Extensión de la especificación IMS Learning Design desde la adaptación e integración de unidades de aprendizaje

IMS Learning Design (IMS-LD) representa una corriente actual en aprendizaje online y blended que se caracteriza porque: a) Es una especificación que pretende estandarizar procesos de aprendizaje, así como reutilizarlos en diversos contextos b) Posee una expresividad pedagógica más elaborada que desarrollos anteriores o en proceso c) Mantiene una relación cordial y prometedora con Learning Management Systems (LMSs), herramientas de autoría y de ejecución d) Existe una amplia variedad de grupos de investigación y proyectos europeos trabajando sobre ella, lo que augura una sostenibilidad, al menos académica Aun así, IMS Learning Design es un producto inicial (se encuentra en su primera versión, de 2003) y mejorable en diversos aspectos, como son la expresividad pedagógica y la interoperabilidad. En concreto, en esta tesis nos centramos en el aprendizaje adaptativo o personalizado y en la integración de Unidades de Aprendizaje, como dos de los pilares que definen la especificación, y que al mismo tiempo la potencian considerablemente. El primero (aprendizaje adaptativo) hace que se puedan abordar itinerarios individuales personalizados de estudio, tanto en flujo de aprendizaje como en contenido o interfaz; el segundo (integración) permite romper el aislamiento de los paquetes de información o cursos (Unidades de Aprendizaje, UoL) y establecer un diálogo con otros sistemas (LMSs), modelos y estándares, así como una reutilización de dichas UoLs en diversos contextos. En esta tesis realizamos un estudio de la especificación desde la base, analizando su modelo de información y cómo se construyen Unidades de Aprendizaje. Desde el Nivel A al Nivel C analizamos y criticamos la estructura de la especificación basándonos en un estudio teórico y una investigación práctica fruto del modelado de Unidades de Aprendizaje reales y ejecutables que nos proporcionan una información muy útil de base, y que mayormente adjuntamos en los anexos, para no interferir en el flujo de lectura del cuerpo principal. A partir de este estudio, analizamos la integración de Unidades de Aprendizaje con otros sistemas y especificaciones, abarcando desde la integración mínima mediante un enlace directo hasta la compartición de variables y estados que permiten una comunicación en tiempo real de ambas partes. Exponemos aquí también las conclusiones de diversos casos de estudio basados en adaptación que se anexan al final de la tesis y que se vuelven un instrumento imprescindible para lograr una solución real y aplicable. Como segundo pilar de la tesis complementario a la integración de Unidades de Aprendizaje, estudiamos el aprendizaje adaptativo: Los tipos, los avances y los enfoques y restricciones de modelado dentro de IMS-LD. Por último, y como complemento de la investigación teórica, a través de diversos casos prácticos estudiamos la manera en que IMS-LD modela la perzonalización del aprendizaje y hasta qué punto. Este primer bloque de análisis (general, integración y aprendizaje adaptativo) nos permite realizar una crítica estructural de IMS-LD en dos grandes apartados: Modelado y Arquitectura. Modelado apunta cuestiones que necesitan mejora, modificación, extensión o incorporación de elementos de modelado dentro de IMS-LD, como son procesos, componentes y recursos de programación. Arquitectura engloba otras cuestiones centradas en la comunicación que realiza IMS-LD con el exterior y que apuntan directamente a capas estructurales de la especificación, más allá del modelado. Aunque se encuentra fuera del núcleo de esta tesis, también se ha realizado una revisión de aspectos relacionados con Herramientas de autoría, por ser este un aspecto que condiciona el alcance del modelado y la penetración de la especificación en los distintos públicos objetivo. Sobre Herramientas, no obstante, no realizamos ninguna propuesta de mejora. La solución desarrollada, se centra en las diversas cuestiones sobre Modelado y Arquitectura encontradas en el análisis. Esta solución se compone de un conjunto de propuestas de estructuras, nuevas o ya existentes y modificadas, a través de las que se refuerza la capacidad expresiva de la especificación y la capacidad de interacción con un entorno de trabajo ajeno. Esta investigación de tres años ha sido llevada a cabo entre 2004 y 2007, principalmente con colegas de The Open University of The Netherlands, The University of Bolton, Universitat Pompeu Fabra y del departamento Research & Innovation de ATOS Origin, y ha sido desarrollada parcialmente dentro de proyectos europeos como UNFOLD, EU4ALL y ProLearn. La conclusión principal que se extrae de esta investigación es que IMS-LD necesita una reestructuración y modificación de ciertos elementos, así como la incorporación de otros nuevos, para mejorar una expresividad pedagógica y una capacidad de integración con otros sistemas de aprendizaje y estándares eLearning, si se pretenden alcanzar dos de los objetivos principales establecidos de base en la definición de esta especificación: La personalización del proceso de aprendizaje y la interoperabilidad real. Aun así, es cierto que la implantación de la especificación se vería claramente mejorada si existieran unas herramientas de más alto nivel (preferiblemente con planteamiento visual) que permitieran un modelado sencillo por parte de los usuarios finales reales de este tipo de especificaciones, como son los profesores, los creadores de contenido y los pedagogos-didactas que diseñan la experienicia de aprendizaje. Este punto, no obstante, es ajeno a la especificación y afecta a la interpretación que de la misma realizan los grupos de investigación y compañías que desarrollan soluciones de autoría. _____________________________________________IMS Learning Design (IMS-LD) is a current asset in eLearning and blended learning, due to several reasons: a) It is a specification that points to standardization and modeling of learning processes, and not just content; at the same time, it is focused on the re-use of the information packages in several contexts; b) It shows a deeper pedagogical expressiveness than other specifications, already delivered or in due process c) It is integrated at different levels into well-known Learning Management Systems (LMSs) d) There are a huge amount of European research projects and groups working with it, which aims at sustainability (in academia, at least) Nevertheless, IMS-LD is roughly an initial outcome (be aware that we are still working with the same release, dated on 2003). Therefore, it can and must be improved in several aspects, i.e., pedagogical expressiveness and interoperability. In this thesis, we concentrate on Adaptive Learning (or Personalised Learning) and on the Integration of Units of Learning (UoLs). They both are core aspects which the specification is built upon. They also can improve it significantly. Adaptation makes personalised learning itineraries, adapted to every role, to every user involved in the process, and focus on several aspects, i.e., flow, content and interface. Integration fosters the re-use of IMS-LD information packages in different contexts and connects both-ways UoLs with other specifications, models and LMSs. In order to achive these goals we carry out a threephase analysis. First, analysis of IMS-LD in several steps: foundations, information model, construction of UoLs. From Level A to Level C, we analyse and review the specification structure. We lean on a theoretical frameword, along with a practical approach, coming from the actual modeling of real UoLs which give an important report back. Out of this analysis we get a report on the general structure of IMS-LD. Second, analysis and review of the integration of UoLs with several LMSs, models and specifications: we analyse three different types of integration: a) minimal integration, with a simple link between parts; b) embedded integration, with a marriage of both parts in a single information package; and d) full integration, sharing variables and states between parts. In this step, we also show different case studies and report our partial conclusions. And third, analysis and review of how IMS-LD models adaptive learning: we define, classify and explain several types of adaptation and we approach them with the specificacion. A key part of this step is the actual modeling of UoLs showing adaptive learning processes. We highlight pros and cons and stress drawbacks and weak points that could be improved in IMS-LD to support adaptation, but also general learning processes Out of this three-step analysis carried out so far (namely general, integration, adaptation) we focus our review of the IMS-LD structure and information model on two blocks: Modeling and Architecture. Modeling is focused on process, components and programming resources of IMS-LD. Architecture is focused on the communication that IMS-LD establishes outside, both ways, and it deals with upper layers of the specification, beyong modeling issues. Modeling and Architecture issues need to be addressed in order to improve the pedagogical expressiveness and the integration of IMS-LD. Furthermore, we provide an orchestrated solution which meets these goals. We develop a structured and organized group of modifications and extensions of IMS-LD, which match the different reported problems issues. We suggest modifications, extensions and addition of different elements, aiming at the strength of the specification on adaptation and integration, along with general interest issues. The main conclusion out of this research is that IMS-LD needs a re-structure and a modification of some elements. It also needs to incorporate new ones. Both actions (modification and extension) are the key to improve the pedagogical expressiveness and the integration with other specifications and eLearning systems. Both actions aim at two clear objectives in the definition of IMS-LD: the personalisation of learning processes, and a real interoperability. It is fair to highlight the welcome help of high-level visual authoring tools. They can support a smoother modeling process that could focus on pedagogical issues and not on technical ones, so that a broad target group made of teachers, learning designers, content creators and pedagogues could make use of the specification in a simpler way. However, this criticism is outside the specification, so outside the core of this thesis too. This three-year research (2004-2007) has been carried out along with colleagues from The Open University of The Netherlands, The University of Bolton, Universitat Pompeu Fabra and from the Department of Research & Innovation of ATOS Origin. In addition, a few European projects, like UNFOLD, EU4ALL and ProLearn, have partially supported it

Editor's Note

Editor's Note for the Special Issue of the International Journal of Interacive Multimedia and Artificial Intelligence (IJIMAI) on Big Data and Open Educatio

Estudio de la estructura y del comportamiento de las comunidades virtuales de aprendizaje no formal sobre estandarización del e-learning

Tesis inédita presentada en la Universidad Europea de Madrid.Tesis inédita presentada en la Universidad Europea de Madrid. Facultad de ComunicaciónUE

Identidad y afinidad rituales en contextos religioso y laico : Diseño y aplicación de un instrumento de medida

El objetivo de esta investigación es profundizar en la fenomenología ritual, religiosa y laica. Se centra especialmente en la relación entre rituales paganos, culturales, festivos, costumbristas y cualquier otra forma de representación de un sentimiento social centrado en identificar, disfrutar o replicar un sentimiento (e.g. trascendente). Asimismo, en cómo estos ritos se solapan, remplazan, nutren o se alimentan de y hacia rituales religiosos, de forma bidireccional. Busca averiguar si existe una similitud en los rituales entre ambos contextos. Parte de la hipótesis de que los rituales son similares en grados de estructura, forma, contenido y significado, independientemente del contexto religioso o laico en el que se desarrollen. Un ritual se puede diseñar y desarrollar de múltiples formas, pero debe mantener un conjunto mínimo de elementos comunes con una intensidad mínima para ser considerado tal. Siempre y cuando se cumplan estas condiciones, el ritual religioso y el ritual no religioso son equiparables. La investigación utiliza métodos diversos (revisión sistemática de literatura, entrevistas semi-estructuradas, marco genérico, casos de estudio) para explorar el grado de identidad ritual. Con este motivo, la revisión sistemática analiza toda la literatura existente, de forma categorizada, hasta obtener un corpus significativo y completo de estudio, con 251 publicaciones. De la literatura se extraen las características, categorías, funciones, estructuras y catalogaciones de los rituales, lo que sirve para diseñar una entrevista semi-estructurada. Dicha entrevista se aplica a 51 sujetos y produce 10 aspectos significativos que definen los rituales: #1-Trascendencia y afinidad con el momento ritual, #2-Solapamiento entre ritual, introspección, expresión y sentimiento, #3-Definición difusa de términos, #4-Desconocimiento de rituales, #5-Necesidad de expresión, #6-Transversalidad, #7-Polisemia, #8-Música, #9-Irrenunciabilidad y #10-Evocación. Posteriormente, esta lista es completada con las características principales sintetizadas desde la revisión sistemática de literatura, hasta obtener 17 elementos comunes de identidad ritual: 1-Transcendencia, 2-Sentimiento, 3-Significado, 4-Transformación, 5-Contextualización, 6-Polisemia, 7-Música, 8-Necesidad, 9-Representación de la realidad, 10-Ceremonia, 11-Etapas, 12-Formalismo, 13-Guion, 14-Impacto, 15-Invarianza, 16-Periodicidad y 17-Simbolismo. Estos elementos constituyen la base para la construcción de una herramienta de medida de la Afinidad ritual (marco genérico) que se construye ponderando los factores de Relevancia y Presencia de cada elemento, hasta obtener un grado de Afinidad total. El marco genérico se ha aplicado a 34 casos de estudio representativos, obtenidos de un análisis de literatura especializada. Se ha escogido una muestra representativa que combina contextos religiosos y laicos que, en varias ocasiones, se muestran entrelazados: Cultural, Grupal, Social, Político, Deportivo, Personal, Médico, Curativo, Religioso. De la aplicación del marco genérico a los casos concluimos que los rituales muestran una serie de elementos comunes que suponen un marco genérico de identidad. Cada uno de ellos se adapta en función de su tipología, categoría, contexto y otros condicionantes, pero todos ellos se pueden definir mediante un mismo conjunto de parámetros. Además, que los rituales religiosos y los rituales laicos coinciden en este marco de definición. No existen diferencias significativas en cuanto a identificación, diseño e implementación. La diferencia es aportada por el contexto y el significado que los participantes proporcionen.The goal of this study is to delve into ritual, religious, and secular phenomenology. It concentrates specifically on the relationship between pagan, cultural, celebratory, and traditional rituals and any other form of representation of a social sentiment focused on identifying, enjoying, or replacing a feeling (e.g. transcendence), as well as how these rituals overlap, replace, nourish, or make use of religious rituals, bi-directionally. This research tries to find whether there is a similarity between religious and lay contexts. It is based on the hypothesis that rituals are similar in regards to structure, form, content and meaning, irrespectively of their context where they are performed. A ritual can be designed and implemented in multiple ways, however it must keep a set of minimum common features with a minimum weight to considered as such. As long as these conditions are met, religious and lay rituals are comparable. The study uses diverse methods (systematic literature review, semi-structured interviews, generic framework, and case studies) to explore the degree of ritual identity. To that end, the systematic review analyses all the existing literature, in categorised form, obtaining a significant and complete body of study with 251 publications. The characteristics, categories, functions, structures, and indexing of the rituals are extracted from the literature to design a semi-structured interview. This interview is applied to 51 subjects and produces 10 significant aspects that define rituals: #1- Transcendence and affinity with the ritual moment; #2- Overlap between ritual, introspection, expression, and feeling; #3- Unclear definition of terms; #4- Lack of knowledge of rituals; #5- Need for expression; #6- Mainstreaming; #7- Polysemy; #8- Music; #9- Irrevocability; and #10- Evocation. Subsequently, this list is completed by summarising the main aspects from the systematic literature review, obtaining 17 common elements of ritual identity: 1- Transcendence, 2- Feeling, 3- Meaning, 4- Transformation, 5- Contextualisation, 6- Polysemy, 7- Music, 8- Need, 9- Representation of reality, 10- Ceremony, 11- Stages, 12- Formality, 13- Script, 14- Impact, 15- Invariability, 16- Periodicity, and 17- Symbolism. These elements constitute the basis for building a measurement tool of ritual affinity through weighing each element’s relevance and presence, in order to obtain a degree of total affinity. This instrument is then applied to 34 case studies mixing categories and contexts, achieving a sample diversity that is representative enough to compile a more precise analysis, linked to conclusions. The core findings reinforce the initial hypothesis, determining that rituals follow a similar pattern of structure and preparation according to a predetermined set of common elements, whether linked to religious or secular settings. It is likewise concluded that the functions of rituals are comparable among settings. Similarly, we show that a parameterised measurement instrument can be designed that allows an analysis of the degree of ritual affinity of an event or celebration, homogenously, creating a comparative study of rituals. Lastly, we conclude that, as a complement to the structure, function, design, and implementation of the ritual, the personalised aspect (individual or group) within a specific context significantly defines ritual affinity

Extension of the IMS Learnin Design specification based on adaptation and integration of units of learning

La tesis se centra en el aprendizaje personalizado y en la integración de Unidades de Aprendizaje. El objetivo fundamental es mejorar la expresividad pedagógica de IMS-LD, refinando estructuras de modelado y arquitectura existentes y desarrollando estructuras complementarias que permitan una formalización más precisa, versátil y sencilla de procesos de aprendizaje adaptativo y de mecanismos y procesos de integración con sistemas de aprendizaje y otras especificaciones. En esta tesis se estudia la especificación desde la base, analizando su modelo de información y cómo se construyen Unidades de Aprendizaje. Se analiza la estructura de la especificación, basándose en un estudio teórico y una investigación práctica fruto del modelado de Unidades de Aprendizaje reales y ejecutables que proporcionan una información útil de base. A partir de este estudio, se analiza la integración de Unidades de Aprendizaje con otros sistemas y especificaciones, abarcando desde la integración mínima mediante un enlace directo hasta compartir variables y estados que permiten una comunicación en tiempo real de ambas partes. La conclusión es que IMS-LD necesita una reestructuración y modificación de ciertos elementos, así como la incorporación de otros nuevos, para mejorar una expresividad pedagógica y una capacidad de integración con otros sistemas de aprendizaje y estándares eLearning, si se pretenden alcanzar: la personalización del proceso de aprendizaje y la interoperabilidad real. La implantación de la especificación se vería mejorada si existieran unas herramientas de más alto nivel, preferiblemente con planteamiento visual, que permitieran un modelado sencillo por parte de los usuarios finales reales de este tipo de especificaciones, como son los profesores, los creadores de contenido y los pedagogos-didactas que diseñan la experiencia de aprendizaje.MadridUniversidad Carlos III. Biblioteca de la Escuela Politécnica Superior, Edificio ;ES

LIME: un modelo de recomendación para entornos de aprendizaje online formal/informal

In current eLearning models and implementations (e.g. Learning Management Systems-LMS) there is a lack of engagement between formal and informal activities. Furthermore, the online methodology focuses on a standard set of units of learning and learning objects, along with pre- defined tests, and collateral resources like, i.e. discussion for a and message wall. They miss the huge potential of learning via the interlacement of social networks, LMS and external sources. Thanks to user behavior, user interaction, and personalized counseling by a tutor, learning performance can be improved. We design and develop an adaptation eLearning model for restricted social networks, which supports this approach. In addition, we build a practical eLearning software module, based on standards from IMS Global and web technologies, that implements this conceptual model in a real application case. We present a preliminary deployment status on a modern learning management system.En los modelos e implementaciones sobre eLearning (conocidos habitualmente como sistemas Gestores de Aprendizaje o LMS) se da una aparente ausencia de conexión entre las actividades de índole formal e informal. Además, la metodología online se focalice en el establecimiento de un set de unidades y objetos de aprendizaje, así como tests y recursos como foros de discusión, blogs personales y mensajería. Ignoran, por tanto, todo el potencial del aprendizaje que surge de la interrelación entre el LMS, redes sociales y otras fuentes externas. Gracias a este comportamiento, a la interacción del usuario y a la labor de seguimiento y consejo personalizado por parte de un tutor, puede mejorar esta experiencia de aprendizaje. Se ha diseñado y desarrollado un modelo de aprendizaje online adaptativo para redes sociales de ámbito restringido, que da relevancia a este enfoque. Además, se ha programado un módulo de software que implementa este modelo conceptual de manera práctica y empleando para ello estándares promulgados por el IMS Global y tecnologías web. Finalmente se presenta el despliegue técnico de este producto entorno a un sistema gestor de contenidos académicos real

Semi-Automated Correction Tools for Mathematics-Based Exercises in MOOC Environments

Massive Open Online Courses (MOOCs) allow the participation of hundreds of students who are interested in a wide range of areas. Given the huge attainable enrollment rate, it is almost impossible to suggest complex homework to students and have it carefully corrected and reviewed by a tutor or assistant professor. In this paper, we present a software framework that aims at assisting teachers in MOOCs during correction tasks related to exercises in mathematics and topics with some degree of mathematical content. In this spirit, our proposal might suit not only maths, but also physics and technical subjects. As a test experience, we apply it to 300+ physics homework bulletins from 80+ students. Results show our solution can prove very useful in guiding assistant teachers during correction shifts and is able to mitigate the time devoted to this type of activities

Review of Current Student-Monitoring Techniques used in eLearning-Focused recommender Systems and Learning analytics: The Experience API & LIME model Case Study

Recommender systems require input information in order to properly operate and deliver content or behaviour suggestions to end users. eLearning scenarios are no exception. Users are current students and recommendations can be built upon paths (both formal and informal), relationships, behaviours, friends, followers, actions, grades, tutor interaction, etc. A recommender system must somehow retrieve, categorize and work with all these details. There are several ways to do so: from raw and inelegant database access to more curated web APIs or even via HTML scrapping. New server-centric user-action logging and monitoring standard technologies have been presented in past years by several groups, organizations and standard bodies. The Experience API (xAPI), detailed in this article, is one of these. In the first part of this paper we analyse current learner-monitoring techniques as an initialization phase for eLearning recommender systems. We next review standardization efforts in this area; finally, we focus on xAPI and the potential interaction with the LIME model, which will be also summarized below

Revista electrónica de investigación y evaluación educativa

Resumen tomado de la publicaciónTítulo, resumen y palabras clave en inglés y españolSe realiza una revisión sobre el estado de la cuestión en el tema de las comunidades virtuales, los grupos de trabajo y los proyectos de investigación centrados en la especificación de e-learning IMS Learning Design o desarrollados en torno a ella. Esta especificación se está convirtiendo de facto en el estándar más versátil y respaldado para modelar procesos completos de aprendizaje como complemento de estructuras de contenidos educativos. Posteriormente, y como consecuencia del estudio, se desarrolla un análisis y lectura del panorama actual con una indicación de los factores clave que muestran su impacto y relevancia y los principales retos a abordar en un futuro inmediato.ValenciaES