Arquitectura de los sistemas tutores inteligentes

Un sistema tutor inteligente (STI) es un sistema educativo basado en computadora que proporciona a los estudiantes (usuarios) instrucción individualizada semejante a la que proporcionan los tutores humanos. Los STIs ofrecen flexibilidad en la presentación del material y una gran habilidad para responder a las necesidades de los estudiantes. La inteligencia de estos sistemas radica en el conocimiento que tienen sobre la materia, sobre cómo enseñar y sobre el estudiante. Este último conocimiento le permite al STI que cada una de sus acciones refleje las necesidades del estudiante (Beck, Stern y Haugsjaa, 1996). Los sistemas tutores inteligentes podrían parecer sistemas monolíticos, pero para propósitos de discernimiento y diseño es más fácil concebirlos como un conjunto de varios componentes interdependientes que interactúan entre sí. Hasta el momento, en la investigación en STI se han identificado cuatro componentes principales: el modelo del estudiante, el módulo tutor, el módulo experto y el módulo interfaz. En la figura 2.1 se muestra la arquitectura básica de un STI.

Modelo del estudiante Módulo Experto Módulo Tutor Interfaz Estudiante

Figura 2.1. Arquitectura básica de un STI (Burns y Capps, 1988). Se identifican cuatro módulos principales en un STI: (1) el módulo experto es el encargado de almacenar el conocimiento de la materia que se está enseñando al estudiante; (2) el módulo tutor es quien se encarga de establecer el material pedagógico que se mostrará al estudiante; (3) el modelo del estudiante tiene un registro de los conocimientos del estudiante y por lo tanto de sus necesidades particulares; y (4) el módulo interfaz es quien decide la manera física más efectiva de mostrar el material al estudiante.

El modelo del estudiante es una estructura que almacena información particular de cada estudiante que interactúa con el STI. El modelo del estudiante debe contener como mínimo el desempeño del estudiante sobre el material que se le está enseñando. También podría llevar un registro de los conceptos erróneos que tiene el estudiante. El propósito del modelo

del estudiante es abastecer de datos al módulo tutor, por lo que toda la información contenida en el modelo del estudiante debe ser útil para dicho módulo (Beck, Stern y Haugsjaa, 1996).

El módulo tutor proporciona al STI un modelo del proceso de enseñanza. Este modelo contiene información acerca de cuándo hacer un repaso, cuándo presentar un nuevo tema y qué tema presentar. El modelo del estudiante se usa como entrada del módulo tutor por lo que las decisiones pedagógicas del módulo tutor reflejarán las diferentes necesidades de cada estudiante.

El módulo experto contiene la información que el tutor está enseñando al estudiante. Generalmente, para representar el conocimiento del dominio se requiere llevar a cabo un esfuerzo considerable en ingeniería del conocimiento, de tal manera que todas las partes del tutor puedan acceder a dicho conocimiento. Un problema de investigación relacionado es como representar el conocimiento para que sea fácil escalar a dominios más grandes. Otra pregunta de investigación es como representar conceptos y modelos mentales en el conocimiento del dominio además de hechos y procedimientos. El modelo del experto además de contener el material que se le está enseñando al estudiante, contiene un modelo de cómo alguien con habilidades en ese dominio en particular representa el conocimiento. Comúnmente este modelo se implementa mediante un sistema experto que es capaz de resolver problemas en el dominio. Al usar un sistema experto, el tutor puede comparar la solución del estudiante con la solución del experto.

El módulo interfaz controla las interacciones del STI con el estudiante, esto es controla los diálogos y el diseño de las pantallas que se presentan al estudiante. El objetivo de este módulo es establecer la manera más efectiva de presentar el material al estudiante. Este módulo es el componente de los STI que menos ha sido investigado.

Es importante destacar que aunque otras arquitecturas de STI mencionan algunos otros módulos, la mayoría de las funciones de dichos módulos están contenidas en los módulos de la arquitectura de la figura 2.1. Por ejemplo, en (Woolf et al, 2001) se habla de las habilidades que deben tener los STI: 1) generativa, generar instrucción adecuada para cada estudiante; 2) modelado del estudiante, evaluar el estado actual del conocimiento del estudiante; 3) modelado del experto; modelar el desempeño de un experto en el dominio; 4) modelado instruccional, cambiar las estrategias pedagógicas con base en el estado dinámico del estudiante; 5) Iniciativa combinada, permitir que los diálogos tutoriales puedan iniciarse en el estudiante o en el tutor; y 6) automejoramiento, evaluar y mejorar su propio desempeño en función de la experiencia. Las habilidades 1, 4 y 6 están contenidas en el módulo pedagógico, la habilidad 5 está contenida dentro del módulo interfaz (también llamado módulo de comunicaciones (Beck, Stern y Haugsjaa, 1996)), mientras que las habilidades 2 y 3 corresponden al modelo del estudiante y al módulo del experto en la arquitectura de la figura 2.1 respectivamente.

En (Corbett, Koedinger y Anderson, 1997) se presenta una arquitectura conceptualmente equivalente a la arquitectura de la figura 2.1. Esta arquitectura se compone de los módulos: ambiente de resolución de problemas, conocimiento del dominio, modelo del estudiante y módulo pedagógico.

Una arquitectura de STI trazada por las clases de conocimiento que debe tener un STI se presenta en (Ong y Ramachandran, 2000), estos autores consideran que un STI debe tener conocimiento sobre lo que se está enseñando (modelo del experto), debe conocer a quién le está enseñando (modelo del estudiante) y debe tener conocimiento sobre como enseñar (modelo del instructor).

En la siguiente sección se describe con más detalle el modelo del estudiante, para después presentar el módulo tutor y como éste se basa en el modelo del estudiante para decidir que acciones pedagógicas llevará a cabo.