Metodología de Diseño de Software Educativo Infantil-Edición Única

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Metodología de Diseño de Software Educativo Infantil-Edición

Única

Title Metodología de Diseño de Software Educativo Infantil-Edición Única

Authors Elsa Josefina Lozano de la Rosa Affiliation Campus Monterrey

Issue Date 2000-05-01 Item type Tesis

Rights Open Access

Downloaded 19-Jan-2017 08:57:21

TESIS

MAESTRÍA EN CIENCIAS EN TECNOLOGÍA INFORMÁTICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

POR

ELSA JOSEFINA LOZANO DE LA ROSA

TESIS

MAESTRÍA EN CIENCIAS EN TECNOLOGÍA INFORMÁTICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

POR

ELSA JOSEFINA LOZANO DE LA ROSA

TESIS

MAESTRÍA EN CIENCIAS EN TECNOLOGÍA INFORMÁTICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

POR

ELSA JOSEFINA LOZANO DE LA ROSA

DIRECCIÓN DE PROGRAMAS DE POSGRADO EN ELECTRÓNICA, COMPUTACIÓN, INFORMACIÓN Y COMUNICACIONES

Los miembros de comité de tesis recomendamos que la presente tesis de la Ing. Elsa Josefina Lozano de la Rosa sea aceptada como requisito parcial para obtener el grado académico de MAESTRA EN CIENCIAS EN TECNOLOGÍA INFORMÁTICA

Comité de Tesis:

Lic. Ma. deLourdes Francke Ramm, MA, MDO SINODAL

Ing. Carlos Maldonado Salazar, MAI SINODAL

Carlos Scheel Mayenberger, PhD.

Director de los Programas de Posgrado en Electrónica, Computación, Información y Comunicaciones

MAYO 2000

POR

ELSA JOSEFINA LOZANO DE LA ROSA

TESIS

Presentada a la División de Computación, Información y Comunicaciones.

Este trabajo es requisito parcial para obtener el grado de Maestra en Ciencias en Tecnología Informática

INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY

A mis padres, Héctor y Pilar, por todo lo que me han dado y por haberme dado la vida. A mi tía Juli, por tu cariño y apoyo.

A Myrna, por tantos años de amistad, por tu alegría y tu confianza. A Susana, por tu amistad y tu compañía.

A Iris e Isabel, por todo el apoyo que me han dado en diversos momentos de mi vida y por seguir estando tan cerca de mí a pesar de la distancia.

A mi asesora Moraima Campbell, por todo tu apoyo, interés, entusiasmo y confianza en mi proyecto de investigación.

A mis sinodales Lourdes Francke y Carlos Maldonado, gracias por sus valiosas aportaciones y por el tiempo que dedicaron a mi proyecto.

A Lorena Garza por toda la ayuda que me brindaste en la elaboración del prototipo.

A mis sobrinas de corazón, Marielita y Nancy, gracias por colaborar en mi proyecto, fue muy agradable trabajar con ustedes.

El propósito de esta investigación consiste en proporcionar una base para el desarrollo de software educativo infantil de manera que el usuario se involucre durante todo el proceso de desarrollo.

El desarrollo de software educativo infantil debe ser un proceso interdisciplinario en el cual deben participar profesionales de diversas áreas, así como también niños como parte fundamental del proceso.

La metodología presentada hace adaptaciones a la metodología para diseño de interfaces propuesta en [Garza, 1999]; se basa en el modelo iterativo con prototipos, además se realizan pruebas de usabilidad para comprobar que la aplicación es adecuada a los usuarios.

Para validar la metodología se realiza una aplicación de la misma donde se siguen los pasos propuestos para así obtener un prototipo de alto nivel cuyo objetivo es enseñar números y cantidades a niños en edad preescolar.

LISTA DE FIGURAS X

LISTA DE TABLAS XI

CAPÍTULO 1

INTRODUCCIÓN 1

1.1 OBJETIVO l 1.2 PROBLEMA 2 1.3 METODOLOGÍA 2 1.4 PRODUCTO 2 1.5 ALCANCE 2 1.6 JUSTIFICACIÓN 2 1.7 HIPÓTESIS 3 1.8 VALIDACIÓN 3 1.9 LIMITACIONES 3 1.10 CAPÍTULOS 4

CAPÍTULO 2

METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE SISTEMAS 5

2.1 CONCEPTO DE SISTEMA COMPUTACIONAL 5 2.2 PARADIGMAS DE DISEÑO DE SISTEMAS 6

2.2.1 Metodologías de diseño tradicionales 6 2.2.1.1 Modelo de cascada 7 2.2.2 Especificación de requerimientos 8 2.2.2.1 Prototipeo rápido 8 2.2.2.2 Técnicas deprototipeo 9 2.2.3 Modelo iterativo 10 2.3 TÉCNICAS DE DISEÑO 14 2.3.1 Diseño participativo 14 2.3.2 Investigación cooperativa e investigación contextual 15

2.4 SISTEMAS FORMATIVOS E INFORMATIVOS 16 2.5 DISEÑO 1NSTRUCCIONAL 17

CAPÍTULO 3

INTERFAZ HUMANO­COMPUTADORA 18

3.1 ANTECEDENTES 18 3.2 CONCEPTOS DE INTERACCIÓN E INTERFAZ HUMANO-COMPUTADORA 18 3.3 INTERFAZ "AMIGABLE" 19 3.4 DIVERSIDAD EN LA INTERACCIÓN 19

3.4.1 Perfil del usuario 20 3.4.1.1 Antecedentes del usuario 21 3.4.1.2 Factores fisiológicos/físicos 22 3.4.1.3 Factores psicológicos/cognitivos 22

3.4.1.4 Factores de uso e interés sobre la aplicación 22

3.5.1 Modelos de diseño de interfaz 26 3.5.2 Modelos del usuario 27

CAPITULO 4

APRENDIZAJE INFANTIL Y SOFTWARE EDUCATIVO 28

4.1 TEORÍAS DEL APRENDIZAJE 28 4.1.1 Enfoque de Piaget 30 4.2 APLICACIONES COMPUTACIONALES EDUCATIVAS 30 4.2.1 Logo 31

4.3 JUEGOS COMPUTACIONALES 32 4.4 INTERACCIÓN NIÑO-TECNOLOGÍA 32 4.5 DESARROLLO COGNITIVO 37

4.5.1 Teoría de Piaget independiente de los estados 38 4.5.2 Teoría de Piaget dependiente de los estados 39 Período 39

4.6 TEORÍA DE DOMAN 41

4.6.1 Aprendizaje de matemáticas 42

CAPITULO 5

METODOLOGÍA PROPUESTA 45

5.1 DEFINICIÓN DEL SISTEMA 45 5.2 ANÁLISIS COGNITIVO 46

5.2.1 Análisis del contexto: usuario 47 5.2.2 Análisis de los modelos del usuario 49 5.2.3 Definición de objetivos de aprendizaje 49 5.2.4 Descripción de actividades 50 5.3 ANÁLISIS DE LA CONVERSACIÓN 50 5.3.1 Elaboración de prototipo de bajo nivel 51 5.3.2 Identificación de marcas lingüísticas 51 5.3.3 Traducción de marcas a signos 51 5.3.3.1 Representación de ideas gráficamente 52 5.3.3.2 Color 52 5.3.3.3 Sonido 52 5.3.3.4 Animación 53 5.3.3.5 Video 53 5.4 ANÁLISIS SEMIÓTICO 54 5.4.1 Selección y carácter de los signos 54 5.4.2 Dimensiones semióticas 54

5.5 ELABORACIÓN DE PROTOTIPO DE ALTO NIVEL 55 5.6 PRUEBAS DE USABILIDAD 55

CAPITULO 6

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA 57

6.1 DEFINICIÓN DEL SISTEMA 57

6.2 ANÁLISIS COGNITIVO 57

6.2.3 Definición de objetivos de aprendizaje 59 6.2.4 Descripción de actividades 60 6.3 ANÁLISIS DE LA CONVERSACIÓN 61 6.3.1 Elaboración de prototipo de bajo nivel 61 6.3.2 Identificación de marcas lingüísticas 61 6.3.3 Traducción de marcas a signos 62 6.3.3.1 Representación de ideas gráficamente 62 6.3.3.2 Color 62 6.4 ANÁLISIS SEMIÓTICO 63 6.5 ELABORACIÓN DE PROTOTIPO DE ALTO NIVEL 66 6.6 PRUEBAS DE USABILIDAD 70

CAPITULO 7

CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS 71 7.1 EXPERIENCIAS CON COLEGIOS 71 7.2 EXPERIENCIAS CON DESARROLLADORES 72 7.3 EXPERIENCIAS CON NIÑOS 73 7.4 EXPERIENCIAS DE LA APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA 73 7.5 CONSIDERACIONES GENERALES 74 7.6 TRABAJOS FUTUROS 74

ANEXO 1: ESTUDIO DE CASOS CENTROS EDUCATIVOS 76

ANEXO 2: ENCUESTA CENTROS EDUCATIVOS 81

ANEXO 3: ESTUDIO DE CASOS DESARROLLADORES DE SOFTWARE 82

ANEXO 4: ENCUESTA DESARROLLADORES 85

ANEXO 5: OBSERVACIÓN DE USUARIOS POTENCIALES 86

ANEXO 6: GUÍA DE OBSERVACIÓN 88

ANEXO 7: PROTOTIPO DE BAJO NIVEL 90

BIBLIOGRAFÍA 92

VITA 95

FIGURA 2.1: MODELO DE CASCADA DE DESARROLLO DE SISTEMAS 7 FIGURA 2.2: ALTERNATIVA DE PROTOTIPOS PARA LAS PRE-ESPECIFICACIONES [CONNELL, 1995] 8 FIGURA 2.3 PROTOTIPO THROWA WA Y DENTRO DE LA ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS [Dix, 1998] 10

FIGURA 2.4 PROTOTIPO INCREMENTAL DENTRO DEL CICLO DE VIDA [Dix, 1998] 11

FIGURA 2.5 PROTOTIPO EVOLUTIVO A TRAVÉS DEL CICLO DE VIDA [Dix, 1998] 11

FIGURA 5.1 METODOLOGÍA PROPUESTA PARA DESARROLLO DE SOFTWARE INFANTIL 46 FIGURA 5.2 ANÁLISIS COGNITIVO 46 FIGURA 5.3 ANÁLISIS DE LA CONVERSACIÓN 49 FIGURA 5.4 ANÁLISIS SEMIÓTICO 52 FIGURA 6.1 PANTALLA PRINCIPAL 66 FIGURA 6.2 PANTALLA DE SELECCIÓN DE OBJETOS PARA LAS LECCIONES 67 FIGURA 6.3 PANTALLA DE EJERCICIOS 68

TABLA 4.1 PERÍODOS DEL DESARROLLO DE JEAN PIAGET 39

INTRODUCCIÓN

La intervención del usuario dentro del proceso de diseño de software es una consideración importante de la filosofía de Interacción Humano-Computadora (HCI). Las diferentes personas involucradas en el proceso de diseño de interfaces proveen valiosa información que puede contribuir en gran medida a la realización de un proyecto computacional.

Para diseñar la interfaz de un sistema utilizando la filosofía centrada en el usuario, se realiza un análisis previo, estudiando tanto al usuario, revisando aspectos como edad, sexo, habilidades físicas, educación, motivación y personalidad, así como su actividad y las tareas por las que éste tiene interés de realizar. Generalmente las personas que diseñan "asumen" lo que el usuario necesita o piensa; sin embargo, en realidad están diseñando de acuerdo a lo que ellos mismos (los diseñadores) quisieran, lo cual es totalmente erróneo [Azar, 1996 y Campbell, 1998].

Un conjunto de metodologías han sido desarrolladas actualmente para observar y entender a los adultos como usuarios de tecnología. En general éstas se utilizan en ambientes de trabajo donde se definen claramente las ideas para un producto de usuario final. Las metodologías de observación y participación no toman en cuenta la dificultad en el estudio de la interacción entre niños y tecnología, la cual está en un constante cambio [Druin, 1998].

Cuando se diseña un producto multimedia para médicos, se piensa que es un "crimen" no incluir un número representativo de médicos en el proceso de diseño y pruebas del sistema. Desafortunadamente, no se ve ese "crimen" cuando se diseñan productos de software para niños. Debe recordarse que los niños no son sólo "adultos pequeños", no se pueden modificar las iníerfaces de software y hardware creados para adultos y esperar que éstos sean valiosos para niños [Druin, 1996a].

1.1 Objetivo

1.2 Problema

Al desarrollar aplicaciones computacionales para niños por lo general éstos no son tomados en cuenta dentro del proceso de diseño; además el software utilizado por niños mexicanos es en gran medida una traducción del software diseñado para el mercado extranjero, debido a esto, el niño tiene que ajustarse o adaptarse a un tipo de cultura que no le corresponde.

1.3 Metodología

Esta investigación es cualitativa ya que se basa en información recopilada por medio de entrevistas y revisión de información bibliográfica.

La metodología a seguir es la siguiente:

• Investigación bibliográfica sobre metodologías de desarrollo de software, interfaz humano-computadora, aprendizaje infantil y software educativo.

• Investigación de campo mediante entrevistas a maestros de computación en centros educativos.

. Revisión de adaptaciones realizadas a las metodologías de diseño para adultos, al diseñar aplicaciones para niños.

• Entrevistas a desarrolladores de software sobre las metodologías utilizadas al desarrollar software infantil en México.

• Definición de los factores que intervienen en el proceso de diseño de software infantil.

• Generación de una metodología de diseño de software para niños. • Aplicación de la metodología en un caso práctico.

1.4 Producto

El producto de esta investigación es una metodología de diseño de software adaptada al entorno infantil, en la cual se toma en cuenta la intervención del niño dentro del proceso de diseño.

1.5 Alcance

Los niños viven en un mundo de adultos. La mayoría de las cosas están hechas por y para adultos. El niño debe desenvolverse en un ambiente que por lo general "le queda grande", ya sea hablando de su estatura o capacidad tanto física como mental.

Los niños han sido generalmente "olvidados" por los adultos al momento de desarrollar la tecnología. Los adultos asumen que por el hecho de que fueron niños hace ya una buena cantidad de años pueden recordar lo que pensaban o sentían en aquella época de su vida. Respecto a la tecnología, muchas veces los adultos hacen suposiciones de que a los niños les gustaría tal o cual característica dentro de la interfaz del software, en lugar de hacer el análisis involucrando a los usuarios propiamente dichos, los niños.

En México es muy poco el software que se desarrolla para niños, por lo que la presente investigación propone un modelo que involucre al niño dentro del proceso de diseño, el cual sea válido dentro del contexto cultural y social mexicano.

1.7 Hipótesis

En el proceso de diseño de aplicaciones de software infantil es indispensable la intervención del niño.

1.8 Validación

Se realizará una aplicación de la metodología propuesta en un caso práctico.

1.9 Limitaciones

• Se hace un análisis de los factores que intervienen en el proceso de diseño de interfaz del usuario, no del sistema en general.

• Existen diferentes metodologías para el diseño de interfaces, pero adaptación se realiza en base a la metodología propuesta en [Garza, 1999].

1.10 Capítulos

La tesis se encuentra dividida en siete capítulos, que se describen a continuación: Capítulo 1 Introducción

Capítulo 2 Metodologías de diseño de sistemas

Se explican brevemente algunas de las metodologías de software existentes y las adaptaciones que se han hecho a las mismas para desarrollar software infantil.

Capítulo 3 Interfaz Humano­Computadora

Se explican los conceptos principales en los que se basa la filosofía de diseño de interfaces centrada en el usuario.

Capítulo 4 Aprendizaje infantil y software educativo

Se exponen las bases en las que se fundamentan las principales teorías sobre el aprendizaje infantil.

Capítulo 5 Metodología propuesta

Se explican las diferentes etapas de la metodología que se propone para diseño de software infantil.

Capítulo 6 Aplicación de la metodología

Se realiza un aplicación de la metodología propuesta en un caso práctico.

Capítulo 7 Conclusiones

METODOLOGÍAS DE DISEÑO DE SISTEMAS

"Los humanos pueden hacer cosas en diferentes formas. La forma particular de hacer algo en forma conjunta es un diseño. Si una forma de hacer algo produce un resultado más satisfactorio que otro, algunos diseños pueden ser mejores que otros" [Martin, 1996].

2.1 Concepto de sistema computacional

Para hablar sobre metodologías de diseño de sistemas, primero debemos definir qué es un sistema computacional.

En [Pressman, 1998] se menciona la definición del diccionario Webster sobre un sistema basado en computadora:

Un sistema basado en computadora es un conjunto o arreglo de elementos que están organizados para realizar un objetivo predefinido procesando información. El objetivo puede ser soportar alguna función de negocio o desarrollar un producto que pueda venderse para generar beneficios.

Para conseguir el objetivo, un sistema basado en computadora hace uso de varios elementos del sistema:

• Software: Programas de computadora, estructuras de datos y su documentación que sirven para hacer efectivo el método lógico, procedimiento o control requerido. • Hardware: Dispositivos electrónicos que proporcionan capacidad de cálculo y

dispositivos electromecánicos que proporcionan una función externa. . Personas: Usuarios y operadores del hardware y software.

« Base de datos: Colección de información organizada que se accesa por medio del software.

• Documentación: Manuales, formularios y otra información descriptiva que retrata el empleo y operación del sistema.

2.2 Paradigmas de diseño de sistemas

Cuando se desarrolla un sistema computacional es necesario seguir una serie de pasos para llevar a cabo las actividades del proceso de desarrollo. Existen diversos paradigmas de diseño, los cuales han ido evolucionando a través del tiempo.

Debe establecerse una diferencia entre metodologías y técnicas de diseño. Según

[Sawyer, 1998], una metodología representa un conjunto de tareas y su secuencia para definir los procesos de producción. Las técnicas son conjuntos de acciones llevadas a cabo para completar una tarea en particular. Típicamente, una metodología se divide en muchas técnicas y una herramienta provee automatización o estructura a una técnica.

Entre las metodologías se encuentran: . Cascada.

. Iterativa.

• Orientada a objetos. • Cleanroom.

• Rapid Application Development (RAD). Algunas técnicas de diseño:

. Diseño participanvo. . Prototipeo rápido.

• Ingeniería de requerimientos. • Herramientas estructuradas.

• Joint Application Development (JAD). Herramienta de diseño:

• Computer-Aided Software Engineering (CASE).

2.2.1 Metodologías de diseño tradicionales

La mayor parte de los métodos de diseño tradicionales de software evolucionaron en los 1960's y 1970's, éstos se enfocaban principalmente a la conversión de sistemas manuales a sistemas electrónicos. Por lo tanto, el diseño de software se orientaba más hacia la duplicación de los sistemas manuales existentes en lugar de rediseñar esos sistemas para aprovechar los beneficios computacionales [Mullin, 1990].

• Las técnicas estructuradas no se adaptan al modelo de los requerimientos de los sistemas de actuales.

• Las metodologías de desarrollo tradicionales son muy costosas y consumen demasiado tiempo.

• Las metodologías de diseño tradicionales son inflexibles para proyectos grandes.

2.2.1.1 Modelo de cascada

El modelo de cascada (Figura 2.1) es un paradigma de diseño de sistemas tradicional, en el cual cada etapa debe terminarse antes de empezar con la siguiente. Ésta es una de las principales desventajas del modelo, ya que no hay retroalimentación por parte de los usuarios para poder regresar a una etapa anterior y rehacerla o modificarla.

Figura 2.1: Modelo de cascada de desarrollo de sistemas

En [Pressman, 1998] se menciona que el modelo de cascada es el paradigma más antiguo y más extensamente utilizado en la ingeniería de software. Sin embargo, presenta algunos problemas:

• Los proyectos raras veces siguen el modelo secuencial que propone el modelo. • A menudo es difícil que el cliente exponga explícitamente todos los requisitos al

El cliente debe tener paciencia. Una versión de trabajo del programa no estará disponible hasta que el proyecto esté muy avanzado.

2.2.2 Especificación de requerimientos

Durante la fase de especificación de requerimientos del sistema el diseñador y el cliente tratan de realizar una descripción de qué es lo que se espera que haga el sistema

[Dix, 1998].

La especificación de requerimientos requiere de comunicación humana. Lo primero que debe hacerse es que los clientes y los diseñadores entiendan los problemas de trabajo y el impacto de las soluciones técnicas [Holtzblatt, 1995].

Un proceso exitoso de especificación de requerimientos incluye una relación efectiva entre los clientes, los diseñadores y miembros del equipo de trabajo. Este proceso requiere de comunicación entre personas que no tienen los mismos antecedentes o experiencias. Las técnicas deben considerar las dinámicas interpersonales y las diferencias de idiosincrasia para lograr entender completamente el problema del cliente y las soluciones potenciales

[Holtzblatt, 1995].

2.2.2.1 Prototipeo rápido

Una de las técnicas utilizadas en la fase de especificación de requerimientos es el prototipeo rápido. Si los usuarios supieran cuáles son sus requerimientos desde el inicio del proyecto de desarrollo y si los desarrolladores estuvieran perfectamente habilitados para entender los requerimientos de los usuarios y traducirlos en especificaciones de software, entonces sería necesario únicamente buenos paradigmas de modelación estáticos [Connell,

1995].

Un prototipo rápido es la representación del concepto de un producto mediante un diseño visual en papel, diapositivas o pantallas. El prototipo provee una base para el diálogo mucho más efectivo entre desarrolladores y usuarios que el texto o los modelos estáticos [Druin, 1996 y Connell, 1995].

Los prototipos se utilizan cuando se quiere mostrar a los usuarios un modelo de trabajo para ayudarlos a entender mejor las características y funciones del nuevo sistema. Observando un modelo de trabajo del sistema, los usuarios son más capaces de especificar lo que necesitan que el sistema haga y saber cuándo lo está haciendo correctamente [Dewitz, 1996].

características:

• Se construye rápidamente •

• Los usuarios pueden probar el sistema y dar retroalimentación • Es fácil de modificar

• Al inicio es intencionalmente incompleto

La figura 2.2 indica que se debe realizar un análisis rápido de la intersección entre los requerimientos pre-especificados por el usuario y los requerimientos reales, para entonces construir un prototipo de esta especificación que es intencionalmente incompleta y luego proceder con la definición de requerimientos a través de un proceso iterativo [Connell,

1995].

Figura 2.2: Alternativa de prototipos para las pre-especifícaciones [Connell, 1995]

2.2.2.2 Técnicas de prototipeo

En [Dix, 1998] se describen algunas técnicas disponibles para producir prototipos rápidos.

cliente o usuario pueden determinarse relativamente rápido si el diseño se dirige en la dirección correcta.

Los paquetes computacionales de dibujo existentes en la actualidad hacen posible crear storyboards con la ayuda de la computadora en lugar de hacerlos manualmente. Aunque el diseño gráfico factible en la pantalla puede parecer poco sofisticado, es más realista porque al final tendrá que ser desplegado en una pantalla. También es posible proporcionar animación mediante una secuencia de

imágenes instantáneas. La animación ilustra los aspectos dinámicos de la interacción del usuario con el sistema la cual no puede ser posible mediante los storyboards basados en papel.

Simulaciones de funcionalidad limitada: Para demostrar las funciones de la aplicación se debe tener más funcionalidad en el prototipo. Los storyboards y las técnicas de animación no son suficientes para este propósito ya que no pueden describir los aspectos interactivos del sistema. Para hacer esto, cierta parte de la funcionalidad debe ser simulada por el equipo de diseño. Las herramientas que

permiten hacer estas simulaciones proporcionan al diseñador la capacidad de construir rápidamente objetos de interacción de texto y gráficas además de agregar cierto funcionamiento que simule la funcionalidad del sistema. Una vez que la simulación se haya construido, puede ser evaluada y cambiada rápidamente para reflejar los resultados del estudio de evaluación con varios usuarios.

Apoyo con programación de alto nivel: Algunos lenguajes de programación de alto nivel facilitan la tarea del diseñador para programar ciertas características de un sistema interactivo a costa de otras características del sistema como la velocidad de respuesta o el ahorro de espacio. Estos lenguajes de alto nivel permiten al programador agregar funcionalidad a las interacciones específicas que el usuario será capaz de realizar, como posicionarse en un botón de la pantalla y darle un click con el ratón.

2.2.3 Modelo iterativo

Las herramientas de prototipeo se han vuelto más sofisticadas a través del tiempo. Debido a esto ha surgido el modelo iterativo, donde el prototipo puede elaborarse mediante herramientas de prototipeo, con lo cual la retroalimentación del usuario puede efectuarse durante todo el proceso de desarrollo [Druin, 1996].

Los requerimientos para un sistema interactivo no pueden ser especificados completamente desde el inicio del ciclo de vida. La única forma de asegurarse sobre algunas características del diseño potencial es construirlo y probarlo con usuarios reales. Entonces el diseño puede modificarse para corregir cualquier suposición falsa que sería revelada en las pruebas. Ésta es la esencia del diseño iterativo, un proceso de diseño que trata de resolver problemas de requerimientos incompletos realizando varios diseños, mejorando en forma incremental acercándose hacia el producto final en cada paso [Dix,

Desde la perspectiva técnica, el diseño iterativo se basa en el uso de prototipos, los cuales simulan algunas de las características del sistema propuesto. En [Dix, 1998] se menciona que existen tres clases de prototipos:

• Throw away: El prototipo se crea y se prueba. Los resultados obtenidos de este proceso son usados para construir el producto final, pero el prototipo actual se descarta. La figura 2.3 describe el procedimiento para llegar a una especificación final de requerimientos para luego continuar con el resto de proceso de diseño. • Incrementa!: El producto final se construye mediante componentes separados.

Existe un diseño general para el sistema final, pero está particionado en componentes pequeños e independientes. El producto final es liberado como una serie de productos, en donde cada versión incluye un componente adicional. (Figura 2.4)

• Evolutivo: El prototipo no se descarta y sirve como base para la siguiente iteración del diseño. En este caso, el sistema actual es visto como una evolución de una versión limitada inicial hacia su liberación final (Figura 2.5). Los prototipos evolutivos también son apropiados para las modificaciones que deben hacerse al sistema que resultan de la operación y mantenimiento del ciclo de vida.

Requerimientos preliminares

Requerimientos finales

Figura 2.3 Prototipo throw away dentro de la especificación de requerimientos [Dix, 1998]

Los prototipos difieren de acuerdo a la funcionalidad y al desempeño que proporcionan relativo al producto final. Una animación de requerimientos puede involucrar

Identificación de componentes

Entregar incremento

Operación y mantenimiento Entregar

sistema

Figura 2.4 Prototipo incremental dentro del ciclo de vida [Dix, 1998].

Construir prototipo

Evaluar prototipo

Operación y mantenimiento

2.3 Técnicas de diseño

Existen diversas técnicas para involucrar al usuario en el proceso de especificación de requerimientos. Mediante estas técnicas es posible conocer al usuario, así como también obtener diversas ideas, metáforas, elaborar prototipos de bajo nivel, etc.

A continuación se describen las técnicas de diseño participativo, la cual es una técnica utilizada tanto con adultos como con niños; las siguientes técnicas que se mencionan son investigación cooperativa e investigación contextual, las cuales son adaptaciones que Allison Druin ha hecho a algunas técnicas de diseño para trabajar con niños.

2.3.1 Diseño participativo

Una técnica de prototipeo que ha llegado a ser muy popular es el diseño participativo. Los precursores de esta propuesta fueron investigadores escandinavos, esta técnica enfatiza la importancia de habilitar un equipo de personas para hacer sugerencias sobre el diseño de un proyecto. En general se utilizan herramientas de prototipeo de bajo nivel al principio del proceso mediante una "lluvia de ideas" para explorar varias posibilidades de diseño. Una vez que esto es plasmado por el equipo en papel, modelos o en video, se puede elaborar un prototipo computacional [Druin, 1996].

En [Reyes, 1997] se menciona que Wildman describe técnicas que se enfocan a llevar a cabo el diseño de interfaces mediante dinámicas de grupo. Debido a que expertos y usuarios tienen diferentes habilidades, experiencia, conocimientos, etc. se requiere buscar la manera de nivelar estos aspectos de tal forma que se pueda obtener la máxima creatividad y contribución de los participantes. Se recomiendan las dinámicas de grupo porque a través de ellas se logra estrechar las relaciones interpersonales, estableciendo un equilibrio entre el sentido de pertenencia y liderazgo, además se estimula la creatividad y cohesión del grupo.

En [Reyes, 1997] se mencionan las dinámicas de grupo propuestas por Wildman: • CARD (Collaborative Analysis of Requirements and Design): En esta dinámica de

grupo se presentan las actividades del usuario mediante la utilización de cartas o tarjetas con el fin de proporcionar una visión del trabajo o la utilización de un sistema de cómputo. CARD puede ubicarse en el espacio taxonómico de prácticas de diseño participativo en la etapa inicial del ciclo de desarrollo. La cantidad de personas que pueden participar en el grupo es pequeña y existe una participación equitativa entre los usuarios y los diseñadores.

del ciclo de desarrollo y cuenta con una participación activa de los usuarios en las actividades de diseño.

Diseño de iconos: El propósito de esta dinámica de grupo es generar alternativas de diseño de iconos que sean significativos para el usuario. Esta dinámica de grupo involucra la participación directa del usuario en las actividades de diseño. Para que sea efectivo es conveniente que se trabaje con grupos chicos.

Metáforas de interfaz: Es una técnica de diseño de interfaces de usuario que ayuda al mejor entendimiento de ideas complejas de diseño mediante la utilización de metáforas, estimulando el pensamiento creativo. Al igual que CARD, esta dinámica también se encuentra ubicada en el espacio taxonómico de prácticas de diseño participativo al inicio del ciclo de desarrollo.

PICTIVE (Plástic Interface for Collaborative Technology Initiatives Through Video Exploration): Es una técnica para llevar a cabo el diseño de interfaces a través de un grupo heterogéneo de participantes mediante la utilización de objetos de oficina. PICTIVE es de gran utilidad cuando se va a la mitad del ciclo de desarrollo e involucra que los usuarios participen directamente en las actividades de diseño.

Teatro de interfaces: Esta técnica se utiliza para revisar y criticar el diseño de una interfaz a través de la actuación de las actividades y operaciones de la misma por un grupo de actores integrado por usuarios, diseñadores, etc., con el fin de hacer un rediseño. El teatro de interfaces funciona mejor si se efectúa con grupos numerosos de personas y es útil cuando el ciclo de desarrollo está en una fase avanzada.

2.3.2 Investigación cooperativa e investigación contextúa!

El método de investigación cooperativa (cooperative inquiry) está basado en la idea de que los usuarios pueden ser compañeros de los desarrolladores para poder conocer lo que los usuarios requieren [Druin, 1999].

Mediante la investigación cooperativa se puede conocer rápidamente una gran cantidad de información sobre las necesidades de los usuarios acerca de las actividades que son parte del contexto del usuario [Druin, 1999].

Mediante el uso de papel, crayones, plastilina, cordel, etc., los prototipos de bajo nivel proporcionan las mismas bases a los niños y a los adultos. No es necesario enseñar a las personas como hacer prototipos, ya que usando materiales básicos llega a ser un procedimiento natural tanto para los diseñadores jóvenes y adultos. Esta forma de prototipeo es barata y bastante efectiva en tormentas de ideas. De estos prototipos de bajo nivel emergen posteriormente los prototipos de alto nivel [Druin, 1999].

Los investigadores deben colectar datos en el ambiente de los usuarios. Se requiere al menos dos personas que tomen notas y un ínteractor. El interactor debe ser un observador participativo, hablando naturalmente con los niños, sin tomar notas y formando parte de la experiencia activamente. El interactor no debe ser un entrevistador, debe hacer preguntas relacionadas con lo que está pasando en el momento [Druin, 1999].

Los niños entre 3 y 5 años pueden ser a veces poco verbales o menos auto reflexivos al discutir el mundo que les rodea. Por lo tanto, para entender cuáles pueden ser las necesidades de estos niños, las técnicas de observación deben capturar los patrones de actividad exploratoria de los niños [Druin, 1998].

2.4 Sistemas formativos e informativos

Cuando se va a elaborar un proyecto de software, es necesario definir el uso que tendrá; en [Campbell, 1998] se definen dos tipos de sistemas según su uso:

• Informativos • Formativos

Sistemas informativos

Son conocidos también como sistemas de referencia. Por lo general son volúmenes de información que se transfieren de un medio a otro (de un medio impreso a un medio digital).

Las ventajas de este tipo de sistemas es que se pueden almacenar grandes cantidades de información en un solo disco compacto, así como también se puede agregar simulaciones animadas, sonidos y video digital.

Sistemas formativos

• Sistemas de apoyo a la enseñanza: Estas aplicaciones incluyen a los sistemas que utiliza un maestro o instructor para apoyar sus exposiciones o presentaciones. • Sistemas de apoyo al aprendizaje: Estos sistemas se diseñan y desarrollan

siguiendo un modelo pedagógico. En general estos sistemas presentan objetivos, la exposición de un tema y ejercicios de autoevaluación.

Ambientes de aprendizaje: Este tipo de sistemas facilitan el acceso a los sistemas de las dos categorías anteriores mediante una interfaz común y ofrecen elementos mediante los cuales el estudiante puede hacer anotaciones, dejar marcados los temas consultados, puede enriquecer el material con sus propias contribuciones, sistemas para accesar tutores virtuales, correo electrónico y herramientas para diseñar y desarrollar su propio material.

2.5 Diseño instruccional

Instrucción es la adquisición de información para producir aprendizaje. Métodos son

los procedimientos de instrucción que se seleccionan para ayudar a los aprendices a lograr los objetivos o para internalizar el contenido del mensaje. Medios son los encargados de

transportar la información entre el transmisor y el receptor. Estos vehículos son considerados como medios instruccionales cuando transmiten mensajes para lograr un

cambio de comportamiento [Heinich, 1990].

Frecuentemente los instructores usan medios sin alguna referencia de cómo guiar las experiencias contenidas en esos medios para que puedan ser usadas por los aprendices. Cuando no se cuenta con buenos fundamentos conceptuales, el uso de materiales específicos puede llegar a ser simplemente mecánico, con la esperanza de que lo que es presentado a los aprendices eventualmente tendrá algún significado para ellos. Los instructores pueden desarrollar bases conceptuales y teóricas para seleccionar materiales específicos y métodos conociendo las relaciones entre medios, aprendizaje e instrucción [Heinich, 1990].

En [Heinich, 1990] se define un modelo llamado ASSURE el cual es una guía para planear e impartir instrucción en donde se incorporan los medios.

• Análisis de los aprendices (Analyze Learners): El primer paso en la planeación es identificar los aprendices. Se debe conocer a los estudiantes para seleccionar el mejor medio para lograr los objetivos. La audiencia puede ser analizada en términos de (1) características generales y (2) capacidades específicas -conocimientos, habilidades y actitudes acerca del tópico.

• Expresar objetivos (State Objectives): El siguiente paso es expresar los objetivos lo más específicos que sean posibles. Los objetivos pueden provenir de diversas fuentes como una guía curricular o pueden ser desarrollados por un instructor. Deben establecerse en base de los aprendices (audiencia) y serán capaces de obtener un resultado de la instrucción (comportamiento). Deben incluirse las condiciones en las cuales el estudiante ejecutará y el grado aceptable de ejecución. • Selección del medio y materiales (Select Media and Materials): Una vez que se ha

dos puntos. Existen tres opciones: (1) seleccionar materiales disponibles, (2) modificar los materiales existentes o (3) diseñar nuevos materiales.

Utilizar materiales (Utilize Materials): Una vez que se han seleccionado, modificado o diseñado los materiales, se debe planear cómo los materiales serán usados y que tanto tiempo se dedicará a ellos. Posteriormente se procederá a preparar la clase y a tener listo el equipo necesario para después presentar el material.

Ejecución requerida del aprendiz (Require Learner Performance): Los aprendices deben practicar lo que están esperando aprender y deben ser reforzados por la respuesta correcta. La primera vez que se espera que realicen el comportamiento que se espera obtener de los objetivos no debe ser en los exámenes. Esto debe lograrse en las actividades de la lección que permitan a los aprendices responder y recibir retroalimentación de su ejecución o respuesta.

CAPÍTULO 3

INTERFAZ HUMANO­COMPUTADORA

"Una representación basada en computadora sin un participante humano es como el sonido de un árbol cayendo en un bosque deshabitado" [Laurel, 1991].

3.1 Antecedentes

Las interfaces de usuario han ido evolucionando a través del tiempo conforme se ha avanzado en el área de los sistemas computacionales. Para mostrar los avances en el campo de interacción humano-computadora en [Treu, 1994] se describen varios períodos en el tiempo:

• Período 1 (1940-1970): La tecnología dominaba mientras el usuario era algo secundario. Con equipos "mainframe" operados en modo batch, el diseño se enfocaba en cómo obtener más funcionalidad del hardware y software. Era el inicio del uso interactivo de las computadoras y en esa época no era una prioridad hacer la vida más sencilla al usuario.

• Período 2 (1970-1980): Los avances en la tecnología habilitaron y estimularon más atención al usuario con sistemas de tiempo compartido, minicomputadoras, redes computacionales y terminales CRT, con lo que el usuario se benefició en gran medida. Los usuarios adquirieron más conocimientos en esta área y se volvieron más demandantes. Como resultado, lentamente surgió el diseño orientado al usuario.

« Período 3 (1980-1990's): El usuario se consideró como prioridad mientras la tecnología se convertía en una herramienta de apoyo. Con la reducción de tamaño de los componentes computacionales y la introducción de funciones orientadas al usuario en las estaciones de trabajo, sistemas de ventanas, dispositivos interactivos, gráficas, color, etc., llegó a ser factible diseñar la interfaz de tal forma que cumpliera con los requerimientos y necesidades de los usuarios individuales.

3.2 Conceptos de interacción e interfaz humano­computadora

En [Treu, 1994] se señala que interacción humano-computadora es la combinación de acciones físicas, lógicas, conceptuales y diálogos entre un usuario humano y una computadora, para lograr un propósito específico.

Interfaz humano-computadora es el medio a través del cual se pueden conectar e interactuar un usuario humano y una computadora, tanto el medio físico (visual, auditivo, táctil), como los métodos y patrones que soportan la interacción humano-computadora [Treu, 1994].

Una interfaz de usuario incluye los aspectos del sistema que son "visibles" a los usuarios y que permiten a éstos interactuar con los datos del sistema, software y hardware

[Dewitz, 1996].

3.3 Interfaz "amigable"

El concepto de interfaz "amigable" es usado frecuentemente en anuncios publicitarios, lo cual indica que la interfaz debe ser sencilla de usar, sin embargo no sólo debe tener estas características, sino que también debe cumplir con la funcionalidad que el usuario requiere.

"Amigable" es una frase llamativa que es muy atractiva al momento de escribir folletos de ventas de computadoras, pero debe ser definida en forma más precisa y delimitada, o ser reemplazada por otros conceptos más claros [Treu, 1994a].

En [Shneiderman, 1992] se menciona que un componente crítico del diseño de sistemas interactivos es el reemplazo del vago concepto de "amigable" con cinco criterios medibles:

• Tiempo de aprendizaje • Velocidad de funcionalidad • Razón de errores

• Retención a través del tiempo • Satisfacción subjetiva

3.4 Diversidad en la interacción

Debido a la gran diversidad que puede existir entre los usuarios y las tareas que realizan, el diseñador puede desarrollar diversos estilos de interacción. En [Shneiderman, 1992] se propone que antes de comenzar un diseño debe realizarse un estudio de los usuarios y de la situación tan completa y precisa como sea posible.

reconocer y tomar en cuenta. Esto requiere de gran conocimiento y habilidad por parte del diseñador. El diseñador debe ser capaz de distinguir entre los factores que son importantes de los que no lo son, en el contexto de tratar de lograr las metas de diseño que se han establecido. Los factores resultantes del estudio de estas características deben ser tomados en cuenta para las decisiones de diseño [Treu, 1994a].

3.4.1 Perfil del usuario

Para determinar el perfil del usuario se deben definir sus características o atributos haciendo una descripción clara y concisa de sus intereses, habilidades, preferencias, etc.

Los factores humanos son todas las características (psicológicas, fisiológicas, sociales, etc.) que tienen potencial de influenciar el diseño de la interacción orientada al humano [Treu, 1994].

Los usuarios involucrados en el diseño poseen características específicas que pueden ser identificadas de acuerdo a diversas clasificaciones. En [Treu, 1994] se propone una clasificación de estas características:

• Antecedentes del usuario • Experiencia

• Educación • Habilidades • Conocimientos

Factores fisiológicos/físicos . Vista

. Oído • Tacto • Destreza

Factores psicológicos/cognitivos • Aprendizaje

• Memoria Razonamiento • Actitudes • Creencias • Expectativas

• Factores de uso e interés sobre la aplicación Elección (de la aplicación)

• Preferencias y desempeño . Modelo mental

Por su parte, Ben Shneiderman menciona en [Shneiderman, 1992] que al diseñar un sistema interactivo deben considerarse los siguientes factores:

• Habilidades físicas y lugar de trabajo • Habilidades cognitivas y perceptuales « Diferencias individuales

• Diversidad cultural e internacional • Usuarios con discapacidades

Los datos básicos sobre las dimensiones humanas provienen de un estudio antropométrico considerando factores como sexo, edad, nacionalidad, estatura, etc. La gran diversidad de estas medidas estáticas nos recuerdan que no existe un usuario "promedio", por lo tanto deben realizarse múltiples versiones de un sistema para adecuarlas al tipo de usuario [Shneiderman, 1992].

El proceso de conocer a los usuarios nunca termina, ya que es un campo muy amplio y algunas de sus características individuales se mantienen en constante cambio. Cada paso que se acerque al entendimiento de los usuarios y el reconocimiento de los mismos como individuos cuya perspectiva es diferente de la del diseñador, es un paso para acercarse más a un diseño exitoso [Shneiderman, 1992].

3.4.1.1 Antecedentes del usuario

En [Shneiderman, 1992] se menciona que debe hacerse una diferencia entre los niveles de experiencia de los usuarios para utilizar esas diferencias al momento de diseñar la interfaz:

• Usuarios intermitentes: Muchos usuarios pueden tener conocimientos en algún tipo de sistemas, pero serán usuarios intermitentes de otra variedad de sistemas. Estos usuarios son capaces de mantener conocimientos semánticos de las tareas y los conceptos computacionales, pero tendrán dificultad de retener el conocimiento sintáctico. Para que estos usuarios ejecuten sus tareas adecuadamente serán necesarias secuencias de acción consistentes, mensajes con significado y ayudas frecuentes.

• Usuarios expertos: Estos usuarios tienen conocimiento sobre los aspectos sintácticos y semánticos del sistema, quieren realizar su trabajo rápidamente, demandan rápidos tiempos de respuesta, requieren poca y breve retroalimentación y además buscan ejecutar acciones con pocas teclas o selecciones.

3.4.1.2 Factores fisiológicos/físicos

Este tipo de factores se refieren a las características físicas inherentes de los usuarios en general y/o de ciertos usuarios en particular. Por lo tanto se deben hacer las adaptaciones necesarias al hardware o a la interfaz para que cumplan adecuadamente con el tipo de usuario al que está dirigido [Treu, 1994].

3.4.1.3 Factores psicológicos/cognitivos

El diseñador debe tomar en cuenta las posibilidades de estos factores y los efectos que pudieran tener, si son significativos, en el diseño de características a ser especificadas e implementadas. Estos rasgos deben ser capaces de ayudar las deficiencias del usuario y a reforzar sus capacidades [Treu, 1994].

3.4.1.4 Factores de uso e interés sobre la aplicación

3.4.1.5 Factores compuestos

Modelos mentales

Un modelo mental es la estructura de conceptos, componentes, acciones y/o tareas que el usuario ha construido en su mente para lograr una visualización al interactuar con una computadora [Treu, 1994].

En [Treu, 1994] se proponen las principales alternativas para las bases que fundamentan un modelo mental:

1. Lenguaje: Es utilizado para expresar lo que el usuario quiere hacer y cómo lo quiere hacer, se relaciona con los "objetos" de interés en el ambiente del sistema, también es usado para entender las respuestas de la computadora. Los paradigmas basados en el lenguaje son inherentes a varias técnicas de interacción.

2. Metáforas: Son usadas para relacionar un patrón conocido de actividad del usuario con las actividades interactivas en una computadora.

3. Acciones y objetos: Son utilizados para concentrarse en tareas específicas de la aplicación y cómo las acciones pueden manipular los objetos.

4. Organización espacial: Para arreglar diversos componentes (visibles e invisibles) en un patrón de visualización coherente y lógico para que sea capaz de funcionar adecuadamente en la mente del usuario.

El usuario debe ser capaz de manejar el lenguaje y las reglas, debe ser capaz de llevar a cabo una "simulación mental" de las acciones del sistema y los objetos involucrados en una aplicación [Treu, 1994].

Debido a la gran cantidad de diferencias individuales pueden existir varios modelos mentales diferentes. Estos no sólo difieren entre usuarios, sino que difieren dentro de un mismo usuario en particular, incluso para la misma aplicación computacional, de una sesión interactiva a otra [Treu, 1994].

3.4.2 Perfiles de las actividades

Después de definir el perfil del usuario, los diseñadores deben determinar las actividades que realizará la aplicación. Las actividades se deben determinar antes comenzar el diseño, aunque frecuentemente el análisis de la actividad se realiza informalmente o implícitamente.

Análisis de la tarea: Estudio detallado de una tarea para determinar su naturaleza, propósito y componentes, además el orden en el cual deben ser llevados a cabo [Treu,

1994].

3.4.3 Estilos de interacción

En [Shneiderman, 1992] se propone que al terminar el análisis de las actividades, el diseñador puede elegir entre los siguientes estilos de interacción:

. Selección de menúes: El usuario escoge de una lista de elementos el más apropiado a la actividad a ejecutar. Este estilo de interacción es apropiado para los usuarios principiantes e intermitentes y puede ser útil a los usuarios frecuentes si el desplegado y los mecanismos de selección son rápidos.

• Llenado de formas: Cuando se requiere una entrada de datos, los menúes resultan incómodos, por lo cual el llenado de formas es apropiado. Los usuarios ven un desplegado de campos relacionados, mueven el cursor entre los campos, y teclean los datos cuando lo desean. Debido a que debe tenerse habilidad con el teclado, mensajes y campos donde se permitirá la captura, se requerirá de cierto entrenamiento. Este estilo de interacción es apropiado para usuarios intermitentes o frecuentes.

• Lenguaje de comandos: Para usuarios frecuentes este tipo de interacción provee un gran control. Los usuarios deben aprender la sintaxis y expresar las alternativas rápidamente, sin embargo, se requiere de cierto entrenamiento y existen grandes tasas de error.

• Lenguaje natural: Este tipo de interacción proporciona poco contexto para determinar el siguiente comando, frecuentemente requiere de un diálogo de certificación, y puede ser lento y más molesto que las alternativas. Sin embargo puede ser útil para los usuarios que tienen un completo dominio de la tarea y donde el uso intermitente no permite la utilización de lenguaje de comandos. • Manipulación directa: Cuando el diseñador puede crear una representación visual

Cuando se desarrolla un sistema computacional, debe darse una especial importancia al diseño de la interfaz de usuario. De acuerdo a [Martin, 1996], sería erróneo tratar al diseño de interfaces como un proceso aislado dentro de la tarea de diseñar la aplicación completa.

En [Reyes, 1997] se menciona que los requerimientos de los sistemas de información deben obtenerse utilizando una comunicación efectiva entre los analistas de sistemas y los usuarios. Los paradigmas de desarrollo de sistemas fueron creados con el fin de obtener un sistema con calidad, es decir, que sea funcional y que sea amigable para el usuario. Sin embargo, con frecuencia los responsables del desarrollo de sistemas pasan por alto un análisis exhaustivo de las necesidades del usuario en cuanto a presentación del sistema se refiere, enfocándose principalmente a los requerimientos generales. Esto es un hecho aún cuando existen en la actualidad muchos trabajos de investigación que hablan exclusivamente de diseño de medios de interacción entre una persona y una computadora

Diseñar es un proceso creativo e impredecible. Los diseñadores de sistemas interactivos deben mezclar los conocimientos de factibilidad técnica con un sentido estético casi místico de lo que puede atraer a los usuarios. Carroll y Rosson citados en [Shneiderman, 1992] caracterizan el diseño de la siguiente forma:

. Diseñar es un proceso, no un estado y no puede ser representado adecuadamente en

forma estática.

. El proceso de diseño no es jerárquico, no es estrictamente "bottom-up", ni

"top-down".

• El proceso es radicalmente de transformación; involucra el desarrollo de soluciones

parciales e intermedias que puede ser que no se tomen en cuenta en el diseño final.

. Diseñar implica intrínsecamente descubrir nuevas metas.

El proceso de diseño de interfaz es una serie de decisiones. Estas decisiones van desde la posición de un objeto, el uso de una técnica, color, estilo y material. Debe diferenciarse entre diseñar para uno mismo o diseñar para otra persona. Diseñar para otras personas involucra responsabilidad, una responsabilidad de entender las necesidades de la otra persona y proporcionarle una solución satisfactoria [Martin, 1996].

Cuando un sistema interactivo está bien diseñado, la interfaz casi desaparece, permitiendo a los usuarios concentrarse en su trabajo, exploración o diversión. Crear un ambiente en el cual las tareas se realicen casi sin esfuerzo requiere de mucho trabajo por parte del diseñador [Shneiderman, 1992].

En [Shneiderman, 1992] se menciona que al diseñar un sistema interactivo debe cumplir con las siguientes características:

. Confíabilidad, disponibilidad, seguridad e integridad de los datos . Estandarización, integración, consistencia y portabilidad

Diversas investigaciones han demostrado que el rediseño de la interfaz humano-computadora puede hacer una importante diferencia en el tiempo de aprendizaje, velocidad de funcionamiento, tasas de error, y satisfacción del usuario [Shneiderman, 1992].

Existen muchas teorías que describen los múltiples aspectos de los sistemas interactivos. En [Shneiderman, 1992] se cita una propuesta del modelo que Foley y van Dam desarrollaron a finales de los 70's:

1. El modelo conceptual es el modelo mental del sistema interactivo.

2. El nivel semántico describe los significados transmitidos por la entrada de

comandos del usuario y el desplegado de salida de la computadora.

3. El nivel sintáctico define como las unidades semánticas se combinan en una

oración con el fin de que la computadora realice cierta tarea.

4. El nivel léxico trabaja con las dependencias del dispositivo y con los mecanismos

precisos por los cuales el usuario especifica la sintaxis.

3.5.1 Modelos de diseño de interfaz

En [Gentner, 1996] se mencionan dos propuestas de modelos de diseño de interfaz: • Perspectiva orientada al mecanismo

• Perspectiva orientada a la actividad

Cuando se diseñan interfaces los diseñadores deben seleccionar la propuesta de modelo de diseño más apropiada al proyecto con el que se está trabajando [Gentner, 1996].

El modelo orientado al mecanismo proporciona mayores beneficios a los ingenieros y desarrolladores, ya que permite accesar toda la funcionalidad del sistema.

Una interfaz basada en la perspectiva orientada a la actividad es más fácil de aprender y usar, pero proporciona acceso sólo a una parte de las capacidades del sistema. La principal ventaja del modelo orientado a la actividad es que el aprendizaje es mucho más rápido y más efectivo, sin embargo puede no ser apropiado para todos los usuarios [Gentner, 1996].

aprender un nuevo sistema si pueden obtener mayores beneficios adaptándose al mismo [Gentner, 1996].

Es conveniente incluir en el equipo de diseño a algunos individuos - posibles usuarios - que sean principiantes en la arquitectura del sistema. Finalmente, las tareas del usuario deben ser completamente examinadas para que cambien en paralelo con los cambios tecnológicos y proporcionen oportunidades para nuevos diseños de interfaces [Gentner,

1996].

3.5.2 Modelos del usuario

En [Janlert, 1989] se mencionan los siguientes modelos del usuario en la interacción hombre-computadora, los cuales analizan la actividad del usuario, al usuario y a la

aplicación:

• Modelo del usuario acerca de la aplicación: A este modelo también se le llama modelo mental o modelo semántico. Este modelo apoya en muchas tareas al usuario planeando sus actividades importantes.

. Modelo del usuario acerca de la actividad: Es la percepción personal del usuario acerca de la actividad que éste hace. Por actividad del usuario se entiende el establecimiento de metas, conceptos, métodos, instrumentos, formas de trabajo, etc.

• Modelo psicológico y cognitivo del usuario: El objetivo es modelar los procesos mentales que se realizan en la mente del usuario cuando se encuentra interactuando con la aplicación computacional. Estos modelos van desde modelos generales de patrones de trabajo (selección, ejecución, evaluación, etc.) a modelos de tareas específicas como el uso del teclado.

• Modelo de la aplicación acerca del usuario: Cada programa es construido de acuerdo a un número de suposiciones sobre el usuario. Por ejemplo, el diseñador puede asumir que el usuario escucha y lee, puede leer textos de acuerdo a cierta velocidad.

« Modelo del diseñador acerca del usuario: El diseñador debe tener un gran conocimiento sobre el usuario, desde el conocimiento general sobre los niños, al conocimiento específico sobre la relación de los niños con la tecnología. Este modelo debe especializarse en el grupo particular de usuarios a los que está dirigido.

APRENDIZAJE INFANTIL Y SOFTWARE EDUCATIVO

"Children learn by doing" [Druin, 1996].

4.1 Teorías del aprendizaje

Una de las principales interrogantes de los investigadores de las ciencias relacionadas con el desarrollo intelectual ha sido lograr entender cómo es que el individuo adquiere conocimientos. Debido a esto han surgido una serie de teorías que tratan de explicar este complejo proceso llamado aprendizaje.

Como la infancia es la época de la vida en la que el individuo comienza a involucrarse dentro de las diferentes clases de aprendizaje, algunas de estas teorías se basan en el estudio del aprendizaje infantil. Dos de las teorías que explican el desarrollo del aprendizaje en el niño son:

• Construccionismo • Constructivismo

Ambas teorías piensan que los niños poseen conocimientos antes de ir a la escuela y necesitan ayuda en construir lo que ellos conocen. Los niños son participantes activos en su propio aprendizaje. El objetivo de la educación es pasar el conocimiento obtenido por el aprendizaje informal hacia el aprendizaje formal [Druin, 1996].

El énfasis de los constructivistas consiste en utilizar material relevante y emplear estrategias de enseñanza para motivar a los niños a aprender. Los niños poseen un conjunto de conceptos y habilidades por medio de las cuales puede construir conocimiento para resolver los problemas del ambiente; el rol del maestro es proveer las bases para la construcción del conocimiento [Druin, 1996 y Kent, 1995].

El construccionismo se basa en la idea que el niño debe encontrar por sí mismo el conocimiento específico que él necesita. Los construccionistas buscan crear ambientes y objetos de juego para que los niños puedan continuar aprendiendo cosas nuevas de forma tan natural como Piaget mostraba en su aprendizaje sin instrucción. Para Piaget el conocimiento no se da a un observador pasivo, sino que más bien el conocimiento de la realidad tiene que ser descubierto y construido por la actividad infantil [Druin, 1996].

adquirida desde el exterior lo es siempre en función de un marco o esquema interno, más o menos estructurado" [Ginsburg, 1997].

4.1.1 Enfoque de Piaget

A partir de 1920, el psicólogo suizo Jean Piaget realizó una serie de investigaciones para determinar la forma en que se desarrolla el conocimiento de los individuos; sus resultados fueron que esto se basa principalmente en el desarrollo del sistema nervioso y las funciones mentales. Elaboró un esquema de los estadios del desarrollo cognoscitivo (pensar, reconocer, percibir, recordar, generalizar), separando cada etapa del niño en períodos (sensorio-motriz, pre-operatorio, operatorio concreto y operatorio formal).

La lógica y forma de pensar de los niños son completamente diferente a la de los adultos debido a que el conocimiento se va desarrollando en base a estructuras mentales que se van haciendo más completas conforme el niño va avanzando en el desarrollo.

Los experimentos de Piaget mostraron que los niños adquieren conocimientos sin ser enseñados por un maestro. La conclusión de esto no es que los maestros sean innecesarios, sino que los niños son buenos aprendices. El rol del maestro es capitalizar lo que el niño sabe mediante sus propias estrategias de aprendizaje y ayudarlo a desarrollar otras nuevas estrategias para adquirir más conocimientos [Druin, 1996].

4.2 Aplicaciones computacionales educativas

Con los avances de la tecnología y la incorporación de los mismos a los ambientes en los que el niño se desenvuelve, como la casa y la escuela; además de los maestros, libros, apoyos escolares, juguetes y la intervención de los padres en el proceso formativo del niño, la computadora hizo acto de presencia.

Las aplicaciones de software para niños se han hecho cada vez completas al incluir en ellas interfaces gráficas y sonido. Actualmente existen juegos, historias y actividades multimedia donde se combina la educación y el entretenimiento.

Las herramientas de enseñanza-aprendizaje que existen actualmente en ambientes multimedia que utilizan computadoras son:

Libros interactivos: Guían a los niños en cada paso del camino, ofreciendo un patrón establecido para el aprendizaje (ej. Drill­and­Practicé).

• Medios expresivos: Ofrecen a los niños herramientas para crear y explorar su propios patrones para el aprendizaje (ej. Logo)

Living Books)

4.2.1 Logo

Uno de los primeros intentos de desarrollar una aplicación computacional que podía ser utilizada por niños fue Logo, éste es un lenguaje computacional, un ambiente, y una cultura - una forma de pensar sobre las computadoras y aprendizaje. Fue usado por primera vez con niños en 1967.

Logo demostró que los niños pequeños pueden responder muy bien ante una computadora. Papert, creador de Logo, se basa en el pensamiento construccionista. Para Papert, el niño es maestro y alumno; la computadora es usada como un medio de expresión permitiendo al niño tener control de la misma [Druin, 1996].

Seymour Papert, profesor investigador del Massachusetts Institute of Technology (MIT) trabajó varios años con Piaget. Papert reinterpreta a Piaget en sus períodos de desarrollo ya que piensa que lo más importante de su teoría es la descripción de las diferentes formas de adquirir conocimientos, sin importar que una etapa siga a otra cronológicamente. Además piensa que el período operatorio concreto es muy importante [Druin, 1996].

El trabajo de Papert está basado en la premisa de que el niño puede jugar múltiples roles como maestro, estudiante y diseñador, a medida que va explorando su ambiente va adquiriendo conocimientos conforme lo necesita. Los niños aprenden manipulando objetos en su mundo. El objetivo de Papert es crear mundos (o micromundos) donde los niños puedan continuar con sus estilos naturales de aprendizaje para adquirir nueva información

[Druin, 1996].

Pensando en la necesidad de un objeto concreto para que los niños jugaran, Papert inventó una criatura automatizada a la que llamó tortuga. Podía moverse hacia delante o atrás y voltear a la derecha o izquierda. Tenía una pluma y podía dejar un rastro de su camino. Solamente se necesitaba explicar a los niños dos comandos de la tortuga: Forward

y Right. La tortuga puede ser una tortuga mecánica que se mueva sobre el suelo en

respuesta a estos dos comandos; o puede ser, como en la mayoría de los casos, una línea que se dibuja en la pantalla de la computadora [Bork, 1986].

La cultura de Logo está ligada con las tortugas, pero es más universal. Las tortugas fueron inventadas como vehículos para comunicar esta cultura a los principiantes. Éstas hacen ciertas imágenes más vividas y ciertas ideas más concretas. Pero la meta es comunicar estas ideas e imágenes y hacerlas más reales para un principiante de cualquier edad. Las tortugas y la geometría de tortugas representa el primer paso en crear nuevas matemáticas y nuevos mundos con los cuales los niños podrán resolver problemas [Druin,

1996].

La filosofía de Papert de aprendizaje y su enfoque construccionista indica que la computadora, particularmente los desarrollos futuros, cambiarán las relaciones del niño con el conocimiento.

4.3 Juegos computacionales

Se ha cuestionado en cierta medida la importancia de los juegos computacionales dentro del proceso de aprendizaje infantil. Algunos aseguran que los juegos proporcionan habilidades al estar aprendiendo sus reglas, al pensar en diferentes soluciones para ganar, o en el peor de los casos, ayudan a la coordinación mano-ojo del niño.

En [Pillay, 1999] se cita a Dempsey el cual menciona que la premisa fundamental del desarrollo de software educativo es el aprendizaje, en contraste con el software recreativo donde la meta es divertirse. Sin embargo, en algunos casos el software educativo incorpora principios de diseño similares a aquellos usados en el desarrollo de juegos computacionales recreativos.

Quinn citado en [Pillay, 1999] dice que el uso de juegos en la instrucción convencional ha existido desde hace algún tiempo y es una práctica que ha sido considerada como educativa aunque exista poca evidencia empírica para validar esta opinión. Los juegos son frecuentemente usados para aspectos motivacionales o de diversión, sin embargo, tienen también el potencial para facilitar los procesos cognitivos como hacer inferencias y el pensamiento lateral, el cual puede ser benéfico en un contexto educativo.

4.4 Interacción niño­tecnología

Los niños que han nacido en los 1990's tienen una relación muy estrecha con la tecnología. Estos niños tienen computadoras en sus escuelas y casas, además de video juegos en sus dormitorios. Saben cómo navegar en el Web para localizar lo que están buscando, y si no logran entrar al siguiente nivel de su Nintendo 64, saben cómo conseguir ayuda [Harel, 1999].

[Harel, 1999].

Idit Harel menciona en [Harel, 1999] algunas características de estos niños de los 1990's a los que llama "Clickerati":

• Crecen en el cambio: En lugar de tener miedo al cambio tecnológico, estos niños lo esperan. Han sido testigos de grandes avances y cambios rápidos en la computadoras y otras herramientas digitales, juguetes y juegos. Estos niños esperan el cambio ya que consideran que esto es parte de la diversión.

• Pensadores no lineales: Estos niños son capaces de pensar lineal y no linealmente. Además de poder seguir una línea recta de lógica directa, son capaces de aprender todas las posibles alternativas de una idea, regresar al inicio e investigar las alternativas de otra idea. Están aprendiendo esta poderosa habilidad por medio de juegos de video y experimentando múltiples espacios interactivos en CD-ROMs y

en Internet.

• Buscadores de retos: Estos niños buscan retos. No les gusta lo que es fácil. No quieren ser entretenidos en forma pasiva. Están buscando "diversión difícil" lo cual involucra aprender y resolver cosas como parte de su diversión.

Los niños pueden utilizar una gran variedad de dispositivos, incluyendo teclados, joysticks, pantallas sensibles al tacto y ratones. Algunas veces los niños no se sienten muy seguros al utilizar un teclado estándar ya que es difícil para ellos pensar en una palabra, separarla en letras y reconstruirla letra por letra en el teclado. Para los niños es mucho más fácil usar pantallas donde se pueda apuntar y seleccionar dentro de elecciones existentes, en lugar de crear una respuesta con palabras [Hakansson, 1990].

Joyce Hakansson ha creado durante varios años ambientes interactivos de aprendizaje y productos para niños. Mediante observaciones de cómo los niños responden a ambientes tecnológicos en [Hakansson, 1990] menciona una serie de "lecciones" acerca de cómo los niños responden al uso de tecnología:

• A los niños les encantan los retos y los juegos estimulantes. Cuando un juego es llamativo y proporciona constantemente niveles de dificultad que se incrementan, el interés del niño se mantiene por un largo rato.

• Hace algunos años las personas pensaban que la tecnología era demasiado complicada e inapropiada para niños pequeños. Realmente lo que era inapropiado y desanimaba a los niños era la cantidad de texto en la pantalla.

. Las computadoras pueden proporcionar a los niños una oportunidad para actividades cooperativas.