Tutor académico automatizado basado en ontologías, para la selección de rutas de aprendizaje personalizadas en un programa curricular

Abstract

La globalización es un fenómeno que ha desencadenado cambios en diversos sectores de la sociedad. En la Educación en Ingeniería los cambios se han enfocado, entre otros, a realizar procesos de reforma curricular enmarcados en un ambiente que contribuye al desarrollo de la autonomía del estudiante y caracterizados por una creciente flexibilidad curricular. Esta ´ultima entendida como la diversidad en la oferta académica de asignaturas optativas o de libre elección. En este ambiente caracterizado por la flexibilidad curricular se desarrolla esta tesis, orientada al diseño de un Tutor Académico para apoyar a los estudiantes en la selección de rutas de aprendizaje personalizadas. En esta tesis, la ruta de aprendizaje es el conjunto de asignaturas que el estudiante podría cursar para alcanzar un perfil profesional particular. Para lograr este propósito, el Tutor integra dos componentes principales: el modelamiento de un programa curricular mediante ontologías y el diseño de un modelo para generar las rutas de aprendizaje. Las ontologías facilitan la representación formal de los tipos de conceptos encontrados en este dominio y las complejas relaciones entre estos conceptos. Esta representación ontológica está apoyada en cuatro fuentes básicas de conceptualización: conocimiento en ingeniería, habilidades que desarrolla el estudiante, plan de estudios y reglamentación de la institución educativa. Para obtener las rutas de aprendizaje se ha formulado una estrategia de optimización mediante algoritmos genéticos. En la construcción de las rutas se tiene en cuenta el perfil de egresado y la cuantificación de objetivos educacionales. El Tutor Académico es implementado en una herramienta Web que facilita su uso. La herramienta combina opciones manuales representadas por las posibilidades de navegación a través de la compleja estructura del Programa Curricular, con opciones automatizadas dadas por las rutas de aprendizaje generadas con algoritmos de optimización. Con esta herramienta los estudiantes, docentes o personas interesadas en el dominio de un programa curricular, tendrán una mejor comprensión de sus elementos, así como las complejas relaciones que pueden existir entre los mismos. La implementación del Tutor busca fortalecer la autonomía del estudiante en ambientes de flexibilidad curricular, relacionados con el proceso de toma de decisiones para la creación de su plan de estudios personalizado y enfocado a lograr un determinado perfil profesional. Para los docentes, el Tutor es una herramienta de apoyo en los procesos de orientación al estudiante en su formación profesional.

Abstract Globalization is a phenomenon that brings challenges in various sectors of society. In Engineering Education these challenges have been focused, among others, to carry out curricular reform processes in an environment that contributes to the development of student autonomy and characterized by increasing curricular flexibility. The latter is understood as the diversity in the academic offer of optional or free choice courses. In this environment characterized by curricular flexibility, an Academic Tutor to support students in selecting personalized learning paths is developed. In this thesis learning path is a set of courses that the student might take to achieve a particular professional profile. To accomplish this purpose, the Tutor integrates two main components: a curriculum modeled through ontologies and a model to generate the learning paths. Ontologies facilitate the formal representation of types of concepts from the domain and the complex relationships between these concepts. This ontological representation is supported by four basic sources of conceptualization: knowledge in engineering, skills developed by the student, curriculum and regulation of the educational institution. To obtain the learning paths an optimization strategy has been formulated using genetic algorithms. Professional profiles and quantification of educational objectives are taking into account in the construction of the routes. The Academic Tutor is implemented in a Web tool that facilitates its use. The Web tool combines manual options represented by the possibilities of navigation through the complex structure of the Curriculum, with automated options given by the learning paths generated with optimization algorithms. With this tool students, teachers or people interested in a curriculum domain will have a better understanding of its elements, as well as the complex relationships that may exist between them. The implementation of the tutor seeks to strengthen the autonomy of the student in environments of curricular flexibility, related to the decision-making process for the creation of a personalized curriculum and the achievement of a specific professional pro-file. For teachers, the Tutor is a support tool in the processes of guide students in matters related to their professional training.