Conferencia de la Asociación Española para la Inteligencia Artificial’2003 San Sebastián – España

1. Conferencia de la Asociación Española para la Inteligencia Artificial’2003San Sebastián – España Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

2. Estado del Arte de los Sistemas de Enseñanza Inteligentes Ana Lilia Laureano Cruces e-mail : clc@correo.azc.uam.mx http://delfosis.uam.mx/~ana/AnaLilia.html Universidad Autónoma Metropolitana – Azcapotzalco - MEXICO Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

3. Temas • Historia • Módulo del Domino • Modelo de Estudiante • Módulo Tutorial • Interfaz • Agentes en los SEI • Agentes Pedagógicos • Conclusiones Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

4. Psicolgía Cognitiva Técnicas de Aprendizaje y Diagnóstico de errores SEI Inteligencia Artificial e Ingeniería de Software Figura 1 - Domino de los SEIs Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

5. Historia • Se Fundamenta y Cristaliza la tecnología de los SEI (1972 – 1982) • Modulo del Dominio • Modelo de Estudiante • Modulo Tutorial • Interfaz Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

6. Historia • Innovaciones en los diferentes elementos • Sistemas de ayuda y consejo • Modelado de estrategias para enseñanza específica en diferntes dominios • Aprendizaje Automático • Modelado del estudiante Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

7. Módulo del Domino o Experto • Es el módulo que contiene el concimiento específico y detallado que se pretende enseñar. • Cómo codificar el conociemnto • Cómo representar la experticia Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

8. Técnicas de Diseño • Caja Negra • Caja de Cristal • Modelos Cognitivos Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

9. Experto Caja Negra • El conocimiento se encuentra compilado • Sistemas Expertos • La respuesta del sistema se basa en entradas y salidas • SOPHIE • Entronos de aprendizaje reactivos • No se pueden detallar las explicaciones Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

10. Experto Caja de Cristal • Ingeniero del conocimiento • Experto en el domino • Conocimiento articulado • Contrucción se divide en dos etapas • Adquisición del conocimiento • Automatizar ese conocimiento Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

11. Experto Caja de Cristal • Debido al conocimiento articulado la enseñanza resulta más factible. • Se llega a niveles de más detalle profundos durante el proceso de enseñanza. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

12. Modelos Cognitivos • El objetivo es desarrollar una efectiva simulación de la solución de un problema. • En esta técnica el conocimiento se divide en componentes que guardan una realción directa con la forma en que el humano los clasifica y los utiliza. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

13. Modelos Cognitivos • La taxonomía del módulo experto permite una comunicación sistema-experto más profunda. • Los modelos llevan gran cantidad de tiempo en el desarrollo. • Las ciencias cognitivas: análisis cognitivo de tareas, análisis de tareas, análisis de razonamiento cualitativo. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

14. Modelos Cognitivos • Consideraciones • Qué componentes procedentes del análisis cognitivo son importantes para el proceso tutorial • Con qué nivel deben ser presentados estos componentes • Cómo deben ser tartados los diferentes tipos de conocimiento. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

15. Tipos de Conocimiento • Para el módulo experto es importante conocer el tipo de conocimiento: • Procedimental: conocimiento que subyace a una tarea. • Declarativo: hechos que no guardan relación con su uso. • Cualitativo: habilidad del humano para simular y razonar con respecto a procesos dinámicos de forma mental. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

16. Representación del Conocimiento • Es un formalismo que esta íntimamente ligado: • Con la técnica de detección de errores • Intervención durante el proceso tutorial Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

17. Representación del Conocimiento • Formalismos para representar el conocimiento: • Reglas de producción • Experto compilado • Redes semánticas • Marcos • Lógica de predicados Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

18. El modelo de estudiante • Contiene todos los datos del estudiante en un instante dado. Esta información sirve para: • Diagnosticar los efectos del proceso tutorial • Elegir el siguente tipo de tema de enseñanza • Tipo de táctica a utilizar (enseñanza, o remedial) Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

19. El modelo de estudiante • Consta de dos componentes: • Base de datos: representa el comportameinto del estudiante durante el proceso tutorial • El proceso de diagnóstico que manipula a la base de datos Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

20. Dimensiones del espacio en el modelo del estudiante • El ancho de banda • Tipo de conocimiento a ser enseñado • Diferencias entre el estudiante y el experto Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

21. El ancho de banda • Se refiere a la entrada de diferentes tipos de información. • Se proponen tres diferentes niveles de información autocontenidos en orden decreciente • Nivel 1 estados mentales • Nivel 2 estados intermedios • Nivel 3 estados finales Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

22. Tipo de conocimiento a ser enseñado • Diferentes técnicas de tratamiento durante el proceso tutorial de acuerdo al tipo de conocimiento a ser enseñado: • Procedimental • Declarativo • Cualitativo Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

23. Diferencias entre el estudiante y el experto • Estan representadas por el modelo del experto más: • Una lista de los elementos que el estudiante no tiene y el experto si (missing conception) • Una lista de los elementos que el estudiante tiene y el experto no (misconceptions) Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

24. Diferencias entre el estudiante y el experto • Existen diferentes técnicas de implementación: • Overlay • Archivos de errores • Librería de errores hechas en partes Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

25. Técnicas de diagnóstico • Existen diferentes técnicas de diagnóstico de acuerdo al tipo de conocimiento. VanLhen (1988) propone 9 técnicas que se concentran en la tabla siguiente, donde además se hace una recomendación de uso de acuerdo: • Al ancho de banda • Tipo de conocimiento Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

26. Tabla 1 - Técnicas de Diagnóstico propuesta por VanLehn (1988) Tipo de Conocimiento Procedimental no-ordenado Procedimental ordenado Declarativo Ancho de Banda Estados Mentales Seguimiento de una Ruta (1) Estados Intermedios Seguimiento de Asuntos (5) Reconocimiento de un Plan (4) Sistema Experto (6) Estados Finales Encontrando la Ruta (2) Condición por Inducción (3) Arbol de Decisiones (7) Generación y Prueba (8) Diagnóstico Interactivo (9) Generación y Prueba (8) Tabla 1. Técnicas de diagnóstico propuestas por VanLehn (1988) Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

27. Modulo tutorial • Este módulo esta realcionado con: • El diseño del curriculum • Forma de enseñar ese curriculum • Las intervenciones tutoriales • Control sobre el curriculum y su secuencia • Ser capaz de responder a preguntas hechas por el usuario • Darse cuenta de que el usuario necesita ayuda Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

28. Aspectos centrales en el diseño del módulo tutorial • Control sobre la selección y secuenciación • Estilo de aprendizaje • Estilo de la enseñanza • Tipo del dominiom de la TC Estos aspectos estan intimamente ligados durante el diseño del módulo Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

29. Formas de control y secuenciación en los SEIs • Básicamente existen 3 tipos de control de sistemas: • Basados en reglas • Basados en autómatas de estados pedagógicos • Basados en planificación Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

30. Sistemas basados en reglas • Son aquellos que han sido construidos en base a un sistema experto. • Existen básicamente dos paquetes de reglas: • Las que componen la base del conocimiento del sistema experto • Las encargadas del proceso tutorial • Reglas para acumilar certeza (premisa) • Reglas para seleccionar un procedimiento de discurso (acción) Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

31. Sistemas basados en autómatas de estados pedagógicos En este tipo de control el componente encargado del proceso tutorial esta formado por un conjunto de unidades de decisión organizadas en tres niveles (pueden ser mas) de planificación que refinan sucesivamente las acciones del tutor. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

32. Niveles de decisión del componente encargado del proceso tutorial • En el nivel superior (Pedagógico) • Se decide la frecuencia de interrupción al estudiante y la frecuencia con que se verificará su conocimiento • En el segundo nivel (Estratégico) • Se refina la decisioón pedagógica en estratégia especificando el método que se va a usar • En el tercer Nivel (Táctico) • Se selecciona una táctica para implementar la estrategia Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

33. Componente encargado del proceso tutorial La implementación de este componente es similar a una red de transición que se atraviesa de estado a estado mediante una rutina iterativa a través de un espacio de caminos. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

34. Sistemas basados en planificación • Es un mecanismo de control para tutores de cursos largos. • Existen dos tipos de planificación: • Estática • Dinámica Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

35. Sistemas basados en planificación El proceso de planificación consiste en decidir el curso de una acción antes de que se realice, y un plan es la representación del curso de dicha acción Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

36. Sistemas basados en planificación Un planificador es un programa que parte de un estado inicial e intenta alcanzar el estado final deseado mediante la aplicación de un conjunto de operadores sobre los objetos que componen el mundo en el que opera Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

37. Sistemas basados en planificación • Un planificador incorpora una base de conocimiento formada por: • Operdores de cambio de estado • Base de datos en la que se caracteriza el estado final y los objetivos • Un mecanismo de inferencia Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

38. Sistemas basados en la reactividad • Estos sistemas implementan su comportamiento en una arquitectura de agentes (multagente) • Los agentes tienen características reactivas • Se distribuye el control entre los agentes Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

39. Sistemas basados en la reactividad • Las caracteristicas de estos sistemas son: • No existe un modelo exhaustivo del entorno sobre el que el sistema pueda razonar • El modelo sobre el que toma decisiones es el mundo real • El control de un sistema reactivo depende: • De los objetivos de cada agente • Interacción con el mundo real Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

40. El estilo de aprendizaje • Se refiere a la mejor forma de enseñar un determinado dominio • Existen cuatro estilos de aprendizaje que tienen una correspondencia con las experiencias que se tienen durante el proceso de aprendizaje: • Activo vs. Vivir la experiencia • Reflexivo vs. Reflexión • Teórico vs. Generalización y elaboración de hipótesis • Pragmático vs. aplicación Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

41. El estilo de enseñanza • Representa la contraparte del aprendizaje y debe ser diseñado de forma tal que saque ventaja del estilo de aprendizaje. • El proceso tutorial debe abordarse como un proceso de comunicación más que como un proceso de comunicación convencional Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

42. El tipo del dominio Se refiere a la diferencia que existe entre el tipo de tutor: expositores y procedimentales Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

43. El tipo del dominio • Tutor expositor El énfasis se encuentra en el conocimiento factual y a partir de este conocimiento se infieren las habilidades que pertenecen al conocimiento declarativo Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

44. El tipo del dominio • Tutor procedimental Se encargan de enseñar habilidades y procedimientos, funcionan más como entrenadores; mostrando el uso de habilidades a través del desarrollo de problemas. Dentro de su contenido se encuentran problemas orientados a pruebas y practicas especiales. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

45. Curriculum • El diseño del curriculum se aborda desde dos perspectivas: • El sistema esta centrado en el aprendizaje o en la enseñanza • Encontrar una adecuada representación para el material a enseñar(relacionado con la enseñanza y el módulo experto) • Seleccionar y secuenciar ese material(relacionado con el tipo de control) Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

46. Preguntas sobre el proceso enseñanza-aprendizaje • Los estudiantes relamente aprenden • Grado aplicabilidad del conocimiento adquirido • Son suficientes los conocimientos para continuar estudios • Cuando queda obsoleto lo aprendido Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

47. Modelo Innovador • Enriquecer el diseño didáctico con las ciencias cognitivas • Estrategias cognitivas. Nuevos Modelos: • Diferentes fuentes teoricas • Un enfoque integral de: conocimientos, habilidades, actitudes y valores. • Estrategias cognitivas que activen procesos mentales que propicien el aprendizaje. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

48. Diseño Didáctico: • Defincición del curriculo en términos de proyecto global. • La comprensión, el mejoramiento y la aplicación de métodos de enseñanza. • Combinación óptima de métodos de enseñanza. • Contextos donde se espera que dichos métodos produzcan mejores resultados. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

49. Teorías de Competencia (Esquemas Mentales) • Qué tiene que ser calculado • Cuándo y • Porqué • Se desarrolla un algoritmo que represente lo anterior Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO

50. Esquemas Mentales • Son abstracciones funcionales. • Un marco deductivo. • Encontrar relaciones entre los modelos cualitativos y las explicaciones causales. Universidad Autónoma Metropolitana - MEXICO