Propuesta de metodología para el diseño e integración en el aula de un agente conversacional pedagógico desde educación secundaria hasta educación infantil

Resumen

Los Agentes Conversacionales Pedagógicos (ACPs) pueden ser definidos como sistemas o programas informáticos que suponen un medio de aprendizaje para los estudiantes y un recurso en la enseñanza a los profesores, haciendo el proceso de enseñanza-aprendizaje más ameno. En la actualidad, existen gran cantidad de agentes aplicados en diversos dominios. No obstante, en la revisión de la literatura, no se ha podido encontrar una metodología para su diseño, integración en las aulas y evaluación, sino únicamente experiencias de diferentes autores, sin una base ni guías comunes. En este trabajo se propone la Metodología para el Diseño, Integración y Evaluación de Agentes Conversacionales Pedagógicos llamada MEDIE con las siguientes fases: comunicación con el equipo docente, validación de la interfaz, validación de la funcionalidad, sesiones prácticas y evaluación. Dicha metodología, se realiza de forma iterativa e incremental, basándose y extendiendo el Diseño Centrado en el Usuario clásico. MEDIE también propone adaptaciones entre diferentes niveles educativos, poniendo énfasis en las características de la interfaz y algoritmo en base a una serie de criterios. Como elementos predominantes, modo de interacción principal, ayuda prestada, imagen del agente o enunciado del ejercicio para la interfaz. O en el algoritmo criterios como el diálogo, profundidad en la ayuda, interacción, forma de la ayuda prestada o forma del ejercicio. Todo ello, teniendo en consideración las características de los estudiantes de cada uno de los niveles, como por ejemplo si saben leer y escribir, capacidad para interaccionar de forma escrita o mediante la voz, manejo del agente individual o con el profesor, tipología de los ejercicios, fondo de la interfaz, profundidad en la ayuda, o flexibilidad en el entendimiento del modo de entrada de las respuestas. Para validar MEDIE, se ha desarrollado un Agente Conversacional Pedagógico, llamado Dr. Roland, para los niveles de Educación Secundaria, Primaria e Infantil. Ha sido integrado en las aulas y usado por 19 niños (12 y 13 años) en los niveles de Secundaria para el área de Matemáticas en un colegio, por 58 niños (11 y 12 años) de Primaria para Educación Física en dos colegios, y por 72 niños (entre 2 y 5 años) de Infantil con los temas de animales y Ciencias de la Naturaleza en tres colegios. Dr. Roland es el primer agente que se aplica a Educación Infantil con niños de muy corta edad. Algo que cobra especial relevancia, puesto que hasta donde se tenía información y se ha podido comprobar en la revisión de la literatura realizada, no se había usado ni existía previamente ningún ACP en edades tan tempranas. Dr. Roland se basa en un algoritmo que guía la interacción entre el ACP y los niños, llamado RUANLP, que se propone y valida también en el marco de este trabajo, así como su adaptación según el nivel educativo en el que se use. En cuanto a la evaluación, se propone por primera vez un enfoque conjunto basado en técnicas de evaluación de la usabilidad y técnicas Big Data. Para la primera, empleando métodos de inspección como las heurísticas y el recorrido cognitivo, métodos de indagación como observación de campo, entrevistas, cuestionarios y registro del uso, y métodos de test como interacción constructiva, método del conductor y medida de las prestaciones. Mientras que las técnicas Big Data con dos propuestas aplicadas por primera vez a evaluación en ACPs, que son: KDDIAE, aplicación del KDD (Knowledge Discovery in Databases) a los datos de la interacción entre ACP y estudiantes, y BIDAE, uso de Big Data para la obtención de información de Agentes y Estudiantes. El uso de las técnicas de la IPO (Interacción Persona Ordenador) ha puesto de manifiesto la usabilidad de Dr. Roland, que ha podido ser usado por los estudiantes, siendo capaces de completar los ejercicios solicitados. Existe también una opinión favorable en su uso, a raíz de la información obtenida de los cuestionarios y entrevistas. En Secundaria, un 94,73% de los estudiantes manifestaron en los cuestionarios realizados tras el uso del agente, que consideraban que el programa les puede ser útil y en primaria por encima del 80%. Y en Infantil, el 100% de los niños indicó en las asambleas que les había gustado usarlo. El uso de KDDIAE y BIDAE ha permitido poner de manifiesto relaciones novedosas entre algunas variables o el impacto de algunas en otras en la interacción entre los niños y el agente, como por ejemplo que niños que inicialmente no sabían hacer el ejercicio, tras la ayuda ya entienden y son capaces de resolverlo, o que dentro del ciclo de edades muy tempranas, los de menos edad hacen más uso de la interacción por voz. Los resultados de este trabajo se han materializado en 11 publicaciones nacionales e internacionales. Una de ellas fue galardonada con el Premio eMadrid 2013 al mejor Proyecto de Fin de carrera, Trabajo de Fin de Grado o Trabajo de Máster y el artículo con la propuesta de MEDIE con el Best Paper Award en abril de 2017. Además, se quiere destacar que el uso de MEDIE no sólo ha permitido la creación de Dr. Roland según las necesidades de los profesores de Educación Secundaria, Primaria e Infantil, y en dominios tan diversos como Matemáticas, Educación Física o Ciencias de la Naturaleza, sino que ha cumplido otro de los objetivos fundamentales que era su integración efectiva en el aula, ya que Dr. Roland sigue usándose en varios colegios y adaptándose a nuevas necesidades, según van surgiendo.