sistemas instruccionales inteligentes lisbeth ruiz Ángel sierraalta
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SISTEMAS INSTRUCCIONALES INTELIGENTES
Lisbeth RuizÁngel Sierraalta
INTRODUCCIÓN
CONTENIDO
LA COMPUTACIÓN EN LA EDUCACIÓN
JUEGOS EDUCATIVOS (Edujuegos)
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
SISTEMAS INSTRUCCIONALES
INTELIGENTES
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
El esquema de Educación basada en computadora es muy práctica y permite la ubicación de las diversas
aplicaciones de la computación en el proceso enseñanza-aprendizaje.
La educación ha sido reconocida universalmente como un derecho primordial del individuo, además de formar un requerimiento fundamental para el adelanto económico,
social y cultural de las naciones, lo que ha concebido nuevos retos al sistema educativo.
Para favorecer los procesos de aprendizaje en el estudiante existen dos planteamientos distintos. Uno, el de realizar una tutorización guiada mediante un proceso de transmisión de conocimientos a través de estrategias de enseñanza establecidas. Y otro, el de ofrecer una presentación de material docente que permita al estudiante adquirir conocimientos a través de sus propias estrategias de aprendizaje, según un planteamiento “constructivista”.
En particular, mostramos los Sistemas Instruccionales Inteligentes, también conocidos como Sistemas Tutoriales Inteligentes (Intelligent Tutoring System. ITS) y los entornos
que permiten la construcción de STI con planteamientos didácticos y pedagógicos conducidas por la idea de una tutorización guiada.
Los juegos educativos tienden a dar información al usuario mientras juega.
Las actividades que promueven los juegos educativos son excelentes ejercicios mentales que promueven el desarrollo cognoscitivo porque, por una parte, requieren del procesamiento de hechos y de hacer inferencias para la solución de problemas, y por la otra, para ganar se necesita demostrar un dominio de habilidades específicas y conceptos con un alto grado de precisión y eficiencia.
Aplicaciones de la Computación en la Educación
Las aplicaciones de la computación a la educación se han realizado desde fines de los años cincuenta, y sus usos se pueden observar en dos áreas: el control escolar y la
enseñanza mediante computadora. El computador puede emplearse en varios sectores de la educación como:
Administrativo: procesamiento de calificaciones, sistemas de información (hojas de vida de empleados y estudiantes),
proceso de matricula y pagos, etc..
Docentes: herramientas para aumentar la productividad (procesador de texto, hoja de cálculo, presentaciones, etc.), herramienta de cómputo (cálculos difíciles y monótonos), herramienta de consulta, investigación y actualización, asistencia en tareas específicas (planeación de cursos, evaluación y seguimiento de cada estudiante).
Aplicaciones de la Computación en la Educación
Estudiantes: herramientas para aumentar la productividad (procesadores de texto, hoja de cálculo, presentaciones, bases de datos, etc.) , herramienta de consulta,
investigación y actualización, computador como objeto de estudio (aprender a programar), asistencia en el proceso de evaluación (exámenes por computador), Asistencia en la construcción del conocimiento.
La utilización de la computación en el proceso enseñanza-aprendizaje, se ha efectuado a través de la enseñanza mediante computadora dentro de la cual podemos
encontrar varias modalidades: Instrucción Asistida por Computadora, Instrucción Basada en Computadora, Instrucción Manejada por Computadora, etc. las que a su vez emplean distintas estrategias instruccionales como juegos, rutinas, simuladores y tutoriales entre los más comunes.
La Computadora como Herramienta de Aprendizaje.
Este esquema fue propuesto por Taylor en función de la utilización específica que se le da a la computadora como
una herramienta de apoyo al aprendizaje, planteándose las siguientes tres categorías:
Tutor: En esta modalidad el programa guía o alecciona al estudiante, la máquina es programada por los «expertos»
en alguna disciplina del conocimiento y el estudiante es instruido a través de la ejecución del programa.
Herramienta: En esta categoría la computadora funciona como una herramienta que apoya el aprendizaje, la máquina tiene
programadas algunas utilerías como análisis estadísticos, procesamiento de textos, etc., de tal forma que el alumno
utiliza estas herramientas para manipular o procesar información.
La Computadora como Herramienta de Aprendizaje.
Tutoreado: Aquí la computadora funciona como alumno, el estudiante programa a la computadora. Esta modalidad
ofrece grandes posibilidades para que el alumno manipule su propio ambiente de aprendizaje, un ejemplo lo constituye la utilización de lenguajes de programación para el aprendizaje de alguna disciplina, como en el caso del logo.
La Educación Virtual
Los computadores aportan sus enormes cualidades, capacidad de almacenamiento, procesamiento y de despliegue de información lo cual ha permitido que las formas de educación se hayan ido modificando. El uso masivo del computador en diversos ámbitos ha sido el canal a través del cual el Internet aumenta su impacto en la sociedad, cada día cobra más importancia la reflexión de sus fundamentos así como también, la justificación de su uso en el ámbito pedagógico.
La Educación Virtual
La educación a distancia es un ejemplo claro de esta aseveración, ésta ha venido trabajando a través de los medios usuales como han sido los libros, las tutorías presénciales, telefónicas o la correspondencia por correo aéreo; la radio y la televisión le dieron la posibilidad de masificación a la educación a distancia.
Por otra parte, la era de la informática ha permitido la incorporación de los computadores a las instituciones escolares, así como también, ha posibilitado la educación a distancia en la modalidad denominada educación virtual, que involucra de forma fundamental el concepto de interactividad, gracias a la capacidad que tienen los computadores de procesamiento de información y de interfaces cada vez más amplias, con ambientes
multimediales y conexión con Internet.
Los juegos educativos están diseñados para proveer práctica de habilidades en una forma
que motive tanto la práctica del estudiante como la exploración dirigida al descubrimiento de principios.
Los juegos educativos pueden dividirse, según Delval (1986) en dos clases: los de contenido que sirven para transmitir
información a partir de una disciplina; y los de procesos, que tienen la función de desarrollar una estrategia cognitiva de
carácter general.
A continuación se muestran imágenes correspondientes a un juego donde el niño desarrolla ciertas capacidades
para colocar los cubos de un color especifico en una sola cara del cubo.
Otra clasificación de los juegos es la que hacen Park, Pérez y Seidel (1987) en la cual nos hablan de los juegos intrínsecos en los cuales el aprendizaje de reglas y habilidades constituyen el principal objetivo instruccional; y de los juegos extrínsecos los cuales se utilizan como un «consejero auxiliar» para mantener el aprendizaje y facilitar la motivación.
Las actividades que promueven los juegos educativos son excelentes ejercicios mentales que promueven el desarrollo cognoscitivo porque, por una parte, requieren del
procesamiento de hechos y de hacer inferencias para la solución de problemas, y por la otra, para ganar se necesita demostrar un dominio de habilidades específicas y conceptos con un alto grado de precisión y eficiencia.
Inteligencia Artificial es el diseño de sistemas inteligentes, que exhiben características que asociamos con la inteligencia humana: Entender lenguajes naturales, aprendizaje, razonamiento, etc.
La Inteligencia Artificial es un campo de la ciencia y de la ingeniería que se ocupa a través del computador de lo que comúnmente llamamos comportamiento inteligente y de la creación de herramientas que exhiben tal comportamiento
La Inteligencia Artificial también ha sido aplicada a la enseñanza, algunos autores como Sleeman y Brown definen dos líneas fundamentales en la aplicación de la Inteligencia Artificial a la educación.
La primera intenta aplicar las técnicas de la Inteligencia Artificial, especialmente las empleadas en la solución de problemas, representación de conocimientos y
procesamiento de lenguaje natural, para producir sistemas tutoriales mucho más eficaces y atractivos que los sistemas tradicionales de Instrucción Asistida por Computadora.
En la segunda, la computadora es utilizada como una herramienta de construcción donde se incita al estudiante
a que desarrolle construcciones conceptuales propias, brindándole un ambiente propicio y ampliamente interactivo, donde la computadora se convierte en una herramienta de construcción del conocimiento.
Un Sistema Tutor Inteligente es un sistema deenseñanza asistida por computadora, que utilizatécnicas de Inteligencia Artificial, principalmente
para representar el conocimiento y dirigir una estrategia de enseñanza; y es capaz de comportarse como un experto, tanto en el dominio de conocimiento que enseña
(mostrando al alumno cómo aplicar dicho conocimiento), como en el dominio pedagógico, donde es capaz de diagnosticar la situación en la que se encuentra el estudiante y de acuerdo a ello ofrecer una acción o solución que le permita progresar en el aprendizaje
Una de las principales aplicaciones de los sistemas expertos y que más significado tiene para los procesos de enseñanza y aprendizaje son los sistemas tutoriales inteligentes.
Los SII son el producto del trabajo interdisciplinario entre numerosos científicos con un objetivo común diseñar
programas para el aprendizaje de determinados campos del conocimiento, que deben ser pedagógicos y adaptarse a las necesidades de cada estudiante.
El objetivo primordial de los sistemas instruccionales inteligentes es coadyuvar de manera efectiva y
eficiente a los procesos de enseñanza a través de alguna de las siguientes funciones:
Interactuar con el estudiante por medio de un diálogo de iniciativa mixta, es decir, donde tanto el computador
como el estudiante pueden establecer preguntas y esperar respuestas razonables.
Indicar al estudiante las estrategias apropiadas para afrontar un problema en particular y demostrar las aplicaciones de dichas estrategias en experiencias concretas.
Crear un modelo de enseñanza, modificándolo con base en el desempeño y evolución cognitiva del estudiante.
Los ITS se basan en tres modelos que interactúan dinámicamente: el modelo del dominio, el modelo del estudiante y el modelo pedagógico.
Modelo del Dominio: Este modelo almacena conocimiento relativo al dominio, cuya representación depende del tema
de que se trate. Por ejemplo, en la instrucción de destrezas de resolución de problemas, el conocimiento experto
almacenado es una base de problemas con sus estrategias de resolución.
Modelo del alumno. Se representan las características de los alumnos en relación al dominio, como su nivel de conocimiento, errores frecuentes, velocidad de aprendizaje, instrucción recibida, etc. Este modelo se forma y actualiza con cada interacción del niño con el sistema.
Modelo pedagógico: Se conceptualiza el conocimiento de educadores expertos acerca de cómo enseñar el dominio.
La información almacenada abarca problemas de contenido, metodología, estrategias motivacionales, secuencia de
tareas y otros.
Estas reglas pedagógicas determinan, en base a la información del alumno, algunas modificaciones relevantes al programa instruccional. Esta es la función de autorregulación del sistema, que le permite variar su estado de acuerdo al estado de alumno.
Ejemplo de un Sistema Inteligente:
Los rasgos distintivos de los tutores inteligentes se pueden resumir en los siguientes puntos:
Un tutor inteligente es generativo, en cuanto a que el procedimiento de almacenamiento de sus sistemas hace preguntas y también responde al estudiante (lo cual puede hacerse también en lenguaje natural).
Los programas tutoriales inteligentes utilizan procesos inferenciales espontáneos para diagnosticar las
necesidades de aprendizaje del estudiante y prescribir sus tratamientos instruccionales.
Los diseñadores de tutores inteligentes construyen sus sistemas dentro de las premisas teóricas de la ciencia cognitiva.
En un tutorial inteligente la instrucción se presenta básicamente en series de preguntas y respuestas. Este proceso de intercambio de preguntas y respuestas se realiza para hacer inferencias de la comprensión del alumno sobre un problema y determinar el proceso instruccional a seguir inmediatamente.
Las dificultades inherentes para el diseño de tutores inteligentes constituyen grandes retos para la ciencia cognitiva, y especialmente para la Psicología educativa, ya que en el diseño de un programa de esta naturaleza, el desarrollo de las actividades instruccionales y el modelamiento del desempeño del alumno aun en tareas sencillas requiere de representaciones explícitas, por lo menos a nivel funcional de sus procesos cognoscitivos.
Lo difícil es diseñar estas representaciones de tal forma que puedan ser procesadas por la computadora
Un entorno de instrucción consiste en esos elementos de un TI que soportan lo que el alumno esta haciendo: situaciones, actividades y herramientas que provee el sistema para facilitar el aprendizaje.
Las actividades y herramientas presentadas al alumno en un TI siempre reflejan una filosofía educacional subyacente.
Como los ordenadores cada vez son más rápidos y los investigadores de TI y educadores son cada vez más
creativos, es fácil crear una experiencia educacional más abierta, robusta y efectiva.
Varios principios han aparecido para construir entornos de instrucción de esta tendencia. Los TI deberían fomentar el aprendizaje constructivo mediante herramientas,
juegos, mundos diseñados para el uso de los alumnos con sus conocimientos anteriores y que sirvan para mostrarles
como pueden adquirir nuevos conocimientos.
Entorno de Instrucción
El entorno debería enfatizar la comprensión de conceptos, y no la memorización de procedimientos. Se debería intentar conectar el conocimiento de dentro y fuera del área de
estudio.
Además debería ser diseñado para que los estudiantes se sintieran auto-monitorizados, permitiendo a los alumnos
asumir responsabilidades de su propio aprendizaje. Se puede asegurar que el éxito en la construcción de entornos de
instrucción dependerá en gran medida de lo bien que esté diseñada la interfaz humano-máquina.
Entorno de Instrucción
El alumno que trabaja con un TI normalmente tiene dos problemas. Primero, el alumno debe tener que aprender algo que no comprende. Segundo, debe usar una nueva tecnología para realizar su instrucción.
Así si la interacción hombre-máquina esta muy mal diseñada en el sistema de instrucción, el alumno deberá gastar su energía intelectual y emocional en aprender a trabajar con el ordenador, por lo que tendrá menos de esa energía a la hora de aprender lo que realmente necesita. La meta del diseño de la interfaz está en que ésta sea trasparente.
Interfaz Hombre - Máquina
En el estado actual de la investigación y desarrollo se encuentran dos tipos básicos de estilos de diseñó.
El primero permite a los usuarios participar directamente en el dominio; el segundo les permite controlar el dominio instruyendo al sistema para realizar acciones deseadas.
Las interfaces de primera persona o de manipulación directa, son familiares como los iconos en la imágenes de un Macintosh. El alma de estas interfaces es el icono cuya manipulación generará directamente el resultado deseado.
El progreso para este tipo de interacciones ha sido la pantallas de gran resolución y el ratón.
Interfaz Hombre - Máquina
Una de las ventajas de la interacción icónica está en que el alumno no debe aprender nombre de documentos, ni instrucciones, pues toda esta información es parte intrínseca de la estructura de datos del icono.
En una interfaz en segunda persona, el usuario de un TI utiliza instrucciones del sistema. Los lenguajes de instrucciones se pueden comprender bien y pueden interactuar de forma
poderosa con el sistema.
Interfaz Hombre - Máquina
La educación es un derecho primordial del individuo, además forma un requerimiento fundamental para el adelanto económico, social y cultural de las naciones, lo que ha concebido nuevos retos al sistema educativo, puesto que se debe incluir la tecnología en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
Una pieza clave de toda transformación educativa está en los docentes, tanto por lo que los que hoy están en la escuela, como por lo nuevos que deben formarse en el futuro.
La Escuela hoy más que nunca necesita renovarse si quiere ingresar al siglo XXI dando respuesta a las variadas demandas sociales y laborales. Por eso, incluir la informática en el ámbito escolar constituye una acción necesaria y urgente.
Los docentes que actúan en el sistema educativo, deben incorporar este nuevo y revolucionario recurso a su currículum y por medio de un docente especializado trasladarlo a sus alumnos como herramienta. Al servicio de una enseñanza transformadora y beneficiosa para aprender con mayor rapidez y facilidad. Brindando al alumno la posibilidad de investigar, adaptándose a la tecnología actual y a los cambios constantes.
En este entorno informatizado y el uso de la computadora como herramienta que no sólo nos permita la creación de entornos de aprendizaje estimuladores de la construcción de conocimientos, economizar tiempos y esfuerzos, lo que implica nuevas formas de pensar y hacer.
Los ITS prometen no ser sólo ayuda para personas que quieren aprender a realizar tareas complejas mejor, sino también ayudaran a revelar cómo aprende la gente.
En la formación docente se debe incluir una actualización continua brindada por la nueva tecnología para adecuar ésta a la docencia
El docente debe posibilitar la construcción de aprendizajes a grupos determinados de alumnos en contextos específicos, debiendo participar en acciones pedagógicas e institucionales, potenciando sus capacidades individuales como persona.
Con la inclusión de la tecnología en la Educación, se recomienda a los docentes a sumarse a la práctica educativa con estrategias instruccionales como técnicas, métodos y recursos novedosos que propicien la formación de un individuo crítico y reflexivo del contexto social en el cual se desenvuelve.
Se debe tener claridad en que conceptos se van a enseñar y para cada concepto a enseñar a través del software se deberá de plantear una serie de actividades cuyo propósito es guiar al estudiante para que a través de sus acciones adquiera las habilidades deseadas, así como la comprensión del concepto.
Diseñar las diversas actividades aprovechando la posibilidad de la computadora para que el estudiante visualice y manipule diferentes registros de representación de los conceptos bajo estudio
Apoyar la formación de esquemas de visualización que permitan al estudiante construir su conocimiento acerca del dominio que se cubre.
Considerar a la computadora como una herramienta cognitiva más que como una herramienta auxiliar en el proceso de enseñanza aprendizaje.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!!