Evaluación y uso del estado emocional en entornos educativos interactivos

En la actualidad, la enseñanza tradicional está convergiendo progresivamente hacia entornos educativos interactivos semi-presenciales o a distancia, encontrándose una oferta cada vez mayor, de formación on-line. En este sentido, los sistemas de tutorización inteligente (STI) aportan un valor añadido a la educación interactiva. Su objetivo principal es proporcionar al alumno las ayudas necesarias para la consecución de los objetivos pedagógicos propuestos, tomando en consideración las capacidades intrínsecas del estudiante y el contexto particular en el que se desarrolla la actividad formativa. Existen sólidas evidencias de que no sólo las capacidades cognitivas del alumno y su contexto tienen un impacto en su rendimiento, sino que también el estado emocional del estudiante puede suponer un efecto significativo en su motivación y, por tanto, en su rendimiento. A pesar de estas evidencias, la mayoría de los STI no toman en consideración este hecho.  Asumiendo la conveniencia de incluir en los sistemas de aprendizaje interactivos métodos para la detección del estado afectivo del estudiante con el propósito de mejorar su aprendizaje, satisfacción y compromiso con los objetivos didácticos propuestos, en esta tesis se aborda el problema de la detección emocional desde diferentes perspectivas. Por un lado, mediante el empleo de técnicas de visión por computador sobre vídeos o imágenes estáticas. Por otro, a través del análisis de señales fisiológicas. Por último, con una aproximación de tipo sensor-free fundamentada en el análisis de patrones de comportamiento de los estudiantes durante su interacción con un STI para el aprendizaje la aritmética y el álgebra lineal. Para cada una de estas perspectivas, en esta tesis doctoral se han realizado diferentes aportaciones relativas a la detección emocional: 1) una extensión a una base de datos de vídeos anotados con información afectiva (FEEDB); 2) el desarrollo de una aproximación holística novedosa para el reconocimiento de expresiones faciales, denominada Eigenexpressions, fundamentada en la técnica de Eigenfaces; y 3) el análisis de la información que las señales procedentes de electroencefalografía pueden aportar en la detección emocional del usuario.  Desde el punto de vista de las aportaciones en la mejora instruccional, se diseñó un estudio experimental mediante el uso de STI para la enseñanza de la aritmética y el álgebra lineal, con el propósito de recabar información sobre el aprendizaje, el contexto formativo y el estado afectivo del estudiante durante su interacción con el STI para, posteriormente, desarrollar un sistema de aprendizaje automático con capacidad para valorar el estado emocional del usuario sobre las dimensiones de la Dominancia, la Activación y la Valencia. De este modo, fue posible incorporar al STI capacidad para la evaluación del estado afectivo del estudiante con el objetivo de mantener al usuario en un estado que favoreciera su interés por el aprendizaje, determinando para ello el nivel de ayuda a proveer más adecuado en cada momento, con el fin último de mejorar su satisfacción y aprendizaje final