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Proyecto SCoLE (Smart Colaborative Learning Environment)


Vuelvo de nuevo a reactivar este blog. No he tenido demasiado tiempo para seguir comentado aspectos de la tecnología aplicada al aprendizaje ubicuo y colaborativo, pero quiero retomar de nuevo esta senda de comunicación-colaboración. Reitero mi predisposición a colaborar/ayudar, en aquello que sea posible.

En este curso que ya vamos terminando (2017/18), he acometido varios proyectos directamente relacionados con la línea de investigación que sigo:

Resultado de imagen de ecosistema IOT


1) Desarrollo de las bases de un entorno inteligente de aprendizaje.

    Se ha desarrollado en tres niveles:
  • Puesta en marcha de un ecosistema de sensores actuadores (IoT). Basado en dispositivos desarrollados en torno a un microcontrolador WIFI de bajo costo: ESP8266 y un protocolo de comunicación MQTT. Hasta el momento se han implementado dos sensores.

    • Detector de intensidad de movimiento basado en sensores PIR. Se trata de un circuito que capta datos del movimiento de los alumnos en una zona semicircular entre 35 m2 y 70 m2. Cada minuto comunica los datos a la base de coordinación del ecosistema.
    • Detector de intensidad sonora basado en un sensor MAX4466. Capta la intensidad sonora entre 40Hz y 20Hkz durante un intervalo de 30 segundos, tras lo cual envía este dato.
    • Sensor de temperatura y humedad basado en un dispositivo DHT22. Cada minuto envía datos a la base de coordinación del ecosistema. Permite detectar cambios entorno físico de aprendizaje, de los que no es fácil ser conscientes


Sensor de Temperatura y Humedad ambiental

Sensor intensidad sonora

Sensor de cantidad de movimiento


  • Base de coordinación del ecosistema, basado en una microcomputador Raspberry PI. Se ha utilizado un middleware modular de gran conectividad: NodeRED, que permite interconectar los dispositivos del ecosistema entre sí y llevar los datos hasta un repositorio inteligente en "la nube". Nodered permite crear una red de control de ecosistema mediante módulos que se interconectan entre sí de una forma gráfica muy intuitiva, pero también permite programar rutinas y almacenar datos de forma inteligente. 

Base de coordinación del ecosistema (Raspy 3 B+)


Middleware sobre NodeRED

  • Repositorio inteligente en la "nube" basado en las hojas de cálculo de Google (Spreadsheets). Mediante un formulario google, el dispositivo coordinar del ecosistema envía los datos a  una hoja de cálculo. Las hojas de cálculo de Google disponen de un lenguaje de gran potencia basado de Javascript, lo que permite valorar los eventos a medios largo plazo y tomar decisiones de forma automática. También se puede ver cómo los datos se van almacenando y visualizar gráficas del proceso en tiempo real.
  • Este entorno de aprendizaje inteligente se completa con objetos de aprendizaje colaborativo que se pueden utilizar de forma ubicua (UCLO). Objetos a través de los cuales se hace un seguimiento síncrono del desarrollo del aprendizaje. Objetos que permiten permite que el sistema se consciente (Context Aware) de aspectos cognitivos, sociales y emocionales, según se va desarrollando el aprendizaje. Concretamente, se han realizado dos prototipos a partir de las hojas de cálculo de Google. 
  • Los resultados experimentales obtenidos, serán reportados en los siguientes meses dentro de diversos congresos a a través de revistas científicas. Les mantendré informados de ello.
  • Trabajo futuro: Desarrollar actuadores (informadores) que permitan que los alumnos/docentes tomemos consciencia del desarrollo de su aprendizaje de forma cognitiva, social y emotiva.
  • Desarrollo de una serie de herramientas que faciliten el desarrollo de objetos de aprendizaje ubicuo colaborativos (UCLO)

2) Creación de bases de conocimiento fundamental para la asignatura Diseño Avanzado de Arquitecturas de Computadores. 

En concreto se ha desarrollado la base de conocimiento de los dos primeros temas, que son los que permite desarrollar los contenidos propios de la asignatura. Se han desarrollado dentro de un entornos LMS Moodle, a partir del módulo "Glosario", dado que permite enlazar automáticamente palabras y expresiones. Además, la base de conocimiento puede ser exportada en formato XML.
  • Como trabajo futuro está el enlazado automático de estas bases de conocimiento y los interfaces que se vayan desarrollando. También se desea que estén enlazadas con los Objetos de aprendizaje Ubicuos Colaborativos (UCLO) que se vaya desarrollando.
  • A medio plazo, se desea desarrollar una base de conocimiento de tipo procedimental, será la encargada de hacer un seguimiento inteligente de todo el proceso de Enseñanza-Aprendizaje.

3) Creación de herramientas colaborativas virtuales basadas en Diagramas Conceptuales online

Estas herramientas buscan servir de interfaces con las bases de conocimiento antes descritas. Para ello se utilizan dos plataformas online habituales para los alumnos: Prezi y Google Presentations. En estos momentos se están completando estos diagramas para los dos primeros temas de la asignatura Diseño Avanzado de Arquitectura de Computadores.

En próximos post iré dando más detalles de los diversos elementos desarrollados y de aspectos de análisis/diseño/desarrollo que sean interesante compartir.

                            





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¿Qué es un grupo de aprendizaje colaborativo?


Es un grupo de estudiantes que tienen un objetivo común y que se organizan para realizarlo apoyándose unos a otros. En el Aprendizaje Colaborativo, todos los estudiantes están al tanto de lo que el grupo va desarrollando y aportan al desarrollo aquello que sus capacidades le permiten. A su vez, aquellos estudiantes que presentan problemas de comprensión y asimilación, encuentran soporte y ayuda en el grupos, con el fin de que todos participen activamente en la realización del objetivo fijado.

El Aprendizaje Colaborativo suele confundirse con el Cooperativo. Ambos parten del paradigma constructivista, pero enfocan las tareas de forma diferente. El Aprendizaje Cooperativo analiza las tareas necesarias y las reparte para que cada miembro realice aquello que le ha sido asignado. Es necesario crear unos estándares previos, para que lo realizado por cada participante pueda ser convenientemente incorporado al objetivo general.

Es frecuente hacerse una serie de preguntas cuando se realizar grupos para desarrollar dinámicas colaborativas:
  • Número de alumnos mínimo y máximo. No existen unas reglas fijas para determinar el número de componentes idea de un grupo de Aprendizaje Colaborativo. Se puede pensar que con cuatro personas empieza a ser posible una colaboración más eficaz, pero en determinadas dinámicas se podría pensar en grupos de dos o tres personas. El número máximo es a partir del que el grupo sufriría una tendencia de divagar por ser complicada la comunicación activa entre todos sus miembros. Cuanta mayor sea la tendencia a la divagación, es mejor tener un menos número de estudiantes. Mi experiencia práctica en estudios superiores, que el límite es de 6-8 personas. Pero para dinámicas que generen menor divagación, se puede pensar en un límite un poco superior.
  • Composición del grupo. Es interesante que los grupos sean conscientes de las condiciones de las personas que lo forman, por lo que se pueden hacer algunas pruebas previas para determinar el perfil de cada estudiante. Con estas pruebas se pueden proponer los componentes del grupo y determinar posibles problemas en la dinámica interna de los mismos. ¿Qué pruebas se pueden plantear? Se puede plantear alguna prueba que determine aspectos como: conocimientos previos de la materia sobre la que se va a trabajar, predisposición a la organización y liderazgo, roles en los que cada estudiante se siente más cómodo.
  • ¿Es necesario que existan roles diferenciados dentro del grupo? Esta decisión depende del número de integrantes y de la naturaleza de la dinámica colaborativa que se desarrolla. Si hay suficientes integrantes y la dinámica requiere de aportaciones diferenciadas, puede ser positivo que se asignen roles a cada estudiante. Ahora, la asignación de un rol no puede significar que el estudiante se ocupe únicamente de ese rol, delegando todo lo demás en otros participantes. Quien tiene un rol determinado es el responsable de hacer que todos los demás desarrollen su actividad de forma consistente y exitosa.
  • Grado de organización previa de la actividad colaborativa. Se puede pensar en desarrollar una dinámica que esté plenamente planificada por parte del docente/instructor o dejar que los estudiantes desarrollen la planificación correspondiente. Así mismo, se puede planificar parcialmente, cuando se estime que esto redundará en la optimización de la dinámica propuesta. Determinar el planteamiento previo de la actividad conlleva un diseño profundo y la aplicación de experiencias previas realizadas en grupos similares.
  • Evaluación de la dinámica. Para que la evaluación sea efectiva, se debería de plantear tanto de forma individual como de grupo, además de plantearse de forma sumativa y formativa. La evaluación formativa debería de plantearse de forma continua, dejando claro en qué momento se realizará y cómo será valorado lo que realizado hasta ese momento.
  • En caso de que aparezcan disfunciones en el desarrollo de la dinámica, ¿Qué se puede hacer? La evaluación continua debería hacer posible la detección precoz de disfuncionalidades y darnos la posibilidad de actuar para corregir aquello que no está funcionando bien. A veces, las difuncionalidades quedan ocultas y sólo dan la cara cuando el tiempo empieza a ser escaso. En el caso de que tengamos este tipo de problemas hay que verlo más como una oportunidad formativa que como un fracaso. Las competencias requeridas para el trabajo en grupo colaborativo se sustentan en que los participantes sean conscientes y responsables del proceso. Cuando esto no funciona, es el momento de analizar qué ha pasado y cómo deben de actuar los integrantes del grupo para que no vuelva a suceder. Como es lógico, un problema de este tipo, debe producir que la evaluación sumativa  se vea seriamente afectada.



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Planificación del Aprendizaje. Un ejemplo práctico


Desde el punto de vista social, el objetivo del aprendizaje es doble. Por una parte se centra en la persona, pero sin dejar de lado a la sociedad. Cuando una persona se capacita, puede ofrecer a la sociedad una serie de beneficios positivos y oportunidades de desarrollo. Por ello es interesante no perder de vista los aspectos sociales implicados dentro del proceso de Enseñanza-Aprendizaje. Enseñar es mucho más que almacenar conocimientos dentro de la cabeza de un quienes tenemos delante. Desde este punto de vista, las competencias nos dan la posibilidad de incorporar aspectos actitudinales, habilidades y procedimientos, que se construyen conjuntamente con la adquisición de conocimientos, modelos y métodos. Las competencias tienen un profundo sentido que va más allá de lo meramente procedimental y burocrático.

Pasemos a la acción de Enseñanza-Aprendizaje que vamos a desarrollar y entrar en estos aspectos de forma directa. Empecemos por plantear el diseño instruccional en dos ejes antes descritos:
  1. Eje individual (persona), centrado en que cada persona pueda capacitarse de forma eficiente y duradera.
  2. Eje social (colectivo), centrado en que el grupo o colectivo que se forma adquiera capacidades colectivas que beneficien a la sociedad en su conjunto.
El aprendizaje social busca tanto que individuo y colectivo, adquieran capacidades de forma armónica y coherente. El eje individual no debería ser olvidado cuando se aplican metodologías de aprendizaje social, ya que siempre surge la tentación de tomar al colectivo como centro del proceso de Enseñanza-Aprendizaje.

Para conseguir esta armonización entre los ejes individual y colectivo, es necesario definir claramente los objetivos, competencias y resultados que se deben obtener en cada uno de ellos. Por ejemplo, si tenemos el objetivo de enseñar a realizar raíces cuadradas, deberíamos pensar qué conceptos, relaciones entre ellos y procedimientos están involucrados. Las fases instruccionales deben adecuarse a las competencias que se desean introducir, desarrollar o alcanzar en cada una de ellas. Volviendo a la raíz cuadrada, se podría proponer la siguiente secuencia:
  1. Conceptos previos.Conocer y comprender los elementos de un triángulo rectángulo. Saber hacer mediciones de longitud con una regla o metro. Se pueden exponer a la clase y resolver colectivamente las dudas que surjan. 
  2. Conocer el problema que hace necesaria la definición de la raíz cuadrada. Por ejemplo se puede introducir la necesidad de utilizarlas para el cálculo de las hipotenusas en triángulos rectángulos. ¿Para qué sirve el cálculo de la hipotenusa? Se podría plantear una actividad en la que los alumnos buscan aplicaciones en donde es imprescindible. Si no se dispone de mucho tiempo de clase, se puede desarrollar colaborativamente de forma virtual, exponiendo los resultados obtenidos en clase.
  3. Comprender el problema del cálculo de la hipotenusa y relacionarlo de forma con diversidad de situaciones reales. Se pueden ofrecer ejemplo reales que hacen necesario el cálculo y proponer que se propongan más.
  4. Propuesta de cálculo intuitivo-práctico. Se propone que los alumnos midan con un metro los elementos y que propongan alguna "regla" metódica para el cálculo.
  5. Determinar en qué casos es fácil el cálculo y en cuales no es tan sencillo. Buscar una hipótesis de partida para responder a esto.
  6. Proponer el símbolo de la nueva operación y mostrar el método de obtención por medio de aproximaciones sucesivas .
Para evaluar la comprensión del alumno, proponer una serie de ejercicios/preguntas para desarrollar en clase, de forma que se evalúe la comprensión del alumno de forma dinámica y se puedan abordar las disfuncionalidades que puedan aparecer. Estos ejercicios deberían ser de dos tipos: individuales y colectivos. Los individuales buscan determinar la adquisición de conocimientos y habilidades básicas. Los colectivos, resolver dudas, proponer hipótesis y comprobar si son válidas.

Las utilización de herramientas virtuales nos permite hacer un seguimiento individual y colectivo, por lo que puede se muy interesante desarrollar/ajustar/personalizar estas herramientas para que dinamicen el proceso de Enseñanza-Aprendizaje.

Por ejemplo, en la fase 4 se puede utilizar una herramienta de CAD sencilla, que permita la medición de ángulos y distancias en polígonos regulares. Por ejemplo, tenemos el programa LibreCad, que es de libre distribución y permite hacer esta tarea de forma sencilla (https://sourceforge.net/projects/librecad/)
  • Pensemos qué conceptos, relaciones métodos y competencias (elementos de aprendizaje) es están involucrados. Se puede empezar por determinar que elementos previos deben poseer los alumnos, para trabajar con ellos antes de empezar a desarrollar/adquirir nuevos. Podemos pensar en conceptos como: distancia, medida, unidades de medida, triángulo rectángulo, hipotenusa, catetos, etc. Relaciones de conceptos como las que se dan en torno al triángulo rectángulo o las que se establecen en torno a la medida de longitudes. Métodos como pueden ser los que conlleva la resolución de operaciones básicas con decimales, determinación de ángulos. Competencias a desarrollar, ayuda mutua, conciencia de lo que desconocemos, organización de trabajos tutelados entre varias personas, reparto de tareas en un grupo colaborativo, formas de colaborar para alcanzar resultados conjuntos, etc.
  • Una vez tengamos un listado de elementos previos, busquemos pensemos en qué dinámica de Enseñanza-Aprendizaje vamos a utilizar. Qué actividades, tiempos, objetivos, resultados y la forma en que valoraremos todo esto. Como estos elementos deberían haber sido asimilados previamente, se puede plantear su repaso mediante actividades colaborativas en las que los estudiantes que tengan más claro todo, tutoricen a los demás en el proceso de repaso. Esto se podría plantear mediante una actividad que se desarrolle de forma colaborativa, pero que deba ser presentada de forma individual.
  • Pasemos a listar los elementos que se van a construir a partir de los que hemos determinado como previos.
  • Es el momento de determinar qué dinámica vamos a utilizar para el proceso de Enseñanza-Aprendizaje (construcción), objetivos, resultados y evaluación de los mismos. En esta etapa podemos determinar qué actividades se van a desarrollar de forma expositivas, trabajo personal, cooperativo y colaborativo. Las partes expositivas son útiles para exponer elementos previos/fundamentales que deben ser tenidos en cuenta por todos. El trabajo personal puede ser útil como primera etapa de la dinámica de aprendizaje, sobre todo si se desarrolla con el punto de mira en la autoconciencia de lo que el cada estudiante no ha entendido o desconoce. El trabajo cooperativo es interesante cuando hay que realizar un desarrollo conjunto que puede ser dividido en partes y estas partes, ser abordadas por un alumno. Cada parte es un todo, que permite a cada estudiante desarrollar un trabajo personal completo. Trabajar de forma colaborativa conlleva un reparto de roles, en donde todos conocen lo que todos los demás están realizando. Es interesante utilizarlo como dinámica de aprendizaje social en aquellas partes en que unos estudiantes pueden ayudarse y complementarse unos a otros.
Pero no todo son ventajas, también existen retos a abordar. Pensemos en los aspectos negativos que podemos encontrar al desarrollar este tipo de dinámica de Enseñanza-Aprendizaje. Indudablemente, todo el proceso que se ha planteado conlleva tiempo y dedicación. Siempre es más rápido y aparentemente efectivo, ofrecer el conocimiento con brevedad, hacer un par de ejercicios en la pizarra, ofrecer una serie de problemas para hacer en casa y pasar al siguiente tema. 

Cadena de montaje
Nadie niega que un modelo fordista de Enseñanza-Aprendizaje es aparentemente más eficiente y eficaz. Tratar a los estudiantes como objetos a montar en una cadena de montaje de conocimientos nos ayuda a alcanzar los objetivos de enseñanza y delegar el aprendizaje en cada estudiante. El problema de la metodología fordista es principalmente la deshumanización. Al someter a un mismo tratamiento a un grupo humano heterogéneo, siempre generaremos un subgrupo que no se adapte y que año tras año se convenza de su incapacidad paraaprender.

En otros post abordaremos las maneras de optimizar los tiempos de aplicación de las metodologías colaborativas de Enseñanza-Aprendizaje.
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