión (niveles de aprendizaje reproductivo). Sus ventajas se centran en la posibilidad de dar motivación continua, retroinformación inmediata, ritmo individualizado y control total o parcial por parte del usuario. Los Sistemas de Ejercitación y Práctica, como lo sugiere su denominación, buscan reforzar las dos fases finales del proceso de instrucción: aplicación y retroinformación. En estos sistemas es prerrequisito, que el

aprendiz adquiera con anterioridad los conceptos y destrezas que va a practicar en el MEC. En un sistema de ejercitación y práctica deben conjugarse tres condiciones: cantidad de ejercicios, variedad en los formatos

con que se presentan y retroinformación que reoriente en forma indirecta (sin fomentar malos hábitos de estudio) la acción del aprendiz. También es importante contar con excelentes sistemas de motivación, contemplando las recompensas a las buenas actuaciones y los castigos asociados a comportamientos no deseados. Dentro de los sistemas de ejercitación y práctica se pueden destacar dos variedades, la primera los tutoriales por defecto, en el que se dispara la retroinfomación inmediatamente después de que se comprueba el desempeño deficiente del aprendiz; la segunda son los sistemas de sobreejercitación por

defecto, en el que el sistema lleva un perfil del aprendiz y formula más ejercicios sobre las áreas en las que presenta más debilidades.

2 Basado en conjeturas, juicios u opiniones que se deducen de indicios, pruebas, sospechas o síntomas.

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Los Simuladores y los Juegos Educativos. Ambos poseen la cualidad de apoyar el aprendizaje de tipo

experimenta y conjetural, como base para lograr el aprendizaje por medio del descubrimiento. En este caso

la interacción con el micro-mundo3, se hace de forma semejante a la interacción que se tendría en una situación real, y esto se convierte en la fuente de conocimiento. En una simulación aunque el micro-mundo suele ser una simplificación del mundo real, el alumno resuelve problemas, aprende procedimientos, llega a entender las características de los fenómenos y cómo controlarlo, o aprende qué acciones tomar en diferentes circunstancias. Las simulaciones intentan apoyar el aprendizaje asemejando situaciones a la realidad; muchas de ellas son bastante entretenidas, pero el

entretenimiento no es una de sus características principales. De otro lado, los juegos pueden o no simular la realidad pero sí se caracterizan por proveer situaciones excitantes (retos) y entretenidas. Los juegos educativos buscan que dicho entretenimiento sirva de contexto al aprendizaje de algo, dependiendo de la naturaleza del juego. Estos MEC’s se pueden utilizar en cualquier fase del proceso de aprendizaje, pero es esencial que el aprendiz sea un agente activo que se preocupa de su aprendizaje. También es muy importante que el orientador (guía, profesor o tutor) o el MEC propongan problemas con complejidad creciente al estudiante, de manera

que el aprendiz explore y construya su conocimiento y adquiera las habilidades esperadas. Es muy importante que el orientador indague al aprendiz sobre los principios derivados de la experiencia que desarrollo con el simulador o con el juego. Este tipo de MEC, junto con los micromundos exploratorios, los lenguajes sintónicos4 y los sistemas expertos han mostrado excelentes resultados en los niveles más altos de los objetivos educaciones [Bloom, 1971], como lo son la Resolución de Problemas, el Análisis, la Síntesis y la Evaluación (niveles de aprendizaje productivo).

Micromundos Exploratorios y Lenguajes Sintónicos. Una forma particular de interactuar con micro-mundos es haciéndolo con la ayuda de un lenguaje de computación del tipo sintónico. Un lenguaje sintónico es aquel que no hay que aprender, el aprendiz está sintonizado con sus instrucciones y se puede usar naturalmente para interactuar con un micro-mundo en el que dichos comandos o instrucciones son aplicables. En estos lenguajes una característica muy deseable, es que ellos permitan practicar la estrategia de

“refinamiento a pasos” (refinamientos sucesivos) en la solución de problemas, con el objetivo de apoyar en

principio la capacidad de análisis y de síntesis en la solución adecuada de problemas. El trabajo del profesor consiste en promover la solución de los problemas descomponiéndolos en sus partes y a su vez cada una de ellas en nuevas partes (heurística de “divide y vencerás”), hasta llegar a enunciados que tienen solución directa por medio del uso de una instrucción que entiende el computador. Sistemas expertos. Son sistemas que se centran en el aprendizaje heurístico, son capaces de representar y razonar acerca de algún dominio rico en conocimientos, con el ánimo de resolver problemas y dar consejo (como si fuera un experto) a quienes no son expertos en la materia. También son conocidos como Sistemas

Basados en el Conocimiento. Desde el punto de vista del aprendiz, el sistema experto además de demostrar gran capacidad de desempeño en términos de velocidad, precisión y exactitud, tiene como contenido un dominio de conocimientos que requiere gran cantidad de experiencia humana, no sólo principios o reglas de alto nivel, y que es capaz de determinar o juzgar la solución a algo, explicando o justificando lo que determina o lo que juzga, de modo

que es capaz de convencer al usuario de que su razonamiento es correcto. Son muy importantes para reforzar el nivel más alto de los objetivos educacionales, es decir, la capacidad de Evaluar (Juzgar, Valorar,

Explicar, Justificar, entre otros). A comienzos de los años 70, surge una propuesta para mejorar los CAI, incorporando en ellos técnicas de Inteligencia Artificial. A este respecto fue [Carbonell, 1970] con su artículo “AI in CAI: An Artificial Intelligence Approach to Computer Aided Instruction'' y el desarrollo del SCHOLAR (un sistema tutor inteligente para la enseñanza de la geografía de América del Sur), quien sentó las bases para el desarrollo de los llamados ICAI (Intelligent CAI) que se puede considerar como el punto de partida de los Sistemas Tutores Inteligentes (Intelligent Tutoring System-ITS), término acuñado por [Sleeman and Brown, 1982].

3 Un micro-mundo es una fracción específica y delimitada de un entorno real. Muestra los aspectos más relevantes de la realidad bajo una perspectiva (o función) especifica. 4 Lenguajes muy naturales para el usuario.

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En el proceso de desarrollo de ITS, se estableció una arquitectura genérica que se usa aun hoy día, en ella se

distinguen los siguientes componentes: el modelo del aprendiz (la base de conocimiento que el sistema

percibe que el aprendiz posee), el modelo del tutor (las estrategias pedagógicas a utilizar para entregar el dominio del conocimiento en una situación especifica del modelo del aprendiz) y el modelo del dominio (la información y los conocimientos asociados al contenido). En los primeros años de su desarrollo los ITS no tuvieron la acogida esperada y su desarrollo se dificultó mucho, en la mayoría de los casos fueron usados en procesos de investigación en áreas muy específicas, en la actualidad han tomado fuerza, debido principalmente a dos situaciones, la primera es que se encuentra

más personal calificado en el manejo de las técnicas de Inteligencia Artificial y la segunda que el modelamiento del dominio y el modelamiento de las estrategias pedagógicas se ha hecho posible con los diversos avances de la Informática y con mayor facilidad de transportar estos modelos a diversas temáticas. Los ITS pueden ubicarse en cualquiera de los dos enfoques pedagógicos (conductivo o cognoscitivo), dependiendo del rol que el diseñador haya empleado para su construcción. Con la aparición de la multimedia, el hipertexto, Internet y la Web, muchos de los desarrolladores de

herramientas CAI/IAC/CMI han migrado sus aplicaciones al ambiente Web y han incorporado sonido, imágenes y animación a sus contenidos. Esta “evolución” que se ha dado con algunos de ellos, ha generado una nueva categoría de instrucción, denominada Web Based Instruction (WBI) / Web Based Learning (WBL). Siglas que se emplean indistintamente, pero que son sutilmente diferentes, la primera se centra en el proceso de divulgación y la segunda se puede considerar como WBI acompañado de procesos de interacción y retroalimentación en el Web. Además, se ha afianzado el concepto de Learning Management System (LMS) como una evolución

de los CMI, el cual se encarga de todas las actividades administrativas del proceso de aprendizaje, entre ellas, la gestión de la entrega de los contenidos, la validación de usuarios, la calificación automática o semiautomática de evaluaciones, entre otras. Desde comienzos de los 90, se ha empezado a trabajar el concepto del aprendizaje grupal basado en tecnologías de la información y las comunicaciones bajo el nombre de Aprendizaje Colaborativo/Cooperativo soportado por Computador-Computer Support Collaborative/Cooperative Learning (CSCL) [Crook, 1994].

Estas iniciativas aunque diferentes, plantean la importancia del grupo dentro del proceso de aprendizaje,

teniendo en cuenta un aspecto muy importante que no se había tomado en los enfoques pedagógicos individualistas. En la presente década aparece un nuevo concepto, el mLearning [Quinn, 2000], definido como eLearning a través de dispositivos computacionales móviles: Palms, Máquinas Windows CE, Computadores de mano y teléfonos celulares, llamados Dispositivos de Información-Information Appliances (IA). La visión de la computación móvil es llegar a ser una verdadera computación portable: alta interactividad, conectividad total y alto procesamiento. Un dispositivo pequeño que esta siempre en red, permite fácil entrada de datos a

través de plumas, dictados o por un teclado si es necesario, y la habilidad de ver imágenes con alta resolución y alta calidad de sonido. El mLearning se compromete a dar una experiencia positiva de aprendizaje en cualquier momento, en cualquier lugar y con cualquier dispositivo. 3 SCORM y los LMS

El Departamento de Defensa de los Estados Unidos de Norteamérica estableció la iniciativa denominada Advanced Distributed Learning (ADL) en 1997, para impulsar en mayor medida el uso de las tecnologías de

la información en el aprendizaje con el objetivo de mejorar los procesos de enseñanza y entrenamiento. El modelo de referencia de objetos de contenido compartibles-Sharable Content Object Reference Model (SCORMTM) ha sido uno de los proyectos más importantes en el trabajo de ADL [ADL, 2001a] [ADL, 2001b]. En la definición de SCORM han intervenido diversos grupos académicos y comerciales involucrados en el desarrollo de LMSs y contenidos, entre ellos el IMS Global Learning Consortium, Inc., the Aviation Industry CBT (Computer-Based Training) Committee (AICC), the Alliance of Remote Instructional Authoring & Distribution Networks for Europe (ARIADNE) y el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

Learning Technology Standards Committee (LTSC), como los más representativos. En SCORM se define un Modelo de Agregación de Contenidos / Content Aggregation Model (CAM) para un sistema de aprendizaje basado en el Web (WBL) y un ambiente de ejecución de objetos de aprendizaje. Su objetivo principal es proveer una descripción técnica de los objetos de contenido de tal forma que sean fácilmente compartidos a través de múltiples ambientes de aprendizaje.

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Los componentes básicos del modelo de contenidos de SCORM son:

1. Medios/Recursos (assets): Son la unidad básica de representación electrónica de contenido, entre ellos están: texto, imágenes, sonido, páginas Web, objetos de evaluación u otras piezas de datos que puedan ser enviadas a un cliente Web.

2. Objetos de Contenido Compartido/Sharable Content Object (SCO): Representa una colección de uno o

más recursos “básicos” que se comportan como una unidad mínima de contenido rastreable enviada desde el LMS al Cliente Web. Para que un SCO sea reusable debe ser independiente del contexto de

aprendizaje. El CAM es un mapa (estructura del contenido) que se usa para agregar SCOs, dentro de unidades cohesivas de instrucción llamadas bloques -en Unicauca Virtual se han denominado Unidades Básicas de Conocimiento (UBC)-, por ejemplo, módulos, capítulos, lecciones, entre otros. Además el CAM define la secuencia en que los SCO serón presentados. En la Figura 1 se puede observar un ejemplo.

Figura 1 Estructura del contenido

Las actividades de navegación y secuenciación entre las UBCs (Módulos, Capítulos o Lecciones) están definidas en la estructura del contenido usando prerrequisitos para cada UBC o recurso de aprendizaje. El LMS es responsable de interpretar la secuencia descrita en la estructura de contenidos y controlar la

secuencia que sigue en un momento dado un aprendiz. En SCORM, el termino LMS implica un ambiente del lado del servidor en el que reside la inteligencia necesaria para hacer la entrega, el control y el seguimiento del contenido y los SCO (objetos de aprendizaje), manteniendo un registro del progreso del estudiante. Esto significa que los SCO no determinan como navegar en el curso. En SCORM se define además una API, en el lado del cliente que se encarga de informar al LMS, el estado de los objetos de aprendizaje. Este último concepto es lo que se conoce como Run-Time Environment (RTE)

dentro de la terminología de SCORM.

SCORM reconoce que algunos objetos de aprendizaje pueden contener lógica propia que no es visible al LMS, por ejemplo, un simulador ejecuta en forma autónoma, cambios de estado y de comportamiento en el momento que el aprendiz interactúa con el, pero el LMS no tiene la capacidad de inferir o registrar ese comportamiento. Desde esta perspectiva, cuando el usuario inicia la ejecución de “algunos” objetos de aprendizaje, ellos se pueden comportar como una aplicación aislada (standalone) y el LMS debe aceptar esta condición.

SCORM también delimita su trabajo a objetos de aprendizajes cohesivos y autocontenidos, es por esto que un SCO no debe usar recursos externos que no estén al alcance del LMS, desde el preciso momento de su definición. 4 Metadatos de los objetos de aprendizaje SCORM ha definido nueve categorías para la definición de los Objetos de aprendizaje (ver Figura 2), ellas

son:

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1. La categoría general que agrupa información general del recurso como un todo (identificador, titulo,

categoría, lenguaje, descripción, palabras claves, cubrimiento, estructura y nivel de agregación).

2. La categoría del ciclo de vida que agrupa las características relacionadas con la historia del actual

estado del recurso y quienes lo han modificado durante su evolución (versión, estado y la gente o las organizaciones involucradas).

3. La categoría del meta-metadatos que agrupa información sobre el propio registro de los metadatos, en

lugar del recurso de aprendizaje que este registro describe (identificador, entrada del catálogo, personas

u organizaciones que han modificado este metadatos, la versión de SCORM usada para el registro del metadatos y el lenguaje del metadatos).

4. La categoría técnica que agrupa los requerimientos técnicos y las características del recurso (formato,

tamaño, localización, requerimientos, proceso de instalación y duración de su ejecución). 5. La categoría educacional que agrupa las características educacionales y pedagógicas del recurso (tipo

de interactividad, tipo de recurso, nivel de interactividad, densidad semántica, usuario de destino,

ambiente de aprendizaje típico, edad típica del usuario de destino, tiempo típico de trabajo con el recurso, dificultad, como usar el recurso y el lenguaje natural del recurso).

6. La categoría de derechos que agrupa los derechos de propiedad intelectual y las condiciones de uso del

recurso (costo, restricciones de derechos de autor que aplican y las condiciones de uso). 7. La categoría de relación que agrupa las características que definen la interrelación entre este recurso y

otros recursos de destino (Los recursos con los que se relaciona y el tipo de relación, entre ellas, “es

parte de”, “esta basado en”, entre otras). 8. La categoría de anotaciones que provee comentarios en el uso educacional del recurso e información de

quienes y cuando se crearon esos comentarios (anotador, fecha y descripción). 9. La categoría de clasificación que describe donde se ubica este recurso dentro de una clasificación

particular (propósito, ubicación en la taxonomía, fuente de la taxonomía, descripción y palabras clave).

Figura 2 Categorías de un objeto de aprendizaje

Un objeto de aprendizaje puede tener una o mas ocurrencias de algunas de estas categorías, dependiendo de cuales apliquen al caso especifico.

UNICAUCA VIRTUAL FASE I: Estandarización y el metamodelo funcional.

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SCORM ha definido el eXtended Marked Language (XML) como el mecanismo de especificación de los

metadatos. De esta forma los LMS deberían incorporar funciones que permitan importar SCOs desde archivos

de metadatos en XML. 5 Empaquetamiento de los contenidos SCORM define el empaquetamiento de contenidos – Content Packaging (CP) como una forma de estandarizar el intercambio digital de contenidos entre diferentes sistemas y herramientas. EL CP puede definir la estructura del contenido (organización) y el comportamiento de los mismos (secuenciación y navegabilidad).

Uno de los conceptos más importantes en el CP, es el archivo de manifiesto, este describe el paquete por si mismo, conteniendo lo siguiente (ver Figura 3): 1. Identificador y versión. 2. Metadatos acerca del paquete. 3. Una sección de organización que define la estructura del contenido (ítem por ítem, con sus relaciones

jerárquicas y sus prerrequisitos) y el comportamiento.

4. Una lista de referencias a los recursos del paquete. 5. Submanifiestos.

Figura 3 Diagrama conceptual del empaquetamiento de contenidos

Además del archivo de manifiesto, el empaquetado de contenido debe contener los archivos físicos que son referenciados en el manifiesto. La organización de los contenidos sigue una estructura jerárquica como la que se observa en la Figura 1, donde el concepto de Modulo, Capitulo y Lección se puede generalizar al Concepto de Bloque y de esta forma

adecuarlo a otras jergas menos ortodoxas como por ejemplo, fase, etapa, subcurso, punto de enseñanza, tarea, entre otros. La secuenciación y la navegación se expresan por medio de reglas que actúan como información para que el

LMS los convierta en requisitos. Estas reglas se pueden formar por expresiones que involucran los operadores de la Tabla 1 y los operándoos pueden ser objetos de aprendizaje y/o bloques.

Y lógico & S34 & S38 S34 y S38 deben ser “passed” o “completed”.

O lógico | S2=”passed” | S5=”passed” Se supera el prerrequisito si S2 o S5 son “passed”.

Negación ~ ~S63

S63 debe ser “incomplete”, “failed” o “not attempted” para cumplir con el prerrequisito.

Igualdad = S33=”passed”

Diferencia <> S8<>”passed”

Conjunto {} {S9,S11, S14} Debe cumplir con todos los prerrequisitos del conjunto.

Separador , {S9,S11, S14}

UNICAUCA VIRTUAL FASE I: Estandarización y el metamodelo funcional.

8

El separador se usa en los conjuntos

Mínimo * 2*{S9,S11, S14}

debe pasar al menos dos prerrequisitos

Precedencia () S34 & (S38 | S39) Es diferente de:

(S34 & S38 ) S39 debido a la precedencia.

Tabla 1 Operadores de la secuenciación de contenidos

6 Metamodelos y Ontología de especificación del conocimiento educativo Un metamodelo es una herramienta metodológica y conceptual, planteado en términos genéricos y

universales, que permiten generar modelos alrededor de un entorno específico. Con estos modelos definidos se procede a realizar la aplicación de los mismos en la realidad, logrando una instancia o personalización del mismo al entorno que se aplique.

El concepto de metamodelo se fundamenta en la ontología y propiamente en la ontología aplicada a la computación, la cual se entiende como especificación del conocimiento5. El sinónimo más usual de ontología es conceptualización. Según la definición de Gruber, una ontología constituye "a formal, explicit specification of a shared conceptualization". En esta definición, convertida ya en estándar,

conceptualización se refiere a un modelo abstracto de algún fenómeno del mundo del que se identifican los conceptos que son relevantes; explícito, hace referencia a la necesidad de especificar de forma consciente los distintos conceptos que conforman una ontología; formal indica que la especificación debe representarse por medio de un lenguaje de representación formalizado y compartida refleja que una ontología debe, en el mejor de los casos, dar cuenta de conocimiento aceptado (como mínimo, por el grupo de personas que deben usarla). Para el proyecto Unicauca Virtual se ha partido de la ontología como especificación del conocimiento referente al Universo de Discurso - UD de la educación y siendo más específicos de la educación utilizando

medios tecnológicos y computacionales para soportar/apoyar la educación presencial y a distancia, a través de la Web. Este contexto fue el que dio origen a los Metamodelos de Unicauca Virtual, que no son otra cosa

que ontologías de un dominio específico. En [Cobos, Mendoza y Niño, 2002] se plantean los metamodelos que soportan toda la filosofía educativa. Uno de ellos es el Metamodelo Base – MMB el cual se corresponde con una ontología general6, en las que se representan conceptos generales y fundacionales del conocimiento como las estructuras parte/todo, la cuantificación, los procesos o los tipos de objetos.

Tomando como base el MMB se integran en la especificación en el dominio educativo dando paso a las ontologías específicas7 o lo que llama [Cobos, Mendoza y Niño, 2002] Metamodelo Educativo a su vez integrado por cuatro metamodelos específicos como: Gestión, Interacción, Divulgación y Evaluación como ontologías de especificación del conocimiento del dominio de la educación. Sin embargo existen dos metamodelos adicionales que se deben tener en cuenta en el desarrollo del proyecto Unicauca Virtual, el metamodelo de Contenidos y el metamodelo de Aprendizaje, los cuales surgen a partir de la necesidad de estandarizar los contenidos y orientar el desarrollo pedagógico de los mismos para la educación en línea, de

tal forma que se puedan materializar todos estos Metamodelos en un conjunto de herramientas que

conformen un LMS, el cual puede ofrecer y recoger recursos de aprendizaje compartidos y reutilizables y que conlleven en un alto grado al logro de los objetivos educativos. Para ubicarnos en los conceptos anteriormente explicados se procederá a presentar un esquema de los elementos que componen los diferentes metamodelos desarrollados en la Fase I del proyecto Unicauca Virtual.

5 Estudios de Lingüística Española (ELiEs), Chantal Pérez, ISSN: 1139-8736. http://elies.rediris.es/elies18/index.html 6 Steve et al. (1998a: 1) 7 También se conocen como Ontologías de un dominio, en las que se representa el conocimiento especializado pertinente de un dominio o subdominio, como la medicina, las aplicaciones militares o la cardiología. Para nuestro caso la educación.

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9

Figura 4 Uso de los Metamodelos para definir la Base conceptual de la creación de cursos de Educación

De la Figura 4 se puede definir de manera muy específica lo siguiente:

1. Metamodelo Base – MMB: Es una ontología genérica, la cual se ha utilizado para definir y construir

metamodelos en el dominio de la educación. 2. Metamodelo Educativo – MME: Es una ontología de dominio la cual permite instanciar modelos

educativos. Este metamodelo a su vez está compuesto por cuatro elementos de alto nivel que poseen todos los sistemas educativos: Gestión, Interacción, Evaluación y Divulgación.

3. Modelos Educativos – ME: Son todo un escenario educativo8 los cuales reúnen todos los elementos

para instanciar cursos que sigan ciertos criterios de aprendizaje del estudiante, interacción del estudiante

con otros agentes9, evaluación y gestión de recursos y divulgación de los contenidos. 4. Cursos Específicos: Son el conjunto de objetos definidos en un modelo educativo que interactúan entre

si a través del tiempo llevando a acabo las acciones pertinentes para el logro de los objetivos educativos con el contenido o temática que lo compone. La planificación es transversal a todos los desarrollos de los

cursos, puesto que se relacionan a los mismos al momento de la definición de los objetivos y esto se logra con hitos de gestión en el tiempo bien definidos como son: Planificación (Definición de requisitos), Programación (Asignación de recursos), Ejecución (Monitoreo y obtención de datos de la actividades

planificadas y programadas) y Análisis (Fases de organización y evaluación del desempeño a través del logro y cumplimiento de los indicadores de gestión educativa definidos).

Como se presenta en la Figura 4 la conceptualización fuerte de un entorno educativo permitirá desarrollar herramientas que permitan instanciar diversos modelos educativos y así desarrollar una tecnología informática educativa (TIE) que sea independiente de éstos, del modelo de aprendizaje y el desarrollo de los contenidos mismos. Esta característica provee a la TIE gran capacidad de adaptación y de versatilidad al momento de soportar educación asistida por computador.

8 una arquitectura cognitiva para el diseño de entornos telemáticos de enseñanza y aprendizaje. Tesis doctoral, Miguel Rodríguez Artacho, Licenciado en Informática, 2000. http://sensei.ieec.uned.es/~miguel/tesis/master-tesis.html 9 Los agentes son usuarios del sistema y el sistema mismo: Estudiantes, Profesores, Directores, Invitados y Objetos de Aprendizaje.

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La TIE es la implementación del MME y lo que se instancia (modelos educativos) se soporta en plantillas

instruccionales (PI) (las PI son metadatos del modelo educativo) y con estas plantillas la TIE recopilan y

establecen todos los elementos necesarios para instanciar y ejecutar cursos específicos. Por otro lado los contenidos de los cursos se modelan utilizando SCORM, esto permite que el TIE no se preocupe por las características del contenido puesto que están estandarizadas de tal forma que permiten su reutilización y manejo en el mismo metadatos de contenido. Finalmente cuando nuestra TIE se enfoca a la utilización de las redes de computadores e Internet, se deben incluir elementos específicos que permitan solucionar los problemas adicionales de un curso a distancia y

esto se logra desarrollando el perfil de lo que debe soportar un LMS, lo cual es el propósito del proyecto Unicauca Virtual. Funcionalidad del LMS que soporta el MME En los anteriores apartados se detalló la estructura genérica y de alto nivel del entorno educativo a través del MME. Se distinguieron también elementos importantes a tener en cuenta en el desarrollo de un Metamodelo Educativo más específico, como los modelos educativos, los estilos de aprendizajes, los metadatos de

contenidos o la estandarización de los mismos. Estos elementos son independientes del LMS en el sentido que los modelos educativos y de aprendizaje se incluyen en el desarrollo de la plantilla instruccional y el desarrollo de los contenidos a través del estándar de SCORM, así son los expertos (profesores, pedagogos, etc.) los que modelan el diseño del entorno educativo que debe presentar el LMS, este simplemente facilita su ejecución. En este apartado se procederá a definir de manera explícita y concisa cada uno de los elementos funcionales y estructuras que se deben tener en cuenta para el desarrollo del LMS que integre las características ya

estudiadas. En resumen la funcionalidad del MME o el LMS que seria su proyección en un prototipo software se puede definir al entrecruzar los ejes centrales de desarrollo del MME con los usuarios y la dinámica temporal gestionada por hitos de planificación estratégica de los cursos.

Figura 5 Arquitectura funcional del LMS para Unicauca Virtual

La Figura 5 presenta un espacio en tres dimensiones el cual marca puntos en el espacio dónde se define la funcionalidad de cada uno de los actores del LMS (Estudiantes, Profesor, Directivo, Administrador del Sistema) en cada uno de los Metamodelos que componen el MME (Gestión, Divulgación, Evaluación, Interacción), a su vez establece la línea temporal en la que se presenta el ciclo de vida de los cursos que se trabajen (Planificación, Programación, Ejecución y Análisis).

La representación realizada en la Figura 6 permite proyectar el plano del estudiante en el MME de tal forma que en este queda agrupada toda la funcionalidad del mismo. Igualmente ocurre con cada uno de los usuarios del LMS. Así podemos obtener los diferentes planos de funcionalidad de cada uno de los usuarios.

Por esta razón y con el ánimo de separar muy bien estas funcionalidades e implantar sistemas adecuados de

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seguridad, el LMS se subdivide en cuatro módulos funcionales llamados eLearning Student Tool (módulo del

estudiante), eLearning Teacher Tool (módulo del profesor), eLearning Staff Tool (módulo del Director) y

eLearning System Administration Tool (módulo del Administrador del Sistema).

Figura 6: Planos funcionales por usuario del LMS

En [Quirós, 2001] se presenta una articulo que resume las principales características que debe tener un LMS. Tomando elementos de este estudio se procedió a realizar una clasificación de esta funcionalidad de acuerdo a la taxonomía funcional propuesta por Unicauca Virtual. En la Tabla 2 se presenta una clasificación general (no detallada) de funcionalidades dentro de cada uno de los metamodelos.

GESTION Funciones de Gestión

Identificación de Usuarios Grupos de Usuarios (Listas de Correo y Noticias) Niveles de Acceso o Seguridad (Roles) Definir la interfaz del usuario dependiendo el rol del mismo. Permitir interactuar con sistemas de búsqueda, selección y creación

de informes Inscripción de Cursos Contabilidad y Estadísticas. Imagen del usuario para otros actores que entren al sistema. Planificación y Organización de la Información

Planificar el Curso (Tiempo, actividades, responsables) Elaboración del Plan (día, hito, descripción, duración) Alertas (Avisos claros de lo que debe hacer el alumno) Recordatorios (Tareas pendientes o por realizar)

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Gestión del Repositorio de Recursos

Facilidad para la búsqueda y almacenamiento de un material en el

área privada de cada usuario. Posibilidad para que el material privado o público sea difundible con

restricciones a los diferentes roles y grupos. Auditoria del Sistema y del Proceso de Estudio

Es deseable que personas ajenas al sistema realicen las funciones de

auditoria, con acceso restringido y sus derechos de auditoria.

INTERACCION Funciones De Tutorización

Facilitar elementos para fomentar la participación asincrónica del

profesor y en menor grado la participación sincrónica. En lo posible mejorar la función del tutor. Fomento de la Comunidad Virtual de Estudio

Permitir utilizar elementos que permitan comunicar e interactuar con

otros usuarios del sistema o de Internet. Sistema de Correo para los usuarios (Categorización de Listas) Foros de Debate para poder contrastar ideas o resolver dudas. Salas de Chat para encuentros de opinión de diversos temas. Tablones de anuncios para temas docentes y no docentes. Acceso a áreas lúdicas diferentes a los temas docentes. Salas de conferencias públicas y privadas. Tutorías extradocentes (Interacción con otros profesionales como:

psicólogos, etc.) Creación de grupos que posean intereses comunes. Gestionar las extensiones presénciales

Establecer la posibilidad de realizar clases, tutorías, etc. presénciales

para reforzar conceptos y en cierta forma debe ser gestionado por el

LMS. Intercambio con Otros Sistemas

Establecer mecanismos para que el LMS pueda interactuar con otros

sistemas existentes en la empresa y el mundo exterior. Importar los datos existentes de la Empresa (Diccionarios de Datos o

uso de modelos de estandarización). Exportar los datos a otros sistemas existentes de la empresa (Uso de

estándares de empaquetado de contenidos). Estandarización e Interoperabilidad

Utilizar los estándares como SCORM que están definiendo empresas

en el mundo para asegurar la reusabilidad y la interoperabilidad de

los contenidos con otros LMS.

DIVULGACION Difusión de Contenidos

Utilizar elementos como el audio y el video adecuadamente

dependiendo de las características físicas de la red y la necesidad de

los recursos en los contenidos (Adaptatividad de contenidos, de

dispositivos y de tráfico de red). Tener en cuenta qué entornos y dominios diferentes necesitan formas

diferentes de difusión. Establecer los medios de manejar los eBook, videos y audio

específicos, simuladores y enlaces a otros recursos.

Establecer una estandarización para el usos y clasificación de estos

recursos.

EVALUACION Funciones De Evaluación

Elaborar mecanismos que permitan establecer la relación estrecha

entre los contenidos y su evaluación.

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Establecer formatos de exámenes predefinidos. Establecer un sistema para definir formatos de exámenes

predefinidos. Posibilidad de ejecutar diferentes tipos de pruebas: Autoevaluaciones,

heteroevaluacioones, coevaluaciones. Acreditación Reglada de Conocimientos y Titulación

Por la imposibilidad de utilizar métodos eficientes de control y

reconocimiento el LMS debe convocar a exámenes presénciales

complementando las pruebas virtuales. Esto se puede realizar con la

ayuda de entidades amigas acreditadotas. Establecer en lo posible mecanismos de reconocimiento de los

individuos.

Tabla 2 Funciones generales dentro del MME

7 Conclusiones

El desarrollo de las aplicaciones educativas sin importar su naturaleza implica tener en cuenta la estrategia pedagógica a utilizar, las características del aprendiz y los objetivos educacionales que se persiguen con el

desarrollo de la aplicación. El trabajo de ADL con SCORM en su versión actual (1.2) es un trabajo serio, que permite sentar las bases para el intercambio y reutilización de objetos de aprendizaje y contenidos entre los distintos LMSs que existen en la actualidad. Además, se sientan las bases para establecer una industria mas abierta de compra y venta de SCO y CP. El modelado de los objetos de aprendizaje y de los paquetes de contenidos, es una solución parcial al problema que enfrentan los diseñadores de CAI, WBI y LMS. Por este motivo el desarrollo de un

metamodelo funcional, se convierte en un concepto clave para apoyar el desarrollo y crecimiento seguro de los sistemas de apoyo al aprendizaje en sus diferentes expresiones.

El metamodelo funcional aquí planteado, se enfoca en mayor medida al proceso de aprendizaje individualizado, es preciso enriquecerlo con los aportes del aprendizaje grupal y del mLearning. Además con la experiencia de muchos investigadores, grupos y empresas que laboran alrededor del eLearning, similar al proceso seguido con SCORM.

Un LMS dentro de sus funciones no tiene que enfocarse en una estrategia pedagógica especifica, debe proveer la facilidad de instanciar varias de ellas en plantillas instruccionales que definen los expertos (profesores, orientadores, etc.), además debe ser capaz de interpretar el estándar SCORM para usar los objetos de aprendizaje y los paquetes de contenidos dentro de una determinada plantilla instruccional. Referencias ADL, 2001a Advanced Distributed Learning Initiative (2001). The SCORM Overview. Version

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