Integración de un sistema de diálogo con un sistema inteligente de tutoría dirigido al entrenamiento procedimental

Resumen

Muchos de los Sistemas Inteligentes de Tutoría (SITs) que se han desarrollado durante los últimos 20 años han demostrado ser bastante exitosos, particularmente en los dominios STEM. Estos sistemas producen ganancias de aprendizaje significativas más allá del entorno del aula, ya que son capaces de captar la atención y el interés de la mayoría de los estudiantes durante horas. En ese sentido, los investigadores han sumado esfuerzos para brindar herramientas en las que la tutoría permita tener un trato más cercano con el alumno, y conocer sus actitudes, y emociones. Algunos de esos esfuerzos han sido direccionados para promover la implementación de SITs capaces de mantener diálogos en lenguaje natural con los alumnos. Aunque la literatura nos refiere algunos SITs con diálogo en lenguaje natural que han alcanzado un alto reconocimiento por su capacidad para interactuar con los alumnos mientras enseñan conceptos o dan soporte a la resolución de problemas, son muy pocos los SITs que utilizan escenarios de aprendizaje 3D en los cuales el alumno sea parte del escenario virtual a través de un avatar, y que además, estén dirigidos a desarrollar tareas procedimentales. Además, estos escasos SITs adolecen de una limitada capacidad de diálogo en lenguaje natural. Así pues, a través de esta Tesis Doctoral, proponemos una arquitectura de referencia que incorpora un Sistema de Diálogo Tutorial (SDT), un SIT y un entorno virtual de entrenamiento procedimental cuyo objetivo es lograr un diálogo tutorial humano – computador lo más efectivo y natural posible. Un aspecto sobresaliente de la solución propuesta será su capacidad para proporcionar una tutoría adaptada a las necesidades de cada alumno basada en su contexto. Es decir, el sistema propuesto podrá generar respuestas considerando el nivel de conocimientos del alumno, su grado de progreso en la práctica, la posición/orientación del avatar del alumno en el entorno virtual así como información sobre los elementos (áreas, objetos, materiales, maquinarias, etc.) que forman parte del entorno virtual. La información sobre el entorno virtual estará representada en una ontología. Para generar una respuesta contextual en un lenguaje lo más natural posible, utilizaremos una adaptación de un algoritmo, propuesto en otra Tesis Doctoral, para generar indicaciones sobre la ubicación de un objeto que tiene en cuenta el tamaño, el color y el aspecto de otros objetos de referencia próximos al objeto buscado. Para la construcción del SDT de la arquitectura propuesta hemos definido una metodología. En esta metodología se llevan a cabo cuatro fases, que incluyen diferentes actividades, siguiendo un ciclo de vida iterativo e incremental. La capacidad del SDT para generar respuestas ha sido validada por medio de un prototipo que integra un laboratorio virtual 3D de biotecnología agroforestal como entorno de entrenamiento procedimental. Los resultados de las validaciones indican que la mayoría de las respuestas fueron clasificadas como correctas y un tercio de ellas fueron calificadas como incorrectas, es decir, no generaron la respuesta que se esperaba. De entre las incorrectas, cabe señalar que la mayoría no transmitieron un conocimiento erróneo al alumno sobre la práctica.