Facultad de Ciencias Médicas de Matanzas

Evolución de la enseñanza asistida por computadoras

Dr. Santiago Almeida Campos,¹ Dr. Juan Pedro Febles Rodríguez² y Lic. Odalys Bolaños Ruiz³

1. Instructor de Embriología. Vicedecano de Investigaciones y Posgrado. FCMM.
2. Profesor Auxiliar de Informática Médica. Asesor Metodológico CECAM.
3. Instructora de Pedagogía FCMM.

RESUMEN

La enseñanza del actual siglo ha estado matizada por el uso de los medios técnicos auxiliares, dentro de los cuales la computadora ha desempeñado una función preponderante por las ventajas que incorporó, tanto para la explicación de los conceptos como para su apropiación. En la medida que ha ido avanzando la tecnología se han buscado métodos que resulten efectivos para el proceso docente-educativo. Se puede afirmar que a cada paradigma de la informática ha estado asociada una versión didáctica que apoye a la docencia en los contenidos más diversos. Con este trabajo se pretende hacer una aproximación a la evolución de la enseñanza asistida por computadoras que, sin abarcar todo el recorrido, resalta algunos de los hitos más significativos de esta trayectoria. Aunque lo expuesto tiene carácter general, las afirmaciones contenidas se sustentan de la experiencia en su aplicación en las especialidades médicas.

Descriptores DeCS: ENSEÑANZA POR COMPUTADORA; EDUCACION MEDICA.

La Educación Médica Superior, en su constante perfeccionamiento, requiere la introducción de técnicas avanzadas para preparar a un individuo capaz de mantenerse actualizado en su especialidad durante toda su vida.¹

La televisión por cable, el video, el amplio uso de las computadoras y el acceso a redes de información constituyen nuevos formatos de información que implican cambio en la educación y provocan una "crisis". Los estudiosos de la tecnología educacional realizan una importante función en transformar estas tecnologías modernas en potentes herramientas educativas.²

En nuestro país el ingreso a los centros de educación médica superior viene disminuyendo durante los últimos 3 años; la formación ampliada y masiva de los profesionales de la salud está desapareciendo, excepto en la especialidad de Licenciatura en Enfermería.

Actualmente existe poca motivación e interés por parte de muchos profesionales y técnicos de salud por asegurar su actualización y superación permanente, no vinculan esta realidad con la calidad de la atención que se brinda a la población. Todo ello ha llevado a la confección y práctica de un plan de acción para el incremento de la calidad de los recursos humanos en el Sistema Nacional de Salud por el Ministerio de Salud Pública.³ El recurso humano es clave junto con la actualización de sus conocimientos, el grado de desarrollo de sus habilidades técnico-profesionales y de solución de problemas, así como su actitud son determinantes.

LA COMPUTADORA COMO MEDIO DE ENSEÑANZA

Se considera medio de enseñanza a todos los componentes del proceso docente que actúan como soporte material de los métodos (instructivos o educativos), con el propósito de lograr los objetivos planteados.^4-6

Desde que el hombre comenzó a hablar, la palabra fue el primer y más importante medio de comunicación; ya antes de esta renovación racional, el gesto, la acción, los sonidos aún pobremente articulados o los que producían con piedras y pieles estiradas, fueron los primeros medios de que se valieron los hombres para comunicarse entre sí y hacer llegar a las nuevas generaciones los elementos necesarios para vivir y actuar sobre el mundo circundante.⁴

Los poemas de Homero y las fábulas de Esopo fueron utilizados por los maestros de la antigua Grecia como modelos para sus alumnos. Los científicos de Alejandría tuvieron este punto de partida cuando prepararon los primeros libros de textos para las escuelas. En su obra más importante, la Didáctica Magna, Juan Amos Comenio establece: "... todo lo que pueda ser percibido por los sentidos, que así sea: lo que se ve, que sea percibido mediante la vista; lo que se oye, mediante el oído; lo que tenga olor, mediante el olfato; lo que tenga sabor, mediante el sentido del gusto; lo que pueda tocarse con el tacto. Si algunos objetos pudieran percibirse sólo instantáneamente mediante algunas sensaciones, pues que se percibian instantáneamente por esas sensaciones.⁸

A partir de 1880, la "explosión" tecnológica cambió el mundo de la educación totalmente en todos los campos; los aportes de las ciencias y la industria fueron llevados a la clase. Surgen entonces materiales como las filminas, diapositivas y películas para sumarse a los que ya existían anteriormente.

En la primera década del presente siglo se fundaron los museos escolares y ya, en 1910 surgen los primeros catálogos de cine educacional, cuyo florecimiento se logra entre 1990 y 1910. A finales de los años 20 se introdujo en la enseñanza el cine sonoro.

La Primera Guerra Mundial demandó una instrucción rápida y eficiente que provocó cambios sustanciales en las concepciones educativas de muchos países, especialmente los capitalistas; fue entonces que se ofrecieron los primeros cursos sobre medios de enseñanza a profesores, se fundaron las primeras organizaciones profesionales de enseñanza visual, a nivel local y nacional, aparecieron las primeras revistas especializadas, se reportaron las primeras investigaciones y se organizaron las primeras unidades administrativas.⁹

La televisión aparece oficialmente entre 1923 y 1933, pero las primeras aplicaciones oficiales en la enseñanza comienza a registrarse a partir de 1945, lo que constituyó la esperanza educativa de la posguerra.

La puesta en órbita del primer satélite artificial de la Tierra por la Unión Soviética, el 4 de octubre de 1957, conmocionó el sistema educativo norteamericano y en general del mundo occidental, se inicia entonces una búsqueda renovadora con la intención clara de proporcionar un cambio radical y disminuir esta desventaja. Como parte de esas tendencias se introducen en los sistemas educacionales de Estados Unidos infinidad de dispositivos técnicos, además de una remodelación de los planes y programas de estudio; surgen entonces medios tan novedosos como los laboratorios de idiomas audioactivos comparativos, la televisión en circuito cerrado con video-grabadoras domésticas, las máquinas de enseñar y la enseñanza asistida por computadora.¹⁰

INICIOS DE LAS MÁQUINAS PARA LA DOCENCIA

A principio de los años 60 las computadoras habían comenzado a extenderse por las universidades, sobre todo en Estados Unidos, y su uso empezó a ser parte integrante de la formación de los estudiantes universitarios en algunas carreras. Pronto se empezó a tratar de utilizar experimentalmente esas mismas computadoras en otros niveles de enseñanza.

Patrick Suppes, filósofo y matemático de la universidad de Stanford, en un artículo que apareció en 1966, en la popular revista Scientific American, resumía las expectativas y las ideas de ese momento y sostenía que la verdadera función revolucionaria de las computadoras en la educación, se debía a la nueva área de la insrtrucción asistida por computadora. Allí comenzaba prediciendo que: "dentro de unos pocos años millones de escolares tendrán acceso a algo de lo que gozaba el hijo de Filipo de Macedonia, Alejandro, como una prerrogativa real: los servicios personales de un tutor tan bien informado e idóneo como Aristóteles".

LA ENSEÑANZA PROGRAMADA

En los años 50 aparecieron los primeros sistemas de enseñanza, los llamados programas lineales, en los que ningún factor podía cambiar el orden de enseñanza establecido en su momento por el programador. Estos sistemas desconocían la posibilidad de que el alumno no hubiera entendido correctamente los conceptos expuestos hasta el momento.

Esta delimitación tiene su origen en la teoría conductiva defendida en su momento por BF Skinner (1950), que propugnaba que las personas funcionaban por estímulos en dependencia de cuales fueran estos, se obtendrían unas respuestas concretas.

Los programas lineales no ofrecían una enseñanza individual, es decir, todo alumno recibía el mismo conocimiento y exactamente en la misma secuencia. En el desarrollo de una sesión de enseñanza no se tenía en cuenta la aptitud del alumno; si le era más rápido entender las cosas, si aprendía mejor con ejemplos que con explicaciones...¹¹

Los sistemas lineales están compuesto por:¹² salida del programa, entrada del alumno y reacción del programa.

La mayor contribución de la programación lineal consiste en subrayar la importancia de la retroalimentación. La individualización que se aplica al alumno consiste en que trabaja con el material al ritmo que considera más apropiado.

Los sucesores de los programas lineales fueron los programas ramificados, con un número fijo de temas, igual que los programas lineales, pero con capacidad para actuar según la respuesta del alumno. La mejoría ofrecida por estos sistemas se consiguió gracias a la técnica de Pattern-matching y al diseño de lenguajes de autor. En cuanto a la técnica de Pattern-matching, permitía tratar las respuestas del alumno como aceptables o parcialmente aceptables, en lugar de totalmente o incorrectas como exigía la propuesta de Skinner.

Por tanto, los programas ramificados pueden ajustar el temario a las necesidades del usuario, repitiendo textos de explicación, volviendo hacer ejercicios, etcétera. De alguna forma el sistema de enseñanza tiene estructurado su conocimiento como un organigrama, en función de la respuesta del alumno. Aunque mejoran las facilidades de los programas lineales, no ofrecen una enseñanza individual; a igual respuesta corresponde igual actuación del sistema, independiente del alumno.

A finales de los años 60 y principios de los 70 (1967-1971) surgieron los sistemas generativos, asociados a una nueva filosofía educativa que manifiesta: "los alumnos aprenden mejor enfrentándose a los problemas de dificultad adecuada, que atendiendo a explicaciones sistemáticas"; es decir, adaptando la enseñanza a sus necesidades.¹¹

Estos sistemas surgieron al reconocerse el hecho de que el material de enseñanza podría ser generado por la misma computadora; ellos son capaces de generar problemas, construir sus soluciones y diagnosticar las respuestas del alumno, controlando, a su vez, el nivel de dificultad de los problemas.

En los sistemas generativos, el sistema determina el grado de dificultad del problema que se presente; para ello tiene en cuenta cuál es el concepto que se debe tratar y con qué nivel de detalle lo quiere verificar, en dependencia de la profundidad de explicación, a continuación genera el problema correspondiente y lo presenta al alumno. Cuando se recibe la respuesta del alumno, el sistema la compara con su solución; las diferencias entre ambas se considerarán errores.

Los sistemas generativos no servían para todo tipo de enseñanza, ya que las dificultades para generar problemas aumentan en ciertas áreas de trabajo. Otro problema de interés es el número de soluciones que puede crear el sistema de enseñanza y las posibles soluciones reales de los problemas. Los sistemas generativos crean una única solución para un problema concreto y pueden existir múltiples soluciones correctas.

Los sistemas de enseñanza vistos hasta el momento (programas lineales, programas ramificados, sistemas generativos) se conocen con el nombre de CAIS (computer assisted instruction -enseñanza asistida por computadora). Las principales deficiencias de los CAIS son:

• Pretenden abarcar cursos completos en lugar de limitarse a temas concretos.
• Existen barreras de comunicación entre el tutor y el alumno que restringen la interacción entre ellos.
• No tienen conocimientos de cómo y porqué se ejecutan las tareas. De igual modo, la reacción del programa viene determinada por la respuesta del alumno y una serie de situaciones previstas a posibles respuestas, independientemente de las características del alumno.
• Su construcción ha estado muy dirigida a sistemas específicos, lo que impide transportarlos a otros dominios.
• Tienden a ser estáticos en lugar de evolucionar y ser dinámicos.
• Una vez construidos, el conocimiento que incluye no se ve modificado con el tiempo.

En resumen, son programas costosos y repetitivos, en los cuales aún no hay independencia entre qué y cómo se enseña. Por causa de estos problemas y su intento de solución por algunos investigadores de esta área, se llegó a los sistemas llamados ITS (sistemas tutores inteligentes), los ITS combinan técnicas de inteligencia artificial (IA), modelos psicológicos del estudiante y del experto y teorías de la educación.¹³

Sistemas tutorales inteligentes

En un principio a los ITS se les llamó ICAI (enseñanza inteligente asistida por ordenador), nombre que aún se utiliza. Sin embargo, algunos investigadores no les gustaba que estos sistemas se diferenciasen de los CAI, sólo por una letra y surgió el nombre de ITS; otros no desean usar el término inteligente y optan por nombres como sistemas tutores basados en el conocimiento (KBTS), sistemas tutores adaptables (ATS) (Stretz, 1988) y sistemas de comunicación del conocimiento (Wenger, 1987). Pero la mayor parte de los expertos en esta área están de acuerdo con la denominación de ITS, aunque acepten que el uso de la palabra inteligente es, estrictamente hablando, una equivocación.¹¹

Un tutor inteligente es un programa mediante el cual se pretende enseñar algunos conocimientos a una persona, teniendo en cuenta su capacidad de aprendizaje y el conocimiento que tiene en todo momento sobre esa materia; dicho programa también debe ser flexible y abierto a las posibles sugerencias del alumno, de igual modo debe ser capaz de responder a sus preguntas; en una palabra, un buen ITS debe actuar según lo haría un buen profesor.

El diseño de los distintos ITS es muy variado, de hecho es muy raro encontrar 2 ITS con la misma arquitectura.^11,12 (Gracia E. Una representación del conocimiento para la EAC. Tesis de Grado Científico. ISPJAE,1996).

Sin embargo toda arquitectura de propósito general, en la que se separa lo que se enseña de como se enseña, tiene 4 componentes básicos: (el módulo sobre el dominio que se enseña, el módulo del estudiante, el módulo pedagógico y el módulo interfaz con el estudiante.

El interfaz es la forma final del ITS, lo que ve el usuario. Cualidades como el uso fácil y la atracción podrían ser cruciales para la aceptación del ITS por parte de un estudiante,¹¹ aunque algunos autores no lo incluyen dentro de los componentes básicos de un ITS.¹³

El módulo sobre el dominio es la base de conocimiento del tutor, donde está presentado y almacenado el conocimiento que va a ser enseñado al alumno. Es muy importante que el conocimiento almacenado aquí sea correcto, ya que si no fuera así se estaría dando al alumno una mala enseñanza. Es por ello que en la producción y codificación de este conocimiento, además del experto en técnicas de IA, debe colaborar estrechamente un experto del dominio.¹¹

En la base de conocimiento se incluyen habitualmente conocimientos declarativo y/o procedural sobre la materia que se enseña. El conocimiento declarativo consiste en una colección de conceptos o temas relacionados entre sí, por ejemplo, éste sería el caso de materias como Histología. Por otro lado, el conocimiento procedural es aquel que enseña como realizar ciertas cosas, por ejemplo, como resolver problemas de diagnóstico médico.

Las representaciones pueden ser totalmente opacas (cajas negras) o totalmente transparentes (cajas de cristal). En las representaciones opacas sólo los resultados finales están disponibles para el usuario. En las opciones transparentes, cada paso de razonamiento que hace el tutor para generar el siguiente tema o problema que se debe presentar al alumno puede ser inspeccionado o interpretado.

Un modelo de estudiante es toda información que contenga un programa de enseñanza que sea específica para el alumno que esté siendo enseñado. La información puede variar desde el simple cálculo de las respuestas incorrrectas que se hayan producido, hasta la complicada estructura de datos que pretende representar una parte importante de los conocimientos del alumno sobre el tema.¹²

La adaptación de un sistema tutor está determinada por la precisión de la información contenida en el módulo del estudiante, que debe representar de forma adecuada las características propias de cada estudiante (capacidad y conducta). Además, hay que tener en cuenta que el proceso de aprendizaje del estudiante se realiza paso a paso, por tanto se precisará de una creación incremental y actualización continua del modelo del estudiante.¹²

Para diseñar el modelo del estudiante debemos pensar en términos de qué características e información debe contener. Habrá que observar el comportamiento del estudiante e interpretar sus acciones según se van produciendo; todo ello permitirá al sistema actualizar su conocimiento sobre el alumno (conocimientos adquiridos, capacidad de aprendizaje, etcétera).

Las acciones que realiza el tutor se pueden clasificar en 6 tipos: corrección, elaboración, estrategia, diagnóstico, predicción y evaluación.

La estructura del modelo depende en gran medida del dominio que queramos abordar; igualmente hay que tener en cuenta el propósito de los problemas que se deben resolver y su método de resolución.

Los ITS resultan en la actualidad los instrumentos más potentes de la EAC.

RECOMENDACIONES

Para considerar que un software educativo está diseñando correctamente, se debe tener en cuenta si garantiza lo siguiente: facilitar la motivación, recordar el aprendizaje anterior, proporcionar nuevos estímulos, activar la respuesta de los alumnos, proporcionar informarción, estimular la práctica, establecer una secuencia de aprendizaje, propiciar recursos, generar efectos visuales y auditivos, ser cómodamente interactivos, poder procesar símbolos y ser modificables.

SUMMARY

The teaching process of the present century has been marked by the use of technical tools, among which the computer has played a relevant role due to its advantages for both the explanation of concepts, and its assimilation. As technology advances, new effective methods for the teaching-education process are needed. It can be said that for each paradigm of Informatics, a didactic version to support the teaching process within the most diverse contents has been associated. With this paper we intend to make an approach to the evolution of computing-assisted teaching which highlights some of the most significant goals in this direction. Althougt the ideas of this article have general character, the statements contained in this paper are supported by the expperience gained with its application in medical specialties.

Subject headings: COMPUTER LITERACY; EDUCATION MEDICAL.

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Recibido: 5 de febrero de 1997. Aprobado: 26 de marzo de 1997.

Dr. Santiago Almeida Campos. Facultad de Ciencias Médicas de Matanzas, Matanzas, Cuba.