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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7501| Título : | Sistema adaptativo de aprendizaje para métodos numéricos mediante casos prácticos asistido por un sistema experto |
| Autor : | RIGAUD TELLEZ,NELLY BLANCO BAUTISTA,ROBERTO |
| Fecha de publicación : | 2021 |
| Resumen : | La rápida transición de una educación presencial a línea, ha implicado contar con una pedagogía, instrucción y apoyo al estudiante, a través de medios que, en el caso de métodos numéricos, ha sido implementada a través del proyecto PE101119. Se identificó que, los estudiantes son diferentes en cuanto a sus necesidades, conocimiento, comportamiento y estilo de aprendizaje. También, en Métodos Numéricos, el estándar académico es alto aunado a que suele carecer de una referencia con el “mundo real”, lo que los alumnos urgen como una necesidad de adquirir competencias inherentes al campo de ocupación profesional. El estado del arte define dos conceptos “aprendizaje adaptativo” para las tecnologías que monitorean el progreso del estudiante y “aprendizaje personalizado”, para preferencias profesionales que promuevan el desarrollo del estudiante, como individuo, en entornos online e híbrido. El proyecto se orienta al problema de las necesidades y desarrollo técnico y profesional personalizado en el dominio de métodos numéricos, aplicados a ciencias de la ingeniería que puede llevarse a cabo mediante un sistema experto, que dinámicamente ajusta el nivel o tipo de contenido basado en niveles de conocimiento/logro académico.El objetivo es implementar un sistema de aprendizaje que asista al profesor en su proceso de enseñanza de métodos numéricos, y al mismo tiempo, se adapte a niveles de conocimiento del estudiante generando una experiencia técnica y profesional personalizada, mediante el desarrollo de una estructura metodológica para casos prácticos y diseño de un sistema experto. Se emplean los conceptos del CENEVAL, para el desarrollo de casos prácticos, y de la Inteligencia Artificial, apoyado con el constructivismo. Este proyecto beneficia al desarrollo potencial de estudiantes, a docentes de Métodos Numéricos, interesados en una enseñanza diferenciada, y administrativos con necesidades de evidencias de adquisición de competencias técnicas y profesionales. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7501 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | RIGAUD TELLEZ,NELLY |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2021 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2021-2023 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: El objetivo es implementar un sistema de aprendizaje que asista al profesor en su proceso de enseñanza en línea/híbrido de métodos numéricos, y al mismo tiempo, se adapte a las necesidades y habilidades del estudiante generando una experiencia de aprendizaje técnica y profesional personalizada mediante el desarrollo de una estructura metodológica para casos prácticos y diseño de un sistema experto. Objetivos específicos: 1. Establecer una relación congruente con competencias técnicas y profesionales (para generar objetivos de aprendizaje y resultados específicos de aprendizaje) que se espera desarrollar con los casos prácticos, mediante un análisis documental y entrevistas dirigidas. 1a. Realizar un estudio de la literatura y bibliográfico, en el dominio de interés del proyecto, con el fin de conducir entrevistas para definir requerimientos de competencias. 1b. Definir objetivos de aprendizaje y resultados de aprendizaje según las competencias técnicas y profesionales previstas de 1a. 1c. Relacionar objetivos de aprendizaje y resultados de aprendizaje, asociados con una categoría de aprendizaje (niveles de conocimiento) para Métodos Numéricos (Referencias temáticas, tablas-espec). 2. Establecer los lineamientos técnicos, así como desarrollar la metodología para la construcción de instrumentos de evaluación correspondiente a casos prácticos para el aprendizaje de métodos numéricos, basados en niveles de conocimiento. 2a. Definir el marco teórico que soporta la construcción de casos prácticos, para establecer su estructura. 2b. Con base en las referencias temáticas y en los niveles de conocimiento, desarrollar casos prácticos, los resultados de aprendizaje por atender y el tiempo de evaluación del caso. 2c. Establecer el procedimiento para la validación del caso práctico para realizar las adaptaciones pertinentes. 2d. Construir las versiones online de los casos prácticos. 3. Diseñar un sistema experto mediante reglas basadas en razonamiento y la construcción automatizada, que sea capaz de asignar un caso práctico al alumno (por su interés y sus características de nivel de conocimiento) el cual debe mostrar al profesor, el resultado de aprendizaje (solución del caso práctico). 3a. Generar la estructura general del sistema experto, así como las subestructuras de primer nivel. 3b. Crear un diagrama de bloques del sistema experto por cuanto a su funcionamiento. 3c Realizar el diseño del diagrama de flujo del sistema experto, mostrando todas las relaciones que son necesarias entre las variables designadas para cada elemento de función 3d. Generar código en Visual Basic (lenguaje de uso general) 3e. Crear un diccionario de datos donde se muestren los símbolos de cada variable, su significado y la función que desempeñan en el proyecto 3f. Escribir un manual del usuario del sistema experto. 3g. Mostrar en forma tabular todas las variables del sistema, así como los parámetros y constantes utilizadas por el mismo. 3h. Definir el alcance del sistema experto en cuanto a su extensión de uso. 4. Implementar el sistema de aprendizaje, con miras a analizar el impacto adaptativo y personalizado, en términos de 4a. Implementar el sistema y casos en una plataforma educativa 4b.Identificar patrones de aprendizaje (datos de desempeño del estudiante). 4c.Determinar si los estudiantes pueden completar casos prácticos antes del tiempo previsto, al monitorear logros de aprendizaje.""Diseño e implementación de un Aula virtual completa y actualizada con las lecciones de todo el temario básico de la materia de Variable Compleja 1 y sus aplicaciones. Publicación de un libro digital con los contenidos de dicho curso, para que los estudiantes tengan la posibilidad de estudiar el contenido del curso aún sin contar con acceso a internet. Generación de recursos humanos a nivel licenciatura en temas de Matemáticos asociados al analisis matemáticos de una variable compleja. |
| metadata.dc.description.strategies: | La metodología se encuentra estructurada por dos etapas. Etapa 1. Esta etapa tiene que ver con generar los fundamentos para la creación de contenidos de aprendizaje (casos prácticos), y también, para el diseño y ontología que soporta al sistema experto. Estas dos grandes líneas de acción se realizarán en forma simultánea. Para los casos prácticos: 1.1 Se trabajará en conjunto con la División de las Ingenierías de la FES Aragón, para realizar entrevistas dirigidas a docentes con experiencia académica en Métodos Numéricos, al menos de tres años. 1.2 Se generará un instrumento que se aplicará a profesionales que emplean Métodos Numéricos, por ejemplo, del IIMAS UNAM, Centro de Investigación en Matemáticas, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, industria automotriz, del ITESM, por mencionar algunos de ellos, para identificar competencias profesionales. 1.3 Se construirá una matriz de interacción con los componentes de objetos de aprendizaje (indicados por el programa de estudio), resultados de aprendizaje (conocimientos y habilidades técnicos y profesionales) y niveles de conocimiento (como el Depth of Knowledge, cuya función original se abocó a matemáticas). 1.4 Los conocimientos y habilidades asociados a niveles de conocimiento se convierten en las referencias temáticas que serán contempladas para el desarrollo de casos prácticos, y cuyo desempeño se valida a través de una metodología basada en los lineamientos del CENEVAL. Con respecto, al sistema experto: 1.5 Es importante para el desarrollo del sistema experto, el diseño de la arquitectura del mismo con base en el objetivo principal del proyecto y con la relación de la competencia del estudiante y su resultado específico de aprendizaje planeado (niveles de conocimiento) 1.6 El objetivo de la inclusión de un sistema experto se ve reflejada en el diagrama de clase del modelo, el cual proyecta en forma dinámica y con enfoque deductivo el modelo de alumno y de profesor que el sistema requiere. 1.7 Los detalles de cada una de las acciones propuestas en el diagrama de bloques general, se deben mostrar en forma lógica y concisa por medio de un diagrama de actividad del modelo en forma de diagrama de flujo, el cual debe ser dinámico y muestre las bases de datos que serán el respaldo del sistema de información que soporte al desarrollo de esta tarea . 1.8 Estos rubros (1.5, 1.6, 1.7) deben estar respaldados por un diccionario de datos, en donde se encuentren el significado de cada una de las variables del sistema, sus funciones y sus relaciones con los demás componentes 1.9 El proyecto debe contar con un manual del usuario del sistema experto, para el buen desempeño del mismo, ya que el profesor debe acceder a este sistema y guiarlo hacia la consecución del objetivo general. 1.10 Es menester en esta etapa, dimensionar el alcance del sistema experto a desarrollar, para no incurrir en fallas de delimitación de la frontera del mismo, además generar los mecanismos de adaptación necesarios para la tríada profesor-alumno-área de conocimiento. Etapa 2 En la segunda etapa del proyecto, se procede a la implementación del mismo. 2.1 Construcción . Que se refiere a la codificación del sistema experto, que comprende las tareas de: 2,1,1 La validación de los datos 2.1.2 El diseño de los módulos componentes del sistema 2,1,3 Pruebas de escritorio requeridas para validación de los algoritmos 2.1.4 Diseño de la base de datos del alumno 2,1,5 Diseño de la base de datos del profesor 2.1.6 Diseño de la base de datos de contenidos temáticos 2.1.7 Diseño de elementos de seguridad del sistema experto 2.2 Adaptación. De acuerdo con los atributos previstos para el sistema experto, así como las características para la evaluación del aprendizaje del caso práctico, se establecerán los formatos de presentación de los casos prácticos. 2.3 Ejecución. Puesta en marcha y soporte logístico que comprende; 2.3.1 Presentar a los administrativos y profesores involucrados, el sistema y casos prácticos 2.3.2 Habilitar un aula virtual que aloje al sistema 2.3.3 Realizar pruebas piloto mediante un lanzamiento controlado 2.3.4 Ejecutar en grupos de ingeniería 2.4 Evaluación. Establecer los métodos de captura y almacenamiento de datos, para lograr su análisis e interpretación, de modo que se puedan establecer resultados estadísticos y esquemáticos (para las trayectorias de aprendizaje) |
| metadata.dc.description.goals: | Primer año: Las metas se alcanzarán con el concurso de los responsables y participantes. Meta 1. El establecimiento de objetivos y resultados de aprendizaje asociados a niveles de conocimiento para Métodos Numéricos, por competencia técnica y profesional. Para la taxonomía conocimiento, se identifican los niveles que orientan a la información que se evaluará. Meta 2. El desarrollo de al menos 30 casos prácticos para los temas de Funciones algebraicas y transcendentes, Solución de sistemas lineales, Interpolación, Integración Numérica y Ecuaciones Diferenciales La meta 2. comprende referencias temáticas, problemática, actividades de aprendizaje, rúbricas de evaluación y métricas, referencias bibliográficas, para el análisis y evaluación automatizada. Se han considerado un mínimo de 30 casos, para contar con seis casos por licenciatura (por nivel básico, competente y maestro) para Ingeniería Civil, Computación, Eléctrica-Electrónica, Industrial y Mecánica, y con miras a extender su número de acuerdo con los resultados de competencias técnicas y profesionales. Meta 3. La validación de los casos prácticos, por la metodología del CENEVAL bajo criterios de coherencia, claridad y contenido, y por la aceptación de los académicos de la FES Aragón. Esto implica generar las adaptaciones y mejoras pertinentes a los casos. Meta 4. La definición del sistema experto, que cumple tres funciones primordiales, (1) asistencia al profesor en su proceso de enseñanza, (2) guía y apoyo al alumno en su tarea del aprendizaje de los métodos numéricos, (3) generación de trayectorias. Los productos se reflejan en; Arquitectura del sistema Diagrama de clase, Diagrama de actividad del modelo Diccionario de datos Manual de usuario Segundo año: "Para el año 2 Meta 5. La construcción del sistema, en cuya estructura se contempla la base de conocimiento y el motor de inferencia o “razonamiento”, y en cuya codificación se genera el programa de computadora, que se verá reflejado con código de Visual Basic. El sistema experto constará de módulos, en los cuales el alumno deberá acceder en forma sistemática y eslabonada, de acuerdo a una categorízación previa, hecha por el este. Meta 6. La formación de usuarios. La capacitación para el uso del sistema experto se divide en dos módulos. El primero, para alumnos, a los cuales se les proveerá de un manual y un curso inductivo de dos horas de duración. El módulo dos, se trata de un curso-taller para profesores en donde se les indicará instrucciones para administrar de las evaluaciones que realizará sobre los casos resueltos por el estudiante. Meta 7. Control y Seguimiento de uso que se refiere a las pruebas y validación empírica de la funcionalidad y utilidad del sistema, y que se reflejan como el análisis del impacto. Se generarán datos estadísticos, a partir de sus resultados de desempeño (pruebas y procedimientos estadísticos), y por otro lado, su trayectoria logística para finalmente, obtener los resultados del impacto del proyecto en el proceso educativo" |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Se parte de una descomposición funcional, como el análisis del objetivo hacia sus componentes, esto es, sus subobjetivos. El cumplimiento estimado del proyecto es: 90% Subobjetivo específico 1- Se examinó literatura pertinente, se realizaron entrevistas y se aplicó un cuestionario, lo cual permitió analizar la experiencia y opinión de académicos de ciencias básicas que imparten asignaturas de matemáticas y su visión hacia tecnologías digitales. Estas competencias fueron valoradas desde la perspectiva de la literatura empresarial y también bajo la evaluación de un empresario- Avance100% Subobjetivo específico 2. En el reporte titulado “catálogo -casos prácticos”, se explica la metodología empleada para generar los casos prácticos y el mecanismo de evaluación: a) Referencias temáticas, b) Planteamiento del problema c) Actividades por realizar, d) Tiempo de resolución, e) Propuesta de solución, f) Marco teórico, que se refiere a la teoría que sustenta el proceso matemático. g) Argumentación del caso, h) Referencias bibliográficas. Se generó una primera aproximación de los casos en versiones online. Estos fueron “probados” por estudiantes (prestadores de servicio social) quienes proporcionaron retroalimentación valiosa para hacerlos más claros y atractivos. Se generaron más casos de los previstos en el protocolo del proyecto. Avance:100% Subobjetivo específico 3. En la arquitectura del sistema experto, se tiene una base de datos para el ingreso de estudiantes con su información académica básica (no. de cuenta, fecha de nacimiento, etc.), el sistema cuenta con otro componente para la verificación de su estado en término de su estado, esto es, el caso asignado y su desempeño. El otro componente, es una base de conocimiento en la cual se alberga información del caso, competencias asociadas y nivel de complejidad. Avance: 100% Subobjetivo específico 4. El sistema se encuentra en el periodo de ejecución, y se ha comenzado por identificar datos del desempeño del estudiante, aún es prematuro indicar que se cuenta con una visión del patrón de aprendizaje, ya que a los alumnos se les estará asignando un segundo caso, de acuerdo con las indicaciones de profesores por los avances de su programa de estudio. Se pretendía implementar el sistema de aprendizaje en el semestre 2023-1. Sin embargo, con el tema de los sismos del 19 y 22 de septiembre, se dejó de laborar por 5 días. Posteriormente, la Facultad entró en paro por 20 días hábiles. Se consideró que no era pertinente implementar el sistema en ese semestre, por lo que actualmente se está ejecutando. Acceso al aula de classroom: Proyecto Casos Prácticos https://classroom.google.com/c/MzYyNjUwODg3ODYz?cjc=5e6pkni Código de clase: 5e6pkni Ingreso a dashboard por drive: Usuario de administrador: proyecto.casospracticos@gmail.com Contraseña: 123metodosnumericos AVISO: NO ASIGNAR CASOS A ESTUDIANTES. TAMPOCO HACERLOS VISIBLES A TODOS, YA QUE LOS ALUMNOS ESTÁN EN PROCESO DE SOLUCIÓN DEL SEGUNDO CASO PRÁCTICO. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Meta 1. Se ha establecido una relación congruente entre competencias matemáticas y competencias digitales. Se revisó bibliografía especializada, se realizó una abstracción de conceptos obtenidos, y con ello, se aplicó una encuesta con una muestra de profesores del área de matemáticas (55 participantes). Posteriormente, se realizaron entrevistas dirigidas- 100% Meta 2. Se han generado 35 casos prácticos, como escenarios diseñados para el análisis y discusión de situaciones complejas y que responden como una herramienta de evaluación-100% Meta 3. La responsable está reconocida como especialista en el Comité Académico de Elaboración de Casos Prácticos ante el CENEVAL. Académicos del área revisaron los casos prácticos, también un empresario vio la pertinencia de los casos. Se generaron videotutoriales- 100% Meta 4. La definición del sistema experto. Se generó la arquitectura del sistema- 100% Meta 5.El sistema experto tiene una estructura modular y jerárquica, en su estructura se contempla la base de conocimiento y el motor de inferencia o “razonamiento”. Su codificación se genera con Visual Basic, y sus módulos bien definidos de operación incluyen la entrada, asignación (inferencia), evaluación y síntesis. Es jerárquico porque para trasladarse de un módulo a otro existen centinelas que permiten o no al alumno ingresar a otro nivel. Esto es, se asignan 3 casos para el nivel 1, 2 para el nivel 2 y uno para el nivel 3. Si el alumno sale mal en el nivel uno, se le da un segundo intento, si vuelve a salir mal, se le asigna un tercero. Si continua mal, se le asigna que trabaje de manera cercana con el profesor. Si resulta que sale bien en el tercero, pasa al segundo nivel. Si sale mal en el segundo nivel, se le da un segundo intento, nada más. Se le regresa al primer nivel, para que lo intente nuevamente. Si sale bien, se le da oportunidad del tercer nivel. Esta asignación se debe al número total de casos prácticos. Conforme se aumenten los casos, se aumenta la posibilidad de intentos. En este sentido, las oportunidades que tiene el estudiante son del 16.66% Avance: 100% Meta 6. La formación de usuarios. Se implementó el Seminario de Inteligencia Artificial para participantes, en el cual asistieron alumnos y profesores. Posteriormente, en sesiones presenciales se explicó para alumnos el aula de Classroom y cómo funcionan los casos prácticos. En dicha aula se mostraron recursos educativos, por ejemplo, la página web https://proyecto.dmt-digital.com/home. Se consideró aprovechar recursos didácticos generados del proyecto PE101119, con el recurso https://sites.google.com/view/tutorial-metodos-numericos/p%C3%A1gina-principal Actualmente, se realizan sesiones convocadas por la jefatura de Ingeniería Industrial en donde los profesores de Métodos Numéricos asisten para la administración de evaluaciones. 100% Meta 7- Control y Seguimiento. Actualmente se generan dashboards personalizados de estudiantes en el desarrollo de competencias. 50% en ejecución |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Ingenierías |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| metadata.dc.contributor.coresponsible: | BLANCO BAUTISTA,ROBERTO |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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