Aproximación Cognitiva al Modelado de Sistemas Inteligentes aplicados a la Educación

Resumen

El aprendizaje apoyado en las tecnologías de la información y la comunicación (TEL: Technology-Enhanced Learning) ocupa un lugar destacado en la nueva sociedad del conocimiento. La extensión de las formas y dispositivos de comunicación e interacción a todos los ámbitos está abriendo los entornos de aprendizaje tradicionales a los domicilios y lugares de trabajo e incluso al aprendizaje informal en el tiempo de ocio.

Las tecnologías de la computación aplicadas a la educación abarcan desde pequeños simuladores de dominio a grandes plataformas (LMS: Learning Management Systems) que agrupan múltiples servicios de apoyo al aprendizaje autónomo y cooperativo. El desarrollo de especificaciones y estándares de e-learning, cada vez más consensuados, está posibilitando el desarrollo de modelos y sistemas más accesibles, flexibles e interoperables. En las tecnologías educativas confluyen múltiples disciplinas que abarcan los procesos de sensorización e interacción lingüística y visual, junto a las metodologías didácticas que determinan la dinámica del sistema. Los desarrollos más avanzados emplean técnicas inteligentes para adaptar la instrucción a partir de los datos conocidos y estimados de alumno.

Habitualmente, el mundo de las tecnologías y el psicopedagógico han permanecido distantes y disjuntos. Recientemente, los diseñadores de sistemas están incorporando el punto de vista constructivista social derivado de los estudios en psicología educativa. Igualmente, los avances en neurociencia cognitiva se han desarrollado en un entorno aislado orientado al diagnostico y tratamiento de enfermedades mentales.

Esta tesis se enmarca en los trabajos de integración multidisciplinar de la psicología educativa y la neurociencia cognitiva computacional en las tecnologías educativas. Por un lado, se propone un modelo genérico de los sistemas educativos desde el punto de vista cognitivo (COES: Cognitive Ontology of Educational Systems), que además sea compatible con las recomendaciones actuales y con las nuevas formas de computación distribuida. Por otro lado, se extiende la codificación de los contenidos educativos con un nuevo modelo (GEK: Generic Educational Knowledge) que incorpora un nivel superior de especificación semántica que posibilita el razonamiento básico del sistema y el seguimiento cognitivo del alumno.

Las propuestas teóricas anteriores se materializan en dos prototipos de sistemas educativos que implementan dos perspectivas distintas del proceso de enseñanza-aprendizaje a distancia: un sistema hipermedia adaptativo (TIX: Tutor Inteligente eXtensible) y sistema cognitivo (MAP: Módulo Adaptativo Psicopedagógico). Ambos sistemas se ponen en práctica en una experiencia docente que permite comparar distintos factores dependientes como el esfuerzo y el rendimiento académico. Los resultados demuestran una mejora sustancial respecto a los tradicionales LMS, especialmente en el sistema cognitivo. Este último es además susceptible de incorporar mejoras significativas en su capacidad de aprendizaje por diálogo, interacción 3D y parámetros sensoriales, aunque demuestra dificultades y deficiencias en el procesamiento debidas al aumento exponencial de la información interna.