un caso de estudio en domótica - Reposital

Planificación y colaboración en entornosde aprendizaje por descubrimiento: un casode estudio en domóticaM. A. Redondo, C. Bravo, J. Bravo y M. OrtegaDepartamento de Informática - Universidad de Castilla La ManchaResumenIntroducciónUn caso de estudio en domótica:«DomoSim-TPC»BibliografíaResumenEn este trabajo se presenta un entorno dediseño y simulación que tiene como finservir de apoyo al aprendizaje a distanciaen la disciplina de la automatizaciónintegral de viviendas y edificios(domótica). En el sistema se recurre a lautilización de técnicas como resolución deproblemas mediante lenguajes derepresentación intermedios, colaboración ydiscusión de propuestas, tanto de formasíncrona como asíncrona. Todo el procesode aprendizaje y colaboración,caracterizado por las soluciones obtenidas,el camino seguido para obtenerlas y ladiscusión del grupo, es sometido a análisispara hacer posible la extracción deconclusiones sobre el mecanismo deconstrucción colaborativa delconocimiento.IntroducciónLos sistemas de aprendizaje basados en laresolución de proyectos reales (de Jong, vanJoolingen, Pieters y van der Hulst, 1993)han demostrado ser eficientes para elaprendizaje a distancia, en los distintosniveles educativos. En éstos se pone más

énfasis en el aprendiz como agente activoen el proceso de adquisición deconocimiento. El entorno SMISLE (deJong, van Joolinger y King, 1997)constituye una referencia excelente paraponer de relieve la afirmación anterior.No obstante, un entorno de diseño ysimulación por sí solo no ofrece un métodode entrenamiento, debido a que el procesode aprendizaje lo rige la persona que seentrena. Por otro lado, en el sistema noquedan registrados los avances que elalumno va realizando. Por lo tanto, esnecesaria una monitorización o tutorizacióninteractiva del aprendiz (Verdejo, 1992).Este seguimiento hace posible que elsistema, automáticamente, pueda tomardecisiones sobre el trabajo que el alumnorealiza, incluso que pueda aconsejar cual esel nivel instruccional del problema quemejor se adapta a sus conocimientos(Ortega et al., 1998).Es necesario tener presente la excesivalibertad que permiten los sistemas desimulación en el diseño del modelo aestudiar. Esto nos hace pensar que debemosañadir la posibilidad de que el alumnoplanifique sus acciones de diseño (Verdejo,1992; Bravo, Ortega y Verdejo, 1999), amodo de lenguaje de representaciónintermedio (Soloway, 1986; Bonar yCunningham, 1988). De esta forma, esposible obtener mejores respuestas a losproblemas planteados por el sistema.El proceso se debe completar dando alalumno la posibilidad de simular el diseñoplanificado, para lo cual, deberá llevar acabo el diseño en el lenguaje inherente aldominio a estudio. Así, el sistema puedecontrastar la corrección del diseño conrespecto a las acciones que previamentehabía especificado.Tanto las acciones de planificación comolas de diseño y simulación se puedenalmacenar en una base de datos con laoportuna estructuración. De esta forma, el

profesor o evaluador, con ayuda delsistema, puede reconstruir el razonamientoseguido por el alumno (Boder, 1992).Las soluciones anteriores adolecen de unaimportante ausencia del conceptoorganizativo y social del aprendizaje, ypor extensión de trabajo en grupo. Parasolventar estas deficiencias nos apoyamosen el paradigma Computer SupportedCollaborative Learning (CSCL)(Koschmann, 1996), basado en una visiónsociocultural de la cognición, paraenriquecer los contextos interpersonalesdel aprendizaje. De este modo entendemosel aprendizaje como un proceso social ydistribuido, donde se tiene en cuenta eldiálogo de los participantes que se producede forma cooperativa por los participantes.En este proceso, tanto el profesor como latecnología, tienen un papel mediador defacilitación cognitiva y social.Un caso de estudio en domótica:«DomoSim-TPC»Teniendo en cuenta la ideas apuntadasanteriormente, hemos desarrollado unaherramienta denominada «DomoSim-TPC»(Bravo, Bravo, Ortega y Redondo, 1999)que constituye un Integrated DistributedLearning Environment (IDLE) (McGreal,1998), donde se da soporte a actividades deaprendizaje en grupo y a distancia (Barros,1999), con las siguientes características:• La herramienta utiliza comodominio de aplicación la Domótica,o Automatización Integral deViviendas y Edificios, entendidacomo el conjunto de elementos que,instalados, interconectados ycontrolados automáticamente en unavivienda liberan al usuario de lasacciones rutinarias de cada día y queproporcionan, al mismo tiempo, laoptimización en el confort, elconsumo energético, la seguridad ylas comunicaciones (Ruiz, Bravo y

Ortega, 1995).• Los alumnos, desde el espacio dealumnado, pueden participar enactividades de resolución deproblemas basados en escenariosreales.• Los profesores, desde el espacio deprofesorado, gestionan y desarrollanproblemas, en base a los cuales seplantean actividades a realizarindividualmente o en grupo. Estosproblemas se almacenan en unamemoria organizativa clasificadossegún su nivel instruccional. Lafigura 1 muestra un problemaplanteado con su enunciado, susolución a modo de accionesgenéricas de diseño representadasmediante un diagrama de Pert y launidad de fondo (o plano en eldominio a estudio) que lo soporta.• Los alumnos realizan unaplanificación de acciones de diseño,cuya solución final se obtiene frutode la colaboración del grupo yenriquecida con los puntos de vistade cada uno de los miembros dedicho grupo. Para esto, disponen deun subespacio de trabajo individual(figura 2) donde haciendo uso deiconos que se asocian a accionesgenéricas de diseño desarrollan yproponen su plan de diseño. En unsegundo subespacio de trabajo(espacio de trabajo en grupo, figura3) tiene lugar la discusión asíncronay organización de las propuestas decada uno de los participantes, paraasí, consensuar una solución degrupo. El trabajo en ambossubespacios es guiado por el sistemaen base a conocimiento expertosobre el dominio, que el propioprofesor puede incorporar cuandopropone el problema (ver figura 1),de este modo, se pretende ayudar yenriquecer el proceso de aprendizajede los alumnos, ya que de otraforma, un entorno de diseño y

simulación utilizado a distanciapuede suponer el desconcierto desus usuarios.• Una vez realizada la planificacióndel diseño, el grupo realiza el propiodiseño, ahora de forma síncrona. Elsistema monitoriza y comprueba queel diseño se corresponde con el plantrazado con anterioridad. Parafacilitar este proceso se cuenta condiversas herramientas decomunicación, tanto síncronas comoasíncronas (irc o chat, e-mail,sistemas de votación, etc.), lo cualconstituye un tercer espaciodenominado espacio decoordinación, accesible tanto porprofesores como por alumnos, perodonde la información se clasifica deacuerdo al concepto de grupo detrabajo. La figura 4 muestra elaspecto de la herramienta de correoelectrónico que emplea el sistema,en nuestro caso apoyada en elempleo de tecnología de bases dedatos remotas.• El sistema puede simular elcomportamiento del diseñorealizado. La simulación se lleva acabo de forma síncrona. Todos ycada uno de los alumnos puedenintervenir en la misma, generandoeventos distribuidos que afectan alproceso de simulación comoincidencias externas (Ver figura 5).• El sistema ofrece al coordinador oprofesor, dentro del espacio deprofesorado, un análisis cuantitativoy cualitativo, fruto de lareconstrucción del razonamientoseguido por los alumnos y deldiálogo practicado por los mismos alo largo de la actividad. Estasintervenciones se almacenan en unabase de datos estructurada al estilode la utilizada por Scardamalia ensus trabajos (Scardamalia y Bereiter,

1996).• Todas y cada una de lascaracterísticas son accesibles adistancia, empleando para ellocualquier navegador Web consoporte para código Java, es decir,que incorpore una máquina virtualjava (JVM).Como ya se puede intuir, todo el desarrollose ha realizado en lenguaje Java,proporcionando un servidor Web donde seencuentran las páginas con formato HTMLque soportan los Applets Java. Para recogerlas intervenciones que tienen lugar durantelas actividades, así como para toda lagestión derivada se emplea Java DatabasesConnection (JDBC) y SQL, delegando lasfunciones de control de concurrencia,seguridad, etc., al propio sistema de gestiónde bases de datos que se opte por utilizar.En nuestro caso hemos empleado MicrosoftAccess sobre Windows NT y Oracle Serversobre Linux. En ambos casos se hacenecesario recurrir a la utilización de RemoteMethod Invocation (RMI). En la figura 6 sepuede observar la arquitectura funcional de«DomoSim-TPC».«DomoSim-TPC» constituye un caso deestudio en el que se llevan a la prácticadistintas teorías relacionadas con: tutoresinteligentes, colaboración en tareas degrupo, aprendizaje por descubrimiento y adistancia, lenguajes de resoluciónintermedios y simulación con eventosdistribuidos. Todo ello en el marco delaprendizaje a distancia (ver figura 7).Algunas de los subsistemas de estaherramienta no son muy diferentes deotros entornos ya existentes. Por citaralgunos, SimulNet (Llamas et al., 1997)presenta un sistema de aprendizajedistribuido a modo de laboratorio virtual,DEGREE (Barros et al., 1997) supone unprototipo para hacer posible que alumnosde tercer ciclo realicen en grupo y adistancia síntesis de documentoscientíficos; sistemas como CSILE

(Scardamalia y Bereiter 1991),Collaboratory Notebook (Edelson yO'Neill, 1994), C-CHENE (Baker y Lund,1997) o Belvedere (Paulucci, Sulhers yWeiner, 1996) dan soluciones parciales aproblemas planteados, pero en general sonextremadamente rígidos en lacomunicación y en el tipo de tareas. En lamayoría de los casos, no aportanmecanismos de análisis del proceso detrabajo para favorecer la realimentación ymejora de los elementos del sistema y delos métodos de intervención pedagógicaasociados con el aprendizaje.El sistema se ha planteado como unaherramienta para educación a distancia, locual no exime su empleo en educaciónpresencial y en entornos de red local,siempre con el fin de eliminar ladefinición plenamente espacial del término"distancia", recurriendo para ello aprincipios de la interacción personaordenador(Computer-Human Interaction,CHI). En este sentido, el próximo pasodebe tratar la migración de la herramientaa entornos que hagan posible lacomputación ubícua, tales como losPalmTop (ver figura 8) y exploten almáximo los principios de la interacciónpersona-computador según esteparadigma.Con nuestro sistema pretendemos podercontar con datos reales sobre laadecuación de distintos modelos deinteracción y discusión en grupo,aplicados a distintas fases en un caso deestudio sobre aprendizaje a distanciabasado en la resolución de proyectosbasados en escenarios reales. Actualmentese dispone de resultados del empleo de laherramienta a nivel individual, quepretendemos contrastar con datosprocedentes de su empleo en ambientes deaprendizaje en grupo. Todos estos datosproceden de varios centros de FormaciónProfesional de la provincia de Ciudad Real(España). Una vez que dispongamos deesta información, abordaremos la

aplicación de nuestros planteamientos aotros dominios, donde el diseño y lasimulación estén justificados comoherramienta de apoyo al aprendizajeempleando proyectos basados enescenarios reales.BibliografíaBaker, M., y Lund, K., (1997), "Promoting relectiveinteractions in a CSCL environment", Journal ofComputer Assisted Learning, No. 3, Vol. 13,September, pp. 175-193.Barros, B., (1999), "Aprendizaje Colaborativo enEnseñanza a Distancia: Entornos Genérico paraConfigurar, Realizar y Analizar Actividades enGrupo", Tesis Doctoral, Departamento deInteligencia Artificial de la Universidad Politécnicade Madrid.Boder, A., (1992), "The process of knowledgereification in human-human interaction", Journal ofcomputer Assited Learning, Vol. 8, No 3,September, pp. 177-185.Bonar, J.G. y Cunningham, R. (1988). "IntelligentTutoring with Intermediate Representations" ITS-88Montreal.Bravo, C., Bravo, J., Ortega, M., y Redondo, M.A.,(1999), "A Simulation Distributed CooperativeEnvironment for the Domotic Design", En 4 thInternational Workshop Proceedings on ComputerSupported Cooperative Work in Design. Compiégne(Francia).Bravo, J., Ortega, M., y Verdejo, M.F., (1999),"Planning in Distance Simulation Environments".Full Paper in Comunications and Networking inEducation COMNED’99. Aulanko, Hämeenlinna,Finlandia. 13-18 de Junio.De Jong, T., van Joolingen, W., Pieters, J. y van derHulst, Anja, (1993) "Why is discovery learning sodifficult? And what can we do about it?". EARLIconference . Aix-en-Provence.De Jong, T., van Joolinger W. y King, S., (1997)"The authoring environment SIMQUEST and theneed for author support". In Supporting authors inthe design of simulation based learningenvironments. Ton de Jong (Ed.),Servive Project.Edelson, D.C., y O’Neill, D.K., (1994), "The CoVisCollaboratory Notebook: Supporting Collaborative

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