2010-11-12 (uc3m) emadrid emartin urjc aprendizaje movil ingenieria informatica

1

Aprendizaje móvil en Ingeniería Informática

Estefanía Martín [email protected]

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 IITRABAJO ACTUALCONCLUSIONESEVALUACIÓNIMPLEMENTACIÓNMECANISMOMOTIVACIÓN

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 generalTRABAJO ACTUALCONCLUSIONESEVALUACIÓNIMPLEMENTACIÓNMECANISMOMOTIVACIÓN

USUARIOS

Entornos y Actividades

E FD

CBA

G H I

Criterios de Recomendación y Adaptación

Contenidos

AU

TO

RE

S

Actividades y Espacios de Trabajo

Reglas

Acciones Usuarios

Mecanismo de Recomendación

8

Mecanismo de RecomendaciónInformación

� 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 RecomendaciónG

EF

DCBA

Gestor de Actividades

Actividades y

Conjuntos de Actividades

RECOMENDACIÓN BASADA EN REGLAS

GE FDCBA

GE FDCBA


� �

� �

�

15

Recomendación Basada En Reglas



FiltroEstructural

Filtro general de contexto

GE FDCBA

GE FDCBA

GE FDCBA

FiltroIndividual

Reglas de Recomendación

Estructurales Filtros Generales Restricciones Individuales

G

E

F

D

C

B

AGestor 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�

RepasoMaterial

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



Trabajo

Contenidos

y

Herramientas

Reglas de

Espacios de Trabajo

Colaborativos


EF

DCBA


Actividades y




GE FDCBA

GE FDCBA


� �

� �

�

22


Recomendación basada en 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

Recomendación basada en Información de otros usuarios II


Clasificadorde

Usuarios

Buscadorde

RecomendacionesGE FDCBA

GE FDCBA

Grafosde

recorridos



24

Recomendación basada en 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

Recomendación basada en 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

Recomendación basada en 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


Recomendación basada en 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



Trabajo

Contenidos

y

Herramientas

Reglas de

Espacios de Trabajo

Colaborativos


EF

DCBA


Actividades y




GE FDCBA

GE FDCBA


� �

� �

�

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 DatosTRABAJO ACTUALCONCLUSIONESEVALUACIÓNIMPLEMENTACIÓNMECANISMOMOTIVACIÓN

31

Generación de Espacios de Trabajo


1111

3333

2222

32



Estefanía Martín Barroso

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

40153867Tiempo total de realización de actividades

3933Número medio de actividades atómicas realizadas por estudiante

61014387Total de actividades atómicas realizadas por los estudiantes

7995Número de actividades atómicas por cada asignatura

160135Estudiantes que utilizaron CoMoLE

230285Estudiantes matriculados

SO1EDI1


38

Evaluación de la recomendación ITRABAJO ACTUALCONCLUSIONESEVALUACIÓNIMPLEMENTACIÓNMECANISMOMOTIVACIÓN

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

/200

830

/05/2

008

31/05

/200

801

/06/2

008

02/06

/200

803

/06/2

008

04/06

/200

805

/06/2

008

06/06

/200

8

Núm

ero

de v

eces

SI NO NS/NC

40

Evaluación de la Recomendación III

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

28/0

5/20

08

30/0

5/20

08

01/0

6/20

08

03/0

6/20

08

05/0

6/20

08

07/0

6/20

08

09/0

6/20

08

11/0

6/20

08

13/0

6/20

08

15/0

6/20

08

17/0

6/20

08

19/0

6/20

08

21/0

6/20

08

23/0

6/20

08

Núm

ero

de v

eces

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

050

100150200250300350400

28/0

5/20

08

29/0

5/20

08

30/0

5/20

08

31/0

5/20

08

01/0

6/20

08

02/0

6/20

08

03/0

6/20

08

04/0

6/20

08

05/0

6/20

08

06/0

6/20

08

07/0

6/20

08

08/0

6/20

08

09/0

6/20

08

10/0

6/20

08

11/0

6/20

08

12/0

6/20

08

13/0

6/20

08

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 VIIEDI1 - Sí vs. No

Actividades con más de un voto

0

10

20

30

40

50

Actividades

Res

pues

tas

No

Sí

SO1 - Sí vs. NoActividades con más de un voto

0

5

10

15

20

25

30

Actividades

Res

pues

tas

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

EncuestaRecomendación 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 conrecomendación

2.- Me es indiferente

3.- Mejor sinrecomendación

47

EncuestaUtilidad 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

EncuestaSeguimiento 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

EncuestaAdaptación 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

EncuestaUtilidad 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

EncuestaEstudio 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 – PDAsSatisfacción 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/


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