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Uso de un sistema tutorial inteligente en el ámbito educativo
Edith Ariza Gómez y Jorge Rouquette Alvarado
Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco
Resumen
Las nuevas tecnologías de información y comunicación ofrecen al ámbito educativo las condiciones
necesarias para apoyar las labores de docencia e investigación. Ahora es más fácil construir y hacer uso
de materiales de apoyo didáctico que van desde libros electrónicos, sistemas tutoriales hasta ambientes
virtuales orientados a la investigación de los procesos educativos. Aprovechando las condiciones
informáticas actuales, hemos construido un laboratorio virtual para tratar de resolver un viejo problema
que está relacionado con el bajo aprovechamiento de los alumnos en matemáticas.
Dicho laboratorio que está programado en el lenguaje LISP, además de funcionar como un sistema
Tutorial, sirve para comprobar diferentes situaciones de enseñanza y de aprendizaje. Consiste en un Shell
que tiene una base de conocimiento intercambiable y en esta ocasión se utilizó con elementos de álgebra.
Las pruebas se realizaron con alumnos que cursan matemáticas y que estudian el tronco común de
Ciencias Sociales en la Universidad Autónoma Metropolitana.
Entre los resultados, se observa que el alumno obtiene un mejor desempeño cuando se le presentan
materiales que involucran un mayor número de estrategias de enseñanza y cuando los estudiantes cuentan
con marcos referenciales y experiencias previas adecuadas con las matemáticas.
Introducción
Con el continuo avance de la tecnología informática, el ámbito educativo se ha ido acoplando a este
proceso y hoy se pueden probar escenarios virtuales con el fin de mejorar tanto el proceso de enseñanza
como el de aprendizaje.
Ahora es más fácil construir y hacer uso de materiales de apoyo didáctico que van desde libros
electrónicos, sistemas tutoriales hasta ambientes virtuales orientados a la investigación de los procesos
educativos. Nuestro grupo de investigación aprovechando las condiciones informáticas actuales, ha
construido un laboratorio virtual para tratar de resolver un viejo problema que está relacionado con el bajo
aprovechamiento de los alumnos en matemáticas. Al igual que en otros niveles escolares, al inicio de cada
curso de licenciatura o aún de postgrado, de manera reiterativa se detectan en los estudiantes de
matemáticas marcos referenciales poco estructurados. Hay que recordar que las Matemáticas son un área
del conocimiento que requiere para su dominio, no sólo que el alumno acumule información, sino que
realice procesos de análisis y síntesis para que pueda construir marcos referenciales sólidos, por lo que
proponemos el uso de un tutor electrónico que proporciona ayuda individualizada a cada estudiante
aplicando las estrategias de enseñanza y aprendizaje adecuadas para así lograr un aprendizaje
significativo.
El laboratorio virtual que está programado en el lenguaje LISP, además de funcionar como un sistema
Tutorial, sirve para probar diferentes situaciones de enseñanza y aprendizaje. Es un Shell que tiene una
base de conocimiento intercambiable, que en nuestro caso lo dirigimos a estudiantes que requieren de
matemáticas aplicadas y que estudian en carreras de Ciencias Sociales.
Se presenta un estudio de caso donde se identificaron los marcos referenciales previos de los alumnos de
matemáticas que inician la carrera de administración, y se experimentó mediante el uso de un laboratorio
virtual siete diferentes estrategias de enseñanza de docentes que imparten cursos de álgebra. Las pruebas
se realizaron con alumnos que cursan matemáticas y que estudian el tronco común de Ciencias Sociales en
la Universidad Autónoma Metropolitana.
El estudio se realizó en tres momentos, en el primer momento se aplicaron una serie de instrumentos a los
alumnos de matemáticas con el fin de identificar sus características y los marcos referenciales previos.
En el segundo momento se hizo uso de un laboratorio virtual donde se probaron tres diferentes estrategias
de enseñanza. La primera se centra en promover la identificación de los elementos de álgebra, la segunda
en su análisis y la tercera la síntesis.
En el tercer momento se aplicó un instrumento para evaluar el desempeño del estudiante.
Antecedentes
El aula escolar es el lugar donde se reúnen tres elementos: el docente que tiene un buen dominio del
conocimiento y de las estrategias pedagógicas; el alumno con sus marcos referenciales del tema y las
estrategias de aprendizaje adquiridas durante su vida de estudiante; y la información que se va a manejar
delimitada por los planes y programas de estudio de la respectiva institución.
En la actual sociedad del conocimiento donde se tienen disponibles diversos elementos tecnológicos al
servicio tanto del docente como del alumno, el rol del docente cambia de ser solo informante al de
administrador del conocimiento y debe considerar las características especiales de cada uno de los
estudiantes para guiarlo y proporcionarle la ayuda pedagógica en el momento requerido y de la manera
más adecuada.
El desarrollo de la tecnología informática ha ofrecido en diferentes momentos herramientas muy útiles a la
educación tanto para apoyar la labor de docencia como la de investigación. En la docencia, los Sistemas
Tutoriales han evolucionado de ser solamente libros electrónicos a sistemas que se ajustan al desempeño
de los estudiantes y que proporcionan la ayuda pedagógica adecuada para propiciar un buen aprendizaje y
actualmente se pueden construir sistemas que requieren de materiales multimedios, sin problema técnico
alguno.
Dichos Sistemas tuvieron una difusión muy rápida junto con el gran desarrollo de las computadoras
personales en los años sesenta. Este tipo de materiales se pueden usar como consulta, referencia,
complementar y sobretodo preparar por adelantado material educativo, pero de ninguna manera se busca
sustituir al docente.
Con el antecedente de los libros de texto programados, los primeros materiales educativos solo copiaron
el texto de los libros a la computadora y surge el libro electrónico. Los libros electrónicos en general son
materiales construidos en forma plana y no explotan la interacción con los alumnos ni las secuencias
remediales profundas que promueven el aprendizaje significativo. Actualmente los Sistemas Tutoriales
son realmente un tutor individual del alumno que lo guía de la mejor forma durante la interacción con los
materiales y le proporciona la ayuda pedagógica adecuada para fomentar un mejor desempeño. En la
generación de los mismos es necesario tener claro el objetivo, el usuario, el tiempo y los recursos
disponibles para su elaboración.
En la labor de investigación la informática permite actualmente programar todo tipo de espacios virtuales.
Los Sistemas Tutoriales son una de las formas más usadas en la enseñanza como auxiliares para lograr el
proceso de enseñanza aprendizaje. La función del Sistema es presentar conocimiento al estudiante por
medio de un programa de computadora que se asemeje a un instructor privado y paciente que atienda
individualmente a cada estudiante. Las características principales son:
1. Que promueve una respuesta activa: el estudiante aprende mejor realizando actividades cuando
aplica un conocimiento recien adquirido. En nuestros tutoriales de Algebra y Leyes de los Exponentes se
le pregunta al estudiante por conceptos, definiciones o procedimientos y que resuelva ejercicios o
problemas que en la mayoría de los casos requieren procesos de abstracción y generalización.
2.Que informa al estudiante sobre su desempeño: consiste en proporcionar al estudiante la
comprobación inmediata sobre lo correcto o incorrecto de su respuesta. En los Sistemas Tutoriales UAMX esta información se presenta en forma inmediata ante la respuesta proporcionada por el alumno, con lo
que se establece un proceso de evaluación continua después de presentar pequeñas cápsulas de
conocimiento. De esta manera la revisión del Sistema Tutorial depende del desempeño de cada alumno.
3.Permite el avance del estudiante a su propio ritmo: indica que las personas cubren con diferente
inversión de tiempo el mismo contenido instruccional. Esto no es problema en los Sistemas Tutoriales,
porque en la construcción se individualizan las estrategias y técnicas de instrucción, con actividades
complementarias para adaptar el material durante su uso, al ritmo de los avances de cada alumno. Cuentan
con secuencias remediales para cada nivel de conocimiento.
4. Promueven que el alumno trabaje con el mínimo error: es decir que los individuos en sus
experiencias de instrucción aprenden cometiendo cada vez menos errores. Esto se tiene contemplado en
los Sistemas Tutoriales porque el proceso se divide en pasos suficientemente pequeños para permitir que
el reforzamiento pueda darse inmediatamente después de la realización de cada paso.
El procedimiento básico de un Sistema Tutorial se describe en el siguiente diagrama:
Se presenta
Se hace una
Se valida la
información  pregunta  respuesta


 Acción o Secuencia Remedial
Actualmente se consideraran en la construcción de los Sistemas Tutoriales elementos que promuevan el
proceso de aprendizaje. Durante este proceso se presentan diferentes etapas que se enmarcan dentro del
paradigma del Procesamiento Humano de la Información, que es un modelo predominante dentro de la
psicología cognitiva y postula que el tránsito de información que el sujeto realiza de la memoria de corto
plazo a la de largo plazo, debe hacerse de la mejor forma, y así no sobrecargar el sistema cognitivo de
nuestro alumno. Dichas etapas son de adquisición, de retención, de integración, de recuperación y de
transferencia.
a) La etapa de adquisición es donde se contrasta la información nueva con la ya adquirida.
b) En la etapa de retención se debe considerar que la memoria de corto plazo tiene una capacidad
de almacenamiento limitada de aproximadamente 15 o 20 segundos, por lo que se debe procurar que los
términos y conceptos nuevos no la saturen, en tal caso el uso de representaciones gráficas es conveniente
porque facilitan el recuerdo.
c) La de integración consiste en presentar actividades de aprendizaje que permitan al alumno la
generalización de contenidos basados en hechos particulares o ejemplos, para ello se puede pedir al
alumno diferentes tipos de respuestas que promuevan los procesos de identificación, de abstracción o de
síntesis.
d) La etapa de recuperación sirve para promover el aprendizaje, facilitar su retención y recuperar la
información. En esta etapa deben incluirse preguntas de un mismo contenido ya sea antes, durante y
después del proceso. El tipo de preguntas y respuestas esta en función directa del tipo de conocimiento
que se presenta, así la información referente a hechos específicos es mejor emplear preguntas cerradas, de
relaciones y respuestas cortas; para habilidades de discriminación se prefieren las preguntas con respuesta
cierto o falso o de opción múltiple. Para conceptos concretos son mejores las preguntas de opción
múltiple.
e) En la etapa de transferencia deben promoverse elementos de síntesis y de interrelación entre los
marcos referenciales para lograr un aprendizaje a largo plazo.
Al inicio de un curso es necesario conocer los marcos referenciales de los alumnos implicados en el
proceso de enseñanza y aprendizaje para que el docente administre de la mejor forma el proceso.
La estructura del laboratorio virtual
Con el fin de conocer los marcos referenciales sobre la materia de álgebra de un grupo de estudiantes de
Ciencias Sociales, se aplicó un cuestionario que contiene preguntas relacionadas con sus experiencias de
enseñanza y aprendizaje en su último curso de matemáticas. Posteriormente se utiliza un laboratorio
virtual mediante la aplicación de un sistema tutorial de álgebra para probar tres diferentes estrategias de
enseñanza.
El laboratorio virtual que denominamos UAM-X, es un Shell que contiene un motor de inferencia que
dosifica los conocimientos de acuerdo con la estrategia programada en la base de conocimientos. Es
interactivo y proporciona la ayuda pedagógica al alumno con el fin de lograr aprendizajes significativos.
La base de conocimientos consta de información de determinada área del conocimiento y de secuencias
remediales donde se plasma la experiencia del docente para guiar al alumno en la adquisición de
conocimientos de una temática determinada. En este tipo de Sistema Tutorial no sólo se presentan
conceptos, definiciones y comentarios al estudiante, sino que se le plantean preguntas y ejercicios,
dosificados de acuerdo con la estrategia de enseñanza planeada, con el fin de comprobar si el estudiante ha
asimilado el conocimiento. Dependiendo de la respuesta del estudiante a las preguntas y ejercicios, se
seguirá una secuencia diferente en el transcurso de la lección.
Ampliando la información sobre la base de conocimientos, podemos decir que está formada por árboles
teóricos de decisión generados por el docente; contiene un conjunto de comentarios, preguntas y ejercicios
para cada módulo. A su vez, cada árbol está formado por un conjunto de átomos y listas. Cada átomo sigue
la sintaxis:
<letra><número de módulo>:<num>
Las letras que se utilizan son las siguientes:
C para indicar Comentario
P para indicar Pregunta
E para indicar Ejercicio
R para indicar Retroceso
A para indicar Avance
T para indicar al usuario el cambio de lección o de tutorial
En los árboles los comentarios son átomos, y las preguntas y ejercicios son listas que indican la acción que
debe realizarse o el recorrido que se ha de seguir en caso de que la respuesta del alumno sea incorrecta.
Una modalidad es el uso del SHELL que registra el desempeño del estudiante durante su recorrido por el
Tutorial contando con un programa que realiza algunas estadísticas que son útiles al docente para evaluar
ya sea la consistencia del Sistema sobre un tema específico o para analizar el grado de aprendizaje
individual o grupal de ciertos contenidos.
Las Estrategias de enseñanza
Actualmente se consideran en la construcción de los Sistemas Tutoriales elementos que promuevan el
proceso de aprendizaje. Durante este proceso se presentan diferentes etapas que se enmarcan dentro del
paradigma del Procesamiento Humano de la Información, que es un modelo predominante dentro de la
psicología cognitiva y postula que el tránsito de información que el sujeto realiza de la memoria de corto
plazo a la de largo plazo debe hacerse de la mejor forma, y así no sobrecargar el sistema cognitivo de
nuestro alumno. Dichas etapas son de adquisición, de retención, de integración, de recuperación y de
transferencia1.
Las estrategias de enseñanza incorporadas en este estudio fueron tres:
A) La primera estrategia propicia la interacción del estudiante con la información junto con la
presentación de ejemplos y la realización de preguntas y ejercicios.
Se trata de hacer énfasis en promover el nivel informativo del estudiante en cuanto a conocer o identificar
los contenidos.
1
José Bleger. Temas de psicología (Entrevista y grupos). Ediciones Nueva Visión. Buenos Aires, 1985.
B) La segunda estrategia es similar a la primera pero al final de la sesión se le muestra al estudiante una
síntesis de aquella información con comentarios y ejemplos donde tuvo problemas de comprensión o
análisis durante la interacción con los materiales. Esta estrategia contiene los comentarios y ejemplos que
durante la interacción requirieron de una nueva revisión.
C) La tercera estrategia es similar a la segunda pero además se le aplica un ejercicio de evaluación, el cual
se construye después en interacción para que el alumno conozca su desempeño real logrado durante la
sesión.
Resultados
A continuación se presentan las respuestas de los alumnos basadas en su última experiencia con las
diferentes formas de enseñanza y aprendizaje de la materia de álgebra, correspondiente al instrumento
aplicado en el momento 1.
El desempeño del docente en general fue evaluado como regular y bueno. El 66.7% de los estudiantes
reportan que el dominio del tema por parte del profesor fue bueno. El 49% indica que la forma de
enseñanza fue regular, que las dinámicas empleadas fueron regulares ya que casi siempre se empleó la
exposición magistral, algunas veces se emplearon lecturas, el debate y la exposición por parte de los
alumnos y nunca se emplearon audiovisuales ni asistencia a conferencias.
Sobre los alumnos se observa que el 86.3% si tenían conocimientos previos de álgebra, ya que el estudio
de la materia se inicia desde la secundaria y se continúa en el bachillerato. En general reportan más de dos
años de haber cursado la materia, por lo que se requiere iniciar con una estrategia que promueva el
recuerdo de los estudiantes.
Los alumnos reportaron que el aprendizaje de álgebra en general fue regular y que va en relación con las
estrategias de enseñanza que son también regulares. El 64% de los alumnos reportaron que el aprendizaje
de álgebra se les facilita y el 36% que se les dificulta.
Se observa que el aprendizaje de matemáticas se les facilita cuando el dominio del tema por parte del
profesor es bueno y se usan dinámicas adecuadas..
En general a más de la mitad de los alumnos se les facilita el aprendizaje de matemáticas cuando tienen
conocimientos previos del tema y esta situación les ayuda para integrar los nuevos conocimientos.
Las causas por las que los alumnos indican que se les facilitan o se les dificultan las matemáticas están
asociadas tanto a las habilidades que ellos tienen para aprender la materia, como a las formas de
enseñanza del tema, la motivación que genere el docente y que tenga el alumno durante el proceso de
enseñanza aprendizaje y el interés por el tema.
Los elementos que intervienen para facilitar el aprendizaje de álgebra relacionada con el docente son: que
proporcione ejemplos y ejercicios adecuados, esté interesado y proporciona la ayuda pedagógica en el
momento adecuado.
Los relacionados con el alumno son que realice ejercicios, ponga atención, se concentre y ponga interés,
además de que el tema lo entienda, tenga un referente de aplicación y le que le guste.
Resultados del uso de las diferentes estrategias
Los momentos 2 y 3 corresponden al uso del sistema tutorial con las estrategias incorporadas, y a la
evaluación que sigue después de revisar dicho sistema. Presentamos los resultados de este último
momento.
Los alumnos que usaron la primera estrategia (sólo identificación), en promedio obtuvieron una
calificación de 6.9 en la evaluación previa y 7.7 en la posterior. El desempeño real fue de 1.68 (diferencia
entre el momento 1 y momento 3).
Con el uso de la segunda estrategia (identificación y análisis) los estudiantes obtuvieron en promedio en la
evaluación previa una calificación de 5.7 y 6.8 en la evaluación posterior, el desempeño real fue de 1.1,
que fue más bajo que el obtenido con el uso de la estrategia 1.
Los alumnos que usaron la estrategia 3 (identificación, análisis y síntesis) obtuvieron en promedio en la
evaluación previa una calificación de 5.59 y en la posterior 7.5, el desempeño real fue de 1.73, que es el
más alto de las tres estrategias.
Comparación del desempeño en las diferentes estrategias
En la evaluación previa, es decir la aplicada en el momento 1, observamos que los alumnos que tenían
marcos referenciales previos menos sólidos son los que se inclinaron a utilizar la estrategia 3 (calificación
promedio de 5.59) y los que tenían mayor conocimiento usaron la estrategia 2 (ver figura 1).
Figura 1. Evaluación en momento 1
Evaluación previa
5.8
5.7
5.6
5.5
5.4
GENERAL
EST 1
EST 2
EST 3
Cuando se aplica la evaluación que sigue al uso del sistema tutorial (momento 2), se observa que lograron
una mejor calificación los alumnos de la muestra que usaron la estrategia 1 (de 5.6 a 7.5), y apenas
mejoraron aquellos alumnos que usaron la estrategia 2 (de 5.7 a 6.6) que eran los alumnos que tenían
mejores marcos referenciales en promedio. Ver Figura 2.
Figura 2. Evaluación en el momento 3
Evaluación posterior
8
7.5
7
6.5
6
GENERAL
EST 1
EST 2
EST 3
Sin embargo el mejor desempeño se obtiene con los alumnos que usaron la estrategia 3 que consiste en
promover elementos de identificación, análisis y síntesis. Ver Figura 3.
Figura 3. Desempeño
Desempeño
2
1
0
GENERAL
EST 1
EST 2
EST 3
Conclusiones
En el aula siempre se deben de considerar con igual prioridad los tres elementos que interactúan durante el
proceso de enseñanza y aprendizaje: el docente, el alumno y la información o tema que se va a revisar. Si
a cualquiera de ellos se le resta importancia y no se considera durante el proceso, el resultado inmediato
es el mal desempeño.
Nuestros estudiantes están conscientes de sus fallas y deficiencias y que la participación del docente es
parte importante del proceso, por lo que se deben preparar en matemáticas ejemplos y ejercicios
adecuados, con aplicaciones reales para que los alumnos puedan construir marcos referenciales sólidos
que les permita avanzar en la construcción del conocimiento.
Con el uso de un laboratorio virtual se pueden realizar diferentes experimentos de investigación como el
que se presenta, con diversos objetivos, entre ellos contemplar la realización de mejores materiales
encaminados a superar el desempeño de los estudiantes. En este estudio se observa que las estrategias de
enseñanza, las de aprendizaje y la forma de promoverlas influye directamente en la obtención de un
aprendizaje significativo.
Referencias bibliográficas
Ariza E. y Fournier (1995), Efectos Diferenciales del nivel de interactividad de diversos Sistemas
Tutoriales sobre el aprendizaje de Temas de Matemáticas y Computación en UAM-X. Tesis de maestría
en Desarrollo y Planeación de la Educación, División de Ciencias Sociales y Humanidades, Universidad
Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco, México.
Bleger, José. Temas de psicología (Entrevista y grupos). Ediciones Nueva Visión. Buenos Aires, 1985.
Brien, Eastmond. (1994), Cognitive Science and Instruction. Educational Technology Publications.
Englewood Cliffs, New Jersey, U.S.A.
Vigotsky, L. (1979), El desarrollo de los procesos psicologicos superiores. Ed.Paidos, Barcelona, España.
Título del trabajo:
Uso de un sistema tutorial inteligente en el ámbito educativo
Autor(es) e institución:
Jorge Oscar Rouquette Alvarado
Edith Ariza Gómez
Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Xochimilco
Dirección, teléfonos, fax y correo electrónico:
Jorge Rouquette Alvarado
Av. Acueducto 5098-CH28, Col. Amp. Tepepan, México, D.F. CP 16029
Teléfono 55- 5555 0229
[email protected]
Lista de necesidades de equipo audiovisual y de cómputo:
Windows XP (no indispensable), programa Power point, Proyector.
Curriculum
Jorge Oscar Rouquette Alvarado
Egresado de la Licenciatura en Economía por la Universidad Autónoma Metropolitana, con
diplomados en Docencia Universitaria Innovadora, en Estadística, y en Software Educativo.
Actualmente cursa estudios de Maestría en Comunicación y Tecnología Educativa. Profesorinvestigador Titular C tiempo completo del Departamento de Política y Cultura en UAMXochimilco, donde desarrolla líneas de investigación sobre “análisis de factores que influyen en
el aprendizaje de matemáticas mediante un laboratorio virtual”, y sobre “crecimiento y
expansión de micro y pequeñas organizaciones”.
Es co-autor de libros de texto en Álgebra y Cálculo Diferencial como también de diversos
artículos especializados y ponencias relacionados con la problemática del aprendizaje de
Matemáticas en Ciencias Sociales, y sobre estudios en Comportamiento Organizacional en
pequeñas y medianas empresas. Imparte docencia de matemáticas aplicadas en las carreras de la
División de Ciencias Sociales y Humanidades.
Edith Ariza Gómez
Licenciatura en Actuaría por la Facultad de Ciencias de la UNAM. Especialidad en Docencia por
el Centro de Investigación y Servicios Educativos, UNAM y Maestría en Desarrollo y
Planeación de la Educación, Universidad Autónoma Metropolitana. Ha cursado un diplomado
sobre “Docencia universitaria innovadora” en la UAM-Xochimilco y un diplomado sobre
“Elaboración de software educativo” en el Instituto Latinoamericano de Comunicación
Educativa. Actualmente cursa el doctorado en Ciencias Sociales en el área de sociedad y
educación en la Universidad Autónoma Metropolitana,Unidad Xochimilco, con el tema de
investigación: Los grupos académicos de Ciencias Sociales.
Profesora-investigadora Titular C de Tiempo Completo en la Universidad Autónoma
Metropolitana donde desarrolla la investigación “análisis de factores que influyen en el
aprendizaje de matemáticas mediante un laboratorio virtual”. Participación en Congresos
nacionales e internacionales con ponencias sobre el uso de Nuevas Tecnologías en la Educación.
Coautora de artículos y libros de texto sobre Álgebra y Cálculo Diferencial.
Grupo de trabajo:
4. Modelos de uso de tecnologías