Specification, design and formalization of collaborative pedagogical activities in the classroom : the case of language laboratory

El desarrollo de aplicaciones educativas para el trabajo en sala de clase debe contar con un adecuado diseño pedagógico, así como también con un adecuado diseño técnico que sustente los aspectos educacionales. En la literatura se observa que existen varias deficiencias y falencias en los estudios realizados, tanto en el planteamiento del diseño pedagógico/técnico, como también de su correspondiente validación. Respecto del diseño pedagógico, los estudios en general simplifican e idealizan los escenarios de uso de sus aplicaciones, los cuales no consideran el dinamismo existente en una sala de clases. En este dinamismo es crucial el rol del profesor, pues no solamente es un experto pedagógico, sino que también controla el flujo de trabajo en la sala de clases, verificando el aprendizaje de sus estudiantes. Por esta razón, cuando estos escenarios son idealizados, los profesores simplemente son ejecutores de un script pedagógico no teniendo un control que les permita, por ejemplo, añadir o modificar las tareas que deben realizar los alumnos en tiempo real. En esta misma línea, otro aspecto observado es el poco aprovechamiento de los recursos técnicos ya existentes en las instituciones educacionales donde se implementan los escenarios pedagógicos propuestos en la literatura; en general se proponen sistemas que tienen recursos técnicos equivalentes (p. ej.: dispositivos móviles con las mismas características técnicas).En el campo de la validación de estos diseños pedagógicos y técnicos, se observan también ciertas deficiencias. Desde un punto de vista educacional, las aplicaciones para el trabajo en sala de clase son descritas y analizadas mediante estudios exploratorios, no existiendo mayormente estudios que aseguren su validez pedagógica. Desde un punto de vista técnico, las propuestas de aplicaciones educativas cuentan en general con especificaciones débiles y no analíticas, sin experimentación o formalización. Atendiendo estas problemáticas, en esta tesis se propone la definición del diseño e implementación de una actividad pedagógica, mediante una metodología de trabajo incremental. Primero, se atiende la necesidad de crear y validar un escenario pedagógico, mediante el diseño de un laboratorio de idiomas colaborativo utilizando una metodología cuasi-experimental. Como resultado de este estudio, realizado en estudiantes de enseñanza básica en un colegio chileno, se obtuvo que un laboratorio de idiomas colaborativo presenta mejores resultados que uno individual en pronunciación y listening. También se observó el desarrollo de aspectos específicos al aprendizaje colaborativo, tales como la comunicación y coordinación entre estudiantes.Luego, en el incremento siguiente y utilizando el escenario pedagógico previamente validado, se propone una arquitectura que sustente un mejor aprovechamiento de los recursos tecnológicos. Ello se logra mediante mecanismos de resource sharing y con características de robustness ante cambios en el entorno donde se desarrolla la actividad. Ello es validado mediante un estudio realizado de forma conjunta en una colaboración internacional con investigadores de Suecia y Chile, utilizando simulaciones de posibles escenarios de ejecuciones reales. Con ello se mostró que es posible la construcción de una arquitectura de este tipo, atendiendo los requisitos con los cuales fue diseñado mediante el uso de un sistema multi agente, y el mecanismo de self-adaptation. Finalmente, en el último incremento, se incorpora la problemática del dinamismo en la sala de clases, bajo un enfoque formal. Este enfoque permite especificar un escenario pedagógico flexible, donde el profesor puede introducir cambios en tiempo de ejecución, los que son validados en tiempo real usando especificaciones basadas en los conceptos de workflows flexibles y petri-nets. Como resultado se obtuvo la modelación formal de la problemática, la creación de una metodología que permite el diseño de actividades pedagógicas de este tipo, como también un mecanismo integrado de validación ante cambios, evaluado mediante model-checkers.A partir de lo anterior es posible concluir que es posible diseñar aplicaciones tecnológicas para la sala de clases que consideran los requisitos de aprendizaje colaborativo, resource sharing, robustness ante cambios en el ambiente, y dinamismo en tiempo real de los escenarios pedagógicos. La validación pedagógica debe ir de la mano de la validación técnica, donde ninguna es más importante que la otra, pues ambas abordan problemáticas distintas. La elección de una forma de experimentación y validación dependerá entonces de los requisitos que se esperan analizar.