Sistema Generador de
AMBientes de
Enseñanza-ApRendizaje
Constructivistas
basados en Objetos de
Aprendizaje
AMBAR
Prof. María Gertrudis López*
Prof. Vanessa Miguel**
Prof. Nora Montaño*
Universidad Central de Venezuela
*Facultad de Ciencias, Escuela de Computación
**Facultad de Medicina, Instituto de Medicina Experimental
SPDECE 2005
Barcelona, España
Agenda
Problema a resolver
Fundamentación Teórica
Bases de Diseño de AMBAR
Experiencias en el Desarrollo de AMBAR
Resultados Esperados
AMBAR
Problema a Resolver
Los OA son elementos de un nuevo tipo de instrucción
basada en el computador sustentados en el paradigma
OO de la ciencia de la computación
La idea fundamental detrás de los OA es que los
diseñadores instruccionales puedan construir
componentes instruccionales pequeños que puedan ser
usados muchas veces en diferentes contextos de
aprendizaje, y que estos componentes puedan
encapsular tanto sus características, propiedades o
atributos, como sus funcionalidades o comportamiento.
La mayoría de la literatura y de las aplicaciones
relacionadas con sistemas de OA se han enfocado
principalmente en atributos tecnológicos, estándares de
metadata y especificaciones de sistemas, tales como
niveles de granularidad e interoperabilidad [Singh]
AMBAR
Problema a Resolver
Aunque estos campos son importantes para que
se pueda lograr una amplia difusión de estos
sistemas, no se puede dejar de lado las
implicaciones del uso del OA y su implementación
en un contexto instruccional, donde se pueden
identificar los siguientes problemas:



Falta de herramientas de SW, basadas en OA y en
teorías constructivistas, fáciles de usar y accesibles de
manera continua a los profesores y estudiantes
Falta de métodos para la creación y reutilización de OA
de manera efectiva
Hasta el momento, los atributos de un sistema que
pudiera permitir actividades constructivistas manejadas
por el alumno no han sido completamente exploradas
AMBAR
Fundamentación Teórica
Aprendizaje Generativo

Aprendiz:



Participante activo en el proceso instruccional
Construye conocimiento relacionando información disponible en el
ambiente instruccional con sus experiencias previas y
conocimientos anteriores
La Internet y la WWW se alinea muy bien con un enfoque
pedagógico constructivista generativo


Permite al aprendiz y al instructor construir generativamente,
manipular, describir u organizar OA que, a través del sistema, se
pueden enriquecer con recursos adicionales
Se puede proveer una experiencia de aprendizaje significativa
para el usuario
AMBAR
Fundamentación Teórica
Aprendizaje Generativo
 Gery [11] propone que los instructores pudieran crear mecanismos
guías o frameworks que activen procesos metacognitivos y ser
almacenados como OA
 Wilson [12] sostiene que pueden crearse diferentes tipos de
frameworks basados en procesos con estructuras variantes para
muchos tipos de estrategias instruccionales basadas en el
constructivismo, tales como:
 Ambientes de aprendizaje intencional
 Estructuras basadas en la elaboración de historias
 Casos de estudio
 Dialogo socrático
 Acompañamiento y andamiaje
 Aprendizaje por diseño
 Aprendizaje por enseñanza
 Grupos y aprendizaje colaborativo cooperativo
AMBAR
Fundamentación Teórica
Aprendizaje Generativo
 Este tipo de objetos pudieran capitalizar un alto
nivel de reusabilidad por incorporar guías
basadas en procesos más que guías basadas en
contenidos
 Estos objetos frameworks pudieran estar
enlazados con otros para soportar al aprendiz en
una tarea de aprendizaje particular
AMBAR
Fundamentación Teórica
Teoría de la Flexibilidad Cognitiva (TFC)
 Según Spiro, Feltovich, Jacobson, y Coulson, [13] la TFC emplea
un número de prescripciones instruccionales para guiar la
adquisición y transferencia de conocimiento avanzado. Esto
incluye:





El uso de múltiples representaciones del conocimiento (por ejemplo:
múltiples temas, analogías, ejemplos de casos, líneas de
argumentos, entre otros).
Enlace explícito y ajuste de conceptos para practicar y elaborar
ejemplos de casos (por ejemplo, situar conocimiento conceptual en
contextos que son similares a los requeridos para la aplicación del
conocimiento)
Introducir complejidad incrementalmente en unidades pequeñas y
cognitivamente manejables
Establecer las interrelaciones y la naturaleza de red del
conocimiento (en vez de manejar el conocimiento aislado)
Enfrentar el ensamblaje de conocimiento apropiado a partir de
varios recursos conceptuales y casos prácticos (más que la
recuperación intacta de información memorizada previamente)
AMBAR
Fundamentación Teórica
Teoría de la Flexibilidad Cognitiva (TFC)
 Las características instruccionales mencionadas son
implementadas a través de un Hipertexto Cognitivo Flexible
(HCF), el cual es un ambiente de aprendizaje hipermedia que
permite yuxtaposiciones múltiples del contenido instruccional a
través de una estructura conceptual grande y compleja
 Bannan-Ritland, Dabbagh y Murphy [9] proponen que la TFC
puede ser implementada de una manera óptima a través de un
sistema de OA
 Definidos como un marco estructural, se pueden almacenar
como OA frameworks con características de búsqueda que
modelen la estructura conceptual de los temas y casos que se
interceptan, preservando la pedagogía subyacente al HCF y
proveyendo una estructura para organizar la experiencia para el
aprendiz
AMBAR
Bases de Diseño
Diagrama de Clases a nivel macro de repositorio
AMBAR
Bases de Diseño
Diagrama de Casos de Uso
Explorar Objetos de
Aprendizaje
Administrador
Generar nuevas versiones
de Objetos de Aprendizaje
Registrarse en AMBAR
Generar Objetos de
Aprendizaje
Usuario
Registrado
Almacenar Objetos de
Aprendizaje en el repositorio
Etiquetar Objetos de
Aprendizaje
Usuario
Invitado
Profesor Aprendiz
Generar ambientes de
aprendizaje
Limpiar Repositorio
Exportar Objetos de
Aprendizaje
Importar Objetos de
Aprendizaje
AMBAR
Bases de Diseño
Gramática Generativa en AMBAR
AMBAR
Bases de Diseño
Esquema de Trabajo en AMBAR
Profesor
Aprendiz
Profesor
Genera
Reusa
Reusa
Genera
Repositorio
AMBAR
Bases de Diseño. Arquitectura
A nivel de diseño, la arquitectura de AMBAR
estará basada en Java 2 Enterprise Edition (J2EE),
un estándar abierto que define una arquitectura
multicapas para implementar aplicaciones Web
En el Ambiente Cliente están los clientes Web, los
cuales consisten de dos partes:


(a) las páginas Web dinámicas que contienen distintos
tipos de lenguajes de marcado (HTML y XML entre
otros)
(b) un visualizador de Web que despliega las páginas
recibidas desde el servidor
AMBAR
Bases de Diseño. Arquitectura
En la capa del negocio del servidor J2EE está la lógica
que satisface los requerimientos del sistema
(funcionalidades de AMBAR). Esto va a ser manejado por
los Enterprise Java Beans (EJB).
La capa de Sistemas de Información manejará todo lo
relativo al Sistema Manejador de Bases de Datos (SMBD) a
utilizar, para AMBAR proponemos la utilización de un
SMBDOO, ya que este tipo de sistema puede representar
de forma nativa todos los tipos de OA a manipular en
AMBAR así como su estructura compleja y naturaleza
multimedia, proveyendo métodos de búsqueda y
recuperación eficientes
AMBAR
Experiencias en su Desarrollo
Para el desarrollo del repositorio de OA usando un
SMBDOO se han realizado varias investigaciones teóricoprácticas con respecto al diseño y técnicas de
implementación de diferentes tipos de Objetos Multimedia
y de Bases de Datos distribuidas en dos SMBDOO
propietarios para conocer y manipular las bondades de
cada uno y tener una base sólida para la selección y
manipulación del SMBDOO a utilizar en AMBAR [14 y 15]
Se está realizando el estudio teórico práctico de varios
SMBDOO basados en Software Libre para conocer sus
características y potencialidades de uso en AMBAR
Se está desarrollando la refinación del diseño lógico a
nivel macro del repositorio de OA, su diseño físico y la
implementación de un prototipo en uno de los SMBDOO
estudiados
AMBAR
Experiencias en su Desarrollo
Dos aspectos importantes en la implantación de
AMBAR son:


Proveer un ambiente que le permita al profesor
construir las guías para el desarrollo de OA [10]
Proveer un ambiente para que el aprendiz construya OA.
Para lograr esto se estableció un método de desarrollo
que permite construir el conocimiento pertinente al OA a
partir de mapas conceptuales [16]. Las guías son
consideradas como patrones de interacción embebidos
en escenarios de aprendizaje [17] que el profesor diseña
y almacena en el repositorio como OA frameworks
AMBAR
Experiencias en su Desarrollo
Parte de la experiencia de generar un sitio web
como OA, ha sido considerada en Web Course
Facility [18], donde se generan entornos
académicos usables donde sólo se consideró un
tipo de OA framework, asimismo, se han
construido OA sobre el tema del color [16], donde
se logran combinar escenarios de aprendizaje
sustentados en la TFC
AMBAR
Resultados Esperados
Una plataforma tecnológica que soporte al
almacenamiento, generación, uso y reuso de OA en
ambientes instruccionales diseñados bajo enfoques
constructivistas
Un método para construir OA
Un ambiente de aprendizaje basado en las TICs para usar y
reusar OA tanto por profesores como por aprendices
OA de distintos niveles de complejidad en diferentes áreas
y niveles del conocimiento
Resultados de pruebas de calidad tanto para la plataforma
tecnológica como para los ambientes de aprendizaje
construidos
Resultados de las pruebas aplicadas a los usuarios para
obtener su grado de satisfacción con respecto al uso del
producto
AMBAR
Referencias Bibliográficas
1. Fairweather, P. G. & Gibbons, A. S. Distributed Learning: Two Steps Forward, One
Back? Or One Forward, Two Back? IEEE Concurrency, 8(2) 8-9 (2000).
2. Gordon, J. & Zemke, R. The Attack on ISD. Training, April ,43-53 (2000).
3. Reigeluth, C. M. Instructional-Design Theories and Models: A New Paradigm of
Instructional Theory, Volume II. Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Ass. (1999).
4. Edmonds, G. S., Branch, R. C. & Mukherjee, P. A Conceptual Framework for Comparing
Instructional Design Models. Educational Technology Research and Development, 42(4),
55-72 (1994).
5. Rowland, G. Designing Instructional Design. Educational Technology Research and
Development, 41(1), 79-91 (1993).
6. Gibbons A., Nelson J. & Richards R.. The Nature and Origin of Instructional Objects.
En D.A. Wiley, (Ed.), Instructional Use of Learning Objects. Association of Educational
Communications and Technology (2000).
7. Wiley D. Connecting learning Objects to Instructional Design Theory: A Definition, a
Metaphor, and a Taxonomy. En D.A. Wiley, (Ed.), Instructional Use of Learning
Objects.Association of Educational Communications and Tech. (2000).
8. Singh, H. Achieving Interoperability in e-Learning. Disponible en:
http://www.learningcircuits.org/2000/mar2000/Singh.htm (2000).
9. Bannan-Ritland B., Dabbagh N. & Murphy K. Learning Object Systems as
Constructivist Learning Enviroments: Related Assumptions, Theories and Applications.
En D.A. Wiley, (Ed.), Instructional Use of Learning Objects. Association of Educational
Communications and Technology (2000).
10. Grabowski, B. L. Generative Learning: Past, present & future. In D.H. Jonassen
(Ed.), Handbook of Research for Educational Communications and Technology. New
York: Simon Schuster, McMillan (1996).
AMBAR
Referencias Bibliográficas
11. Gery, G. Electronic performance support systems: How and why to remake the
workplace through strategic application of technology. Boston: Weingarten (1991).
12. Wilson, B. G. Reflections on constructivism and instructional design. En
C. R. R. Dills, A.J. (Ed.), Instructional Development Paradigms. Englewood Cliffs, NJ:
Educational Technology Publications (1997).
13. Spiro, R. J., Feltovich, P.J., Jacobson, M.J., & Coulson, R.L. Cognitive flexibility,
constructivism, and hypertext: Random access instruction for advanced knowledge
acquisition in ill-structured domains. En T. M. D. D. H. Jonassen (Ed.), Constructivism
and the Technology of Instruction: A Conversation. Englewood Cliffs, NJ: Lawrence
Erlbaum Associates (1987).
14. Caldera, G., Viloria C. Manejo de Objetos Distribuidos en Sistemas Manejadores de
Bases de Datos Orientados a Objetos (SMBDOO). Trabajo Especial de Grado,
Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Computación,
Caracas, Venezuela (2005).
15. Hernández, Y., Montilla J. Estudio Comparativo del Manejo de Objetos Multimedia en
los Sistemas Manejadores de Base de Datos Orientados a Objetos (SMBDOO)
Fastobjects y Jasmine ii. Trabajo Especial de Grado, Universidad Central de Venezuela,
Facultad de Ciencias, Escuela de Computación, Caracas, Venezuela (2005).
16. Rivas K., Bravo D. Objetos De Aprendizaje: Una Aproximación del Diseño
Instruccional a la Ingeniería de Software, Trabajo Especial de Grado. Universidad Central
de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Computación (2003).
17. Montaño N. Un Enfoque Interdisciplinario Para La Construcción De Productos De
Software basados En El Proceso Enseñanza-Aprendizaje Del Usuario. Propuesta de
Tesis Doctoral, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela (2005).
18. Montaño N., Acosta C., Gonzalez A. A Groupware Tool for the Managment and
Generation of Academic Web Site. Proceeding ISAS'2001, 7th International Conference
on Information Systems Analysis and Synthesis. Orlando- USA (2001).
AMBAR
Referencias Bibliográficas
11. Gery, G. Electronic performance support systems: How and why to remake the
workplace through strategic application of technology. Boston: Weingarten (1991).
12. Wilson, B. G. Reflections on constructivism and instructional design. En
C. R. R. Dills, A.J. (Ed.), Instructional Development Paradigms. Englewood Cliffs, NJ:
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13. Spiro, R. J., Feltovich, P.J., Jacobson, M.J., & Coulson, R.L. Cognitive flexibility,
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14. Caldera, G., Viloria C. Manejo de Objetos Distribuidos en Sistemas Manejadores de
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Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Computación,
Caracas, Venezuela (2005).
15. Hernández, Y., Montilla J. Estudio Comparativo del Manejo de Objetos Multimedia en
los Sistemas Manejadores de Base de Datos Orientados a Objetos (SMBDOO)
Fastobjects y Jasmine ii. Trabajo Especial de Grado, Universidad Central de Venezuela,
Facultad de Ciencias, Escuela de Computación, Caracas, Venezuela (2005).
16. Rivas K., Bravo D. Objetos De Aprendizaje: Una Aproximación del Diseño
Instruccional a la Ingeniería de Software, Trabajo Especial de Grado. Universidad Central
de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Computación (2003).
17. Montaño N. Un Enfoque Interdisciplinario Para La Construcción De Productos De
Software basados En El Proceso Enseñanza-Aprendizaje Del Usuario. Propuesta de
Tesis Doctoral, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela (2005).
18. Montaño N., Acosta C., Gonzalez A. A Groupware Tool for the Managment and
Generation of Academic Web Site. Proceeding ISAS'2001, 7th International Conference
on Information Systems Analysis and Synthesis. Orlando- USA (2001).
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Propuesta de Creación de la Unidad de Educación a Distancia de la