Un entorno para la creación de actividades de aprendizaje : uso de estándares de interoperabilidad,analíticas de aprendizaje y automatización basada en modelos

Abstract

Motivación La producción de contenidos online es una tarea compleja que requiere primero de un diseño y luego de su creación usando, normalmente, herramientas de autor. Una vez creados los contenidos deben ser publicados y enlazados a plataformas e-learning. Además, la producción de contenidos debe considerar otros aspectos, entre los que destacaríamos los siguientes: (i) la portabilidad a diferentes plataformas, evitando crear diferentes versiones, lo cual dificultaría su evolución y mantenimiento; (ii) la integración del contenido producido con otros creados con herramientas externas; (iii) la reutilización de contenido en diferentes cursos, y (iv) el análisis de los datos de la interacción del estudiante con los contenidos con el fin de obtener una realimentación que permita mejorar el proceso de aprendizaje. La interoperabilidad entre herramientas es un factor clave para ofrecer estas funcionalidades. Las universidades deben apoyar a sus docentes proporcionándoles las herramientas adecuadas para crear contenidos a través de un entorno integrado con una herramienta de autor junto a otras que ofrezcan las funcionalidades indicadas anteriormente. Objetivo El objetivo de esta tesis es el desarrollo de una plataforma para la creación de contenido online con las siguientes características o funcionalidades: (i) permitir crear contenido online interoperable basado en estándares, (ii) el contenido debe ser portable, independiente de una plataforma o tecnología particular, (iii) proveer mecanismos para la reutilización a nivel de contenido completo o de partes del contenido, (iv) proveer mecanismos de secuenciación de las partes de un contenido, (v) posibilidad de gamificar el contenido, y (vi) capacidad de realizar analíticas de aprendizaje personalizadas y eficientes en la visualización de los resultados. Metodología Con el objetivo de alcanzar los objetivos presentados en la sección anterior, hemos aplicado el método Design Science Research Methodology. Primero identificamos como problema el interés de automatizar la creación de contenidos online, de modo que los docentes fueran capaces de realizar todas las tareas involucradas. Luego se se siguió un proceso iterativo de diseño, implementación, evaluación y difusión de resultados en la creación de las herramientas de soporte de servicios básicos (UPCTforma), creación de contenidos (IndieAuthor) y componente de analíticas de aprendizaje (CustomLA). UPCTforma fue evaluada por medio de un simulador y caso de estudio, IndieAuthor se evalúo con métricas y una encuesta a docentes, y CustomLA mediante un caso de estudio con una asignatura.

Resultados

Se han conseguido alcanzar todos los objetivos propuestos. (I) Creación de la plataforma UPCTforma que soporta toda la funcionalidad que necesitan las herramientas de creación de contenidos, en particular la interoperabilidad de contenidos y herramientas por medio del estándar LTI. (II) Construcción basada en modelos de una familia de lenguajes específicos del dominio textuales para la producción de contenidos interoperables. Los lenguajes permiten expresar la estructura, evaluación, gamificación y secuenciación. (III) Conseguir reutilización y portabilidad de contenidos. (IV) Creación de un componente eficiente para analíticas de aprendizaje en diferentes escenarios. (V) Definición de un lenguaje para personalizar analíticas de aprendizaje y paneles de control.

Conclusiones

En esta tesis se han explorado con éxito características novedosas en la producción de contenido online. Se ha mostrado cómo conseguir contenidos y herramientas reutilizables y portables a través de la interoperabilidad. También se ha abordado la personalización de analíticas de aprendizaje, lo que es uno de los primeros trabajos sobre esta cuestión. Finalmente, es destacable la investigación sobre los beneficios de utilizar técnicas de desarrollo basado en modelos para crear herramientas e-learning, y de la representación de contenidos como modelos.

Introduction Producing online content is a difficult time-consuming task that requires the design and creation of course elements, normally using authoring tools. Once teachers have created the desired content, it must be published and linked to e-learning platforms. Moreover, other aspects must be considered in online content production: i) portability to different platforms to ease the maintenance by avoiding to have different versions. ii) the integration of content created with third-party learning applications, iii) the reuse of content in different courses, and iv) the ability of learning analytics to improve the learning/teaching processes. Interoperability between tools is a key factor to offer these functionalities. Higher education institutions must support teachers by providing an integrated environment to create content, which should include authoring tools and other tools intended to offer the above functionalities.

Goals This PhD. thesis aims to develop an online content creation platform with the following functionalities: i) it should support the creation of interoperable online content based on standards, ii) the content created must be portable and independent from a particular platform or technology, iii) it should provide a content reuse mechanism for a complete course or individual units, iv) it should provide content sequencing mechanisms, v) content gamification, and vi) learning analytics customization and efficient visualization of dashboards.

Methodology In order to achieve the goals introduced in the previous section, we have followed the Design Science Research Methodology. First, we identified the problem to be addressed: automating the production of online content for teaching in universities. We note that current authoring tools have some limitations that make it difficult for them to be widely used by teachers. Then, an iterative process was followed to build the tools, which consisted of four stages: design, development, evaluation, and dissemination. We first created a basic services infrastruture UPCTforma). Next, we developed an authoring tool (INDIeAuthor) that overcome the limitations identified in existing tools, and finally we tackle the construction of the learning analytics component (CustomLA). UPCTforma was evaluated using a simulator and a case study, INDIeAuthor was evaluated with metrics and a survey given to teachers, and CustomLA by means of a case study of a university course.

Results All the proposed goals have been achieved.

(I) Development of an infrastructure that supports the basic functionalities required to create content, in particular, content and tool interoperability through the LTI standard. (II) Model-driven development of a family of textual domain-specific languages (DSL) to produce interoperable content. These languages make it possible to specify content, assessment, gamification, and sequencing. (III) Content reusability and portability. (IV) An efficient component to support learning analytics in different scenarios. (V) A textual DSL that enables teachers to customize learning analytics and dashboards.

Conclusions In this PhD. thesis, novel features in online content production have been successfully explored. We have shown an interoperability-based approach to produce reusable and portable content. We have also presented a novel approach to customize learning analytics. Finally, this work has evidenced the benefits of using model-driven development techniques to build e-learning tools as well as the advantages of representing content as models.