M-learning en Ingeniería Informática

1
Aprendizaje móvil en Ingeniería
Informática
Estefanía Martín Barroso
estefania.martin@urjc.es
http://www.escet.urjc.es/~emartin
m-learning: la educación en tu bolsillo

2
Participantes
Estefanía Martín - URJC
Rosa Mª Carro – UAM
Pilar Rodríguez - UAM
Alvaro Ortigosa – UAM
Pablo A. Haya – UAM
Alan Dix – Lancaster University - UK

3
Contenidos
Motivación y objetivos
Mecanismo de recomendación
Información
Funcionamiento
Implementación
Representación de la información
Facilidades a los autores
Sistema
Evaluación
Recomendaciones
Encuesta
Conclusiones
Trabajo actual

4
Motivación I
Rápida evolución de las redes inalámbricas
Tipos diferentes de dispositivos:
Ordenadores personales, portátiles,...
Dispositivos móviles: PDAs, teléfonos, ...
Ritmo de vida frenético:
Realizar actividades pendientes
Posibilidad de realización de actividades a
través de Internet:
Desde cualquier lugar
En cualquier momento
Utilizando distintos dispositivos
TRABAJO ACTUALCONCLUSIONESEVALUACIÓNIMPLEMENTACIÓNMECANISMOMOTIVACIÓN

5
Recomendación de actividades, adaptación de
espacios de trabajo
En función de:
Tareas a realizar
Características del usuario y acciones
Contexto: localización, tiempo y dispositivos disponibles
Útil Sistemas de Recomendación basados en el
contexto:
A cada usuario en cada situación
Además, distintas recomendaciones
Mismo usuario, distintos contextos
Distintos usuarios, contextos iguales
Motivación II

6
Objetivo
Facilitar la creación de entornos:
Recomendar actividades individuales o colaborativas
a cada usuario en cada momento en función de:
Características personales y preferencias
Acciones
Contexto actual
Dar soporte a la realización de las mismas:
Generación de espacios de trabajo adecuados
Mecanismo de recomendación general para
distintas áreas de aplicación + facilidades
autores

7
Esquema general
USUARIOS
Entornos y
Actividades
E FD
CBA
G H I
Criterios de
Recomendación y
Adaptación
Contenidos
AUTORES
Actividades
y Espacios
de Trabajo
Reglas
Acciones Usuarios
Mecanismo de
Recomendación

8
Mecanismo de Recomendación
Información
Para poder realizar la recomendación de
actividades y adaptación de espacios de trabajo
es necesario almacenar y gestionar información
sobre:
Usuarios y grupos
Actividades
Contenidos multimedia y herramientas
Criterios de recomendación y adaptación

9
Modelo de Usuario
Información personal:
Datos personales: nombre, dirección, dirección de correo
electrónico, teléfono móvil, etc.
Características personales: idioma, edad, nivel de
conocimientos previo, estilo de aprendizaje, etc.
Preferencias: tipo de información deseada, objetivos, etc.
Acciones: actividades realizadas, resultados obtenidos,
tiempo dedicado, orden de realización, etc.
Contexto:
Localización física
Tiempo disponible
Dispositivo utilizado

10
Rasgos de Adaptación
Valores discretos
Intervalos de valores numéricos
general, detalladapreferencia_general
español, inglésidioma
[0,100]% aciertos en ejercicios
secuencial, globalestilo_aprendizaje_dim4
sensorial, intuitivoestilo_aprendizaje_dim3
visual, verbalestilo_aprendizaje_dim2
activo, reflexivoestilo_aprendizaje_dim1
básico, avanzadoconocimiento
nuevo, repetidorprocedencia
[0,∞)tiempo
pc, pda, portátil, teléfonodispositivo
casa, clase, laboratorio, otros, cualquieralugar
Posibles ValoresRasgo

11
Entorno
Características generales:
Idiomas a los que se dará soporte en el entorno
Descripción del entorno en los distintos idiomas
Rasgos a considerar para la recomendación y adaptación
Actividades a realizar
[0,1440]tiempo
pda, portatil, pc, telefonodispositivo
casa, clase, laboratorio, otroslugar
BooleA, BA_Theo, BA_Sim, BA_Example, BA_Mat, BA_Circuits,
BA_Build_Circuits, BA_Operations, BA_Gates, Test_Práctica1,
BA_And, BA_Or, BA_Nand, BA_Not, BA_Xor, Set_Tests,Set_Exers
Actividades
visual, verbalLS
básico, avanzadoconocimiento
Rasgos
Algebra de Boole, Boolean AlgebraDescripciones
español, inglésIdiomas
VALORESCARACTERÍSTICA

12
Actividades
Unidad básica del entorno
Consta de:
Identificador
Descripción
Tipo:
Leer teoría
Observar ejemplos
Interactuar con simulaciones
Ejercicio tipo test
Ejercicio de rellenar espacios en blanco
Fecha de inicio/finalización (si procede)
Tiempo mínimo/máximo de realización (si existe)
Realizada a través de un espacio de trabajo
Repasar
Tarea colaborativa
Enviar / recibir mensajes
Reunión / tutoría
...

13
Espacios de trabajo
Una misma actividad, distintos contenidos:
Características de los usuarios (estilos de
aprendizaje, experiencia)
Dispositivo utilizado
Un mismo contenido, distintas actividades

14
Esquema general
Modelo de usuario Modelo de grupo
Generador de
Espacios de
Trabajo
Contenidos
y
Herramientas
Reglas de
Espacios de Trabajo
Colaborativos
RECOMENDACIÓN BASADA EN
INFORMACION DE OTROS USUARIOS
Reglas de Recomendación
G
E
F
D
C
B
A
Gestor de
Actividades
Actividades y
Conjuntos de Actividades
RECOMENDACIÓN BASADA EN REGLAS
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA

15
Recomendación Basada En Reglas
Filtro
Estructural
Filtro general
de contexto
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA
Filtro
Individual
Estructurales Filtros Generales Restricciones Individuales
G
E
F
D
C
B
A
Gestor de
Actividades
Actividades
y

16
Recomendación basada en
Reglas – Condiciones
Condiciones de Activación:
Si no existen, la regla se aplicará siempre
Si existen, la regla se aplicará si se cumple la
condición
Criterios relacionados con:
Rasgos personales del usuario
Contexto
Acciones previas
...
Tipos:
Simples
Compuestas: Operadores lógicos (“Y”, “O” y “NO”)

17
Reglas Estructurales I
Recomendación basada en organización y relación entre
las actividades
Agrupación de actividades en otras compuestas
Guía de navegación (flexible o directa)
Interdependencias
Especificación:
Actividad compuesta
Actividades que forman la actividad compuesta
Modo de realización: secuencial - flexible
Condición de activación (si existe):
Otras actividades
Características personales de los usuarios / contexto
Basadas en las reglas de adaptación de sistema Tangow

18
Reglas Estructurales
BA_Theo, BA_Example,
BA_Sim, BA_Build_Circuits
BooleAflexibleprocedencia=repetidor
BA_Intro, BA_Theo,
BA_Example, BA_Sim,
BA_Build_Circuits
BooleAdirectaprocedencia=nuevo
SubactividadesActivityGuíaCondición de ActivaciónId

19
Filtros Generales de Contexto
Recomendación basada en tipos de actividades más
adecuados para cada contexto
Puede variar según tipos de usuarios
Condición de activación:
Contexto de los usuarios
Características personales (si se desea)
MensajesNolugar = clase
Repaso
Material
Sí(conocimiento_previo =básico) Y (tiempo<30)
O
(conocimiento_previo =avanzado) Y (tiempo<15)
TipoRecCondición de ActivaciónId

20
Reglas de Requisitos Individuales
Recomendación basada en restricciones de
realización de actividades concretas:
Características personales de los usuarios o del grupo
Realización previa de otra/s actividad/es
Fecha de inicio
Contexto de los usuarios
Etc.
BA_Operationstiempo>=10
Lab_Test1(lugar = laboratorio) Y (fecha=2008.05.20 15:00)
ActividadCondición de ActivaciónId

21
Esquema general
Generador de
Espacios de
Trabajo
Contenidos
y
Herramientas
Reglas de
Espacios de Trabajo
Colaborativos
G
E
F
D
C
B
A
Gestor de
Actividades
Actividades y
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA

22
Información de otros usuarios I
¿Y si no hay información sobre la
adecuación de una actividad?
Solución: Recomendación basada en
acciones de otros usuarios. Modelos de
Markov

23
Información de otros usuarios II
Clasificador
de
Usuarios
Buscador
de
Recomendaciones
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA
Grafos
de
recorridos

24
información de otros usuarios III
Clasificación de usuarios según rasgos de adaptación:
Vector de atributos con rasgos personales + contexto
Ejemplo:
Estilo de aprendizaje (sensorial, intuitivo) y dispositivo
(PC/portátil, PDA)
Clasificación:
Clase 1: sensorial + PC/portátil
Clase 2: sensorial + PDA
Clase 3: intuitivo + PC/portátil
Clase 4: intuitivo + PDA
Para cada clase, obtener grafo de recorrido de
actividades:
Nodos: Actividades que forman parte del entorno
Arcos: Probabilidad de realizar una actividad después de otra

25
información de otros usuarios IV
Proceso de recomendación:
Tipo de usuario involucrado
Última actividad realizada (origen)
Actividad sobre la que se desea obtener información
(destino)
Grafo de recorridos entre actividades de usuarios
similares
Probabilidad (P) de realizar la actividad destino desde
la origen con respecto a cada una de las posibles
actividades destino:
si P ≥ 30% recomendada
si P < 30% disponible pero no recomendada

26
información de otros usuarios V
Procesamiento de datos dinámicos
almacenados en logs de CoMoLE, consultando:
Orden de realización de actividades
Contexto de los usuarios cuando las realizaron
Características personales
Salida:
Ficheros con información sobre la interacción de
distintos tipos de usuarios (distintas clases)
Número de usuarios clasificados en cada clase
Recorridos de actividades realizadas por los usuarios
de cada clase

27
información de otros usuarios VI
José
BooleA
BA_Theo
NO RECOMENDADAS
BA_Sim
BA_Gates
BA_And
DISPONIBLES
Coleccion_Tests
Coleccion_Exers
BA_Or
BA_Not
BA_Build_Circuits
Test_Practica1
BA_Operations
NO DISPONIBLES
BA_Nand
BA_Xor
Review
RECOMENDADAS
BA_Mat
Colección_Tests
Colección_ExersBA_Gates
BA_Theo
100%100%
10%
5%
95%
90%
BooleA
BA_Theo
BA_Sim
Coleccion_Tests
Coleccion_Exers
NO RECOMENDADAS
BA_Gates
BA_And
BA_Or
BA_Not
BA_Build_Circuits
Test_Practica1
BA_Operations
NO DISPONIBLES
BA_Nand
BA_Xor
Review
RECOMENDADAS
BA_Mat

28
Esquema general
Generador de
Espacios de
Trabajo
Contenidos
y
Herramientas
Reglas de
Espacios de Trabajo
Colaborativos
G
E
F
D
C
B
A
Gestor de
Actividades
Actividades y
GE F
D
C
BA
GE F
D
C
BA

29
Implementación
CoMoLE (“Context-based Adaptive Mobile
Learning Environments”):
Recomendación actividades individuales y
colaborativas
Realización actividades:
Generación de espacios de trabajo
Usuarios y grupos:
Características
Acciones
Contextos
Datos almacenados en ficheros XML

30
Entrada y Petición de Datos

31
Generación de Espacios de Trabajo
1111
3333
2222

32

33

34
Casos de Estudio. Características I
Asignaturas:
Estructura de Datos y de la Información I (EDI1):
1/3 del temario – EDs y programación en lenguaje C
Fecha del examen final: 6 de Junio
Sistemas Operativos I (SO1):
1 de 9 Temas – “Gestión de Memoria”
Fecha del examen final: 23 de Junio
Características generales:
A disposición una semana antes del fin de clases
Temas explicados en clase previamente
Uso voluntario
Se prestaron 20 PDAs

35
Casos de Estudio. Características II
Rasgos de adaptación
Contexto: dispositivo, tiempo y localización
Estilos de aprendizaje: visual-verbal, activo-reflexivo y sensorial-
intuitivo
Recomendación basada en reglas de adaptación:
Rasgos de adaptación
Actividades realizadas y resultados en los ejercicios
Tipos de actividades:
Conceptos teóricos y procedimientos
Ejemplos
Ejercicios test y rellenar espacios en blanco
Repaso
Actividad colaborativa (en SO1)

36
Casos de Estudio. Características III
Reglas estructurales:
Rasgos de adaptación considerados en el entorno
EDI1: 133 actividades, 95 atómicas
SO1: 91 actividades, 79 atómicas
Filtros generales de contexto:
No recomendar:
ejercicios de rellenar espacios en blanco
actividades colaborativas
en función de un tiempo mínimo y de su estilo de aprendizaje
Requisitos individuales de realización estuvieron
relacionados con:
Fechas de inicio
Dispositivos requeridos
Resultados obtenidos en actividades previas

37
Casos de Estudio. Uso de CoMoLE
40153867
Tiempo total de realización de actividades
3933Número medio de actividades atómicas realizadas por estudiante
61014387
Total de actividades atómicas realizadas por los estudiantes
7995
Número de actividades atómicas por cada asignatura
160135
Estudiantes que utilizaron CoMoLE
230285
Estudiantes matriculados
SO1EDI1

38
Evaluación de la recomendación I

39
Evaluación de la Recomendación II
289139614Hasta el 06/06
118320352Hasta el 03/06
86915269Hasta el 02/06
4418122Hasta el 30/05
190361Hasta el 29/05
NS/NCNoSíFecha
EDI1
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
29/05/200830/05/200831/05/200801/06/200802/06/200803/06/200804/06/200805/06/200806/06/2008
Númerodeveces
SI NO NS/NC

40
Evaluación de la Recomendación III
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
28/05/2008
30/05/2008
01/06/2008
03/06/2008
05/06/2008
07/06/2008
09/06/2008
11/06/2008
13/06/2008
15/06/2008
17/06/2008
19/06/2008
21/06/2008
23/06/2008
Númerodeveces
SI NO NS/NC 261398657Hasta el 23/06
239389617Hasta el 22/06
81554359Hasta el 19/06
75150330Hasta el 18/06
54636280Hasta el 17/06
37432253Hasta el 13/06
17715163Hasta el 06/06
1138112Hasta el 03/06
1138108Hasta el 02/06
84591Hasta el 30/05
70453Hasta el 29/05
63242Hasta el 28/05
NS/NCNoSíFecha
SO1
0
50
100
150
200
250
300
350
400 28/05/2008
29/05/2008
30/05/2008
31/05/2008
01/06/2008
02/06/2008
03/06/2008
04/06/2008
05/06/2008
06/06/2008
07/06/2008
08/06/2008
09/06/2008
10/06/2008
11/06/2008
12/06/2008
13/06/2008
SI NO NS/NC

41
Evaluación de la Recomendación IV
Recomendación inapropiada. Actividades:
EDI1:
8 actividades de 95 atómicas con más de una anotación negativa
Contenidos asociados:
Conceptos fundamentales
Actividades de repaso
SO1:
23 actividades de 79 atómicas con más de una anotación negativa
Contenidos básicos asociados

42
Evaluación de la Recomendación V
¿Influye el contexto y las características de los
estudiantes en la adecuación de la recomendación?
Análisis de las recomendaciones más veces inapropiadas:
EDI1:
Ejemplos de tipos de datos atómicos
7 negativos / 45 positivos
Contextos y estilos de aprendizaje diferentes
SO1:
Test sobre “Gestión de Memoria”
6 negativos / 6 positivos
No fue recomendada de distintas formas según el estilo de
aprendizaje
Contextos y estilos de aprendizaje diferentes

43
Evaluación de la Recomendación VI
Tipos de actividades involucradas en
recomendaciones valoradas negativamente
EDI1 SO1
37%
29%
10%
14%
10%
37%
15%
35%
13%
Teoría
Ejemplo
Test
Ejercicio
Repaso

44
Evaluación de la Recomendación VII
EDI1 - Sí vs. No
Actividades con más de un voto
0
10
20
30
40
50
Actividades
Respuestas
No
Sí
SO1 - Sí vs. No
Actividades con más de un voto
0
5
10
15
20
25
30
Actividades
Respuestas
No
Sí

45
Encuesta. Características
68 estudiantes: 21 EDI1 y 47 SO1
18 preguntas, algunas sólo orientadas a
usuarios con PDAs
Texto libre para expresar opiniones
Disponible en el entorno antes de los
exámenes, aunque contestada en la mayoría de
los casos después

46
Encuesta
Recomendación vs. No recomendación
¿Te ha parecido bien que el sistema te
recomendara actividades o habrías preferido que
no ofreciera ningún tipo de recomendación?
71%
19%
10%
EDI1 SO1
85%
13% 2%
1.- Mejor con
recomendación
2.- Me es indiferente
3.- Mejor sin
recomendación

47
Encuesta
Utilidad de las recomendaciones
¿Crees que es útil que el sistema te oriente en las
actividades a realizar dependiendo de tus características
personales (estilo de aprendizaje) / contexto?
Características personales Contexto
14%
57%
24%
5%
0%
32%
47%
19%
2%
0%
1.- Muy útil
2.- Útil
3.- Ni útil ni no útil
4.- Poco útil
5.- Nada útil
19%
48%
14%
14%
5%
28%
38%
28%
4%
2%
EDI1 SO1 EDI1 SO1

48
Encuesta
Seguimiento de las recomendaciones
¿Has realizado las actividades siguiendo las
recomendaciones ofrecidas por el sistema?
38%
24%
24%
14% 0%
23%
39%
32%
6%
0%
1.- Sí
2.- La mayoría de las veces
3.- A veces sí a veces no
4.- La mayoría de las veces no
5.- No
EDI1 SO1

49
Encuesta
Adaptación de contenidos
¿Qué te ha parecido que los contenidos que se te
han presentado hayan sido adaptados a tu perfil?
1.- Muy útil
2.- Útil
3.- Ni útil ni no útil
4.- Poco útil
5.- Nada útil
EDI1 - R5
14%
67%
19%
0%
0%
34%
54%
6%
4%
2%
EDI1 SO1

50
Encuesta
Utilidad de los sistemas de recomendación
Como estudiante, ¿crees que son útiles
los sistemas que recomiendan actividades
que se pueden realizar en distintos
dispositivos?
84%
11%
5%
79%
17%
4%
1.- Sí
2.- Me resulta indiferente
3.- No
EDI1 SO1

51
Encuesta
Estudio de la asignatura
¿Te ha servido para la
preparación de la
asignatura?
¿Te ha motivado a
estudiar más?
5%
24%
61%
0%
10%
0%
17%
41%
34%
2%
6% 0%
1.- Mucho
2.- Bastante
3.- Un poco
4.- Indiferente
5.- No mucho
6.- Nada
EDI1 SO1
45%
50%
5%
83%
11%
6%
1.- Sí
3.- No
EDI1 SO1

52
Encuesta – PDAs
Satisfacción y Tipos de Actividades
¿Te ha gustado poder
realizar actividades
utilizando la PDA?
1.- Sí
3.- No
67%
22%
11%
50%
21%
29%
EDI1 SO1
Valoración de tipos de
actividades para PDAs:
Test – 53%
Repaso – 26%
Respuesta corta – 13%
Ejemplos – 7%

53
Evaluación de las Experiencias
Realizadas - Opiniones
Preferencia de entornos adaptativos frente a no
adaptativos:
Ayuda a la selección de las actividades más adecuadas:
Recomendaciones adecuadas y seguidas por los estudiantes
Importancia de la adaptación a sus características y nivel de
conocimiento
Gestión del tiempo disponible
Estudio más atractivo e incremento de la motivación
A veces prefieren que no se les haga recomendaciones
(concentración)

54
Evaluación de las Experiencias
Realizadas - Opiniones
Rasgos de adaptación:
Considerados en los dos casos de estudio, destacados
por los estudiantes:
Contexto: rasgo más valorado tiempo disponible
Resultados en actividades previas: más actividades de refuerzo
Estilo de aprendizaje: dimensiones sensorial-intuitivo
Demandados (no considerados):
Dimensión global – secuencial de los estilos de aprendizaje
Nivel de conocimiento (actividades básicas)
Nivel de concentración (no recomendación)
Contenidos:
Cobertura del temario frente a adaptación de materiales
Interacción con PDAs: atractivo, no imprescindible

55
Conclusiones
Creación y configuración de entornos adaptativos donde
se recomienda a los usuarios la realización de
actividades en diferentes contextos
Valorado positivamente en dos experiencias en el ámbito de la
enseñanza
Mecanismo de recomendación flexible:
Recomendación de las actividades más adecuadas basada en:
Reglas de adaptación (criterios del autor):
Distintos niveles de granularidad
Información de otros usuarios:
Facilita la creación
Necesita información previa
Identificación de los rasgos de adaptación más importantes
Generación de espacios de trabajo

56
Trabajo Actual I
Comparación de resultados entre las dos fases de
recomendación
Sugerencias de mejora de los dos entornos creados:
Cobertura de más temario, incluyendo actividades de tipo
“examen”
Explicaciones más detalladas en caso de resolver correctamente
los ejercicios
Mejora de las versiones de contenidos para PDAs
Analizar las acciones realizadas en estos entornos para:
Detectar posibles dificultades en determinadas actividades
Mejorar (si procede) criterios de recomendación

57
Trabajo Actual II
Explorar la posibilidad de utilizar soluciones
de este tipo para la creación de entornos
orientados a personas con NEE
Proyecto HADA (TIN2007-64718) – ASIES
(TIN2010-17344):
http://hada.ii.uam.es/
http://hada.ii.uam.es/umadr2010/

58
Aprendizaje móvil en Ingeniería
Informática
estefania.martin@urjc.es
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