Diseño e implementación de una
ontología para estructura los
contenidos del primer bimestre de la
guía didáctica de matemáticas
discretas en una wiki semántica
Rubén Darío Alvarado M.; Wilson Villa
Índice general
Índice de cuadros IX
Índice de figuras X
Introducción 1
Objetivos . . . 2
Organización del informe . . . 2
I. Estado del Arte
4
1. Generalidades 5 1.1. Web sintáctica. . . 61.2. Web semántica . . . 7
1.2.1. ¿Cómo trabaja la web semántica? . . . 7
2. Wiki y Wiki semántica 10 2.1. Wiki tradicional . . . 10
2.1.1. Definición e importancia . . . 10
2.1.2. Características de la wiki . . . 11
2.1.3. Tipos de Wiki . . . 12
2.1.4. Tipos de usuarios . . . 13
2.1.5. Aplicaciones de la wiki . . . 13
2.1.6. Ventajas . . . 14
2.1.7. Desventajas . . . 15
2.2. Wiki semántica . . . 15
2.2.1. Definición . . . 15
2.2.2. Características de la wiki semántica . . . 15
2.2.3. Semantic Media Wiki . . . 16
2.2.4. Extensiones Halo . . . 17
2.2.5. IkeWiki . . . 17
2.2.6. JSPWiki . . . 17
2.2.7. Makna . . . 18
2.2.8. SweetWiki . . . 18
2.3. La Wiki en la educación . . . 18
2.3.1. Paradigmas educativos . . . 19
2.3.2. Estado actual de la wiki en la educación . . . 21
2.3.3. Beneficios del uso de la wiki . . . 23
II. Aplicación
25
3. Formalización del Modelo Ontológico 26 3.1. Guía didáctica. . . 263.1.1. Definición . . . 26
3.1.2. Estructura . . . 26
3.2. Mapas conceptuales . . . 29
3.2.1. Elementos del mapa conceptual . . . 29
3.2.2. Características del mapa conceptual . . . 30
3.2.3. Utilidad de los mapas conceptuales . . . 30
3.2.4. Los mapas conceptuales en la educación . . . 30
3.3. Ontología . . . 31
3.3.1. Definición e importancia . . . 31
3.3.2. Clasificación de las ontologías . . . 31
3.4. Mapas conceptuales y ontologías. . . 32
3.5. Metodologías de desarrollo . . . 33
3.5.1. Método de desarrollo de Noy y McGuiness . . . 33
3.5.2. Methontology . . . 34
3.5.3. Metodología de Uschold y King . . . 35
3.5.4. Metodología de Gruninger y Fox. . . 36
3.5.5. Análisis comparativo . . . 37
3.6. Metodología utilizada . . . 38
3.7. Fases de la metodología. . . 39
3.7.1. Determinación de requerimientos . . . 39
3.7.2. Reutilización de ontologías y metadatos. . . 40
3.7.3. Elaboración del modelo conceptual . . . 44
3.7.4. Implementación . . . 55
3.7.5. Validación de la ontología . . . 64
3.8. Evaluación de la ontología . . . 65
3.8.1. Evaluación a nivel estructural . . . 65
3.8.2. Evaluación a nivel funcional . . . 67
3.8.3. Evaluación de la usabilidad de la ontología . . . 67
3.9. Evaluación de OntoWikiUTPL. . . 68
3.9.1. Evaluación de versiones de la ontología . . . 68
3.9.2. Evaluación a nivel estructural . . . 69
4.1.1. Editar . . . 74
4.1.2. Publicar . . . 74
4.1.3. Adjuntar . . . 74
4.1.4. Escribir . . . 74
4.1.5. Mover y renombrar . . . 74
4.1.6. Borrar . . . 75
4.2. Arquitectura física de la Wiki . . . 75
4.3. Arquitectura lógica de la Wiki Semántica . . . 76
4.4. Arquitectura física de la Wiki Semántica . . . 78
4.5. Arquitectura de SemanticWikiUTPL . . . 80
4.5.1. OntoWikiUTPL . . . 80
4.5.2. Razonamiento en SemanticWikiUTPL . . . 80
4.5.3. Interfaz del usuario . . . 81
5. Selección e Implementación de SemanticWikiUTPL 82 5.1. Evaluación y selección del software . . . 82
5.1.1. Criterios para la evaluación . . . 82
5.1.2. Software evaluado . . . 84
5.1.3. Análisis comparativo de las wikis semánticas . . . 92
5.1.4. Razones de selección de IkeWiki . . . 94
5.2. Adaptación de IkeWiki a SemanticWikiUTPL . . . 95
5.2.1. Instalación y configuración de IkeWiki . . . 95
5.2.2. Implementación de OntoWikiUTPL . . . 95
5.2.3. Descripción de SemanticWikiUTPL . . . 97
6. Validación y pruebas de SemanticWikiUTPL 102 6.1. Objetivo . . . 102
6.2. Audiencia . . . 102
6.3. Plan de Pruebas. . . 103
6.3.1. Pruebas de Confiabilidad . . . 103
6.3.2. Pruebas de Funcionalidad y Usabilidad . . . 107
7. Discusión 124 8. Conclusiones y Líneas Futuras 129
III. Apéndices
131
A. Descripción de OntoWikiUTPL 132 A.1. Axiomas formales de la ontología . . . 132A.2. Instancias de la OntoWikiUTPL . . . 134
B.2. Instalación de Apache . . . 141
B.3. Instalación de Tomcat . . . 142
B.4. Instalación de PostgreSQL . . . 143
B.5. Instalación de IkeWiki . . . 144
C. Manual del usuario de SemanticWikiUTPL 148 C.1. Registro de usuarios . . . 149
C.2. Realizar búsquedas . . . 150
C.3. Leer artículo . . . 151
C.4. Editar o modificar un artículo . . . 152
C.5. Subir archivos . . . 153
C.6. Crear contenido . . . 154
D. Evaluación de la búsqueda 156 D.1. Búsqueda de elementos de la ontología . . . 156
D.2. Evaluación de las preguntas de la ontología . . . 157
Índice de cuadros
2.1. Análisis comparativo de algunas wikis semánticas . . . 19
3.1. Análisis comparativo metodológico. . . 37
3.2. Metadatos de Dublin Core . . . 41
3.3. Descripción de WikiOnt . . . 42
3.4. Descripción de la ontología SWIM . . . 42
3.5. Análisis comparativo de las ontologías . . . 43
3.6. Glosario de Términos (parte 1) . . . 44
3.7. Glosario de Términos (parte 2) . . . 45
3.8. Listado de clases de la ontología . . . 46
3.9. Listado de atributos de las clases de la ontología . . . 48
3.10.Diccionario de clases de la ontología (parte 1) . . . 50
3.11.Diccionario de clases de la ontología (parte 2) . . . 51
3.12.Primera versión de OntoWikiUTPL . . . 68
3.13.Segunda versión de OntoWikiUTPL . . . 68
3.14.Tercera versión (definitiva) de OntoWikiUTPL . . . 69
3.15.Análisis comparativo de las versiones de OntoWikiUTPL . . . 69
3.16.Escala de valores para la evaluación . . . 69
3.17.Métricas de Cohesión de OntoWikiUTPL . . . 70
3.18.Cálculo del PPH-ANH . . . 70
5.1. Características generales. . . 92
5.2. Características semánticas.. . . 93
5.3. Tipos de almacenamiento. . . 93
5.4. Administración de usuarios. . . 94
5.5. Usabilidad. . . 94
6.1. Tipos de prueba por perfil de usuario . . . 103
6.2. Distribución del contenido por grupos . . . 108
6.3. Descripción de las categorías de la encuesta. . . 109
6.4. Variables de la encuesta por categorías. . . 110
Índice de figuras
1.1. Elementos de la red semántica . . . 8
2.1. Aplicaciones de la Wiki . . . 13
2.2. Tipos de wikis educativas . . . 22
3.1. Estructura de la guía didáctica . . . 27
3.2. Mapa conceptual de la guía didáctica . . . 28
3.3. Descripción del método de desarrollo de Noy y McGuiness . . . 34
3.4. Descripción de Methontology . . . 35
3.5. Descripción de la metodología de Uschold y King . . . 36
3.6. Descripción de la metodología de Gruninger y Fox . . . 37
3.7. Descripción de nuestro método de desarrollo . . . 39
3.8. Jerarquía de clases de la ontología. . . 47
3.9. Diagrama de relaciones binarias de la ontología . . . 49
3.10.Modelo conceptual de la ontología . . . 52
3.11.Restricciones de las propiedades de la ontología . . . 53
3.12.Axiomas de la ontología . . . 54
3.13.Algunas instancias de la ontología . . . 55
3.14.Definición de clases en Protégé . . . 58
3.15.Jerarquía de clases en Protégé . . . 58
3.16.Definición de relaciones en Protégé . . . 59
3.17.Definición de atributos. . . 59
3.18.Definición de axiomas de la clase Asignatura . . . 60
3.19.Definición de axiomas de la clase Guía didáctica . . . 60
3.20.Declaración de instancias de la clase Asignatura . . . 61
3.21.Atributos de la instancia de la clase Asignatura . . . 61
3.22.Diagrama de clases de la ontología OntoWikiUTPL. . . 62
3.23.Creación de la primera consulta . . . 62
3.24.Búsqueda de datos de la primera consulta . . . 63
3.25.Propiedades de las clases obtenidas en la búsqueda . . . 63
3.26.Verificación de inconsistencia de clases . . . 64
3.27.Verificación de la taxonomía de clases . . . 64
3.28.Verificación de inferencia de clases . . . 65
4.2. Arquitectura lógica de la wiki (utilizando una base de datos) . . . 73
4.3. Funciones de la wiki . . . 73
4.4. Arquitectura física de la wiki . . . 76
4.5. Arquitectura lógica de la wiki semántica . . . 76
4.6. Operaciones de la wiki semántica . . . 78
4.7. Arquitectura física de la wiki semántica . . . 79
5.1. Diagrama de la base de datos de Media Wiki . . . 87
5.2. Diagrama de la base de datos de IkeWiki . . . 91
5.3. Pantalla principal de IkeWiki . . . 96
5.4. Pantalla principal de SemanticWikiUTPL . . . 96
5.5. Diagrama de casos de uso de la wiki . . . 97
5.6. Diagrama de secuencia 1: Leer artículo. . . 99
5.7. Diagrama de secuencia 2: Editar/Modificar contenido. . . 99
5.8. Diagrama de secuencia 3: Registrar usuario. . . 100
5.9. Diagrama de secuencia 4: Realizar búsqueda. . . 100
5.10.Diagrama de secuencia 5: Subir archivo. . . 101
5.11.Diagrama de secuencia 6: Crear artículo. . . 101
6.1. Ingreso de la pregunta en el campo búsqueda de SemanticWikiUTPL . . 122
6.2. Resultados de la función búsqueda de SemanticWikiUTPL . . . 123
A.1. Axiomas de la ontología (parte 1) . . . 132
A.2. Axiomas de la ontología (parte 2) . . . 133
A.3. Axiomas de la ontología (parte 3) . . . 134
A.4. Instancias de la ontología (parte 1) . . . 135
A.5. Instancias de la ontología (parte 2) . . . 136
A.6. Instancias de la ontología (parte 3) . . . 137
A.7. Instancias de la ontología (parte 4) . . . 138
A.8. Instancias de la ontología (parte 5) . . . 139
B.1. Pantalla principal de Tomcat . . . 142
B.2. Servicio PostgreSQL en Windows. . . 143
B.3. Paso 1, conexión con la base de datos. . . 145
B.4. Paso 1, conexión con la base de datos. . . 145
B.5. Paso 2, ontologías iniciales y modelos de conocimientos. . . 146
B.6. Paso 3, configuración de los permisos . . . 146
B.7. Paso 4, finalización de la instalación. . . 147
B.8. Paso 5, Pantalla principal de IkeWiki . . . 147
C.1. Pantalla principal de SemanticWikiUTPL . . . 148
C.2. Ingreso a la opción login. . . 149
C.3. Login del usuario . . . 149
C.4. Pantalla principal del usuario registrado . . . 150
C.6. Resultado de la búsqueda. . . 151
C.7. Función leer artículo de SemanticWikiUTPL. . . 151
C.8. Función editar de SemanticWikiUTPL. . . 152
C.9. Guardar las modificaciones del artículo. . . 152
C.10.Opción crear multimedia . . . 153
C.11.Opción crear multimedia . . . 153
C.12.Opción crear clase. . . 154
C.13.Opción crear clase. . . 154
C.14.Página creada con la opción crear clase. . . 155
D.1. Ingreso de la pregunta en el campo búsqueda de SemanticWikiUTPL . . 156
D.2. Resultados de la función búsqueda de SemanticWikiUTPL . . . 157
D.3. Ingreso de la pregunta en el campo búsqueda de SemanticWikiUTPL . . 157
D.4. Resultados de la función búsqueda de SemanticWikiUTPL . . . 158
D.5. Ingreso de la pregunta en el campo búsqueda de SemanticWikiUTPL . . 158
D.6. Ingreso de la pregunta en el campo búsqueda de SemanticWikiUTPL . . 159
Introducción
Hoy en día, las nuevas tecnologías de la información permiten el diseño de entor-nos de aprendizaje que en el pasado o bien no eran posibles o no eran rentables. Se debe entonces reorientar el proceso educativo desde la doble perspectiva de las nue-vas tecnologías y de las más recientes concepciones constructivistas del aprendizaje humano.
La influencia decisiva que los nuevos medios de comunicación tienen en las maneras tradicionales de relacionarnos con nuestros semejantes y el hecho de que potencial-mente nuestro entorno social se multiplique debido a estos fenómenos, lleva indefec-tiblemente a una revisión del hecho comunicacional humano y del papel trascendente que el mismo tiene en el desarrollo cognitivo del hombre. Según la teoría de Vygotsky, el lenguaje constituye una herramienta regulatoria del pensamiento, esto implica que el desarrollo del lenguaje y el desarrollo cognitivo constituyen procesos paralelos y no secuenciales (uno después de otro).
La informática por su naturaleza de cuerpo estructurado lógico nos proporciona un campo fértil para la exploración de oportunidades y eventos de aprendizaje no imaginados aún. Los ambientes informatizados se pueden constituir en parcelas de experimentación, en cuanto a la construcción de entidades lógicas que tienen efectos vivenciales de manera inmediata en la realidad; efectos concretos que repercuten de forma instantánea, en la pantalla del computador personal; micromundos donde se ponen a prueba los pensamientos y la lógica inductiva y deductiva. Aprender a comunicarse con una computadora puede ser un proceso natural y más aún puede modificar el modo en que se producen otros aprendizajes.
Entre las tecnologías informáticas actuales tenemos las que conforman la Web 2.0 (blogs, wikis, podcasts y RSS), éstas herramientas pueden complementar, añadir o mejorar la dimensión colaborativa del salón de clases. La Wiki es uno de los com-ponentes del software social más sobresalientes y uno de los más prometedores en el ámbito educativo.
La propuesta actual tiene dos finalidades: permitir la creación colaborativa de guías didácticas mediante el uso de la wiki semántica y hacer de la wiki semántica una herramienta de uso permanente en el aula.
Objetivos
El objetivo general del presente proyecto es:
Diseñar e implementar una ontología para estructurar los contenidos del primer bimestre de la guía didáctica de matemáticas discretas en una wiki semántica.
Para su cumplimiento demanda la realización de los siguientes objetivos particulares:
Creación de la ontología para el modelado de los contenidos de la guía didáctica (OntoWikiUTPL).
Selección de la wiki semántica adecuada al proyecto.
Implementación o adaptación de la ontología en la wiki semántica (Semantic-WikiUTPL).
Creación de contenido (guías didácticas) en la wiki semántica (SemanticWi-kiUTPL).
Organización del informe
Para una mejor compresión del tema de investigación, se ha organizado este informe de la manera siguiente:
Capítulo 1: Generalidades
Este capítulo describe el contexto de trabajo, el área dentro de la cual se enmar-ca este esfuerzo de investigación. Realiza un pequeño recorrido por las definiciones previas, los temas y los trabajos relacionados.
Capítulo 2: Wiki y Wiki Semántica
Explica brevemente el porqué de la utilización de este tipo de herramientas in-formáticas en el área educativa. Además, realiza un pequeño recorrido desde la wiki tradicional hasta la wiki semántica.
Capítulo 3: Formalización del Modelo Ontológico
Explica en detalle la creación de OntoWikiUTPL, una ontología para modelar los contenidos de la guía didáctica, llevando al lector desde los requerimientos hasta la implementación de la misma, utilizando para ello Protégé, una de las herramientas de ingeniería de ontologías.
Capítulo 4: Arquitectura de la aplicación
Este capítulo describe el proceso realizado para seleccionar la wiki semántica apro-piada. También se detalla el proceso de implementación de OntoWikiUTPL en la wiki semántica escogida.
Capítulo 6: Validación y pruebas
Detalla los resultados de las pruebas de confiabilidad, funcionalidad y usabilidad aplicadas a SemanticWikiUTPL.
Capítulo 7: Conclusiones y Líneas Futuras
Parte I
1
Generalidades
Introducción
La Web, durante la última década del siglo pasado, se caracterizaba por ser una “Web de las empresas”: un conjunto de contenidos organizados para conseguir que el mayor número de seres humanos se congregen a su alrededor, observen la publicidad exhibida y, realicen alguna adquisición. El objetivo de la web se reducía a la de un gran centro comercial con anuncios, escaparates y tiendas, donde las personas pudieran realizar transacciones comerciales.
En el fondo, las páginas Web se diseñaron para el consumo humano y no para ser procesadas por las computadoras. Las máquinas se utilizaban para desplegar la infor-mación, esto es: decodificar la paleta de colores, los encabezados y links embebidos en las páginas Web.
Además, los motores de búsqueda de la Web, no son capaces de interpretar sus propios resultados, haciendo imprescindible la intervención humana. Este entorno es insostenible debido a la gran cantidad de contenidos de la red mundial. Uno de los artificios utilizados por los motores de búsqueda, para hacer manejables sus resulta-dos, es limitar el espacio de la búsqueda a un subconjunto relevante de páginas de la Web.
1.1. Web sintáctica
Internet, en la actualidad, es considerada unaWeb Sintáctica, donde la presenta-ción del contenido está a cargo de las computadoras y la interpretapresenta-ción e identificapresenta-ción de la información relevante en manos de los seres humanos. De los dos procesos an-teriores, el más importante es el de interpretación ya que requiere evaluar, clasificar y seleccionar la información; dada la cantidad de artículos que se encuentran dispo-nibles actualmente en la Web y la complejidad de la misma esto es imposible para un ser humano. Una de las soluciones a este problema es dejar que las computadoras realicen este trabajo por nosotros.
La definición de sintaxis de acuerdo a la Real academia de la Lengua es: “Parte de la gramática, que enseña a coordinar y unir las palabras para formar las oraciones y expresar los conceptos” y “Conjunto de reglas necesarias para construir expresiones o sentencias correctas para la operación de un computador”. Por lo que la definición de Web Sintáctica sería: “aplicar los estándares existentes para el desarrollo web con el fin de que las etiquetas contenidas en cada página sean leídas correctamente por las máquinas”.
Las etiquetas definidas actualmente en el lenguaje HTML, son sintácticas y no semánticas, ya que nunca se refieren al contenido de la página, sino que proporcionan información para coordinar los elementos y visualizarla de forma correcta. En la
Web Sintáctica encontramos solamente recursos enlazados entre sí, para movernos entre ellos utilizamos buscadores los que no son capaces de encontrar las respuestas adecuadas a las preguntas realizadas por las limitaciones siguientes:
Baja precisión de los resultados. A pesar de la gran cantidad de entradas en las páginas de respuesta del buscador, pocas son satisfactorias.
Alta sensibilidad al vocabulario utilizado. Esto implica que solamente se encuen-tran páginas cuyo vocabulario coincida con las palabras utilizadas en la bús-queda.
Referencias circulares. Las búsquedas realizadas referencian páginas individuales en la web, esto permite que varias entradas de la lista de resultados del buscador pertenezcan al mismo sitio web.
No se realizan búsquedas completas. Por el rápido crecimiento del contenido en internet, los motores de búsqueda deben actualizar constantemente sus índices mediante robots de indexado.
También existen diversos problemas en los ámbitos técnico, sintáctico y semántico lo que no permite la interoperabilidad entre las aplicaciones.
1.2. Web semántica
En el año 2001 Berners-Lee, Hendler y Lassila publicaron un revolucionario artículo, en la revista Scientific American, titulado “The Semantic Web: A new form of Web content that is meaningful to computer will unleash a revolution of new posibilities” (Berners-Lee et al., 2001). En este artículo los autores describen posibles escenarios en los que, la Web Semántica, tiene un papel fundamental en la vida diaria de los seres humanos.
Actualmente, la información en la web esta diseñada solamente para el consumo hu-mano; los seres humanos debemos leer e interpretar la información, pero el significado inherente de cada página no puede ser interpretado por un computador. La informa-ción en la web puede ser definida de forma que un computador la utilice no solamente para desplegarla en pantalla sino para interoperabilidad e integración entre sistemas y aplicaciones. Una de las formas para facilitar la colaboración y el proceso automá-tico entre computadores es proveer la información de tal manera que un computador pueda comprenderla; este es, precisamente, el objetivo de la Web Semántica hacer posible el procesamiento de la información de la web por un computador.
“The semantic web is not a separate Web but an extension of the current one, in which information is given well defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation” (Berners-Lee et al., 2001). Es decir, la web semántica no es una web separada sino una extensión de la actual en la que la información tiene un significado bien definido, permitiendo que computadores y humanos trabajen de forma cooperativa. La próxima generación de internet combinará las tecnologías existentes en la red con las que representan formalmente el conocimiento.
1.2.1. ¿Cómo trabaja la web semántica?
La web semántica procesa la información no sólo en función de los parámetros sino considerando su significado. Al tener una infraestructura basada en metadatos puede realizar razonamientos que le permiten extender sus capacidades.
Para organizar el contenido de la web, se proponen varios modelos provenientes de la inteligencia artificial. No se trata de un acto de magia que permita a las máquinas comprender las palabras de los humanos sino más bien categorizar la información de forma estándar para facilitar el acceso a las computadoras. Una de las soluciones propuestas en este aspecto es la creación de ontologías que permitan modelar el contenido de las páginas de la web.
Figura 1.1: Elementos de la red semántica
Metadatos
Los metadatos son datos que describen a los datos. Permiten organizar las páginas web y los sitios web en la Web Semántica permitiendo al computador conocer sobre que trata una pagina de la red.
El uso de los metadatos en el contexto de la Web Semántica es similar al que se hace en librerías y museos, excepto porque la cantidad de objetos (páginas web) es enorme. En la Web Semántica se intenta catalogar una enorme cantidad de recursos, la mayoría de ellos virtuales, distribuídos alrededor del mundo, escritos en diferentes lenguajes, por grupos humanos diversos.
Ontologías
La palabra ontología proviene de las raíces griegas ontos (ser) + logos (tratado). Fue introducida por los filósofos alemanes para diferenciar el estudio del ser como tal del estudio de diversos tipos de seres en las ciencias naturales.
Aplicado a la informática, las ontologías fueron adoptadas por la inteligencia artifi-cial para facilitar la reutilización y la compartición del conocimiento. Guarino (1998) define a la ontología como “un artefacto, constituído por un vocabulario específico utilizado para describir una cierta realidad, más un conjunto de reglas que explicitan el vocabulario.” Las ontologías son modelos conceptuales que explicitan el vocabula-rio utilizado en las aplicaciones semánticas y garantizan una comunicación libre de ambigüedades.
Lenguajes de descripción de ontologías
Son lenguajes creados para definir ontologías. Los relativamente nuevos lenguajes de descripción de ontologías son también llamados lenguajes de ontologías livianos, lenguajes de ontologías basado en la Web o lenguajes de marcado de ontologías.
permite una descripción completa de clases y propiedades, relaciones entre clases, cardinalidad, caracterización de propiedades y clases enumeradas.
Metodologías para el desarrollo de ontologías
En la actualidad existen diversas metodologías para el desarrollo de ontologías, la mayoría de ellas ligada a una herramienta particular de edición de ontologías (Protégé, OilEd, etc). Esto a traído el incremento de libros y tutoriales sobre el tema que posibilitan la creación o reutilización de una ontología sin mayores dificultades.
En general se puede decir que el desarrollo de una ontología no es un reto mayor comparado con la construción de otro modelos conceptuales utilizados habitualmente en el desarrollo de software. Por cierto que, la calidad de la ontología depende de la habilidad de las personas involucradas en el desarrollo del modelo.
Aplicaciones
Las aplicaciones de las tecnologías utilizadas en la Web Semántica van más alla de la organización de las páginas de internet, a continuación enumeramos dos:
Los agentes inteligentes permitirán la búsqueda de la información, la comuni-cación con otros agentes y la comparación de la información para ofrecer las respuestas adecuadas a los requerimientos del usuario.
2
Wiki y Wiki semántica
Introducción
El reciente desarrollo de las tecnologías de la Web y su inclusión en nuestra vida diaria, debido especialmente a su facilidad de uso, ha desarrollado diversas aplicacio-nes en varios campos de la cotidianidad del ser humano.
La wiki es, hoy en día, la principal herramienta para recoger e intercambiar conoci-mientos dentro de una comunidad. Este conocimiento esta principalmente contenido en texto y archivos multimedia, siendo de fácil acceso a los seres humanos.
Uno de los ámbitos más importantes de nuestra sociedad es la educación. En este apartado se estudia la Wiki, poniendo especial énfasis en su utilización como herra-mienta para construir el conocimiento dentro de la sala de clases.
2.1. Wiki tradicional
2.1.1. Definición e importancia
Una wiki es un sitio web cuyas páginas pueden ser editadas por múltiples volunta-rios a través del navegador (“Wikipedia”, 2009). Esto hace a la wiki una plataforma simple y fácil de usar para el trabajo cooperativo en textos e hipertextos.
Este programa permitió documentar automáticamente todos los pasos del proceso de edición, facilitando la documentación de los cambios realizados (document history).
Su nombre se deriva de la palabra Hawaiana “Wikiwiki”, la que puede traducirse al español como rápido. El nombre refleja la principal característica del software, ya que el contenido puede publicarse de forma rápida y sin muchas complicaciones.
El uso de la wiki depende del área de interés de la comunidad, organización o em-presa que la utilice. Generalmente se puede diferenciar dos grandes áreas de aplicación de la wiki: puede ser utilizada como herramienta en un grupo cerrado de discusión o puede dirigirse a cualquier usuario potencial de internet. Además, permite adminis-trar el conocimiento en tareas como planeación y documentación de proyectos.
Lawikies una herramienta digital joven cuyo crecimiento potencial es prácticamen-te ilimitado. Puede utilizarse como sisprácticamen-tema de aprendizaje, como servicio de noticias local, como CMS, etc.
Uno de los valores agregados de las wikis en general, es que permiten trabajar a toda una comunidad de usuarios de manera igualitaria, permanente, colaborativa, descentralizada, libre de derechos de autor y autocrítica, construyendo verdadero co-nocimiento en la consecución de un interés común. Una wiki crece gracias al trabajo mancomunado de un conjunto de personas que se encuentran detrás, a las que los unen los mismos temas, las mismas necesidades e intereses.
Existen sistemas wikis desarrollados y gestionados por algunas comunidades de usuarios, así: “wiktionary”, “wikibook”, “wikitravel”, pero el de mayor relevancia sin duda es la Wikipedia una gran fuente de conocimiento en constante proceso de construcción y en la que participan diariamente cientos de miles de personas desde diferentes lugares del mundo, en más de un centenar de idiomas, convirtiéndose en la mejor enciclopedia open-source de Internet.
Todas las wikis que han sido desarrolladas hasta la fecha poseen diferentes propó-sitos de acuerdo a su audiencia, pero todas concuerdan en las características que se detallan a continuación.
2.1.2. Características de la wiki
Las principales características de la wiki son:
Edición fácil de las páginas mediante un navegador: el contenido es creado utilizando la interfaz simple del navegador sin necesidad de instalar un software adicional, permitiendo la edición del contenido de manera fácil y modificando páginas de cualquier lugar en el mundo con mínimos requerimientos técnicos. Ello permite a los administradores del contenido crear, modificar, actualizar contenido en la wiki desde cualquier lugar en el que se encuentren: en casa, en el trabajo, durante el viaje, etc.
Control de cambios: contiene el histórico de las modificaciones realizadas en un ar-tículo. La característica “diff” es muy útil debido a que resalta los cambios entre dos versiones consecutivas. Gracias al historial cualquier editor podrá restituir el contenido a una de sus versiones anteriores.
Fuertes vínculos:las páginas de la wiki están fuertemente vinculadas entre si y permi-ten una excelente navegación entre ellas; esto se debe a la sintaxis simplificada existente que permite definir fácilmente los enlaces de una página a otra.
Acceso sin restricciones: en la mayoría de los sistemas wiki el acceso no es restrin-gido, cualquier persona puede ingresar, editar, modificar, completar, ampliar, eliminar, etc. la información.
Edición colaborativa: las características de la wiki permiten que se pueda realizar la edición de forma colaborativa, tan pronto como alguien crea contenido, otros pueden contribuir en él, ampliando, corrigiendo, etc.
Motor de búsqueda: muy importante ya que permite encontrar contenido o artículos en la wiki mediante el ingreso de palabras clave, así mismo, en algunas wikis más complejas se pueden realizar búsquedas de texto completo. Además existen metabuscadores (metawikis) que extienden la búsqueda de contenido a otras wikis.
Lenguaje de marcado de texto:más sencillo que el HTML, pese a disponer de menos funcionalidades genera contenido o artículos más estructurados y seguros.
Organización contextual de la información:se puede organizar de forma completa los contenidos, por temas y categorías, generándose de manera automática el menú de navegación y la tabla de contenido.
2.1.3. Tipos de Wiki
Se puede clasificar a las wikis de diversas maneras; una de ellas es de acuerdo a la forma de registro, así:
1. De registro libre, es decir cualquier persona podrá registrarse en la wiki sin necesidad de ser aprobado.
2. De registro con aprobación, cualquier persona podrá registrarse en la wiki pe-ro para pertenecer a su comunidad de usuarios, deberá ser appe-robado por un Administrador.
Por otro lado se tiene:
2. Wiki públicacon posibilidad de lectura para todos los usuarios, escritura y carga de archivos solamente para los usuarios registrados.
3. Wiki cerradacon posibilidad de lectura, escritura y carga de archivos únicamente para los usuarios registrados.
2.1.4. Tipos de usuarios
De acuerdo a los tipos de wiki descritos en el apartado anterior se identifican cuatro tipos de usuarios para su manejo, así:
Autor del sitio: sólo existirá uno por wiki y tendrá todos los privilegios.
Administrador: un escalón por debajo del autor, podrá hacer casi todo, salvo eliminar la wiki.
Usuario registrado: dependiendo del tipo de wiki, podrá editar artículos o conteni-do, crear una lista de seguimiento, disponer de su propia página y firmar los artículos.
Anónimo: podrá ver y editar artículos, o no según la configuración propia de cada wiki.
Una de las características a destacar es que cualquier usuario registrado podrá blo-quear o desbloblo-quear páginas siempre que hayan sido bloqueadas (o desbloqueadas) por un tipo de usuario con los mismos privilegios (o inferiores) que los que él posee (“Wikipedia”, 2009).
2.1.5. Aplicaciones de la wiki
La wiki es una herramienta digital que puede utilizarse como sistema de aprendi-zaje, como servicio de noticias local, como CMS, etc. La figura 2.1 resume algunas de las posibles aplicaciones de la wiki.
A continuación describiremos los más importantes:
Sistemas de información enciclopédicos
Recopilan información sobre un área del conocimiento determinado (o sobre todo el conocimiento como Wikipedia) utilizando para ello el esfuerzo comunitario que abarca contribuciones de un amplio número de usuarios.
Proyectos de Desarrollo de software
Permite la creación colaborativa de documentación, recolección de ideas, corrección de errores; muchos de los proyectos open source utilizan wikis para su coordinación (Mozilla, OpenOffice, etc).
Proyectos de administración del conocimiento
Información del proyecto, lluvia e intercambio de ideas, coordinación de activida-des, agenda, repositorio para notas del proyecto, base de conocimiento, directorio de integrantes.
Administración personal del conocimiento
Recolectar y elaborar ideas personales, direcciones, citas, tareas, etc.
Escritura colaborativa
Los autores trabajan colaborativamente en un escrito (novela, cuento, narración corta, etc.), el que es accesible para los lectores de forma inmediata.
CMS
Recopilar contenidos, herramienta de publicación simple.
2.1.6. Ventajas
Entre las principales ventajas de la wiki tenemos:
Las páginas pueden ser creadas y actualizadas fácilmente. Están diseñadas para facilitar la corrección de errores. Permiten la edición colaborativa de artículos y documentos.
Dada la gran rapidez con la que se actualizan los contenidos, la palabra wiki adopta toda su expresión. El documento de hipertexto resultante denominado también wiki, lo produce típicamente la comunidad de usuarios. Muchos de estos son lugares plenamente identificables por su particular uso de palabras en mayúsculas o texto capitalizado. Esto convierte automáticamente a la frase en un enlace.
2.1.7. Desventajas
No existe supervisión de los contenidos:al tener el usuario oportunidad de introducir información por si mismo, no existen supervisores que avalen que lo que se introduce es correcto, o es de fuentes lo suficientemente válidas.
Vandalismo: al no tener la cultura del respeto a la información y sobretodo el respeto por el trabajo de los demás, existe quienes cambian la información (o eliminan texto) provocando caos y desintegración de los contenidos.
Reemplazo de artículos: Los usuarios pueden llegar a reemplazar la información por motivos de inexperiencia, o por intención propia, de tal forma que los textos pueden sufrir rupturas.
Violación de los derechos de autor: Las personas pueden ingresar material que viole los derechos de autor, con o sin conocimiento de causa.
Realizar propaganda o proselitismo.
2.2. Wiki semántica
2.2.1. Definición
Una wiki semántica es (esencialmente) una wiki con un modelo de conocimientos subyacente descrito en sus páginas (“Wikipedia”, 2009). La mayoría de las wikis semánticas son prototipos que combinan las características de una wiki tradicional con las tecnologías de la web semántica.
2.2.2. Características de la wiki semántica
La wiki semántica extiende la wiki tradicional utilizando tecnologías semánticas como RDF u OWL. La idea central es mantener la sólida estructura de la wiki y, al mismo tiempo, hacerla accesible a las máquinas. Esto se logra realizando anotaciones, a los enlaces de navegación, que describan su significado.
Existen diversas wikis semánticas. Algunos sistemas centran su atención en el con-tenido de las páginas considerando a las anotaciones como un valor añadido, para otros las anotaciones son el punto central (más importantes que el contenido). Cada sistema tiene un propósito determinado, pero en general comparten las siguientes características:
Anotaciones de enlaces. Toda wiki semántica permite anotaciones semánticas para los enlaces. La idea detrás de esto es que cada enlace tenga un significado más allá de la simple navegación. Cada sistema tiene una forma específica de crear y editar las anotaciones semánticas, unos las incluyen en la sintaxis de la wiki (por ejemplo Semantic MediaWiki), otros poseen un editor para añadir las anotaciones (como IkeWiki).
Presentación de información contextual. La mayoría de las wikis semánticas desplie-gan en pantalla las páginas relacionadas con el contenido actual.
Navegación semántica. El sistema ofrece información adicional que describe un en-lace determinado. Esto permite mejorar la navegación dentro del sitio web al mostrar los descriptores de los enlaces en un lugar determinado de la página.
Búsqueda semántica. Esto implica la búsqueda de información en una base de cono-cimiento. Para realizar la consulta se utiliza tanto el lenguaje SPARQL como RDF. Esto permite buscar por ejemplo toda la información directa o contextual de un tema determinado.
Soporte de inferencia. Inferir o razonar implica obtener información implícita de los datos, ingresados en el sistema, utilizando para ello reglas definidas por el usua-rio en la base de conocimiento.
A continuación presentamos una breve descripción de las wikis semánticas más im-portantes:
2.2.3. Semantic Media Wiki
Esta wiki semántica se diseño como una extensión de Media Wiki. Media Wiki es un motor para wikis programado en el lenguaje PHP, cuya distribución se realiza bajo la licencia GNU. Este motor es utilizado en la Wikipedia, su desarrollo está a cargo de la fundación wikimedia.
Semantic Media Wiki extiende el lenguaje de anotaciones de Media Wiki para ex-presar las relaciones entre los enlaces (páginas) y los atributos; se hace una diferencia entre los URIs de los conceptos y el URL de la página, pero no es posible distinguir entre las notas del concepto y las notas a la página en la wiki.
2.2.4. Extensiones Halo
Dentro del proyecto Semantic Media Wiki se incluye las siguientes opciones que son proporcionadas por lasExtensiones Halo:
Barra de herramientas semánticas: facilita la introducción de anotaciones semánticas en el texto de la wiki.
Navegador de ontologías: permite la navegación por la ontología asociada a la wiki sin necesidad de acceder a los artículos particulares.
Búsquedas combinadas: permite indagar por propiedades o categorías y sus valores para determinado término de búsqueda.
Formulador de preguntas: interfaz de ayuda para crear preguntas con sintaxis com-pleja.
Robots jardineros:conjunto de herramientas que permite mantener la wiki ordenada y detectar anotaciones incorrectas o imprecisas.
Tipos de datos científicos:conjunto de anotaciones especiales para escribir ecuaciones y fórmulas químicas o matemáticas, unidades de medida, etc.
Búsqueda semántica: permite buscar los términos elegidos como parte de las anota-ciones semánticas.
2.2.5. IkeWiki
IkeWiki es una wiki semántica desarrollada por Sebastian Schaffert y escrito com-pletamente en Java. Utiliza OWL como lenguaje de representación de ontologías y SPARQL como lenguaje de consultas.
También permite la edición WYSIWYG del contenido de las páginas y de los metadatos como etiquetas de páginas. Los metadatos son utilizados tanto para la navegación en la wiki como para la búsqueda y renderizado de las páginas. Las ano-taciones semánticas pueden ser visualizadas en un marco contiguo a la página de la wiki.
IkeWiki es un motor que permite cargar ontologías existentes y ofrece soporte para su edición por parte del usuario, esta web semántica se distribuye bajo la licencia GPL.
2.2.6. JSPWiki
JSPWiki no solamente permite la gestión colaborativa de texto, sino la programa-ción de aplicaciones y pequeños módulos funcionales (plugins) de dominio específico que pueden tener su propia visualización (skins) a partir de datos que pueden ser extraídos de fuentes externas (bases de datos) o repositorios, por ejemplo, de ontolo-gías.
2.2.7. Makna
Maknaes una wiki semántica diseñada como extensión del motor JSPWiki. Desarro-llada completamente en Java soporta enlaces, atributos y consultas simples utilizando RDF.
Utiliza Jena como motor de inferencia para resolver las consultas. Permite realizar consultas semánticas y muestra los conceptos, propiedades y relaciones existentes mediante formularios HTML.
Makna se distribuye bajo la licencia GPL.
2.2.8. SweetWiki
SweetWiki es una web semántica diseñada alrededor de una ontología que describe la estructura de la wiki. Utiliza OWL-Lite par definir los conceptos, propiedades y relaciones de la wiki. Los metadatos se encuentran embebidos en las páginas de la wiki.
Como lenguaje de consulta usa SPARQL junto al motor de inferencia CORESE. Esta wiki semántica esta desarrollada completamente en Java y se distribuye bajo la licencia GNU-GPL.
2.2.9. Análisis comparativo preliminar
En el cuadro2.1 se ilustra el análisis comparativo de las principales características de las wikis semánticas.
Si observamos detenidamente el cuadro2.1la mayoría de motores de wiki semántica son open source (GNU-GPL); es decir, utilizan algún tipo de licencia GPL. Algunas utilizan Jena como motor de inferencia embebido en el código Java; otras varían la implementación del lenguaje de representación de ontologías entre RDF/S y OWL y, finalmente, el lenguaje de consultas más utilizado es SPARQL.
Este primer acercamiento a las diversas wikis (semánticas o no) nos permite de-limitar nuestro campo de estudio a tres de ellas: Semantic Media Wiki, IkeWiki y Makna. El proceso de selección, con el respectivo análisis, se presenta en el capítulo 5 del presente informe.
2.3. La Wiki en la educación
Cuadro 2.1: Análisis comparativo de algunas wikis semánticas
Características Semantic Media Wiki
IkeWiki Makna SweetWiki
Reutilización de un motor existente
Media Wiki No JSPWiki No
Lenguaje de representación de ontologías
RDF/S OWL RDF/S y
OWL RDFa, RDF/S y OWL-Lite Consultas Extensión WikiML (Wiki markup language)
SPARQL No SPARQL
Motor de inferencia
Externo, utiliza Kaon
Jena Jena Corese
Persistencia Base de datos MySQL
Base de datos PostgreSQL
Archivos de texto y base de datos
XHTML y RDFa
Lenguaje de programación
PHP Java Java Java
Licencia Licencia pública general (GNU-GPL) Licencia pública general (GNU-GPL) Licencia pública general (GNU-GPL) Licencia pública general reducida (GNU-LGPL)
al clásico salón de clases. Estas tecnologías también reciben el nombre de software social debido a que son percibidas como herramientas cooperativas para desarrollar contenido para la web accesible a todo el público.
La Wiki es uno de los componentes más sobresalientes de la Web 2.0 y, parti-cularmente, uno de los más utilizados en el ámbito educativo. Esto se debe a que permite al estudiante desarrollar una manera personal de aprendizaje (construcción del conocimiento).
2.3.1. Paradigmas educativos
existen dos paradigmas de gran importancia en la actualidad: el paradigma construc-tivista y el de aprendizaje colaborativo o cooperativo.
Paradigma de aprendizaje colaborativo o cooperativo
El aprendizaje cooperativo implica ubicar al docente y al estudiante como seres sociales integrantes de un grupo; buscar el abordaje y la transformación de conoci-mientos desde una perspectiva de grupo, valorar la importancia de la interacción en grupo y de la vinculación con otros; aceptar que aprender es elaborar el conocimiento, ya que éste no está dado ni acabado; implica igualmente, considerar que la interac-ción y el grupo son medio y fuente de experiencias para el sujeto que posibilitan el aprendizaje.
Se aprende a pensar en grupo; con los compañeros se afrontan procesos de esclareci-miento tanto de los aspectos relativos a la materia en estudio como de las dificultades y problemas que estos procesos implican.
Las características colaborativas de la wiki las vuelven recursos potenciales para los entornos de aprendizaje cooperativo.
La wiki permite la interacción con el grupo de trabajo (sin importar la ubica-ción física de la persona) y facilita la compartiubica-ción y distribuubica-ción del conocimiento. Permite la comunicación (asíncrona) y el aprendizaje cooperativo entre estudiantes promoviendo la colaboración y no la competición.
Una de las estrategias más utilizadas es la creación de una comunidad de prác-tica; esta comunidad está formada por un conjunto de personas que promueven el aprendizaje colectivo en un dominio compartido en la red. Entonces, el aprendizaje se convierte en un proceso colaborativo del grupo. La wiki sirve como plataforma de conocimiento para la comunidad de práctica, sus miembros pueden compartir su conocimiento personal con el grupo, colocar artículos con información relevante, tra-bajar juntos, discutir ideas, etc. Entre los elementos que permiten a la wiki ser una excelente herramienta para el aprendizaje grupal se encuentran: presencia virtual de los integrantes del grupo, proporciona una variedad de interacciones entre los inte-grantes del grupo, torna fácil la participación de los inteinte-grantes, permite evaluar el contenido de los aportes individuales, identifica a la persona dentro del grupo y al grupo en si mismo permitiendo interacciones individuales y grupales, participación democrática de los miembros de la comunidad, y, finalmente la evolución (crecimien-to) del conocimiento y el aprendizaje.
Paradigma constructivista
El constructivismo define al aprendizaje como una construcción activa en la que el estudiante tiene el papel protagónico; es decir, el aprendizaje ocurre por la creación de conocimientos en contextos significativos siendo dos factores los determinantes:
La interacción entre el aprendiz y el ambiente de aprendizaje, y
Aunque no sugiere una pedagogía en particular si describe como sucede el aprendizaje, así:
Manipulación de objetos, al permitírsele al estudiante interactuar y explorar con los materiales estudiados puede observar los resultados de sus manipulaciones y extraer conclusiones.
Construir y refleccionar, alentar al estudiante a integrar nuevas ideas con el conocimiento previamente adquirido hará comprensible lo estudiado y activará los procesos mentales de reflexión y razonamiento.
Dar oportunidad al estudiante de articular sus logros y monitorear su progreso en este proceso activo.
Proporcionar al estudiante retos reales (o simulados) mejorará la comprensión y transferencia del conocimiento a nuevos contextos.
Cooperar, colaborar y conversar da a los estudiantes la oportunidad de inter-actuar con sus compañeros para clarificar y compartir ideas, buscar ayuda o asistencia y discutir soluciones para un problema.
La importancia del conocimiento previo radica en que los estudiantes procesan acti-vamente la información sobre la base del conocimiento que poseen y de esta forma construyen el conocimiento y las habilidades nuevas.
Al utilizar el computador como herramienta en el aula, su uso debe acoplarse ex-plícitamente al conocimiento previo y a las habilidades adquiridas de los estudiantes. Los procesos constructivos de aprendizaje deben estar integrados en contextos ricos en recursos y materiales educativos que ofrezcan oportunidades de interacción social y que sean representativos del tipo de tareas y problemas en los que los estudiantes tendrán que aplicar su conocimiento y habilidades en el futuro. En este contexto se puede aprovechar varias de las características de la wiki especialmente para activida-des de reflexión y en la construcción comunitaria o social del conocimiento.
2.3.2. Estado actual de la wiki en la educación
Es difícil estimar el número de wikis que actualmente se usan en el campo educa-tivo especialmente en el ámbito universitario y de la educación a distancia. Algunas universidades que tienen iniciativas interesantes se encuentran en países como: Cana-dá, EEUU, Alemania, Nueva Zelanda, Suiza y Reino Unido. Las finalidades del uso de la wiki que involucra a docentes y estudiantes son (“Wikilearning”, 2009):
Repositorios de conocimiento.
Espacio de desarrollo conjunto de proyectos.
Sitios de almacenamiento de recursos educativos.
Sitios de discusión y preguntas frecuentes.
Sitios de debate para determinar las problemáticas de los estudiantes en deter-minada área del conocimiento.
Espacio para la solución de problemas.
Sitios de desarrollo de enciclopedias semánticas.
Portafolios electrónicos.
Sitio para crear glosarios.
Sitio para crear agendas.
En general es posible identificar cuatro tipos diferentes de wikis educativas, tal como se ilustra en la figura2.2.
Figura 2.2: Tipos de wikis educativas
Wikis personales,permiten a la persona recolectar y editar la información utilizando un entorno basado en la web.
Wikis como libro de laboratorio, permiten al estudiante tomar notas online con el beneficio añadido de que pueden ser vistas y cambiadas (o corregidas) por otros estudiantes.
Wikis de escritura colaborativa,utilizadas por grupos humanos para la creación libros.
Wikis como base de conocimiento, provee un repositorio cognoscitivo para un grupo de trabajo.
Gleduwiki: es un proyecto educativo, colaborativo y cooperativo que persigue la ade-cuación de las aulas argentinas a las nuevas tecnologías de la comunicación e información, produciendo un cambio en el paradigma de la producción, cons-trucción y difusión de los contenidos educativos. Todo ello afirmado, facilitado y potenciado por el uso de software libre. Esta iniciativa nace en Argentina y a ella se han sumado algunos profesores, investigadores y estudiantes de otros lugares. La estructura que presenta esta wiki es muy clara, tiene distribuidas las propuestas didácticas ordenadas por asignaturas.
Wikiversity: versión en inglés; tiene como finalidad construir un campus universitario virtual que explora los límites de la tecnología wiki y se integra perfectamente con las bases de conocimiento disponibles en la fundación Wikimedia: wikipedia, wikibooks, wiktionary, wikisource, wikinews. . . Sus principales áreas de interés se centran en el desarrollo de recursos de aprendizaje virtual (e-teaching) y su aplicación en todos los niveles educativos, enfocados especialmente al e-learning.
Wikiversidad: versión en español; aunque aún no ha alcanzado el mismo nivel de la versión en inglés, ni tampoco ha sido reconocida por el órgano regulador (Wikimedia Foundation), promete la creación de una universidad completa, libre y gratuita, organizada en facultades, departamentos, escuelas, áreas de investigación, etc. Sus áreas de interés son el desarrollo y aplicación de recursos de aprendizaje virtual en todos los niveles educativos.
2.3.3. Beneficios del uso de la wiki
Son muchos los beneficios que se obtienen al utilizar la wiki en el ámbito educativo. A continuación se mencionarán algunos (“Wordpress”, 2009):
Los usuarios (docentes y estudiantes) adquieren mayores destrezas en la se-lección de la información, redacción, corrección, revisión y armonización del contenido publicado o a ser publicado.
Libertad de publicación de la información.
Mejor organización de ideas y mejor estructuración de la información.
Autoexigencia en la sustentación de ideas y opiniones vertidas con argumentos sólidos.
El soporte documental y bibliográfico es indispensable.
Se fortalece la comunicación interpersonal puesto que se debe llegar a un con-senso.
Mayor apertura, dejando de lado el sentido de derecho de autoría en los conte-nidos, primando el sentido de pertenencia a un equipo de trabajo, donde “todo es de todos”.
Se promueve la equidad, toda persona es valiosa por sus aportes, ideas y crea-tividad.
Mayor participación y permanencia en la construcción de conocimiento colabo-rativo.
Existe democratización del conocimiento, mayor aprendizaje activo, diálogo, consenso y negociación de significados.
Descentralización en la dirección o coordinación de los contenidos de la wiki.
Lo antes expuesto determina un verdadero potencial pedagógico de todo proyecto wiki, que sólo puede cumplirse al máximo si sus promotores se compromete a respetar los “tres principios filosóficos” en los que se asienta la tecnología wiki y que se deriva de los beneficios (“Wikipedia”, 2009):
Participación igualitaria: cualquiera puede modificar contenidos y publicar artículos con total libertad.
Ausencia de coordinación centralizada: la totalidad del proyecto esta dirigida por la voluntad colaborativa de un número abierto (y potencialmente) ilimitado de usuarios.
Parte II
3
Formalización del Modelo Ontológico
Introducción
Para construir una wiki semántica que permita incluir las guías didácticas de una asignatura, es necesario definir cómo se puede transformar esta información en se-mántica para luego formalizarla. Se debe especificar también, la información adicional que será inferida y finalmente, la forma en que será utilizada.
Una de las maneras de semantizar la información obtenida es mediante el desarrollo de una ontología que la modele. En este capitulo se realizará una descripción completa tanto de la metodología de desarrollo utilizada como del proceso de construcción de la ontología.
3.1. Guía didáctica
3.1.1. Definición
Unaguía didáctica es un documento que facilita la comprensión del material didác-tico por parte del estudiante, establece un vínculo entre el maestro y el discípulo y, orienta y organiza el trabajo del educando integrando los elementos didácticos para el estudio de una asignatura (Aguilar, 2007).
3.1.2. Estructura
Figura 3.1: Estructura de la guía didáctica
Para mejorar la comprensión de la estructura de la guía didáctica se utilizó un mapa conceptual que permite representar el conocimiento de forma gráfica, con el fin de hacerlo más comprensible al ser humano; además, ilustra los elementos de la guía y las relaciones e interdependencia que puedan existir entre ellos.
Como resultado del análisis del documento base y de las diversas reuniones con per-sonal experto en la creación y manejo de las guías didácticas surgieron varios mapas conceptuales. La figura3.2 es uno de ellos, en él se identifican los diversos elementos que conforman una guía didáctica: Índice, Introducción, Orientación, Bibliografía, Glosario, Evaluación y por supuesto, el Contenido.
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Mo
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On
3.2. Mapas conceptuales
Los mapas conceptuales fueron desarrollados por Joseph D. Novak y sus colabora-dores (Novak y Gowin, 1988) al investigar el aprendizaje en los niños basándose en la Teoría del Aprendizaje Significativo de David Ausubel. Los mapas conceptuales son el instrumento que permiten hacer visible el aprendizaje adquirido y facilitan la adquisición de nuevos conceptos derivados de las relaciones existentes entre ellos y vinculándolos a la información anterior (saberes previos). Estos autores comparten la noción, ampliamente aceptada en la investigación educativa, de la importancia de la actividad constructivista del estudiante en el proceso de aprendizaje, y consideran que los conceptos y las proposiciones que forman entre si son los elementos centrales en la estructuración del conocimiento y la construcción de su significado.
Por lo tanto, unmapa conceptuales una técnica que permite visualizar los conceptos y las relaciones jerárquicas existentes entre ellos; es una representación gráfica y esquemática de un conjunto de relaciones significativas entre conceptos, jerarquizadas según el mayor o menor nivel de abstracción que presentan.
Al elaborar los mapas conceptuales lo que se desea es aprovechar la capacidad humana para recordar imágenes, lo que facilita el aprendizaje y la comprensión.
Los mapas conceptuales utilizan las proposiciones para representar las relaciones existentes entre los conceptos. Una proposición consta de dos o más conceptos unidos por palabras enlace formando una unidad semántica. A manera de ejemplo, el mapa conceptual más simple constaría de dos conceptos unidos por una palabra de enlace formando una proposición; así “la marea es roja” puede representarse utilizando los conceptos “marea” y “roja”.
Finalmente, un mapa conceptual es la representación gráfica y esquemática de un conjunto de relaciones significativas entre conceptos, jerarquizadas según el mayor o menor nivel de abstracción que presentan.
3.2.1. Elementos del mapa conceptual
Los elementos que componen un mapa conceptual son: conceptos, palabras de enla-ce y proposiciones. A continuación se define estos términos de acuerdo a lo planteado por Novak:
Conceptos: Se emplea para designar la imagen que un objeto o un acontecimiento producen en el cerebro de un individuo. Como ejemplos tenemos: libro, mamí-fero o atmósfera; cabe resaltar que el significado de un concepto puede variar de acuerdo a la persona como sucede con el concepto belleza.
Palabras de enlace:Palabras que se utilizan para vincular los conceptos y represen-tan el tipo de relación establecida entre ellos.
3.2.2. Características del mapa conceptual
Un mapa conceptual se caracteriza por:
Facilidad: realizar un gráfico es algo muy sencillo.
Eficiencia: al organizar las ideas se puede mejorar su posterior utilización.
Jerarquización: permite ordenar los conceptos de acuerdo a la importancia o inclu-sividad. Los más generales se ubican en la parte superior del mapa y los más concretos en la parte inferior.
Selección: para construir un mapa conceptual se debe seleccionar los conceptos más importantes.
Impacto visual: facilitan el aprendizaje e impiden la confusión.
Simplificación: permite centrar la atención en los contenidos más importantes y básicos diferenciándolos de los secundarios.
3.2.3. Utilidad de los mapas conceptuales
Los mapas conceptuales se utilizan para poner las cosas en perspectiva, analizar las relaciones y priorizar; además:
Como técnica de estudio.
Para organizar un tema.
Integrar el conocimiento nuevo y viejo.
Lograr un aprendizaje significativo.
Comunicar ideas complejas.
Repasar y prepararse para la evaluación.
Tomar apuntes.
Torbellino de ideas.
3.2.4. Los mapas conceptuales en la educación
Algunas aplicaciones de los mapas conceptuales en la pedagogía moderna son:
Herramienta de planificación del curriculum.
Exploración de lo que los alumnos ya saben.
Extracción del significado de los libros de texto.
Instrumentos para negociar significados.
Herramienta para ilustrar el desarrollo conceptual.
Fomentan el aprendizaje cooperativo.
Instrumento de evaluación.
3.3. Ontología
3.3.1. Definición e importancia
El término ontologíase define como la descripción explícita y formal de los concep-tos de un dominio, de sus propiedades y de las restricciones que sobre éstas existen (McGuinness, 2003). La razón principal para construir una ontología es compartir información y reutilizar el conocimiento que se tiene sobre un dominio específico.
3.3.2. Clasificación de las ontologías
Clasificación de acuerdo al espectro semántico
Esta clasificación fue propuesta por Debora McGuinness (2003), esta basada en la estructura interna y el contenido de la ontología. Divide a las ontologías en dos grandes grupos: “livianas” y “pesadas”, dependiendo de la complejidad y sofisticación de los elementos que contienen. Cada grupo, a su vez, se subdivide en varias clases dependiendo del nivel de formalización y expresividad de la ontología. Así:
Vocabularios controlados
Glosarios
Thesauros
Jerarquías (las que a su vez pueden ser formales e informales)
Frames
Ontologías que contienen restricciones de valor, y
Clasificación de acuerdo a su generalidad
Guarino (1998) propone esta clasificación basada en la generalidad de la ontología:
Ontologías de alto nivel
Ontologías de dominios
Ontologías de tareas, y
Ontologías de aplicaciones
Clasificación de acuerdo a la información representada
Gómez-Pérez et al. (2004) propone clasificar las ontologías utilizando como criterio el tipo de información que representa. Las categorías son las siguientes:
Ontologías que representan el conocimiento
Ontologías genéricas y de uso común
Ontologías que describen conceptos generales
Ontologías de dominios
Ontologías de tareas
Ontologías de tareas de un dominio
Ontologías de métodos, y
Ontologías de aplicaciones
3.4. Mapas conceptuales y ontologías
Los mapas conceptuales son una herramienta gráfica y esquemática que permite organizar y representar conocimiento en lenguaje natural de forma intuitiva para el ser humano.
En el campo de la ingeniería del conocimiento, los mapas conceptuales se emplean para poder capturar y representar conceptos intentando superar los problemas de los sistemas tradicionales (textos, libros, etc.). Son el instrumento adecuado para crear modelos complejos de conocimientos, pues no pretenden alcanzar el grado de formalidad de una ontología sino facilitar la comunicación.
Insistimos en que los mapas conceptuales se distinguen por su falta de formalización a diferencia de las ontologías.
En una ontología, el conocimiento se describe mediante clases, propiedades e instancias; mientras que en los mapas conceptuales estos elementos no se representan.
Los mapas conceptuales, al utilizar el lenguaje natural para representar el cono-cimiento, no pueden evitar la ambigüedad inherente al mismo lo que no ocurre con las ontologías.
Los mapas conceptuales tienen un alto nivel de expresividad, por la riqueza del lenguaje natural utilizado, las ontologías no.
Las proposiciones representadas en un mapa conceptual no pueden expresarse utilizando la sintaxis del lenguaje OWL propio de las ontologías.
La utilidad principal de los mapas conceptuales al proceso de desarrollo de la onto-logía es el de permitir la recolección de la información documental, la integración del conocimiento proveniente de varios expertos en el tema estudiado y la representación esquemática del mismo facilitando el aprendizaje y la comprensión de los conceptos adquiridos.
3.5. Metodologías de desarrollo
Una metodología es un conjunto de métodos y técnicas que determinan que los resultados de un proceso tengan una calidad aceptable. En contraste método es un conjunto ordenado de pasos o procedimientos utilizados en el desarrollo de un pro-ducto, mientras quetécnica es un procedimiento utilizado para conseguir un objetivo (Ander-Egg, 1978).
Por tanto, la metodología nos proporciona un marco de trabajo, un conjunto or-denado de pasos que nos ayudarán a construir una ontología para el dominio del proyecto.
En el novel campo de laIngeniería del Conocimientodiversos grupos de investigación buscan un método de desarrollo de ontologías adecuado pero, las variables son tantas y tan diversas que es prácticamente imposible obtener un sólo método adecuado para todos los casos. Entre los métodos más utilizados para diseñar y construir ontologías tenemos: Método de desarrollo de Ontologías de Uschold y King; Método Virtual Empresarial Toronto (TOVE) de Gruninger y Fox; Methontology; KAKTUS y, el Método de desarrollo de Ontologías propuesto por Noy y McGuiness.
3.5.1. Método de desarrollo de Noy y McGuiness
Esta metodología fue propuesta por Natalya Noy y Deborah McGuiness en el do-cumento “Desarrollo de Ontologías 101: Guía para crear la primera Ontología”.
continuamente añadiéndole detalles y tomando decisiones de modelado a lo largo de todo el proceso.
A groso modo este proceso de desarrollo abarca:
1. Determinar el dominio y el alcance de la ontología.
2. Considerar la reutilización de ontologías existentes.
3. Enumerar términos importantes de la ontología.
4. Definir las clases y su jerarquía.
5. Definir las propiedades/slots de las clases.
6. Definir las facetas o restricciones de las propiedades/slots.
7. Crear instancias.
Además, las autoras proveen un conjunto de cuestiones significativas que guían al desarrollador novel durante todo el proceso.
Figura 3.3: Descripción del método de desarrollo de Noy y McGuiness
3.5.2. Methontology
Esta metodología fue desarrollada en la Universidad Politécnica de Madrid. Propo-ne la construcción de la ontología basada en prototipos evolutivos; el procedimiento utilizado para su creación consta de:
1. Especificación
3. Integración
4. Implementación y,
5. Evaluación
En cada una de estas fases se requiere la utilización de diversas herramientas co-mo: esquemas, diagramas y descriptores que permiten definir en detalle los diversos elementos que conforman una ontología.
Figura 3.4: Descripción de Methontology
3.5.3. Metodología de Uschold y King
De acuerdo a los autores el proceso de construcción de una ontología consta de las etapas siguientes:
1. Identificar el dominio.
2. Construcción de la ontología.
3. Evaluación.
4. Documentación.
integración; esta última contempla la reutilización de ontologías existentes o términos de la misma.
Los procesos de evaluación y documentación están presentes de forma transversal durante todo el proceso de desarrollo de la ontología.
Figura 3.5: Descripción de la metodología de Uschold y King
3.5.4. Metodología de Gruninger y Fox
De acuerdo a los autores, el proceso de construcción de una ontología está guiado por los escenarios relevantes; éstos permiten describir la funcionalidad del sistema, en nuestro caso en particular se utilizan para identificar las posibles aplicaciones y soluciones de la ontología en desarrollo.
Los pasos que describen este modelo son:
1. Identificar los escenarios relevantes.
2. Elaborar las preguntas relevantes de manera informal (lenguaje natural).
3. Especificar la terminología.
4. Elaborar las preguntas relevantes de manera formal.
5. Especificar los axiomas.
6. Especificar los teoremas.
Figura 3.6: Descripción de la metodología de Gruninger y Fox
3.5.5. Análisis comparativo
Resumimos las principales características de las metodologías en el cuadro 3.1.
Cuadro 3.1: Análisis comparativo metodológico.
Metodo-logía Proce-so de gestión del pro-yecto Nivel de do- cumen-tación Estrate-gias para identificar conceptos Ciclo de vida Técni-cas de la meto-dología Desventa-jas Metodo-logía de Uschold y King
Ninguno Bajo Combinada (topdown y bottomup)
Ninguno Ninguna No se define modelo conceptual Metodo-logía de Gruninger y Fox
Ninguno Medio Combinada (topdown y bottomup) Prototi-pos evoluti-vos Pregun-tas de compe-tencia Faltan actividades de soporte del proceso Methon-tology
Propuesto Medio Combinada (topdown y bottomup) Prototi-pos evoluti-vos Concre-ción de varias activida-des Ninguna Metodo-logía de Noy y McGui-ness
Ninguno Alto Combinada (topdown y bottomup) Prototi-pos evoluti-vos Pregun-tas de compe-tencias Ninguna
