Uso de la inteligencia artificial en los procesos de aprendizajes: chatbots

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Planteamiento del problema

Laeducación en línea nació con la web 2.0, primero como un medio donde los usuarios solamente consultaban y descargaban información luego aparecieron herramientas como Moodle y BlackBoard donde permiten a los usuarios participar en foros, realizar tareas en grupo y llevar un control de calificaciones obtenidas. El uso de plataformas de aprendizaje en línea implica un cambio de metodología de la educación tradicional donde los estudiantes asistían a un aula y era guiados por un profesor.

Este nuevo modelo de educación implica cambios entre los actores de la educación iniciando con los estudiantes, profesores y administradores de los cursos, también se requiere en el diseño de los cursos de más flexibilidad, calidad, eficiencia, integración y accesibilidad en los temas propuestos.

Existen varios beneficios por los cuales los estudiantes desean utilizar los cursos en línea:

  • Conveniencia y flexibilidad: El estudiante elige cuanto tiempo destinarle al curso y el ritmo del aprendizaje.
  • Aprendizaje: El estudiante tiene la posibilidad de ahondar más en el aprendizaje, y conservar los materiales de los cursos.
  • Eficiencia: El estudiante cuenta con los recursos necesarios para el desarrollo del curso, y el profesor cambia a un papel de apoyo y mediador.
  • Experiencia: Los estudiantes mediante la colaboración en línea hacen uso de más herramientas tecnológicas, y puede aportar más conocimiento.

Por lo tanto, la demanda por cursos virtuales ha crecido de manera significativa en los últimos años principalmente los MOOCS en plataformas como Coursera, Udemy y Edx donde participan desde gobiernos, empresas como Google hasta universidades reconocidas como el MIT. La educación en línea también implica retos para transformar al estudiante, completar las metas y obtener ganancias del aprendizaje con ayuda de los siguientes objetivos:

  • Crear una comunidad de estudiantes activos involucrados en el proceso social y creación del conocimiento, las personas aprenden mejor cuando hay una percepción de presencia social.
  • Completar los objetivos de la clase en el tiempo dado.
  • Estimular y facilitar discusiones tal cual sucede en las aulas.
  • Eliminar la necesidad de que un tutor guie el proceso educativo, en cambio se convierta en un mediador.
  • El mediador debe ayudar al estudiante con herramientas y recursos para buscar información, y a su vez el estudiante se convierta en creador de contenidos.
  • Optimizar el tiempo del estudiante.
  • Crear una plataforma capaz de ofrecer un aprendizaje emocional, debido a que las emociones son críticas para el aprendizaje ya que cambia la forma como las personas resuelven los problemas.

Del total de alumnos matriculados en un curso virtual, solamente un 10% logran finalizar con éxito, las plataformas que logran retener más del 10% es porque han afrontado de manera correcta los siguientes problemas:

1. Los estudiantes no dedican el tiempo necesario al curso por razones sencillas como olvidar asignaciones, motivos laborales y personales.

2. La plataforma virtual no establece una correcta comunicación con el estudiante debido a que no se estimula la interacción social y no se crea el vínculo adecuado con el estudiante para un proceso educativo correcto, lo cual influye también en su motivación.

3. Una interfaz de usuario tan complicada en sistemas como Moddle, Blackboard y cursos virtuales complejos demandan una gran carga cognitiva para que el usuario aprenda su uso, por lo que es necesario diseñar un interfaz simple y efectiva centrada en el aprendizaje.

Asistentes Virtuales + AI

Con el fin de crear una experiencia del aprendizaje completa se plantea la creación de un asistente virtual enfocado en apoyar a los estudiantes en los objetivos del aprendizaje y alinearse con necesidades específicas del estudiante mediante una forma rápida, sencilla y personal.

Los agentes virtuales son aplicaciones creadas para interactuar con el usuario, ayudar en la ejecución de tareas y brindar información útil, todo esto lo realiza en forma de conversación al usuario. El Chatbot o agente virtual hace uso del procesamiento del lenguaje natural para responder inteligentemente a la intención del usuario, el chatbot puede ser creado para responder por simples reglas programadas o bien utilizando inteligencia artificial para descubrir la intención en el mensaje.

Ilustración 2 — Estudio Red506 sobre Comportamiento de CR

En la investigación anterior podemos visualizar el comportamiento de los Costarricenses en el uso de la aplicaciones, donde de las siete aplicaciones presentadas cinco de ellas tienen servicios de mensajería instantánea. Los seres humanos nos hemos acostumbrado a interactuar con interfaces de usuario complicadas en aplicaciones de escritorio, móviles y web, esta curva de aprendizaje ha incrementado la brecha tecnología debido a que se excluyen generaciones de usuarios que no han logrado adaptarse al uso de estas interfaces, e inclusive los gestos que realizamos en nuestros dispositivos móviles no son intuitivos y requieren entrenamiento.

De acuerdo a las métricas facilitadas por APP Anie, las personas solamente utilizan entre 10 y 12 aplicaciones diariamente, el resto no se utiliza debido a que no tiene espacio de almacenamiento, el rendimiento del móvil decrece, la experiencia e interfaz de usuario es complicada, solamente ocupan una función en especifico, y el sistema operativo del teléfono por limitantes de hardware no soporta nuevas aplicaciones o actualizaciones.

Las empresas dedicadas al sector de servicios ha encontrado en los Chatbots la mejor forma de exponer sus productos y servicios mediante la conversación y alcanzar a sus clientes en cualquier plataforma y dispositivo. El incremento en la popularidad de los ChatBot se debe a que:

  • Tiene una experiencia simplificada, no es necesario aprender una interfaz gráfica, y permite interactuar con las computadoras y dispositivos móviles de forma natural.
  • Buscan reemplazar a los humanos para brindar un servicio mucho rápido y eficiente principalmente en la parte de servicio al cliente.
  • Permite automatizar tareas.

Conversación como interfaz de usuario

Una interfaz es la forma como nosotros interactuamos con objetos alrededor nuestro, un ejemplo son los botones del microondas, el panel de instrumentos de un carro, el control remoto del TV y la interacción son las acciones que realizamos para comunicarnos con ese objeto. La interfaz del usuario con las computadoras inicio con un mouse, teclado y una consola de texto, luego pasamos al uso de aplicaciones, exploradores web y ahora nos encontramos con gestos, teclados virtuales y realidad virtual.

La conversación es el principal medio de comunicación entre seres humanos debido a que es interpersonal y lingüística. El lenguaje y la conversación es un medio de comunicación utilizado por alrededor de 7 billones de usuarios ya sea mediante el habla, escritura, símbolos e inclusive emojis, además es importante porque tiene múltiples dominios, es natural, intuitivo y fácil de usar. Diariamente se envían alrededor de 100 billones de mensajes de texto, y de estos el 90% de los mensajes son leídos en un tiempo menor a los tres minutos. Los Chatbots se diseñaron para comunicarse con el usuario de una forma fácil ya sea mediante textos o voz, a partir de este momento podemos asumir que la conversación como una nueva interfaz de usuario

Por lo tanto el desarrollo de un Chatbot debe incluir una conversación natural con el usuario mediante la creación de scripts o diálogos, inteligencia artificial y emocional mediante una personalización con los usuarios.

El proceso de aprendizaje

Elaprendizaje como proceso tiene varias etapas desde la iniciación, selección, exploración, formulario, colección y acciones. Todas estas etapas deben ser contempladas en el proceso de desarrollo de una plataforma de aprendizaje, además debe ser enfocado 100% en el aprendizaje positivo y emocional, es necesario que cada plataforma se adapte a las necesidades específicas de los estudiantes y faciliten las herramientas necesarias para soportar los objetivos de aprendizaje del curso.

La carga cognitiva corresponde a un principio psicológico de la educación, que corresponde a la cantidad de esfuerzo de memoria utilizado por una persona. De los tres tipos de cargas cognitivas es necesario conocer a profundidad la carga extraneous que se relaciona a una interfaz mal diseñadas por ejemplo sistemas de e-Learning complejos donde el estudiante gasta más esfuerzo mental entendiendo el sistema que aprendiendo.

Ilustración 5 — Áreas cognitivas del aprendizaje

Por lo tanto cualquier carga mental que no corresponda a los objetivos del aprendizaje debe ser evitada, también existen elementos de usabilidad, razonamiento, interacción social, motivación, que deben ser incluidos en el desarrollo de los mismos. El uso de conversación es mucho más natural que utilizar un web o una aplicación por lo tanto un Chatbot se desarrolla bajo el principio “Artificial Intelligence First, People First”,

El uso de Chatbot en ambientes educativos nos permiten realizar diferentes tareas con los estudiantes por ejemplo: contenido de instrucciones, microlearning, fortalecer vínculos sociales, gamificación, facilitar retroalimentación y fortalecer el aprendizaje emocional para cerrar las brechas que existen actualmente en los sitios de educación en línea. Estudios demuestran que las personas aprenden mejor cuando perciben presencia social, por ejemplo: cuando existen hasta 60 estudiantes matriculados es sumamente difícil para el tutor brindar un seguimiento personalizado a cada uno, por lo tanto mediante un chatbot a través de la conversación se puede lograr crear un vínculo con el estudiante que lo motive a continuar con el curso y le facilite el acceso a la información.

Ilustración 6 — Aprendizaje vrs Interfaz

Los chatbot nos permitirán crear una educación mas personalizada, similar a las clases presenciales donde los agentes virtuales interactúen de una forma similar a un tutor. Existe chatbots utilizados en educación para responder preguntas sobre las clases, informar sobre asignaciones e inclusive aprenden los hábitos de los estudiantes aplicando técnicas de Deep Learning para enviar mensajes personalizados basados en sus intereses. Estos agentes se convierten en intermediarios en la educación en línea y logran hacer accesible el aprendizaje a todas las personas.

Existen ejemplos de chatbots utilizados en educación como Duolingo Bots, Nerdify Bot, Botsify, y el chatbot de BI Norwegian Business School. Estos Chatbot son utilizados para brindar las siguientes funciones:

  • MicroLearning: El Chatbot puede ayudar al estudiante a reafirmar el conocimiento sobre un tema en especifico ya sea mediante preguntas, texto o imágenes.
  • Incrementar el compromiso del estudiante: El Chatbot puede facilitar contenido adicional de interés del estudiante, además puede facilitar pequeños juegos para aumentar la gamificación de la plataforma.
  • Retroalimentación: El Chatbot puede brindar retroalimentación a los estudiante o los profesores mediante una forma más personalizada sobre un tema o tarea en especifico.
  • Canal de comunicación: El Chatbot puede ser un canal directo entre el profesor y estudiante, estudiante y administrador para evacuar dudas o brindar ayudar de soporte técnico.

La utilización de estos agentes virtuales permite crear un aprendizaje divertido, accesible, personal y escalable. Actualmente las generaciones como millenials gastan más tiempo en aplicaciones de mensajería, ya que la conversación es una comunicación nativa, no consideran un problema interactuar con un agente virtual para recibir motivación y retroalimentación, debemos tomar en cuenta una correcta personalización conocida como el antropormofirsmo que consiste en brindar cualidades y características humanas a objetos.

Aprendizaje según Gagné

Robert Gagné es un psicólogo y pedagogo estadounidense, nació en 1916 en Andover del Norte, Massashuseth. Se destacó como profesor en las Universidades de Princeton, Berkeley y Florida State. Gagné se dedicó al campo del aprendizaje donde hizo investigaciones sobre las Condiciones del aprendizaje, Teorías del aprendizaje (1970), Principios básicos del aprendizaje para la enseñanza (1976) y Principios para la planificación de la enseñanza (1976).

Gagne clasificó las fases del aprendizaje en diferentes etapas (derecha), en cada una de ellas puede ser posible involucrar el uso de inteligencia artificial para fortalecer el proceso de educación en los estudiantes. A la izquierda se mencionan las estrategias del modelo instruccional que se puede aplicar.

Según M. D. Merrill, el proceso de enseñanza debe ser siempre directo y operar a través del entorno intermediario. La única forma como un profesor puede ejercer alguna influencia sobre el proceso de aprendizaje es mediante la manipulación del entorno del estudiante de tal manera que sus procesos de aprendizaje progresivos puedan ser facilitados y dirigidos.

Además Gagne clasificó los tipos de aprendizaje en : aprendizaje por señas, aprendizaje por estimulo, aprendizaje por encadenamiento, aprendizaje por asociaciones verbales, aprendizaje por discriminaciones múltiples, aprendizaje por conceptos, aprendizaje por principios y aprendizaje por resolución de problemas (este último es el más recomendado para personas adultas). Por lo tanto podemos afirmar que de acuerdo a las ganancias de aprendizaje de cada curso así debe ser el tipo de aprendizaje que debemos aplicar.

Tips para el diseño de un chatbot educativo

1. Las entrevistas a los usuarios finales sean guiadas por un psicólogo para crear un perfil sobre la forma interacción y tipo de comunicación.

2. Los expertos en pedagogía deben definir el proceso de aprendizaje que mejor se adapte al perfil de los usuarios.

3. Taller Design Thinking entre tutores, estudiantes y administradores para definir la personalización (características humanas) del Chatbot.

4. Se valide los scripts o diálogos del Chatbot por comunicadores expertos en comunicación interpersonal para asegurarse que los mensajes sea proyectados de forma correcta a la población meta.

Un Chatbot debe ser visto como el producto final de una herramienta que se crea en base de diferentes ramas centradas en el estudio del ser humano por ejemplo: la psicología social que incluye: la comunicación interpersonal y la comunicación social, psicología cognoscitiva, pedagogía, expertos en experiencia del usuario y expertos en inteligencia artificial. Todos estos actores se involucran en los procesos desde conceptualizar, diseño, desarrollo, testing hasta puesta en producción del Chatbot.

Referencias

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