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METHADIS : metodología para el diseño de sistemas hipermedia adaptativos para el aprendizaje, basada en estilos de aprendizaje y estilos cognitivos

De
313 pages
Colecciones : GRIAL. Tesis del Grupo de Investigación en Interacción y E-learningIUCE. Tesis del Instituto Universitario de Ciencias de la EducaciónDTHE. Tesis del Departamento de Teoría e Historia de la EducaciónTD. Enseñanzas técnicasDIA. Tesis del Departamento de Informática y Automática
Fecha de publicación : oct-2006
The design of Adaptative Educational Hypermedia Systems involves consideration of different aspects of both teaching and technical areas. Adaptative Educational Hypermedia Systems based on learning styles and cognitive styles have employed the use of various models and theories concerning learning styles and cognitive styles on which to base their application. Nevertheless, explicit criteria have not been used to define which theories of learning style or cognitive style are the most appropriate for given learning contexts, nor which are the most appropriate instructional strategies, fundamentally, for a defined learning goal. In order to systematize the task of designing these types of systems, a methodology has been designed for Adaptative Hypermedia Systems for learning based on learning styles and cogntive styles as a function of a learning goal, which through a sequence of steps, determines the most appropriate instructional strategies within the learning context, and based on the specific characteristics of the different users. From the technical perspective, the preceding has been materialized in the form of three models applied to the design methodology, including the domain model, the user (or student) model, and the adaptive (or teaching) model. The relations specified among these models allows choosing the methods and techniques for the most appropriate adaptation for delivering contents, information formats, and activities, as a function of the characteristics of learning styles, and the aids and options for navigation as a function of the specifics of each cognitive style.El diseño de Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje involucra considerar diversosaspectos, tanto pedagógicos como técnicos.Los Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje basados en estilos de aprendizaje o en estilos cognitivos han utilizado en su diseño distintos modelos y teorías de estilos deaprendizaje y de estilos cognitivos para basar su adaptación. Sin embargo, no se han usado o hecho explícitos criterios para definir cuáles teorías de estilos de aprendizaje o de estilos cognitivos son las más apropiadas para determinados contextos de aprendizaje, como tampoco qué estrategias instruccionales son las más adecuadas, en primer término, para el objetivo de aprendizaje definido.Con el fin de sistematizar la tarea de diseño de este tipo de sistemas, se ha desarrollado unametodología de diseño de Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje basados en estilosde aprendizaje y en estilos cognitivos, que en función de un objetivo de aprendizaje y medianteuna secuencia de etapas determina las estrategias instruccionales más adecuadas al contexto de aprendizaje y a las particularidades de los diferentes usuarios.Para concretar lo anterior, desde un punto de vista técnico, son tres los modelos que se incluyen enesta metodología de diseño: el modelo del dominio, el modelo del usuario o estudiante y el modelo de adaptación o enseñanza. La relación especificada entre ellos permitirá escoger los métodos y técnicas de adaptación más adecuadas para proporcionar los contenidos, formatos de información y actividades en función de las características de los estilos de aprendizaje, y las ayudas y opciones de navegación en función de las particularidades de cada estilo cognitivo.
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Tesis Doctoral
Universidad de Salamanca iri l
Departamento de Teoría e Historia de la Educación Departamento de Teoría e Historia de la Educación Departamento de Teoría e Historia de la Educación




METHADIS: METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS HIPERMEDIA
ADAPTATIVOS
PARA EL APRENDIZAJE, BASADA EN ESTILOS DE APRENDIZAJE Y ESTILOS
COGNITIVOS


Doctoranda
MARCELA ISABEL PRIETO FERRARO

Directores
DOCTOR D. FRANCISCO JOSÉ GARCÍA PEÑALVO
DOCTORA Da. BEGOÑA GROS SALVAT

OCTUBRE, 2006 TESIS DOCTORAL
UNIVERSIDAD DE SALAMANCA
DEPARTAMENTO TEORÍA E HISTORIA DE LA EDUCACIÓN




METHADIS: Metodología para el diseño de Sistemas
Hipermedia Adaptativos
para el aprendizaje, basada en Estilos de Aprendizaje y Estilos
Cognitivos



Doctoranda
MARCELA ISABEL PRIETO FERRARO


DIRECTORES
DR. D. FRANCISCO JOSÉ GARCÍA PEÑALVO
Y DRA. DOÑA BEGOÑA GROS SALVAT

Presentada en el
Departamento de Teoría e Historia de la Educación
Facultad de Educación
Universidad de Salamanca


Los Directores de la Tesis La Doctoranda

Dr. D. Francisco José García Peñalvo Marcela Isabel Prieto Ferraro
Dra. Doña Begoña Gros Salvat
Octubre, 2006 RESUMEN
El diseño de Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje involucra considerar diversos
aspectos, tanto pedagógicos como técnicos.

Los Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje basados en estilos de aprendizaje o en
estilos cognitivos han utilizado en su diseño distintos modelos y teorías de estilos de aprendizaje y
de estilos cognitivos para basar su adaptación. Sin embargo, no se han usado o hecho explícitos
criterios para definir cuáles teorías de estilos de aprendizaje o de estilos cognitivos son las más
apropiadas para determinados contextos de aprendizaje, como tampoco qué estrategias
instruccionales son las más adecuadas, en primer término, para el objetivo de aprendizaje definido.

Con el fin de sistematizar la tarea de diseño de este tipo de sistemas, se ha desarrollado una
metodología de diseño de Sistemas Hipermedia Adaptativos para el aprendizaje basados en estilos
de aprendizaje y en estilos cognitivos, que en función de un objetivo de aprendizaje y mediante
una secuencia de etapas determina las estrategias instruccionales más adecuadas al contexto de
aprendizaje y a las particularidades de los diferentes usuarios.

Para concretar lo anterior, desde un punto de vista técnico, son tres los modelos que se incluyen en
esta metodología de diseño: el modelo del dominio, el modelo del usuario o estudiante y el modelo
de adaptación o enseñanza. La relación especificada entre ellos permitirá escoger los métodos y
técnicas de adaptación más adecuadas para proporcionar los contenidos, formatos de información
y actividades en función de las características de los estilos de aprendizaje, y las ayudas y opciones
de navegación en función de las particularidades de cada estilo cognitivo

PALABRAS CLAVES: Sistemas Hipermedia Adaptativos para el Aprendizaje, Estilos de
Aprendizaje, Estilos Cognitivos, Metodología de diseño de Sistemas Hipermedia Adaptativos.


ABSTRACT
The design of Adaptive Educational Hypermedia Systems involves consideration of different
aspects of both teaching and technical areas.

Adaptive Educational Hypermedia Systems based on learning styles and cognitive styles have
employed the use of various models and theories concerning learning styles and cognitive styles
on which to base their application. Nevertheless, explicit criteria have not been used to define
which theories of learning style or cognitive style are the most appropriate for given learning
contexts, nor which are the most appropriate instructional strategies, fundamentally, for a defined
learning goal.

In order to systematize the task of designing these types of systems, a methodology has been
designed for Adaptive Hypermedia Systems for learning based on learning styles and cognitive
styles as a function of a learning goal, which through a sequence of steps, determines the most
appropriate instructional strategies within the learning context, and based on the specific
characteristics of the different users.

From the technical perspective, the preceding has been materialized in the form of three models
applied to the design methodology, including the domain model, the user (or student) model, and
the adaptive (or teaching) model. The relations specified among these models allows choosing the
methods and techniques for the most appropriate adaptation for delivering contents, information
formats, and activities, as a function of the characteristics of learning styles, and the aids and
options for navigation as a function of the specifics of each cognitive style.


Keywords: Adaptive Educational Hypermedia Systems, Learning styles, Cognitive styles,
Methodology for the design of Adaptive Hypermedia Systems.


Dedicatoria

A Helmut, mi amor y compañero de sueños, por su infinito cariño, generosidad,
apoyo y paciencia.
i
Agradecimientos

A mis queridos padres por su permanente apoyo, ayuda y cariño.

Al Dr. Francisco José García Peñalvo y a la Dra. Begoña Gros Salvat, quiénes
como directores de esta tesis doctoral me ayudaron de manera constante a ampliar
mis conocimientos y me guiaron y apoyaron de manera permanente en la
realización de este trabajo, como también en las publicaciones que se efectuaron a
partir del mismo.

A mis amigas y amigos que, desde la distancia, me acompañaron en el difícil
proceso de estar lejos de mi país.

A mis amigas y amigos, Elías, Rosa, Hernán, Alex, Carla y María Paz, que en la
fría Salamanca hicieron más cálida nuestra permanencia.





ii Tabla de contenidos


Página
1. Introducción
1.1. Introducción..................................................................................................................... 3
1.2. Planteamiento del problema ............................................................................................ 6
1.2.1. Desorientación de los estudiantes.............................................................................. 7
1.2.2. Fatiga cognitiva ......................................................................................................... 7
1.2.3. Utilización de una única estrategia de enseñanza...................................................... 8
1.2.4. La adaptación como una forma de revertir estas limitaciones................................... 8
1.3. Hipótesis y objetivos de la tesis....................................................................................... 11
1.3.1. Hipótesis.................................................................................................................... 11
1.3.2. Objetivo general ........................................................................................................ 12
1.3.3. Objetivos específicos................................................................................................. 12
1.4. Método de trabajo............................................................................................................ 14
1.4.1. Diseño de la investigación......................................................................................... 16
1.5. Marco de la Tesis............................................................................................................. 17
1.5.1. En el Grupo de Investigación .................................................................................... 17
1.5.2. En un contexto general .............................................................................................. 18
1.6. Organización de la tesis................................................................................................... 19


2. Sistemas Hipermedia Adaptativos para el Aprendizaje basados en Estilos de
Aprendizaje y Estilos Cognitivos
2.1. Introducción..................................................................................................................... 23
2.2. Sistemas hipermedia y aprendizaje.................................................................................. 23
2.2.1. Taxonomía de sistemas hipermedia y aprendizaje ................................................... 25
2.2.2. Estrategias instruccionales......................................................................................... 30
2.3. Sistemas hipermedia adaptativos..................................................................................... 33
2.3.1. Concepto y tipos de sistemas hipermedia adaptativos............................................... 34
2.3.2. Modelos utilizados en el diseño y desarrollo de SHA 35
2.3.3. Métodos y técnicas de adaptación ............................................................................. 58
2.3.4. Herramientas de autor................................................................................................ 77
2.4. Sistemas Hipermedia Adaptativos basados en estilos de aprendizaje y estilos
cognitivos ........................................................................................................................ 85
2.4.1. Estilos de aprendizaje y estilos cognitivos ................................................................ 86
2.4.2. SHA basados en estilos de aprendizaje ..................................................................... 97
2.4.3. SHA basados en estilos cognitivos............................................................................ 99
2.5. Metodologías de diseño de sistemas hipermedia adaptativos para el aprendizaje........... 103 2.5.1. Marco de referencia para SHA para el aprendizaje ................................................... 103
2.5.2. Modelo sistémico, evolutivo y semántico para desarrollo de SHA(SEM-HP).......... 105
2.5.3. Metodología de diseño de SHA................................................................................. 106
2.5.4. Metodología para diseñar SHA en función de los estilos cognitivos independiente /
dependiente de campo ................................................................................................ 109
2.6. Estado del arte: fortalezas y debilidades.......................................................................... 112

3. METHADIS
3.1. Introducción..................................................................................................................... 117
3.2. Una visión global de METHADIS .................................................................................. 119
3.3. Definición de la unidad de aprendizaje ........................................................................... 123
3.3.1. Definir el objetivo de aprendizaje.............................................................................. 123
3.3.2. Definir el modelo del dominio................................................................................... 127
3.4. Selección de las teorías de estilos de aprendizaje y estilos cognitivos ............................ 131
3.4.1. Aplicar criterios de selección a las teorías de estilos de aprendizaje......................... 134
3.4.2. a las teorías de estilos cognitivos ............................... 136
3.5. Adaptación para el aprendizaje........................................................................................ 137
3.5.1. Definir el modelo del estudiante................................................................................ 138
3.5.2. Definir el modelo de enseñanza................................................................................. 143
3.6. Síntesis de la entradas y salidas de METHADIS............................................................. 153

4. Diseño de un caso de estudio utilizando METHADIS
4.1. Introducción..................................................................................................................... 159
4.2. Aplicación de METHADIS ............................................................................................. 160
4.2.1. Definición de la unidad de aprendizaje ..................................................................... 161
4.2.2. Selección de teorías de estilos de aprendizaje y estilos cognitivos............................ 171
4.2.3. Adaptación para el aprendizaje.................................................................................. 174
4.3. Presentación del prototipo desarrollado........................................................................... 181
4.3.1. Principales escenarios del prototipo del grupo experimental..................................... 181
4.3.2. Princienarios del protoupo de control ......................................... 187
4.4. Próxima etapa .................................................................................................................. 189

5. Diseño experimental y análisis de datos del caso de estudio
5.1. Introducción..................................................................................................................... 193
5.2. Diseño experimental del caso de estudio......................................................................... 193
5.2.1. Materiales e instrumentos.......................................................................................... 194
5.2.2. Definición de población y muestra............................................................................ 197
5.2.3. Procedimiento............................................................................................................ 198
5.3. Presentación de los datos obtenidos ................................................................................ 200 5.4. Análisis de los datos ........................................................................................................ 202
5.4.1. Comparación entre las prepruebas del grupo experimental y del grupo de control... 204
5.4.2. Comparación entre la posprueba y preprueba aplicadas al grupo de control............. 206
5.4.3. Compntre la posprueba y preprueba al grupo experimental........ 207
5.4.4. Comparación entre las pospruebas del grupo experimental y del grupo de control .. 209
5.4.5. Comparación de las diferencias entre la posprueba y preprueba entre el grupo
experimental y el grupo de control ............................................................................ 211

6. Conclusiones y proyecciones futuras
6.1. Introducción..................................................................................................................... 217
6.2. Conclusiones 218
6.3. Proyecciones futuras........................................................................................................ 222
6.4. Publicaciones...................................................................................................................223

7. Apéndices
A. Escenarios Prototipos...................................................................................................... 228
B. Preprueba y Posprueba.................................................................................................... 277
C. Acrónimos y siglas.......................................................................................................... 279

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................ 285 Figuras


Página
Figura 1. SH y aprendizaje.................................................................................................. 26
Figura 2. Control del aprendizaje........................................................................................ 31
Figura 3. Foco del aprendizaje ............................................................................................ 31
Figura 4. Agrupamiento para aprende................................................................................. 31
Figura 5. Apoyo para aprender 32
Figura 6. Modelo del Dominio: Jerarquía de conceptos...................................................... 48
Figura 7. Relaciones entre conceptos con valores............................................................... 51
Figura 8. Ejemplo de una estructura conceptual y sus relaciones ....................................... 51
Figura 9. Taxonomía de técnicas para SHA........................................................................ 60
Figura 10. Alteración de fragmentos..................................................................................... 64
Figura 11. Ejemplo de dos presentaciones de un concepto particular................................... 65
Figura 12. Ejemplo de múltiples variantes de fragmentos en una página ............................. 65
Figura 13. Ejemplo de texto expansible (strechtext) ............................................................. 66
Figura 14. Herramienta para diseñar la estructura conceptual .............................................. 79
Figura 15. Definición de actividades de aprendizaje en HyCo-LD....................................... 81
Figura 16. Interbook.............................................................................................................. 82
Figura 17. Edición de los atributos de un concepto............................................................... 84
Figura 18. Opciones de curso en TANGOW ........................................................................ 84
Figura 19. Representación laberíntica de las entidades del modelo del dominio y del
usuario ................................................................................................................. 104
Figura 20. Modelo SEM-HP ................................................................................................. 105
Figura 21. Hiperespacio no estructurado e hiperespacio estructurado jerárquicamente........ 108
Figura 22. Hiperespacio basado en conceptos....................................................................... 108
Figura 23. Más de un concepto por página web.................................................................... 108
Figura 24. Asociación de conceptos a fragmentos de una página ......................................... 109
Figura 25. Características y patrones de aprendizaje de individuos independientes y
dependientes de campo ........................................................................................ 110
Figura 26. Mapa de METHADIS.......................................................................................... 121
Figura 27. Tareas para la actividad 1: Definir el objetivo de aprendizaje............................. 123
Figura 28. Tareas para la actividad 2: Definir el Modelo del Dominio y la estructura del
SH ........................................................................................................................ 127
Figura 29. Tareas para la actividad 3 y la actividad 4: Seleccionar la teoría de estilos de
aprendizaje y la teoría de estilos cognitivos......................................................... 133
Figura 30. Tareas para la actividad 5: Definir el Modelo del estudiante............................... 138
Figura 31. 6: Deodelo de Enseñanza 143
Figura 32. Subtareas para especificar las presentaciones de contenidos alternativas............ 145
Figura 33. ra especificar las opciones de navegación ....................................... 148