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PA121-01

SISTEMA DE GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO PARA LA DEFINICIÓN DE ESTRATEGIAS QUE

EVITEN LA DESERCIÓN ESCOLAR EN LOS COLEGIOS DE MOCOA – PUTUMAYO EN EL

NIVEL DE EDUCACIÓN BÁSICA SECUNDARIA

JOSÉ MANUEL BURBANO CARVAJAL

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

BOGOTÁ, D.C.

2013

PA121-01

SISTEMA DE GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO PARA LA DEFINICIÓN DE ESTRATEGIAS QUE

EVITEN LA DESERCIÓN ESCOLAR EN LOS COLEGIOS DE MOCOA – PUTUMAYO EN EL NIVEL

DE EDUCACIÓN BÁSICA SECUNDARIA

Autor:

José Manuel Burbano Carvajal

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA CONSTRUIR ONTOLOGÍAS: METHONTOLOGY

Director

Ing. Juan Carlos Guevara Bolaños, MsC.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

BOGOTÁ, D.C.

2013

Tabla de contenido

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 5

1. APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA METHONTOLOGY ............................................................. 6

1.1 Especificación ................................................................................................................. 6

1.2 Conceptualización. ............................................................................................................... 7

1.2.1 Tarea 1: Construir un glosario de términos .................................................................... 7

1.2.2 Tarea 2: Construir una taxonomía de conceptos. ......................................................... 12

1.2.3 Tarea 3: Construir diagramas de relaciones binarias ad hoc ......................................... 14

1.2.4 Tarea 4: Construir el diccionario de conceptos ............................................................. 15

1.2.5 Tarea 5: Definir en detalle las relaciones binarias ......................................................... 17

1.2.6 Tarea 6: Definir en detalle los atributos de instancias .................................................. 18

1.2.7 Tarea 7: Definir en detalle los atributos de clases ........................................................ 18

1.2.8 Tarea 8: Definir en detalle las constantes ..................................................................... 19

1.2.9 Tarea 9: Definir los axiomas formales .......................................................................... 19

1.2.10 Tarea 10: Definir las reglas ......................................................................................... 19

1.2.11 Tarea 11: Definir las instancias ................................................................................... 19

1.3 Formalización ..................................................................................................................... 19

1.4 Implementación ................................................................................................................. 19

1.5 Mantenimiento .................................................................................................................. 24

1.6 Consulta de la ontología ..................................................................................................... 24

1.6.1 Consulta estrategias dimensión Convivencia Escolar ................................................. 24

1.6.2 Consulta estrategias Dimensión: Dificultades académicas ......................................... 26

1.6.3 Consulta estrategias Dimensión: Fortalecer la oferta educativa................................. 28

1.6.4 Consulta estrategias Dimensión: Otros problemas .................................................... 29

1.6.5 Consulta estrategias Dimensión: Pertenencia escolar ................................................ 30

1.6.6 Consulta estrategias Dimensión: Ubicación I.E .......................................................... 31

2 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 33

3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 33

Figuras

Figura 1. Diagrama de Taxonomía Deserción Escolar ................................................................... 13

Figura 2. Diagrama Taxonomía Dimensiones ............................................................................... 13

Figura 3. Diagrama de Taxonomía Factores ................................................................................. 14

Figura 4. Diagrama de Relación Binaria Ad Hoc ............................................................................ 15

Tablas

Tabla 1. Glosario de Términos de la ontología .............................................................................. 12

Tabla 2. Diccionario de Conceptos ................................................................................................ 17

Tabla 3. Detalles de las relaciones binarias ................................................................................... 18

INTRODUCCIÓN

Para la construcción de la ontología, se eligió la metodología Methontology. Esta metodología [1]

[2] ha sido desarrollada por el Grupo de ingeniería ontológica de la Universidad Politécnica de

Madrid. Esta metodología permite construir ontologías en el nivel de conocimientos, y tiene sus

raíces en las actividades identificadas por el proceso de desarrollo de software propuesto por la

IEEE [3] y en otras metodologías de ingeniería de conocimientos [4]. La Methontology

proporciona guías sobre cómo lleva acabo el desarrollo de la ontología a través de las actividades

de especificación, conceptualización, formalización, implementación y mantenimiento. A

continuación se describe brevemente en qué consiste cada una de estas actividades:

- La actividad de especificación permite determinar por qué se construye la ontología, cual

será su uso, y quienes serán sus usuarios finales.

- La actividad de conceptualización se encarga de organizar y convertir una percepción

informal del dominio en una especificación semi-formal, para lo cual utiliza un conjunto de

representaciones intermedias, basadas en notaciones tabulares y graficas, que pueden ser

fácilmente comprendidas por los expertos de dominio y los desarrolladores de ontologías.

- La actividad de formalización se encarga de la transformación de dicho modelo conceptual

en un modelo formal o semi-computable.

- La actividad de implementación construye modelos computables en un lenguaje de

ontologías (Ontolingua, RDF Schema, OWL, etc.) La mayor parte de las herramientas de

ontologías permiten llevar a cabo esta actividad de manera automática. Para esta

actividad se utilizará Protégé, es un editor para construir ontologías y un marco general

para representar el conocimiento.

- La actividad de mantenimiento se encarga de la actualización y/o corrección de la

ontología, en caso necesario.

A continuación se desarrollará las actividades correspondientes de la methontology, aplicada al

proyecto “sistema de gestión del conocimiento para la definición de estrategias que eviten

la deserción escolar en los colegios de Mocoa – putumayo en el nivel de educación básica

secundaria”.

1. APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA METHONTOLOGY

1.1 Especificación El proceso de especificación consiste en responder algunas preguntas las cuales son las siguientes:

¿Cuál es el dominio de la ontología?, ¿Para qué se usara la ontología?, ¿Para qué tipos de

preguntas la información en la ontología debería proveer respuestas?, ¿Quién usara y mantendrá

la ontología?. La ontología debe permitir obtener especificaciones orientadas a la definición de

términos, vocabularios, glosarios, y además en la medida de lo posible estas especificaciones

deben ser mapeadas en algún lenguaje ejecutable que facilite su implementación.

El objetivo para desarrollar esta ontología es que por medio de experiencias o conocimiento de

docentes, se generen estrategias ante los factores que causan deserción escolar dentro de las

instituciones educativas de la ciudad de Mocoa, de manera que se puedan compartirlas, entre los

docentes de la misma institución o de diferente institución.

La parte fundamental de información para ejecutar esta ontología lo constituyen los

establecimientos educativos ubicados en la zona urbana de la ciudad de Mocoa (Putumayo), los

estudiantes y docentes que hacen parte de dichos establecimientos educativos. A través de un

estudio realizado por la ENDE (Encuesta Nacional de Deserción Escolar), da a conocer las

dimensiones y los factores por las cuales un estudiante puede desertar de su educación. Entonces

se necesita la experiencia de un docente que pueda generar estrategias ante esa dimensión o

factor, de manera que evite que un estudiante deserte de su educación.

Según Berners [5], el dominio o alcance, es similar al dominio que tenemos para el diseño de una

base de datos. En el dominio se responderá las siguientes preguntas:

- ¿Cuál es el dominio de la ontología?

- ¿Para qué se usara la ontología?

- ¿Para qué tipos de preguntas la información en la ontología debería proveer respuestas?

En la presente investigación, se obtuvo las siguientes respuestas

1. ¿Cuál es el dominio de la ontología?

Rta: El dominio de la ontología va dirigido a conceptos relacionados hacia las dimensiones

y problemas que generan la deserción escolar en un estudiante, donde cada docente de

acuerdo a su experiencia ingresa una estrategia para evitar dichas dimensiones y factores

dentro de su institución educativa.

2. ¿Para qué se usura la ontología?

Rta: Para la información, conceptos y vocabulario de las dimensiones y los factores que

generan deserción escolar de un estudiante en una institución educativa, con el fin de que

se clasifique y se busquen las estrategias para evitar la deserción escolar.

3. ¿Para qué tipos de preguntas la información en la ontología debería proveer respuestas?

Rta:

- ¿Cómo se estructura la organización acerca de las dimensiones que generan deserción

escolar dentro de una institución educativa?

- ¿Cómo se estructura la organización acerca de los factores que generan deserción escolar

dentro de una institución educativa?

- ¿Cómo se relacionan los conceptos entre las dimensiones y los factores que generan

deserción escolar dentro de una institución educativa?

- ¿Cómo las estrategias por cada dimensión y factor, ayudan a evitar la deserción escolar?

1.2 Conceptualización. Según Anaya [6], los modelos presentan un marco conceptual donde reflejar teorías, plasmar

propiedades y establecer los principios del diseño de los sistemas. Su importancia radica en que

permiten identificar, organizar y realizar razonamientos sobre los componentes y el

comportamiento del sistema, son la guía para el proceso de diseño particular, razonar sobre la

solución realizada y sobre el posible espacio de soluciones. Para realizar el modelo conceptual

para la presente investigación se utilizo las tareas que da a conocer la conceptualización las cuales

se dan a conocer a continuación:

1.2.1 Tarea 1: Construir un glosario de términos

En esta tarea se identifican los conceptos fundamentales del dominio en que se trabaja y que se

debe tener en consideración. El dominio se refiere a los términos y/o vocabulario utilizado en

nuestro proyecto haciendo énfasis en los factores y las razones que causan la deserción escolar,

donde a través de experiencias de docentes generen estrategias para evitarlos dentro de una

institución educativa. A continuación se dará a conocer el glosario de términos acorde al proyecto

que se esta realizando.

NOMBRE SINÓNIMO ACRÓNIMO DESCRIPCIÓN TIPO Deserción Escolar Abandono escolar Problema

educativo que afecta el desarrollo de la sociedad, este fenómeno social es ocasionado por diversas causas ya sean políticas, económicas, familiares, etc. Lo cual debe ser estudiado detenidamente para determinar las posibles soluciones, así como su

Concepto

prevención.

Dimensiones Generales Elementos condicionales que contribuyen a que algo suceda.

Atributo Clase

Factores Motivos Motivos o causas que generan que algo suceda

Atributo Clase

Convivencia Escolar

Compartir la vida con otros en un

ámbito educativo.

La convivencia escolar va ligada con compartir la vida o experiencias entre profesores, directivos y estudiantes en un ámbito educativo.

Atributo Clase

Dificultades Académicas

Problemas académicos de los

estudiantes

Diferentes problemas académicos que afectan el rendimiento de un estudiante, lo cual genera que pierda su interés por educarse.

Atributo Clase

Fortalecer la oferta educativa

Incrementar el interés del estudiante hacia las instituciones educativas, donde estas le den herramientas suficientes para su educación formal.

Atributo Clase

Pertenencia Escolar

Tener sentido de pertenencia de los estudiantes hacia el establecimiento educativo pertenecen.

Atributo Clase

Otros factores Otros problemas Otros factores que determinan la deserción escolar dentro de una institución educativa.

Atributo Clase

Ubicación I.E Ubicación de la institución educativa

La ubicación de las instituciones educativas influyen en un estudiante pueda

Atributo clase

desertar de su educación.

Cambio de domicilio

Cambio de lugar de residencia.

Cambio de lugar de domicilio por parte de un estudiante, dependiendo a qué distancia se encuentra su establecimiento educativo

Atributo Clase

Conflicto Docentes-Directivos-Estudiantes

Peleas internas dentro del

establecimiento educativo

Mala convivencia entre docentes, directivos y estudiantes dentro del establecimiento educativo, genera deserción por parte de los estudiantes.

Atributo Clase

Conflicto Hogares-Establecimientos

Educativos

Peleas externas Mala convivencia entre los hogares y los establecimientos educativos.

Atributo Clase

Enfermedades Situaciones de enfermedades puede contribuir a la deserción de un estudiante.

Atributo Clase

Expulsión Expulsiones definitivas, que conlleva al estudiante a desertar y perder el interés de educarse.

Atributo Clase

Falta de docentes Pocos profesores en una institución

educativa

Falta de profesores en una institución educativa, da a conocer que la educación es de mala calidad, y eso conlleva a que haya deserción.

Atributo Clase

ExtraEdad Estudiantes mayores de 20

años

Estudiantes mayores de 20 años, no pueden llevarse bien con

Atributo Clase

sus compañeros y se centran en una educación no formal.

Horarios No Flexibles

Horarios inadecuados para

impartir clases.

Horarios de clase donde los estudiantes no se sienten a gusto al momento de que sus clases son impartidas.

Atributo Clase

Institución educativas con instalaciones inadecuadas

Instituciones educativas con fallos en la infraestructura física, tecnológica y recreativa, puede conllevar a que un estudiante no se sienta a gusto dentro de ella.

Atributo Clase

Interés por la educación no

formal

La educación no formal, es aquella que va dirigida hacia al mundo laboral, existe deserción porque prefieren este tipo educación antes de una educación formal.

Atributo Clase

Laborar a temprana edad

Estudiantes prefieren laborar que estudiar, pero no piensan en su futuro, teniendo una educación formal podrán tener empleos formales y podrán sobrevivir a esta sociedad.

Atributo Clase

Maltrato entre compañeros

El bullyng o maltrato entre compañeros, conlleva a que esa persona que es maltratada deserte.

Atributo Clase

Maternidad o paternidad a

La maternidad o paternidad a

Atributo Clase

temprana edad temprana edad,

puede traer consecuencias, como dejar de estudiar y trabajar.

Oferta educativa incompleta

La falta de educación básica y media de una institución educativa, genera deserción escolar, ya que existen estudiantes que no pueden continuar con sus estudios.

Atributo Clase

Pedagogías inadecuadas

Algunos profesores usan metodologías o pedagogías que aburren o disgustan a los estudiantes, lo cual lleva a perder interés a dicha asignatura.

Atributo Clase

Poca importancia a la educación

escolar

Estudiantes no se preocupan por la educación escolar, y se dedican a trabajar, sin saber lo cual importante es la educación escolar en su futuro.

Atributo Clase

Repitencia Estudiantes con dificultad de aprender, repiten años escolares, y terminan desertando, quizás ayudando a generar estrategias con estudiantes con ese problema, puede ayudar a que dicho estudiante siga adelante.

Atributo Clase

ZonaDesastres La institución

educativa puede estar ubicada en una zona de desastres.

Atributo clase

ZonaInsegura La institución puede estar ubicada en zonas inseguras donde existen violencia y desplazamiento.

Atributo clase.

ZonaLejana La institución educativa puede estar ubicada muy lejos del hogar de los estudiantes.

Atributo clase

Tabla 1. Glosario de Términos de la ontología

1.2.2 Tarea 2: Construir una taxonomía de conceptos.

Según Centelles [7], una taxonomía es un tipo de vocabulario controlado en que todos los

términos están conectados mediante un modelo estructural (jerárquico, arbóreo, facetado, etc.) y

especialmente orientado a los sistemas de navegación, organización y búsqueda de contenidos de

los sitios web.

De acuerdo con Abed Gregio et. al [8], definen una taxonomía como: “Un proceso científico (o un

sistema particular) de categorizar entidades, es decir, de organizarlas en grupos. Un sistema

taxonómico debe ser claro y consistente, flexible, exhaustivo y practico”. Estos mismos autores

plantean además que la base para el desarrollo de una buena taxonomía son las características

taxonómicas, que son las propiedades o atributos de los objetos que se categorizarán, y deberán

satisfacer los requisitos. Las características taxonómicas son las siguientes:

- Objetividad: Cuando la característica se identifica sobre la base de un conocimiento

objetivo exclusivamente.

- Determinación: Cuando existe un proceso claro que se pueda seguir para identificar la

característica.

- Reproducibilidad: Cuando varias personas describen de forma independiente las

características de un mismo objeto y coinciden con el valor observado.

- Mutuamente excluyente: Cuando la inclusión de un grupo en una categoría lo excluye de

la categorización en cualquier otra.

- Exhaustivos: Cuando los grupos incluyen todas las posibilidades.

- Aceptable: Cuando la característica es lógica e intuitiva de forma que la comunidad acepte

las categorías.

- Útil: Cuando la característica puede utilizarse para obtener conocimiento. El cumplimiento

de los atributos en una taxonomía aplicada a un sitio web favorece la navegabilidad y

facilita además acceder al capital intelectual de las organizaciones.

A continuación se dará a conocer la taxonomía de conceptos ajustada al proyecto:

Figura 1. Diagrama de Taxonomía Deserción Escolar

Figura 2. Diagrama Taxonomía Dimensiones

Figura 3. Diagrama de Taxonomía Factores

1.2.3 Tarea 3: Construir diagramas de relaciones binarias ad hoc

Ad hoc es una locución latina, que significa literalmente “para esto”. Generalmente se refiere a

una solución elaborada específicamente para un problema o fin preciso y, por tanto, no es

generalizable ni utilizable para otros propósitos. Se usa para referirse a algo que es adecuado solo

para un determinado fin. En sentido amplio, ad hoc puede traducirse como “especifico” o

“específicamente”. Los diagramas Ad-Hoc netamente especifican las relaciones entre los

conceptos y clases del dominio de la investigación.

A continuación se da a conocer el diagrama de relaciones binarias ad hoc para el proyecto de tesis

de grado.

Figura 4. Diagrama de Relación Binaria Ad Hoc

1.2.4 Tarea 4: Construir el diccionario de conceptos

En este diccionario se incluyen todos los conceptos del vocabulario basado en la ontología, así

como las propiedades a nivel de concepto, a nivel de instancia y las relaciones que los describen. A

continuación se construirá el diccionario de conceptos aplicados al proyecto de grado.

CONCEPTO ATRIBUTOS CLASE ATRIBUTOS INSTANCIA

RELACIONES

Deserción escolar Dimensiones.

Problemas.

Dimensiones Convivencia Escolar.

Dificultades académicas.

Pertenencia escolar.

Fortalecer la oferta educativa.

Otros factores

Ubicación de las instituciones educativas.

Factores Cambios de domicilio.

Conflictos docentes-directivos-estudiantes.

Conflictos hogares-Establecimientos Educativos.

Enfermedad.

Expulsión.

Extra Edad.

Falta de docentes.

Horarios no flexibles.

Institución educativa con instalaciones inadecuadas.

Interés por la educación no formal.

Laboran a temprana edad.

Maltrato entre compañeros.

Maternidad o paternidad a temprana edad.

Oferta educativa incompleta.

Pedagogía inadecuada.

Poca importancia a la educación escolar.

Repitencia.

Institución educativa lejana de los hogares.

Institución educativa ubicada en zona de desastres naturales.

Institución educativa ubicada en zona de desastres naturales. Institución educativa ubicada en zona insegura.

Convivencia Escolar poseen Dificultades Académicas puedenSer

Pertenencia Escolar conformadoPor Fortalecer la oferta

educativa caracterizadoPor

Otros Factores presentan Ubicación de I.E compuestoPor

Cambio de domicilio seRelacionacon Conflictos docentes-

directivos-estudiantes. relacionadoCon

Conflictos hogares-Establecimientos

Educativos.

relacionadoCon

Enfermedad seRelacionanCon Expulsión perteneciente_a

Extra Edad perteneciente_a

Falta de docentes esIgualA Horarios no flexibles pertenece_a

Institución educativa con instalaciones inadecuadas.

esIgualA

Interés por la educación no formal.

pertenece_a

Laboran a temprana edad.

seRelacionanCon

Maltrato entre compañeros.

relacionadoCon

Maternidad o paternidad a temprana edad.

seRelacionanCon

Oferta educativa incompleta.

esIgualA

Pedagogía Inadecuada

pertenece_a

Poca importancia a la educación escolar.

pertenece_a

Repitencia perteneciente _a ZonaDesastres vistoComo ZonaInsegura vistoComo ZonaLejana vistoComo

Tabla 2. Diccionario de Conceptos

1.2.5 Tarea 5: Definir en detalle las relaciones binarias

En esta tarea se detalla las relaciones existentes en el vocabulario ontológico. Cuando se refiere a

slots o propiedades, inevitablemente existen características enlazadas con ellos, tal es el caso de:

cardinalidad y el tipo de dato. Estos refieren a restricciones del tipo de valores que se aceptaran,

en todo caso es una funcionalidad posible con el OWL. Para cada relación se especifica el nombre,

concepto fuentes, concepto destino, cardinalidad y relación inversa, como se ve a continuación

esta tarea aplicada a nuestro proyecto de investigación.

Nombre Relación Concepto Fuente Concepto destino Cardinalidad Relación inversa

poseen Convivencia Escolar

Maltrato Entre compañeros

(1,1) relacionadoCon


Conflicto hogares-establecimientos

educativos



Conflictos docentes-directivos-estudiantes


puedenSer Dificultades Expulsión (1,1) perteneciente_a

Académicas

puedenSer Dificultades Académicas

ExtraEdad (1,1) perteneciente_a

puedenSer Dificultades Académicas

Repitencia (1,1) perteneciente_a

caracterizadoPor Fortalecer la oferta educativa

Oferta educativa incompleta

(1,1) esIgualA


Falta de docentes (1,1) esIgualA


Institución educativa con instalaciones inadecuadas

(1,1) esIgualA

conformadoPor Pertenencia Escolar

Poca importancia a la educación

escolar

(1,1) pertenece_a


Interés por la educación no

formal

(1,1) pertenece_a


Pedagogía inadecuada

(1,1) pertenece_a


Horarios No Flexible

(1,1) pertenece_a

presentan Otros factores Cambios de domicilio

(1,1) seRelacionanCon

presentan Otros factores Laboran a temprana edad


presentan Otros factores Maternidad o paternidad a

temprana edad


Presentan Otros factores Enfermedad (1,1) seRelacionanCon

compuestoPor Ubicación I.E ZonaInsegura (1,1) vistoComo

compuestoPor Ubicación I.E ZonaDesastres (1,1) vistoComo

compuestoPor Ubicación I.E ZonaInsegura (1,1) vistoComo Tabla 3. Detalles de las relaciones binarias

1.2.6 Tarea 6: Definir en detalle los atributos de instancias

La definición de los atributos de instancias se lleva a cabo utilizando una tabla de los atributos de

instancias incluidos en el diccionario de conceptos. Los atributos de instancias son aquellos cuyos

valores pueden ser diferentes para cada instancia del concepto. Para cada atributo de instancia se

especifica el nombre, concepto al que pertenece, tipo de valor, rango de valores (para valores

numéricos) y cardinalidad. Esta tarea no aplico para este dominio.

1.2.7 Tarea 7: Definir en detalle los atributos de clases

Los atributos de las clases se definen mediante una tabla de los atributos de clases, los cuales

fueron especificados en el diccionario de conceptos. Los atributos de clases fueron especificados

en el diccionario de conceptos. Los atributos de clases representan características genéricas de un

concepto, es decir todas las instancias del concepto tendrán el mismo valor para ese atributo. Para

cada atributo de clase se especifica el nombre, concepto donde se definió, tipo de valor y

cardinalidad. Esta tarea no aplico para el dominio.

1.2.8 Tarea 8: Definir en detalle las constantes

Las constantes especificadas en el glosario de términos, se definen utilizando una tabla de

constantes. Para cada constante se especifica el nombre, tipo de valor, valor y unidad de medida

(para constantes numéricas). Esta tarea no aplico para este dominio.

1.2.9 Tarea 9: Definir los axiomas formales

Los axiomas necesarios en la ontología, se describen con precisión en una tabla. Para cada

definición de un axioma formal se especifica el nombre, descripción, expresión lógica que lo

describe (usando lógica de primer orden), los conceptos, atributos, atributos y relaciones binarias

a los cuales el axioma hace referencia y las variables utilizadas. Esta tarea no aplico para este

dominio.

1.2.10 Tarea 10: Definir las reglas

Las reglas necesarias en la ontología, se definen en una tabla de reglas. Para cada regla se

especifica el nombre, descripción, expresión que formalmente la describe y conceptos a los que

hace referencia. Para su especificación se sugiere la forma: Si <condiciones> entonces

<consecuencias o acciones>. Esta tarea no se aplico en este dominio.

1.2.11 Tarea 11: Definir las instancias

Mediante una tabla de instancias, se definen las instancias relevantes del diccionario de

conceptos. Para cada instancia se especifican el nombre, concepto al que pertenece y valores de

los atributos. Esta tarea no se aplico para este dominio.

1.3 Formalización Para formalizar la ontología se utilizo Protégé, un editor para la construcción de la ontología, con

el fin generar su respectiva implementación.

1.4 Implementación La implementación de la ontología fue realizada con Protégé, Protégé es un software libre de

código abierto implementado en java, desarrollado en la Universidad de Stanford, que permite la

construcción de ontologías [9]. Es capaz de operar como una plataforma para acceder a otros

sistemas basados en conocimiento o aplicaciones integradas, o como una librería que puede ser

usada por otras aplicaciones para acceder y visualizar bases de conocimiento. Esta herramienta

ofrece una interfaz grafica que permite al desarrollador de ontologías enfocarse en el modelado

conceptual sin que requiera de conocimientos de la sintaxis de los lenguajes de salida. El modelo

de conocimiento de Protégé está basado en frames y sus elementos proporcionan clases,

instancias de esas clases, propiedades que representan que expresan información adicional sobre

las propiedades [10]. Protégé ha sido utilizado como ambiente de desarrollo primario para muchas

ontologías de diferente dominio. La codificación con Protégé del modelo conceptual generado con

Methontology, se realizo de la siguiente manera:

- Especificación de los conceptos de la jerarquía, utilizando los tipos de clases que

proporciona Protégé, clases concretas para conceptos con instancias y clases abstractas

para aquellos conceptos sin instancias asociadas.

- Definición de las relaciones entre las clases, indicando para cada relación: nombre, clases

permitidas, dominio, cardinalidad y relación inversa.

- Para este proyecto no se definieron atributos, ya que este dominio no aplica.

- Para este proyecto no se definieron instancias requeridas, ya que no aplica.

Culminada la codificación, la queda expresada en archivos Protégé con extensiones .pins, .pont y

.pprj.

A continuación se dará a conocer los resultados de la implementación de la ontología en Protégé:

Figura 1. Código Basado en XML y Ontología para el proyecto de investigación

Figura 2. Lenguaje OWL creado a través de un ambiente Web

A continuación se presenta el framework usado por Protégé para generar la ontología en el

ambiente web:

Figura 3. Ontología diseñada para el sistema de gestión del Conocimiento, para la generación de estrategias

Figura 4. Clases/Recursos en Ambiente Web de la Ontología aplicada al proyecto

A continuación se dará a conocer la interfaz grafica de Protégé de las clases y las propiedades

aplicadas al proyecto de investigación:

Figura 5. Editor de ontologías Protégé. Clases

Figura 6. Editor de ontología Protégé. Propiedades Relaciones-Relaciones inversas

1.5 Mantenimiento Para el mantemiento de la ontología, será realizado por los docentes de cada institución

educativa, que una vez registrados podrán dar a conocer a través de su experiencia docente su

estrategia ante cualquier factor o razón que genere deserción escolar y también será mantenida o

actualizada por el administrador del sistema.

1.6 Consulta de la ontología Para las consulta de la ontologías se utilizó Protege para obtener el código RDF obtenido por este

mismo. Jena el api de java para administrar la ontología y Sparql para realizar las respectivas

búsquedas. A continuación se da a conocer el código de las consultas realizadas en el editor

Netbeans:

1.6.1 Consulta estrategias dimensión Convivencia Escolar Se consulta la dimensión de deserción escolar en este caso convivencia escolar que tienen

asociados los problemas de deserción escolar maltrato entre compañeros, conflicto hogares-

Establecimientos educativos y conflictos docentes-directivos-estudiantes.

import java.util.List;

//clases de Jena

import com.hp.hpl.jena.ontology.OntModel;

import com.hp.hpl.jena.ontology.OntModelSpec;

import com.hp.hpl.jena.query.Query;

import com.hp.hpl.jena.query.QueryExecution;

import com.hp.hpl.jena.query.QueryExecutionFactory;

import com.hp.hpl.jena.query.QueryFactory;

import com.hp.hpl.jena.query.ResultSet;

import com.hp.hpl.jena.query.ResultSetFormatter;

import com.hp.hpl.jena.rdf.model.InfModel;

import com.hp.hpl.jena.rdf.model.ModelFactory;

import com.hp.hpl.jena.reasoner.Reasoner;

import com.hp.hpl.jena.reasoner.rulesys.GenericRuleReasoner;

import com.hp.hpl.jena.reasoner.rulesys.Rule;

public class InferenciaConvivenciaEscolar {

//definición de variables para realizar la consulta al motor genérico de inferencia Jena

//se utiliza para manipular las reglas de inferencia

List reglas;

//Nucleo del motor de inferencia

Reasoner razonador;

//Modelo de inferencia: lee la ontología y la monta en memoria

InfModel inferencia;

//Almacena la consulta

Query query;

//Maneja la ejecucion de las consultas

QueryExecution qe;

//Modelo de la ontologia

OntModel model;

//Variables para definir la URI (# indica que se define un recurso unico), la URL, la

ubicación de las reglas

static String nsp_onto = "http://www.owl-ontologies.com/desercionescolar.owl#";

static String url_onto = "http://www.owl-ontologies.com/desercionescolar.owl";

static String url_reglas = "F:\\Desercion\\desercion.rules";

public void ejecutar_inferencia() {

//Leer modelo OWL

//OWL_DL_MEM: el modelo se carga en memoria

model = ModelFactory.createOntologyModel(OntModelSpec.OWL_DL_MEM);

//el modelo lee la ontología

model.read(url_onto);

//Ejecutar razonador

//Se cargan las reglas desde la URL indicada

List reglas = Rule.rulesFromURL(url_reglas);

//Se utiliza el motor generico de inferencia basado en reglas

Reasoner razonador = new GenericRuleReasoner(reglas);

//Se combina la instancia del motor de inferencia con el modelo de la //ontología

InfModel inferencia = ModelFactory.createInfModel(razonador, model);

//Consulta SPARQL, notar que en la consulta se envia el modelo InfModel

//inferencia

//Estructura: Prefijos (rdf y der) + Consulta SPARQL

//En la consulta el operador AND se indica mediante un punto.

//Trae las estrategias almacenadas en las tablas dependiendo de las dimensiones

//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión CONVIVENCIA

//ESCOLAR

String queryString2 = "PREFIX rdf:<http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns##>"

+ "PREFIX der:<http://www.owl-ontologies.com/desercionescolar.owl#>"

+ "SELECT ?descripcionEstrategia1 ?descripcionEstrategia2

?descripcionEstrategia3 "

+ "FROM <http://www.owl-

ontologies.com/desercionescolar.owl#ConvivenciaEscolar>"

+ "WHERE {"

+ " ?descripcionEstrategia1 der:tiene_estrategia


+ " . ?descripcionEstrategia1 der:tiene_estrategia


+ " . ?descripcionEstrategia2 der:tiene_estrategia \" \"" +

" }";

//El String de la consulta se pasa a un objeto de tipo Query

Query query2 = QueryFactory.create(queryString2);

//A este objeto de ejecucion se le pasa la consulta

QueryExecution qe2 = QueryExecutionFactory.create(query2, inferencia);

//Se recoge el resultado de la consulta SPARQL

ResultSet results2 = qe2.execSelect();

//Organiza los resultados en una tabla

ResultSetFormatter.out(System.out, results2, query2);

qe2.close();

}

//Aquí está el main de la aplicación.

public static void main(String[] args) {

InferenciaConvivenciaEscolar onto = new InferenciaConvivenciaEscolar ();

onto.ejecutar_inferencia();

}

}

1.6.2 Consulta estrategias Dimensión: Dificultades académicas Se modifica es la url donde están almacenadas las dimensiones de deserción escolar en este caso

dificultades académicas que tienen asociados los problemas de deserción escolar como expulsión,

extra edad y repitencia:

//Consulta SPARQL, notar que en la consulta se envia el modelo InfModel //inferencia




//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión DIFICULTADES

//ACADEMICAS






ontologies.com/desercionescolar.owl#DificultadesAcademicas>"

+ "WHERE {"






" }";









qe2.close();

}



InferenciaDificultadesAcademicas onto = new InferenciaDificultadesAcademicas ();


}

}

1.6.3 Consulta estrategias Dimensión: Fortalecer la oferta educativa Se modifica es la url donde están almacenadas las dimensiones de deserción escolar en este caso

fortalecer la oferta educativa que tienen asociados los problemas de deserción escolar como

oferta educativa incompleta, falta de docentes e institución educativa con instalaciones

inadecuadas:





//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión FORTALECER LA

//OFERTA EDUCATIVA






ontologies.com/desercionescolar.owl#Fortalecer LaOfertaEducativa>"

+ "WHERE {"






" }";









qe2.close();

}



InferenciaFortalecerLaOfertaEducativa onto = new

InferenciaFortalecerLaOfertaEducativa ();


}

}

1.6.4 Consulta estrategias Dimensión: Otros problemas Se modifica es la url donde están almacenadas las dimensiones de deserción escolar en este caso

otros problemas que tienen asociados los problemas de deserción escolar como cambios de

domicilio, laboran a temprana edad, maternidad o paternidad a temprana y enfermedad.





//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión OTROS PROBLEMAS






ontologies.com/desercionescolar.owl#OtrosProblemas>"

+ "WHERE {"






" }";









qe2.close();

}



InferenciaOtrosProblemas onto = new Inferencia OtrosProblemas ();


}

}

1.6.5 Consulta estrategias Dimensión: Pertenencia escolar Se modifica es la url donde están almacenadas las dimensiones de deserción escolar en este caso

pertenencia escolar que tienen asociados los problemas de deserción escolar como poca

importancia a la educación escolar, interés por la educación no formal, pedagogías inadecuada y

horarios no flexibles.





//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión PERTENENCIA

//ESCOLAR






ontologies.com/desercionescolar.owl#PertenenciaEscolar>"

+ "WHERE {"






" }";









qe2.close();

}



InferenciaPertenenciaEscolar onto = new InferenciaPertenenciaEscolar ();


}

}

1.6.6 Consulta estrategias Dimensión: Ubicación I.E Se modifica es la url donde están almacenadas las dimensiones de deserción escolar en este caso

Ubicación de las instituciones educativas que tienen asociados los problemas de deserción escolar

como zona de desastres, zona insegura y zona lejana





//en este caso se traerá las estrategias almacenadas en la dimensión UBICACIÓN I.E






ontologies.com/desercionescolar.owl#UbicacionI.E>"

+ "WHERE {"






" }";









qe2.close();

}



InferenciaUbicacionI.E onto = new InferenciaUbicacionI.E ();


}

}

2 CONCLUSIONES La metodología para la construcción de ontologías Methontology, ha sido de gran utilidad al

momento de diferenciar los factores y los problemas que causan la deserción escolar en diferentes

instituciones educativas, esto permitió estructurar el conocimiento adquirido mediante la ENDE

(Encuesta Nacional De Deserción Escolar), a través de un conjunto de tablas y diagramas que

pueden ser entendidos propiamente por los expertos del dominio. Además, permite la

actualización de términos a medida que se avanza en la actividad de conceptualización.

La ontología aporta a la comunidad docente interesada, su utilización y su expansión,

conocimiento bien estructurado, estandarizado y formalizado, adquirido por el grupo de expertos

especializados en deserción escolar dentro del Ministerio de Educación de Colombia.

A través de la Herramienta Protégé se diseño la Ontología de forma amigable al usuario ya que las

implementaciones son fáciles a nivel de interface a través de menús, y las funciones adjuntas se

separan en pestañas. Por otro lado estas librerías tienen la capacidad de insertar diferentes

plugins, es decir que es un software adaptable a las necesidades del diseñador.

Se verifico que OWL (Ontology Web Language) es un mecanismo para desarrollar temas o

vocabularios específicos. Este proporciona un lenguaje para definir ontologías estructuradas que

pueden ser utilizadas a través de diferentes sistemas. Las ontologías, que se encargan de definir

los términos utilizados para describir y representar un área de conocimiento, son necesarias por

las bases de datos y las aplicaciones que necesitan compartir información específica, es decir, en

un campo determinado en este caso se lleva el proyecto de aplicación hacia la deserción escolar,

generar diferentes estrategias por factor y problema a través del conocimiento de docentes.

3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]. Fernández-López, M., Gómez-Pérez , A., & Juristo, N. “METHONTOLOGY: From Ontological Art

Towards Ontological Engineering”. Spring Symposium on Ontological Engineering of AAAI.

Stanford University, California, pp 33–40. 1997

[2]. Fernández-López, M., Gómez-Pérez, A., Pazos, A., & Pazos, J. “Building a Chemical Ontology Using Methontology and the Ontology Design Environment”. IEEE Intelligent Systems & their applications 4(1):37–46. 1999 [3]. IEEE. “IEEE Standard for Developing Software Life Cycle Processes”. IEEE Computer Society. New York. IEEE Std 1074-1995. 1999 [4]. Gómez-Pérez, A., Juristo, N., Montes, C., & Pazos, J. (1997) Ingeniería del Conocimiento: Diseño y Construcción de Sistemas Expertos. Ceura, Madrid, Spain

[5]. Berners, L., Hendler, J., & Lassila, O. “The Semantic Web: A new form of Web content that is meaningful to Computers will unleash a revolution of new possibilities”. Disponible online en: http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=00048144-10D2-1C70-84A9809EC588EF21. [Consultado el 15 de Septiembre de 2012]. 2001 [6]. Anaya, R., & Ramos, I. “AR2CA: Una herramienta para la construcción de componentes reutilizables a través de niveles de refinamiento. Memorias 3er Workshop Iberoamericano de Ingeniería de Requisitos y Ambientes Software. Cancún, México. 2000 [7]. Centelles, M. “Taxonomías para la categorización y la organización de la información en sitios web”. Disponible Online en: http://www.upf.edu/hipertextnet/numero-3/taxonomias.html [Consultado el 20 de Septiembre de 2012] . 2005 [8]. Abed Gregio, A., Barbato, L., Duarte, L., Montes, A., Hoepers C., Stedding-Jessen, K. Taxonomías de Vulnerabilidades: Situación Actual. Disponible online: http://www.lbd.dcc.ufmg.br/colecoes/sbseg/2005/009.pdf. [Consultada el 19 de Septiembre de 2012]. 2007 [9]. Protégé Web Site. Disponible online: http://protege.stanford.edu/. [Consultado el 19 de Septiembre de 2012]. [10]. International Society for Computational Biology (ISBC). “Protégé Conferencia Internacional Anual Nº 13 sobre sistemas inteligentes para Biología Molecular”.2005

http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=00048144-10D2-1C70-84A9809EC588EF21

http://www.upf.edu/hipertextnet/numero-3/taxonomias.html%20%5bConsultado%20el%2020%20de%20Septiembre%20de%202012%5d%20.%202005

http://www.upf.edu/hipertextnet/numero-3/taxonomias.html%20%5bConsultado%20el%2020%20de%20Septiembre%20de%202012%5d%20.%202005

http://www.lbd.dcc.ufmg.br/colecoes/sbseg/2005/009.pdf

http://protege.stanford.edu/

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