La inteligencia artificial y su aplicaciónen la enseñanza

Begoña Gross

Podríamos decir que un educador es una «inteligencia natural»que moviliza sus recursos cognitivos para enseñar lo mejor posible.¿Hasta dónde ha llegado hay la ciencia en ese ambicioso objetivode copiar la mente humana? ¿Puede simularse la mente naturalde un profesor experto y competente y situarla en un programaque eduque a través del ordenador? Este artículo introduce eltema y hace un balance de las posibilidades.

El objetivo fundamental de este artículo es mos-trar cómo las técnicas desarrolladas en inteligen-cia artificial (JA) son de gran utilidad para mejorarel software destinado al ámbito educativo. Paraello, en primer lugar, se realiza un breve resumende las metas y objetivos generales de las investi-gaciones en I.A. realizadas hasta la fecha. Poste-riormente se describen las diferentes aplicacionesde la I.A. en la educación dirigidas a los alumnosen tareas formativas e instructivas y a los profeso-res en tareas de diseño y planificación de las acti-vidades docenctes. El artículo finaliza con unareflexión sobre las tendencias futuras de la inteli-gencia artificial aplicada a la educación.

INTELIGENCIA ARTIFICIAL

La expresión inteligencia artificial (JA) fue su-gerida por J. McCarthy, profesor de la Universi-dad de Stanford, en 1956 para referirse a una partede la informática dedicada al diseño de máquinasque fueran capaces de simular algunas de las con-ductas realizadas por el ser humano y que habi-tualmente catalogamos como inteligentes. Durantemuchos años la investigación en JA fue llevada acabo fundamentalmente en centros de investiga-ción universitaria. Sólo a partir de los últimos diezaños algunos de los resultados de estos estudiosindicaron cómo muchos conceptos, procedimien-

tos y técnicas desarrolladas en los laboratorios po-dían tener una valiosa aplicación en distintosterrenos tales como la industria, la medicina, lasfinanzas, etc. Cinco son las áreas más activas deinvestigación en JA: el lenguaje natural, la robóti-ca, los interfaces de comunicación, la programa-ción automática y los sistemas expertos. Explica-remos brevemente esta última pues es la que tie-ne en la actualidad una clara conexión con el de-sarrollo del software educativo.

El fermino sistema experto no describe un pro-ducto sino más bien un conjunto de conceptos, pro-cedimientos y técnicas que permiten utilizar lainformática en una nueva dimensión. En esencia,los sistemas expertos permiten asistir en el análi-sis y resolución de problemas complejos. Intentansimular la conducta de un experto humano en undominio específico de conocimiento. Un sistemaexperto debe pues contener todo el contenido quemanejaría el experto y además, la forma de razo-namiento utilizada por éste. Es decir, la maneraen que el experto utiliza el conocimiento. Por ejem-plo, si quisiéramos realizar un programa que en-señara a realizar operaciones aritméticas debe-ríamos introducir en el ordenador todos los cono-cimientos que posee un profesor especialista en estatemática (secuenciación de las operaciones, ideassobre la motivación de los alumnos, organizacióndel material, etc.) y además especificar los razo-

Comunicación, Lenguaje y Educación, 1992, 13, 73-80

74namientos llevados a cabo por el profesor duranteel proceso de enseñanza (cómo decide qué conte-nido transmitir, cómo corrige un determinadoerror, etc.). Así pues, con este tipo de programasse extiende el tipo de utilización de los ordena-dores actuales ya que éstos no se centran única-mente en la realización de labores primordialmenterepetitivas sino que se pasa a una utilización delordenador como herramienta de ayuda en tareascomplejas tales como el diagnóstico o la toma dedecisiones. En este sentido, en el terreno de la in-dustria y el comercio existen muchas esperanzasdepositadas en este tipo de software. Nos obstan-te, es un tipo de producto que está comenzandoa producirse. De hecho, su comercialización no co-menzó hasta 1980 y, dada la complejidad del di-seño de los mismos, la producción desde entoncesha sido bastante lenta y escasa. No obstante, exis-ten varios ámbitos donde la producción ha sidomás importante. No estamos refiriendo, fundamen-talmente, a las aplicaciones financieras, la automa-tización de oficinas, los equipos de mantenimientoindustrial y en el campo de la medicina. La apli-cación en el terreno educativo, tal y como vere-mos más adelante, está aún en una faseexperimental y todavía son muy escasos los pro-ductos existentes.

TIPOS DE APLICACIONES DE LA I.A.EN LA EDUCACION

Las aplicaciones educativas a partir del uso detécnicas de I.A. varían, básicamente, en funciónde los objetivos que se persiguen con el diseño delprograma así como del tipo de conocimiento quela aplicación debe manipular.

Tal y como se muestra en la figura 1 podemosdistinguir dos tipos generales: las que van dirigi-das a proporcionar y facilitar un determinadoaprendizaje al alumno y las que van dirigidas a ayu-dar al profesor en tareas tales como la planifica-ción, el diseño y la organización de la tareadocente.

De entre las aplicaciones que permiten crear pro-gramas destinados a la enseñanza se pueden dis-tinguir dos grandes áreas: los micromundos y los

,tutoriales inteligentes (TI). Ambas modalidades seencuentran enraizadas en dos posiciones diferen-tes de la utilización de la informática en el terre-no educativo. La construcción de micromundos sesitúa en la búsqueda de herramientas que ayudenal sujeto a construir el conocimiento a partir dela interacción con el ordenador mediante proce-sos de aprendizaje basados fundamentalmente enel descubrimiento. En cambio, los TI al igual queel software propio de la enseñanza asistida por or-denador (EAO) tienen como objetivo la creaciónde programas que permitan transmitir un conoci-miento previamente formalizado adoptando un ti-po de conducta más «inteligente» que mejore elproceso de enseñanza a través de la máquina. Pa-

samos a continuación a explicar más detenidamen-te cada una de ellas.

MICROMUNDOS

El concepto de micromundo fue utilizado porM. Minsky y S. Papert en 19 71 al hacer referen-cia a una posible multitud de pequeñas fragmen-taciones en las estrategias de resolución deproblemas en dominios interactivos de aprendizaje.Posteriormente, Papert vuelve a utilizar dicho con-cepto en sus primeros trabajos sobre la construc-ción del lenguaje Logo (Papert, 1973).

El lenguaje Logo es un tipo de aplicación de lainformática educativa que se diferencia del restopor no ser un programa previamente elaborado si-no un lenguaje de programación que pretende, ade-más, apartarse de los modelos clásicos de la E.A.O.No fue diseñado para que los niños aprendierana programar. La finalidad de su uso va más alláde la adquisición de una cultura informática. Lo-go pretende ser una herramienta que facilite el de-sarrollo del sujeto y la construcción de aprendizajesmediante procesos de descubrimiento. No se tra-ta pues de que el alumno aprenda mediante la re-cepción de informaciones emitidas por elordenador con un programa previamente elabora-do, sino de que el alumno programe el ordenadory esta actividad le permita reflexionar sobre susestrategias de actuación construyendo así, de for-ma dinámica, sus propios aprendizajes.

Seymour Papert es la figura más representativadentro de esta temática y es el principal impulsordel grupo que desarrolló este lenguaje. En 1969creó el «Proyecto Logo» que tenía por objeto el de-sarrollo de un lenguaje de programación que pu-diera ser utilizado en el ámbito escolar por niñosde cualquier edad. En ese mismo ario, apareció unaprimera versión del lenguaje Logo que se presen-tó como un dialecto de LISP y al igual que éstepretendía ser un lenguaje orientado hacia el pro-cesamiento de listas que permitiera a los niños de-sarrollar un conocimiento más profundo de lasideas matemáticas y de las formas de aprendizaje.Sin embargo, Papert observó que la utilización delas listas implicaba un tipo de programación exce-sivamente compleja como para ser utilizada por losniños de cortas edades. Tomando como referen-cia las investigaciones y desarrollo de artefactosmecánicos de Grey Walter, diseñó la conocida tor-tuga mecánica cuyos movimientos básicos sontransferidos posteriormente al ordenador mediantela creación de un entorno gráfico. Es a partir dela construcción de este entorno cuando Papert en-fatizó la utilización del concepto de micromundosituando a éste como objeto mediacional para eldesarrollo del pensamiento formal. Así pues, po-demos definir a un micromundo como «un sub-conjunto de la realidad, o de la realidad construida,cuya estructura es acorde con un mecanismo cog-nitivo determinado y puede suministrar un entor-

75no donde éste último pueda operar de formaefectiva» (L. Rodríguez-Roselló, 1986, p. 11).

A partir de estas primeras experiencias se fue-ron generando nuevos diseños del lenguaje más am-plios y completos. En la actualidad está compuestopor cinco entornos diferentes de programación:gráfico (o geometría de la tortuga), procesamien-to de listas, numérico, animación y música. Estospueden trabajarse de forma independiente o, porel contrario, pueden realizarse programas utilizan-do el vocabulario específico de más de un entor-no o de todos ellos.

De hecho, en el contexto de la utilización dellenguaje Logo, el concepto de micromundo poseeen la actualidad dos sentidos diferentes; el proce-dente de la obra de Papert y el desarrollado porR. Lawler.

Papert (1980, 1988) concede a este concepto unavisión bastante amplia. Para este autor un micro-mundo es un entorno de programación con la su-ficiente consistencia en sí mismo como parapermitir la exploración de conocimientos muy di-versos. Desde esta óptica la geometría de la tortu-ga es un claro ejemplo de micromundo el cualpuede servir para explorar aspectos matemáticos,geométricos, físicos, espaciales, etc.

R. Lawler (1984) restringe mucho más el signi-ficado de este concepto y considera a un micro-mundo como un procedimiento o conjunto deprocedimientos alrededor de alguna idea valiosapara desarrollar en el alumno el aprendizaje de unconocimiento o estrategia específica. Desde estepunto de vista, un micromundo puede ser algo tansimple como un procedimiento para construir es-pirales, o algo mucho más complejo como el dise-ño de un programa con el que el sujeto puedarealizar acciones sobre diferentes tortugas proban-do reacciones físicas tales como la velocidad, laaceleración, etc.

Sea considerado en un sentido más amplio o res-tringido, la idea central viene a ser la misma. Esdecir, la construcción de entornos abiertos que per-mitan al sujeto la exploración de ideas a través dela interacción con el ordenador. No hay una en-marcación previa de los conocimientos a transmi-tir, el alumno debe descubrirlos mediante suacción. El concepto de micromundo posee puesun modelo de aprendizaje fundamentado en la teo-ría piagetiana.

La EA0 y los TI: aspectos comparativos

Una de las primeras y más conocidas aplicacio-nes de la informática en el ámbito educativo laconstituye la denominada enseñanza asistida porordenador. Desde los año 60 una de las preocupa-ciones fundamentales de la informática educativaha sido la construcción de programas para la en-señanza. Estos han adoptado modalidades muy di-versas. Podemos encontrar programas centrados enla generación de ejercicios para la consecución de

aprendizajes en que la práctica sistemática y con-tinuada es fundamental, programas de tipo tuto-rial que asumen la transmisión de información enun área de conocimiento determinado, programasde simulación que muestran al sujeto aspectos quedifícilmente podrían ser observados en la realidadpermitiendo además la modificación de paráme-tros, etc.

La EA0 comienza a tener una historia bastan-te larga y por consiguiente el volumen de softwa-re es también considerable. Ello dificulta larealización de valoraciones globales sobre su cali-dad tanto a nivel técnico como pedagógico. Noobstante, hay que tener en cuenta que dentro delas aplicaciones de la informática en la enseñanzala EA0 ha sido, hasta el momento, el prototipode la enseñanza tradicional. Es un hecho conoci-do que los primeros programas realizados tuvie-ron sus raíces en la enseñanza programada y enel uso de las máquinas de enseñar. La teoría delcondicionamiento operante junto con las aporta-ciones sobre la naturaleza de las respuestas delalumno en base a la concepción ramificada deCrowder ha sido el modelo de la organización, es-tructuración y transmisión del conocimiento en laEAO. Es evidente que la tecnología empleada pa-ra la construcción de este tipo de software tienemuchas limitaciones. En primer lugar, hay que te-ner en cuenta que la capacidad de almacenamien-to de los ordenadores utilizados en la enseñanzaes bastante limitada. Como consecuencia, los pro-gramas elaborados no pueden ser excesivamentepotentes. En segundo lugar, hay que tener presenteque los lenguajes de programación utilizados es-tán basados en el procesamiento numérico y se-cuencial y ello determina también la posibilidadde construir programas muy abiertos. Por último,hasta hace poco tiempo la mayor parte de los len-guajes de autor comercializados sólo permitíanconstruir programas con una estructura secuencialmuy simple lo que añadido a la carencia de usode animación y gráficos daba como resultado pro-ductos muy pobres desde el punto de vista tantotécnico como pedagógico. Este último as,pecto esquizá el que más está cambiando en la actualidad.De hecho, existe ya una gran variedad de lengua-jes de autor que permiten la creación de un soft-ware mucho más interactivo, con uso de animación,gráficos, control de vídeodisco, etc. Incluso en al-gunos casos, como por ejemplo el programa Hyper-card desarrollado para Macintosh, se han cons-truido pequeños programas que procesan la infor-mación de forma similar a como lo hacen los sis-temas expertos que describiremos más adelante.Este es el caso de Hyperx que permite construirsistemas expertos sencillos que pueden ser añadi-dos a cualquier otro software realizado con estemismo programa. En definitiva, la frontera entrelos programas de EA0 clásicos y los TI se va ha-ciendo cada vez más borrosa debido a la mejorade las herramientas de producción ,e software. A

76pesar de ello, la mayor parte de los programas delmercado actual y muy especialmente los elabora-dos para la enseñanza básica presentan bastanteslimitaciones por lo que muchos de ellos resultande escasa calidad pedagógica.

A los programas de EA0 se les critica funda-mentalmente su incapacidad por mantener un diá-logo abierto con el alumno. Siempre es el orde-nador el que presenta la información y espera larespuesta del alumno sin poder éste adquirir otrasinformación en cualquier momento de la interac-ción. Además del aspecto comunicativo, el soft-ware desarrollado sigue estructuras de transmisiónde conocimiento de carácter secuencial previamen-te determinadas y, por consiguiente, los programascarecen de la capacidad de una adaptación real alas necesidades y al estilo de aprendizaje indivi-dual del alumno.

Hacia los años 70, algunos autores (Carbonell1970, Sleeman 1973) comenzaron a pensar que estaforma de adaptación sólo podría lograrse incorpo-rando al diseño de software técnicas procedentesdel campo de la IA; así es como surgieron los de-nominados tutoriales inteligentes.

Tal y como hemos señalado, con los micromun-dos no se busca la creación de programas que ac-túen inteligentemente sino de medios deexploración que faciliten el desarrollo del alum-no. Por el contrario, en el caso de los TI se pre-tende que sea el propio ordenador quien adopteuna forma de conducta inteligente que permitacontrolar el proceso de aprendizaje del alumno. Asípues, «los TI son programas de ordenador que uti-lizan técnicas procedentes de la JA para represen-tar el conocimiento y llevar a cabo una interaccióncon el alumno» (D. Sleeman - J. Brown, 1982, p. 1).

El objetivo fundamental de los TI es, pues, pro-porcionar una instrucción adaptada al alumno tan-to por el contenido como en la forma, superandode esta manera algunos de los problemas más acu-cíantes del software educativo existente en la ac-tualidad. Prodríamos plantear esta superación entérminos comparativos señalando que mientras laEA0 se ha presentado como un material didácti-co más próximo al libro de texto o al cuaderno deejercicios, los sistemas inteligentes de EA0 apun-tan hacia una modelización del comportamientopróxima a la del profesor.

Cuando se hacen afirmaciones como las ante-riores conviene matizar un poco pues puede trans-mitirse la sensación de que muy pronto toda laenseñanza estará contenida en programas que se-rán tan inteligentes como los profesores y que ac-tuarán igual o mejor que ellos. De este modo, latarea instructiva que éstos realizan desaparecería.En este sentido, es importante señalar que la rea-lidad está todavía muy lejos de alcanzar tales pro-pósitos. De este modo, mientras que existe unvolumen muy considerable de programas de EA0no existen TI comercializados y utilizados en elmarco escolar. Hasta el momento los productos di-

seriados se han mantenido como prototipos em-pleados exclusivamente a nivel exploratorio. Estees un aspecto que conviene tener presente porqueen numerosas ocasiones al contraponer los objeti-vos y características de la EA0 con los TI es po-sible generar unas expectativas excesivamenteoptimistas de la calidad de éstos últimos respectoa los primeros que no corresponderían exacta-mente a la realidad del material diseñado hasta elmomento.

La EAO y los TI aunque aparentemente se si-túan en un tipo similar de aplicación de la infor-mática en la enseñanza, en realidad constituyendos tipos de aplicaciones entre las que se puedenapreciar bastantes diferencias. Nos centraremos acontinuación en la descripción de algunas de ellas(O. Park et al, 1987, p. 31):

1. Origen. Tradicionalmente las investigacionesy el desarrollo de material para la EA0 han surgi-do de los propios profesionales de la enseñanza.En contraste, los TI fueron diseñados inicialmen-te por investigadores procedentes del campo de lasciencias computacionales para explorar las capa-cidades técnicas de la JA en el proceso deenseñanza-aprendizaje. El foco de los proyectos delos TI ha sido sobre todo en los aspectos técnicosmás que en el dominio de un área de conocimien-to o en los meramente instructivos. No obstante,conviene señalar que esta área de trabajo es, enla actualidad, fundamentalemente interdisciplinaragrupando especialistas en ciencia congnitiva, JA,eduación, psicología y lingüística.

2. Bases teóricas. Como hemos mencionado an-teriormente, los programas de EA0 se sitúan enel contexto de la enseñanza programada y los plan-teamientos de la psicología desarrollada por Skin-ner. Por el contrario, los TI parten de lasaportaciones de la psicología cognitiva. Por ello,mientras que en los programas de EAO se tiendea controlar mucho las respuestas de los alumnosy los mecanismos de feedback para que éstos lle-guen a dar la respuesta esperada, en los TI se estámucho más interesado en ir evaluando las diferen-tes respuestas dadas por el alumno a lo largo desu interacción con el ordenador para detectar as-pectos tales como el estilo del aprendizaje del alum-no, su grado de interés, comprensión, etc. Endefinitiva, los proyectos en esta área han mostra-do un mayor interés por detectar los procesos in-ternos del alumno que surgen en una tareaespecífica de enseñanza-aprendizaje.

3. Estructuración y funciones. En la mayoría delos programas de EA0 todos los componentes sonalmacenados e incorporados en una única estruc-tura y aunque algunos sistemas tienen módulos st-parados, la actuación de los componentes estápredeterminada algorítmicamente. Es decir, todala información que se pretende transmitir está frag-mentada en pequeñas unidades y su secuencia vie-ne definida por las respuestas de los alumnos. Deeste modo, si un alumno desea obtener una deter-

77minada información es posible que no pueda ha-cerlo directamente hasta que no haya contestadotodas las respuestas previstas por el programa. LosTI tienden a la organización de la información enbase a sistemas de búsqueda heurística que per-mitan llegar a una mezcla de iniciativas entre elordenador y el alumno. Se intentan construir mó-dulos separados a los que pueda accederse sin ne-cesidad de ver todo el programa previamente. Enresumen, con un programa clásico de EAO, todoslos alumnos acabarían viendo la misma informa-ción en un orden muy similar mientras que conun TI, éstos podrían acceder a partes del progra-ma sin necesidad de trabajar todos los materialesque el tutorial tiene programado. La secuenciaciónestaría en función de la elección del alumno y delanálisis del conjunto de respuestas dadas por éste.

4. Métodos de estructuración del conocimiento.El conocimiento en los programas de EAO sueleestar estructurado tal y como se ha señalado ante-riormente, de forma algorítmica. La tarea princi-pal está formada por un conjunto de subtareas quevan sucediéndose secuencialmente. Los TI reco-gen las técnicas de representación del conocimientoutilizadas en JA. Ello complica mucho más la es-tructura de los contenidos pero proporciona un tipode conocimiento que no necesariamente ha de es-tar organizado de forma secuencial sino que es po-sible el acceso a partes específicas del mismo através de estrategias heurísticas.

5. Métodos de modelización del alumno. LaEA0 utiliza un modelo de alumno basado en eljuicio binario sobre las respuestas dadas por éstea las preguntas presentadas por el programa. Lasacciones posteriores se encuentran en función delacierto o error de dicha respuesta sin tener en cuen-ta la historia particular del alumno. Así pues, ladiferencia fundamental entre los modelos usadospor los programas de EA° y los TI es que mien-tras los primeros evalúan la última respuesta, lossegundos intentan evaluar todas las respuestas delalumno durante la ejecución del programa.

6. Formato de la instrucción. En el caso de losprogramas de EA0 el formato de la instrucciónse presenta básicamente a través de cuatro moda-lidades distintas: a) Tutorial. El ordenador actúacomo tutor en una determinada temática. b) Prác-tica y ejercitación. El ordenador proporciona unconjunto de ejercicios para permitir que el alum-no adquiera una determinada habilidad. c) Simu-lación. El ordenador se convierte en un laboratoriocon el cual el usuario puede experimentar situa-ciones que resultan difíciles de manejar en la rea-lidad. d) Juegos. Esta última categoría agrupa aun conjunto de programas que adoptan la formade juego como medio de enseñanza.

Hasta el momento los TI se han centrado en laconfección de programas próximos a los modelostutoriales y de práctica y ejercitación. Más ade-lante retomaremos este aspecto para ver con másdetalle algunos ejemplos de TI.

7. Hardware y software. Los programas de EAOfuncionan en cualquier tipo de ordenador perso-nal e incluso en ordenadores con pocas posibili-dades de almacenamiento de información. Lamayor parte de estos programas han sido construi-dos mediante lenguajes de propósito general (BA-SIC, PASCAL, etc.) o bien a través de lenguajesde autor. En contraste, la mayoría de los TI preci-san de un hardware mucho más potente que po-sea más capacidad de almacenamiento de la quetiene un ordenador doméstico. Para la construc-ción del software es preciso el uso de lenguajes es-pecíficos de JA tales como el LISP o el PROLOGo bien la utilización de herramientas de ayuda pa-ra la construcción de sistemas expertos especial-mente diseñadas para tal fin (shells).

Características generales de los TI

Los TI poseen cuatro componentes fundamen-tales (J. Hartley - D. Sleeman, 1973): el módulodel experto que ha de poseer el conocimiento queel sistema trata de impartir al alumno, el módulodel alumno que indica cómo se está produciendoel aprendizaje del alumno, el módulo tutorial queespecifica cuándo el sistema debe presentar el ma-terial al alumno y el módulo de comunicación quepermite la interacción entre el sistema y el alum-no. La JA aplicada a la educación se ha enfrenta-do desde sus inicios con la resolución de estoscuatro componentes y la clave del éxito de la cons-trucción de este tipo de programas radica precisa-mente en un mayor dominio de la construcción deestos módulos. Dominio que hace referencia a losaspectos puramente técnicos pero también a los as-pectos pedagógicos que condicionan el contenidode dichos módulos.

La aplicación primaria de la JA en la construc-ción de programas de enseñanza se centra pues enel dominio del conocimiento y en la representa-ción de métodos de enseñanza. Idealmente, estaempresa supone tener una teoría de la enseñanzay de la naturaleza del conocimiento que debe serenseñado. Un aspecto fundamental en la construc-ción de TI es que el ordenador debe contener to-do el conocimiento que se posee sobre el tema aenseñar y sobre cómo debe enseñarse en cada mo-mento según la actuación del alumno. Generalmen-te, este tipo de conocimiento se basa en eldiagnóstico a través de reglas y relaciones causa-les y es usado durante los programas tutoriales paragenerar soluciones cuando se compara el estadoreal e ideal del comportamiento del alumno. Lacombinación de una base de conocimientos quecontengan el conocimiento a transmitir y un in-térprete que decida cuándo aplicarlos constituyeun sistema experto.

Un sistema experto es «un sistema informáticoque incorpora, en forma operativa, el conocimientode una persona experimentada, de forma que escapaz tanto de responder como esta persona co-

78mo de explicar y justificar sus respuestas» (J. Ga-nascia, 1985, p. 1213). Así, un sistema experto esun programa que utiliza una base de conocimien-tos acerca del dominio de una tarea y un motorde inferencias que permite establecer razonamien-tos para alcanzar la solución del problema. De es-te modo, todo TI ha de incorporar un sistemaexperto que contenga los conocimientos necesa-rios sobre cómo organizar la información y cuán-do transmitirla al alumno.

Tipos de TI

Dada la complejidad que supone la construcciónde un TI, tanto desde el punto de vista técnicocomo del propio diseño pedagógico, los programasconstruidos hasta el momento han adoptado for-ma diferentes resaltando modos específicos de apli-cación. La mayor parte de autores coinciden endistinguir tres tipos (P. Duchastel, 1988. P. Ercoli- R. Lewis, 1988): a) aquellos que pretenden pro-porcionar instrucción al alumno a través del diag-nóstico y detección de errores, b) los que se centranen el entrenamiento de una tarea y, c) los que de-sarrollan métodos de comunicación bidireccionalpara lograr guiar el proceso de aprendizaje delalumno a través del diálogo con el sistema. No obs-tante, las frontera entre estos tres tipos no siem-pre son claras. En este sentido, opinamos quesiguiendo la terminología utilizada al hablar de lostipos de programas de la EAO es más claro afir-mar que la mayor parte de TI son programas tu-tonales y/o programas de práctica y ejercitación.La diferencia entre los programas estriba en quemientras unos destacan el diagnóstico y la detec-ción de errores otros destacan la asistencia o ayu-da para adquirir un determinado tipo deaprendizaje. Pondremos a continuación dos ejem-plos que muestran esta doble diferenciación.

a. Un TI para ayudar a los niños a adquirir des-trezas en el cálculo aritmético.

Desde principios de los ochenta (T. O'Shea etal, 1988) han estado diseñando una serie de he-rramientas que tienen por objeto ayudar al niñoa adquirir destrezas básicas para la realización delas cuatro operaciones aritmáticas elementales. Elprograma intenta dar una ayuda individualizadaal alumno de forma tal que lo primero que éstehace es detectar el grado de conocimiento del alum-no a través de los diferentes tipos de errores queéste realiza. Es importante destacar que a diferen-cia de los programas de EAO, este tutorial dife-rencia entre muchos tipos de errores distintos ypara cada uno de ellos ofrece un tipo de remediodistinto. Los resultados logrados son los siguientes:

1. Un conjunto de diagnósticos sobre el niveldel alumno.

2. Una extensa taxonomía de errores de las cua-tro funciones aritméticas básicas.

3. Un conjunto de reglas de producción para lascuatro operaciones aritmáticas.

Este tutorial es pues un programa de prácticay ejercitación que se fundamenta en el diagnósti-co y la detección de errores.

b. Un TI para ayudar a adquirir destrezas so-bre la composición de textos escritos.

Algunos procesadores de texto incorporan pro-gramas de ayuda que permiten realizar correccio-nes ortográficas. El programa que estándesarrollando M. Sharples y C. O'Malley (1988)pretende ampliar esta función y conseguir incor-porar un tutorial que ayude a componer textos es-critos que presenten un cierto grado decomplejidad. Para utilizar este programa es preci-so haber adquirido unas estrategias elementales deescritura. El tutorial pretende ayudar en la mani-pulación del material desde tres puntos de vistadistintos:

1. La estructura. Hace referencia a las relacio-nes entre las diversas ideas o fragmentos del tex-to.

2. La linealidad. Se refiere a cómo transformarla estructura real del texto (las interrelaciones con-ceptuales) en un texto lineal.

3. La organización. Aquí el término organiza-ción hace referencia a la forma y no al contenidodel texto. Es decir, cómo presentar la información,cómo introducir gráficos, esquemas, etc.

En este caso, el programa enfatiza la asistenciao ayuda para adquirir un determinado tipo deaprendizaje sobre el diagnóstico y detección deerrores.

Herramientas de ayuda dirigidas al profesor

Se ha mencionado con anterioridad cómo lossistemas expertos pueden ser una buena herra-mienta de ayuda en el análisis y resolución de pro-blemas complejos. Esta ayuda puede encaminarsehacia la construcción de tutores inteligentes, taly como hemos visto, pero también puede pensar-se en la producción de programas que asesoren yayuden al profesor en tareas de diseño, planifica-ción y organización de sus propias actividades. Dehecho, esta idea ya hace un tiempo que se encuen-tra presente y existen varios equipos de trabajo in-vestigando sobre el tema. A modo de ejemplo,S. Wood de la Universidad de Sussex (S. Wood,1988.a, 1988.b) dirige un proyecto cuyo objetivoes construir un sistema experto que permita guiary aconsejar al profesor en su tarea instructiva. Es-te sistema experto pretende incorporar una seriede procesos que habitualmente aparecen en unasituación de enseñanza-aprendizaje en el aula ta-les como: el control, la motivación, la comunica-ción, las relaciones entre profesor y alumno, lamemorización, etc. Y a partir de ellos, según lasituación descrita por el profesor, aconsejarle enla práctica de una determinada lección.

Otro proyecto que puede servir de ejemplo esel que se está desarrollando en la Universidad deUtah (EEUU) dirigido por D. Merrill (1989). En

79este caso, se pretende diseñar un conjunto de sis-temas expertos que permitan asesorar en el dise-ño instructivo. Este sistema es pues algo másespecífico que el anterio ya que no se ocupa dela totalidad de la acción del profesor sino única-mente de cómo éste debe organizar el conocimien-to para enseñar una determinada temática. Dehecho, los primeros prototipos desarrollados poreste equipo se han centrado en la creación de unprograma que dé unas ideas generales sobre el di-seño de la lección a transmitir según la teoría ins-tructiva desarrollada por el propio Merrill y queviene a ser una adaptación de la teoría de la ins-trucción de Gagné.

Los programas dirigidos al asesoramiento delprofesorado son, en nuestra opinión, un tipo dematerial de gran interés pero al igual que los TI,su construcción es una tarea muy compleja y losresultados que se han obtenido hasta el momentopresentan bastantes limitaciones. Una de las cau-sas que han hecho difícil el desarrollo de TI es pre-cisamente el hecho de tener que utilizar técnicasy lenguajes propios de la IA. Una de las conse-cuencias de este hecho, es que los profesionalesde la educación no han tenido demasiadas opor-tunidades para participar en el desarrollo de estetipo de materiales. Afortunadamente este aspectocomienza a cambiar sobre todo gracias a la cons-trucción de herramientas de ayuda para la pro-gramación de sistemas expertos. Estas herramientasdenominadas shells permiten construir sistemas ex-pertos sin necesidad de conocer un lenguaje de pro-gramación específico. De hecho, este material escomparable a los lenguajes de autor en relación ala EAO.

Una shell proporciona una estructura vacía quees preciso llenar con el contenido que se pretendetransmitir y con los razonamientos que el sistemadebe manejar para decidir qué conocimiento de-be transmitir y cuándo debe hacerlo.

Cada vez se han ido construyendo shells mássofisticadas y hay que tener en cuenta que aun-que no es preciso conocer un lenguaje de progra-mación su utilización tampoco es una tarea sencilla.La ventaja, en nuestra opinión, es que puede ha-cer más comprensible el proceso de construccióndel programa y, por consiguiente, es más fácil creargrupos de producción de TI en los que participen

profesionales tales como psicólogos, pedagogos yprofesores. No obstante, también hay que tener encuenta que además de las limitaciones a nivel deprogramación existen también problemas a la ho-ra de poder incorporar en la máquina los razona-mientos e inferencias adecuadas para llevar a cabouna determinada enseñanza o ayuda. De hecho,la diferencia fundamental entre la aplicación dela JA en el campo de la medicina o las finanzasy la educación estriba en la dificultad de concre-tizar y detallar los conocimientos psicopedagógi-cos que el experto aplica en una determinadarealidad.

EL FUTURO DE LA JA APLICADAA LA EDUCACION

En definitiva, pensamos que el futuro de la JAaplicada a la educación pasa por el desarrollo dedos aspectos que aunque, a nivel teórico, están di-ferenciados, a un nivel práctico esta diferenciaciónno puede ser excesiva. Nos estamos refiriendo alos desarrollos de tipo técnico y los desarrollos detipo pedagógico.

En cuanto al desarrollo de tipo técnico, consi-deramos que el futuro de la construcción de unsoftware de mayor calidad pasa por una mayor pro-ducción de shells (B. Gros, 1989) que faciliten laconstrucción de estos programas educativos. Enla actualidad es ya posible comenzar a construirproductos mediante el uso de shells de tipo gene-ral pero, consideramos muy interesante, la creaciónde herramientas pensadas específicamente para elsector educativo.

En cuanto al desarrollo pedagógico, pensamosque se precisa una mayor investigación básica enel terreno de los procesos de enseñanza-aprendizajeen dominios específicos de conocimiento. Peno ade-más de este tipo de investigación, o mejor juntoa ella, es precisa una mayor formación de los pro-fesionales de la educación para que éstos puedanparticipar en el desarrollo de este tipo de progra-mas. Sin una incorporación de los conocimientospedagógicos no es posible la evolución en la cons-trucción de TI, pero tampoco es posible dicha evo-lución si los profesionales que han de participaren ella no poseen unos conocimientos técnicos ade-cuados.

FIGURA 1

(

Mediante procesosde descubrimientoMicromundos

HERRAMIENTASDIRIGIDAS

AL ALUMNO Aprendizaje mediadopor el ordenador

Mediante procesosde recepciónTutores inteligentes

AL PROFESOR Ayuda a la planificación, diseño yorganización de la tarea docente

80ReferenciasDUCHASTEI, P. (1988). «Models for Al in educational tutorin systems», en P. ERCOLI - R. LEWIS: Artificial inteligen-

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La inteligencia artificial y su aplicaciónen la enseñanza.Begoña GrossCL&E, 1992, 13, pp. 73-80

Resumen: El objetivo fundamental de este artículo es mostrar la influencia del desarrollo de la inteligen-cia artificial (JA) en el desarrollo de los programas informáticos aplicados en el ámbito educativo. Paraello, en primer lugar se describirán las metas y objetivos generales de las investigaciones en inteligenciaartificial realizadas hasta la fecha a través de una comparación entre los sistemas de enseñanza asistidapor ordenador (EAO) y los tutores inteligentes (TI).

Posteriormente se realiza un breve repaso a las diferentes aplicaciones de la JA en la educación cen-trándonos a continuación en el análisis de los aspectos más problemáticos que surgen en la construcciónde los tutores inteligentes (TI) y los sistemas expertos. De este modo, se revisará el problema de la modeli-zación del alumno y la representación del conocimiento así como de las herramientas a utilizar para laconfección de sistemas expertos para la enseñanza

Datos sobre la autora: Begoña Gross es profesora titular en el Departamento de Teoría e Historia de laEducación de la Facultad de Pedagogía de la Universidad de Barcelona.

Dirección: Universidad de Barcelona. Facultad de Pedagogía. Departamento de Teoría e Historia de laEducación. C/. Baldiri i Reixac, s/n. 08028 Barcelona.

e De todos los artículos. Deberá solicitarse por escrito autorización de CL&E y de los autores para eluso en forma de facsímil, fotocopia o cualquier otro medio de reproducción impresa. CL&E se reservael derecho de interponer las acciones legales necesarias en aquellos casos en que se contravenga la ley dederechos de autor.