Modelación matemática y algorítmica de los términos de la teoría del socioconstructivismo para un entorno educativo digital

Abstract

Este trabajo presta especial atención al concepto de NGDLE (Next Generation Digital Learning Environment (ingles), Entorno Educativo Digital de Próxima Generación) y proporciona una lista de componentes típicos que pueden integrarse en el entorno educativo según el modelo NGDLE. Una de las limitaciones de sistemas e-learning es la dificultad de observar y corregir el proceso del aprendizaje individualmente. Generalmente, la variación del contenido individual de un curso se basa en decisión binaria: si la prueba se ha aprobado o no. En estos sistemas no se tiene en cuenta las características particulares del alumnado, no obstante, la teoría pedagógica ha logrado suficientes resultados. Los autores consideran la posibilidad de sumergir la teoría del socioconstructivismo de Lev Vygotsky en un entorno digital, particularmente su enfoque sobre el cambio sucesivo de zonas de desarrollo individuales. Debido a que en la actualidad no existen los modelos cuantitativos de zonas de desarrollo, entonces, se plantea y resuelve la tarea de construir un modelo matemático de la zona de desarrollo próximo, basado en la teoría del rasgo latente y psicometría computacional. Para estimar cuantitativamente la anchura de la zona del desarrollo próximo, utilizamos la idea de su proporcionalidad al nivel de capacitación, que, a su vez, se considera como una variable latente. Para una descripción formal del nivel de capacitación, se propone una lista de indicadores medibles: indicadores de actividad educativa y el patrón de interacción entre el usuario y el entorno digital. El modelo construido de la zona de desarrollo se utiliza para la gestión adaptativa del aprendizaje electrónico, en el que presenta un algoritmo de control que implementa el aprendizaje del desarrollo. Se describe la técnica de evaluar la conveniencia de aplicar el modelo de la zona de desarrollo proximal. Para evaluar la viabilidad, se ha utilizado el material experimental: datos sobre los resultados de las actividades educativas de 1469 estudiantes en dos países: Rusia y Ecuador. Como resultado del estudio, se confirmó la hipótesis de que el nivel de capacitación alcanzado en el curso con los elementos de desarrollo cognitivo es superior a los resultados del aprendizaje electrónico, sin tener en cuenta la teoría del socioconstructivismo. Además, se consideran enfoques de la arquitectura del moderno entorno educativo digital.

The focus of the paper is on NGDLE (Next Generation Digital Learning Environment) concept and it provides a list of typical components that can be integrated into the educational environment according to the NGDLE model. One of the limitations of e-learning systems is the difficulty to observe and correct the learning process individually. Generally, variation of individual course content is based on binary decision: whether the test has been passed or not. The particular characteristics of the students are not taken into account by the systems, although pedagogical theory achieved sufficient results. The authors consider the possibility of immersing Lev Vygotsky's theory of socio-constructivism into a digital environment, particularly its focus on the continuous change of personal development zones. Since currently do not exist quantitative models of developmental zones, the task is posed and solved to construct a mathematical model of the proximal developmental zone, based on the item response theory and computational psychometrics. To quantitatively estimate the width of the zone of proximal development, we use the idea of its proportionality to the knowledge level, which, in turn, is considered as a latent variable. For a formal description of the knowledge level, we propose a list of measurable indicators: indicators of educational activity and the pattern of interaction between the user and the digital environment. The constructed model of the development zone is used for the adaptive management of e-learning, in which it presents a control algorithm that implements cognitive development. The technique of assessing the suitability of applying the model of the proximal development zone is described. To assess feasibility, the experimental material has been used: data on the results of educational activities of 1469 students in two countries: Russia and Ecuador. As a result of the study, the hypothesis was confirmed that the level of training achieved in the course with the elements of cognitive development is higher than the results of e-learning, without taking into account the theory of socio-constructivism. In addition, approaches to the architecture of the modern digital educational environment are considered.