In this work we describe the design of an e-learning platform which integrates the use of reusable learning objects as the basic elements for the construction of itineraries, permitting the personalization of the learning process depending on the particular characteristics of each course subject and each user profile. The main goal is to describe the desired functionalities of such platform and the possible limitations that might arise when different technologies must be integrated, specially the gap between the current metadata definitions provided by the learning objects metadata standards, and the real requirements of the instructional design according to several pedagogical criteria, tutoring and personalization purposes. The proposed e-learning platform uses the SCORM standard as the basic core of the system and, extensively, it uses the LOM standard for describing the metadata of the reusable learning objects, but including the necessary modifications having in mind that the main goals of the project are the supervision of the learning process and its personalization.
1 Estudis d’Informa`tica i Multime`dia 2 Grup Operatiu de Desenvolupament Intranets 3 Estudis de Psicologia i Cie`ncies de l’Educacio´
Universitat Oberta de Catalunya
Av. Tibidabo 39–43, 08035 Barcelona
Tel. (+34) 932532300, Fax (+34) 934176495 {jminguillona,emor,fsantanach,lguardia}@uoc.edu Resumen En este art´ıculo se describe el disen˜o de una plataforma de e-learning que integra el uso de learning objects (objetos de aprendizaje) reutilizables como elementos ba´sicos para la construccio´n de itinerarios que permiten la personalizacio´n del proceso de aprendizaje en funcio´n de las caracter´ısticas especiales de cada curso y de cada perfil de estudiante. El objetivo es describir las caracter´ısticas deseadas de tal plataforma y las problema´ticas que se presentan cuando se integran diferentes tecnolog´ıas, especialmente el salto existente entre las definiciones de metadatos proporcionadas por los esta´ndares de marcado de objetos de aprendizaje, y la aplicacio´n de un modelo de disen˜o instruccional adecuado a este nuevo escenario. La plataforma propuesta apuesta por el uso del esta´ndard SCORM y, por extensi o´n, del esta´ndar LOM para el marcado de los objetos de aprendizaje, teniendo en cuenta que el objetivo central es el seguimiento del proceso de aprendizaje y la personalizacio´n del mismo.
Palabras clave: Learning objects, personalizacio´n, SCORM, LOM, dise n˜o instruccional, patrones de navegacio´n 1.
Una de las prestaciones ma´s importantes que debe ofrecer la utilizaci o´n de un entorno virtual para el aprendizaje a distancia es la personalizacio´n del proceso de aprendizaje. Dicha personalizaci o´n debe permitir la adaptaci o´n de todos los aspectos relativos al proceso de aprendizaje, especialmente aquellos relacionados con la planificacio´n temporal y la gesti o´n de contenidos, a las necesidades del estudiante, as´ı como a sus preferencias particulares. Para ello es necesario determinar que´ factores son determinantes dentro del proceso de dise n˜o de un itinerario formativo para que la adaptaci o´n del aprendizaje sea adecuada y ofrezca a los estudiantes la posibilidad de mejorar su rendimiento y nivel de satisfacci o´n.
El uso de objetos de aprendizaje (OA) reutilizables es claramente una herramienta
poderosa para el dise n˜o de procesos de aprendizaje que contemplen la personalizacio´n,
siempre y cuando se tengan en cuenta una serie de cuestiones importantes que afectan
a decisiones que hay que tomar al seleccionar la plataforma, ya que e´sta debera´
integrar dichos OA en un entorno virtual de aprendizaje. Aunque la definicio´n de objeto
de aprendizaje es muy amplia [
Uno de los objetivos que persigue el uso de OA es el de la reutilizacio´n. Cada OA cubre uno o ma´s objetivos concretos de aprendizaje, de manera que la construccio´n de cursos ma´s o menos complejos pueda realizarse mediante la combinacio´n de diferentes OA si se sigue una cierta estrategia de aprendizaje. As´ı pues, el proceso de aprendizaje se encuentra fragmentado en una serie de actividades que el estudiante debe realizar a partir de una pauta preestablecida. Esta fragmentacio´n permite una gran riqueza en forma de un gran nu´mero de combinaciones que pueden generarse a partir de todos los OA que constituyen un curso completo. Esto permite generar itinerarios formativos complejos de manera que la estrategia de aprendizaje pueda flexibilizarse. Por ejemplo, un objetivo de aprendizaje puede ser cubierto por uno o ma´s OA, por lo que podr´ıan establecerse categor´ıas en funcio´n del enfoque o nivel de profundizacio´n, o bien en base a las necesidades del estudiante. De esta manera, un objetivo de aprendizaje puede introducirse mediante un OA, por ejemplo, y en el caso que un proceso de evaluacio´n determine que el estudiante no ha alcanzado los objetivos prefijados con un nivel satisfactorio, un segundo OA con el mismo objetivo de aprendizaje puede usarse como refuerzo. Esta posibilidad de enlazar OA en funcio´n de decisiones que se toman de acuerdo con resultados o preferencias de forma dina´mica es lo que permite crear estrategias de aprendizaje complejas a partir de otras ma´s sencillas.
El uso de esta´ndares para la estructuracio´n del contenido de los OA es, por lo tanto,
una necesidad para asegurar una correcta conexio´n y compatibilidad entre diferentes
OA de manera que sea posible realizar lo expresado con anterioridad. Por lo tanto, es
importante asegurar un lenguaje de metadatos comu´n y lo suficientemente amplio y
rico para poder expresar toda la informacio´n necesaria relativa a todo el proceso de
aprendizaje, que debera´ ser recogida por el sistema para poder realizar el seguimiento
de los estudiantes. De la misma forma, es necesario un sistema basado en reglas para
poder expresar las relaciones entre OA y poder construir secuencias o itinerarios de
aprendizaje a partir de los mismos. Un reciente trabajo de K. Verbert et al. [
Este art´ıculo esta´ estructurado de la manera siguiente: el apartado 2 describe los aspectos pedago´gicos a tener en cuenta en el proceso de disen˜o de las secuencias de aprendizaje o itinerarios. El apartado 3 describe la estructura de la plataforma de elearning haciendo e´nfasis en los detalles tecnolo´gicos de la misma y en co´mo se cubren las necesidades descritas en el apartado anterior por los esta´ndares de e-learning escogidos. Finalmente, las conclusiones de este art´ıculo y las l´ıneas de trabajo actuales y futuras en este campo se encuentran en el apartado 4.
Cuando se habla de personalizacio´n, te´rmino usado ampliamente [
Habitualmente, los estudiantes de una asignatura a trave´s de un entorno virtual disponen de un temario que puede incluir la realizacio´n de ciertas actividades de cara´cter diverso, as´ı como de una planificacio´n temporal que les ayuda a seguir un ritmo de trabajo para alcanzar los objetivos de aprendizaje. El objetivo de la personalizacio´n es adaptar este temario y la planificacion temporal propuesta a cada estudiante, contemplando diferentes conocimientos previos de la materia, distintos niveles y necesidades de profundizacio´n, as´ı como diferentes estilos de aprendizaje.
El disen˜o instruccional tiene ante s´ı el reto de hacer de la informacio´n y su forma
de presentacio´n un objeto para el sujeto estudiante que le resulte una herramienta para
aprender. En este sentido, tal y como M.E. Chan [
Un punto importante es co´mo definir todo este tipo de relaciones que aparecen en
el momento de disen˜ar uno o ma´s itinerarios sin afectar a los propios OA, ya que e´stos
pueden ser usados en otros entornos sin que por ello sea necesario conocer detalles
de cada contexto donde deban operar dichos OA. Para ello es necesario realizar una
abstraccio´n del concepto de itinerario y ponerlo a un nivel superior del concepto de OA,
de manera que la informacio´n sensible relativa a la personalizacio´n, entendida como
adaptacio´n de los itinerarios a las capacidades y/o necesidades de cada estudiante, no
se encuentre integrada en cada OA, sino que sea compartida entre todos los OA a un
nivel superior. El uso de estructuras de descripcio´n de recursos (Resource Description
Framework o RDF, esquema comu´n u ontolog´ıa que describe los recursos educativos a
intercambiar) permite esta separacio´n de niveles y dota de significado a los documentos
en formato XML (eXtensible Markup Language) [
La administracio´n de los OA guarda mucha relacio´n con el disen˜o instruccional, pero sin embargo, el esta´ndar de la IEEE en sus recomendaciones de metadatos (es decir, LOM) no deja claro co´mo etiquetarlos de acuerdo a su uso y su relacio´n con las metodolog´ıa de aprendizaje. Es por este motivo que, antes de avanzar en este sentido, sea necesario definir con ma´s detalle los conceptos de itinerario (formativo), objeto de aprendizaje, personalizacio´n y individualizacio´n del aprendizaje; la concrecio´n de dichos conceptos es de gran ayuda para matizar los contextos, las interrelaciones entre los OA y los individuos, as´ı como las acciones, efectos y resultados que se hayan predeterminado.
Es importante destacar en este punto que la plataforma que se propone a continuacio´n no persigue una individualizacio´n completa del proceso de aprendizaje, sino ma´s bien una personalizacio´n con un nivel de detalle no orientado al estudiante sino a su tipolog´ıa, entendiendo que diferentes estudiantes pueden compartir un mismo perfil, unos mismos objetivos y unas mismas necesidades. 3.
El disponer de una plataforma que permita la organizacio´n de los contenidos en un
grafo que incluya una sema´ntica para la descripcio´n de los itinerarios es tambie´n
interesante desde el punto de vista del seguimiento y monitorizacio´n del proceso de
aprendizaje por parte del equipo de profesores. Todas las decisiones tomadas tanto por los
usuarios del entorno virtual de aprendizaje como por el sistema de reglas que se extrae
de la ejecucio´n del runtime SCORM pueden ser registradas y analizadas
posteriormente con el objetivo de detectar posibles errores, necesidades y comportamientos de los
usuarios. La utilizacio´n de herramientas provenientes del campo del ana´lisis estad´ıstico
y de la miner´ıa de datos puede ser u´til para descubrir relaciones entre variables ocultas
no evidentes, as´ı como patrones de navegacio´n que siguen los usuarios al estudiar un
curso estructurado segu´n la arquitectura planteada, permitiendo un ana´lisis cuantitativo
del uso real de las posibilidades de personalizacio´n que ofrece la plataforma, de forma
parecida a como se describe en [
Un entorno virtual de aprendizaje que permita la gestio´n y distribucio´n de OA que
puedan personalizarse tiene que tener caracter´ısticas y funcionalidades que hagan
posible que los estudiantes puedan ser part´ıcipes de su propio proceso de aprendizaje;
la participacio´n activa del sujeto en los diferentes procesos de captacio´n, seleccio´n y
organizacio´n de las diferentes informaciones que le llegan de los OA dan lugar a la
construccio´n de un conocimiento activo y no a una mera adquisicio´n. Dicha actividad
del estudiante tiene que ser una actividad orientada y organizada a trave´s del disen˜o
instruccional y corresponder´ıa tambie´n a intereses personales y no so´lo al disen˜o curricular
de la asignatura o del curso. Tal y como sen˜ala Wiley [
Son conocidas las dudas que el esta´ndar SCORM y ma´s concretamente LOM ha
generado en la comunidad de educadores y pedagogos debido al enfoque general del
mismo. Tal y como detalla J. Sarsa [
El conjunto de esta´ndares y recomendaciones que constituyen SCORM (Sharable
Content Object Reference Model) en su versio´n 1.3 (llamada SCORM 2004) [
En lo referente a la descripcio´n de los contenidos, SCORM propone para ello el
esta´ndar de IEEE llamado LOM (Learning Object and Metadata) [
Un aspecto que si que es de vital importancia para la plataforma es la presentacio´n y secuenciacio´n de contenidos. La secuenciacio´n es la forma en que un estudiante puede interaccionar con un contenido en cada momento del proceso de aprendizaje. As´ı pues, podr´ıamos definir un tipo de secuenciacio´n donde el estudiante pudiese acceder a cualquier OA de un curso, u otro tipo de secuenciacio´n donde el estudiante so´lo pudiera acceder a un OA si ha adquirido de forma satisfactoria los conocimientos de los OA previamente estudiados. Uno de los objetivos de la plataforma es definir y cambiar las secuenciaciones asociadas a un conjunto de LO’s a partir del ana´lisis de los datos recogidos en la monitorizacio´n del proceso de aprendizaje de los estudiantes. SCORM propone para definir la secuenciacio´n la recomendacio´n de IMS llamada Simple Sequencing. El u´ltimo aspecto en el que incide SCORM es en lo referente al seguimiento del proceso de aprendizaje del estudiante. SCORM propone el modelo de datos CMI de AICC como base para almacenar datos de seguimiento del aprendizaje del estudiante. Este modelo es suficientemente extenso para los propo´sitos de la plataforma propuesta y goza de mucha aceptacio´n en la industria y en especial en lo concerniente a soluciones e-learning para la formacio´n a empresas. Las plataformas de e-learning que implementan esta recomendacio´n disponen del componente llamado SCORM Run-Time Environment que hace tecnolo´gicamente posible la obtencio´n de los datos de seguimiento del proceso de aprendizaje. Los datos obtenidos mediante seguimiento son una de las fuentes de ana´lisis para la personalizacio´n basada en itinerarios.
La figura 1 muestra el diagrama de mo´dulos que componen la plataforma de elearning propuesta y el ciclo de reutilizacio´n de la informacio´n que se genera durante el uso de la misma por parte de los usuarios, en este caso los estudiantes que toman parte de los cursos.
La idea ba´sica de funcionamiento de la plataforma, desde el punto de vista del uso que le da el equipo docente, es la siguiente: siguiendo el proceso definido por el disen˜o instruccional, el equipo docente disen˜a un conjunto de recursos docentes y actividades que sera´n dispuestos de acuerdo con una planificacio´n temporal y un calendario, dependiendo de la duracio´n del curso y los objetivos del mismo. Estos recursos docentes son en realidad OA que utilizan un esta´ndar (LOM en este caso) para la descripcio´n de los metadatos necesarios para su inclusio´n en la plataforma de e-learning, haciendo e´nfasis en aquella informacio´n sensible a la personalizacio´n y a la reutilizacio´n.
V i r t u a l C a m p u s
Figura 1. Plataforma de e-learning.
A partir de la combinacio´n de los OA y las restricciones del calendario y la
planificacio´n, se construyen uno o ma´s itinerarios posibles teniendo en cuenta todos los factores
que influyen en este proceso de disen˜o: disponibilidad de distintos OA para alcanzar el
mismo objetivo docente, restricciones de precedencia y concurrencia causadas por las
relaciones entre OA, etc. De esto se encarga el mo´dulo ITINERARY Builder, que
utiliza el lenguaje XML como herramienta ba´sica para la arquitectura de la informacio´n,
construyendo un documento RDF que describe las relaciones entre OA necesarias para
describir los itinerarios formativos. Estos itinerarios son posteriormente convertidos a
un formato va´lido para una plataforma de e-learning basada en el esta´ndar SCORM [
Este seguimiento en tiempo real es factible dado que todas las acciones realizadas por los usuarios del sistema son registradas, ya sea a trave´s de los ficheros de log de los servidores web del entorno virtual, o por la propia base de datos que utiliza el mo´dulo runtime del esta´ndar SCORM para almacenar los eventos que se producen durante el uso de los components del sistema. Toda esta informacio´n es recogida y analizada por un mo´dulo que, usando el conocimiento almacenado previamente y el know-how del equipo de disen˜adores instruccionales y del equipo docente, permite tambie´n, a posteriori, la extraccio´n de los patrones de navegacio´n ma´s relevantes, para intentar determinar que´ estrategias y itinerarios han sido los ma´s provechosos, as´ı como detectar posibles problemas.
Desafortunadamente, no existe una teor´ıa universal que de´ soporte a los OA
reutilizables. Existen, pero, diferentes metodolog´ıas ad-hoc que cubren necesidades propias
de cada contexto, como por ejemplo [
Es importante destacar que el uso de un sistema de monitorizacio´n continuo no debe
verse como una amenaza de su privacidad [
En este art´ıculo se ha presentado el disen˜o de una plataforma que permite la integracio´n de objetos de aprendizaje en itinerarios disen˜ados de acuerdo con unos criterios de personalizacio´n que incluyen aspectos relativos al usuario y al proceso de disen˜o instruccional. Aunque actualmente so´lo se dispone de parte de los mo´dulos descritos en el apartado 3.2, se esta´ trabajando en la definicio´n de una metodolog´ıa de marcado de los OA y de los datos de seguimiento del proceso de aprendizaje. Resultados preliminares obtenidos al analizar los patrones de navegacio´n de los estudiantes del campus virtual de la Universitat Oberta de Catalunya muestran que existen al menos tres tipolog´ıas de estudiantes que deber´ıan tomarse en cuenta a la hora de disen˜ar itinerarios formativos: estudiantes que se conectan d´ıa a d´ıa, y que siguen las actividades propuestas por el profesorado, tanto obligatorias como voluntarias; estudiantes que se conectan los fines de semana, y so´lo realizan las actividades obligatorias; y estudiantes que so´lo se conectan para realizar las actividades obligatorias en los plazos establecidos. A partir de esta informacio´n, el propo´sito de la plataforma es poder facilitar que existan tres itinerarios que reflejen estas tres tipolog´ıas, y que puedan preestablecerse de antemano mediante el proceso de disen˜o instruccional. El esta´ndar SCORM en su versio´n ma´s reciente, que engloba partes de otros esta´ndares de e-learning como algunas de las recomendaciones de IMS o el esta´ndar LOM, permite plantearse una plataforma como la propuesta con suficientes garant´ıas tecnolo´gicas. Toma en este punto especial importancia la utilizacio´n de XML como lenguaje de descripcio´n comu´n a todos los esta´ndares y el uso de RDF (tambie´n basado en XML) para poder expresar los conceptos necesarios de personalizacio´n e itinerarios. XML es un formato asombrosamente moldeable y transformable. Esto implica que todos los datos hoy basados en SCORM podr´ıan ser fa´cilmente transportables a futuras adaptaciones o ampliaciones del propio SCORM o de otros competidores sin excesiva complejidad ni coste. Hoy en d´ıa se puede discutir, y es necesario hacerlo, sobre la forma, taman˜o, obligatoriedad, complejidad idoneidad, etc., de un determinado esta´ndar para el e-learning, pero afortunadamente existe un consenso total en el hecho de que dicho esta´ndar deber´ıa ser representado mediante XML o, lo que es lo mismo, fa´cilmente transformable a las propuestas de otros investigadores.
Como l´ıneas de investigacio´n actuales y futuras que aparecen en este trabajo, se pueden destacar las siguientes. Por ejemplo, existe una necesidad de definicio´n de las herramientas de miner´ıa de datos que son necesarias para la extraccio´n de los patrones de navegacio´n y de la definicio´n de las variables o eventos que se consideran relevantes para el proceso de personalizacio´n. Tambie´n es necesario estudiar los aspectos de disen˜o de las interfaces de usuario que permitan integrar de manera no intrusiva el sistema de recomendaciones propuesto por la plataforma. Finalmente, otro de los puntos interesantes que es necesario introducir en este proyecto y que actualmente esta´ bajo consideraci o´n es la integraci o´n entre navegaci o´n o uso online del sistema y la posibilidad de que el usuario realize parte de esta actividad de manera off-line. Es necesario, por lo tanto, definir un sistema de sincronizaci o´n que recoja la informaci o´n local del usuario off-line y la combine con la informaci o´n de la base de datos que mantiene el estado del sistema. La utilizaci o´n de agentes software m o´viles es una posibilidad interesante.
Este trabajo ha estado parcialmente financiado por el MCYT y los fondos FEDER mediante el proyecto TIC2003-08604-C04-04 MULTIMARK.