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ALEKS: El sistema de inteligencia artificial para aprender y aprobar matemáticas


, el 29 Septiembre 2017 | Leído 1683 veces

Matemáticas. Álgebra. Geometría. Trigonometría. Funciones: los dolores de cabeza para muchos estudiantes de educación básica. La falta de dominio o conocimiento, el no querer aprender, la metodología, el profesor, y el sistema educativo, se suman a las dificultades en el aprendizaje de estos cursos de matemáticas, «la reina de las ciencias», según Gauss. Más sin embargo, aparece ALEKS, el inseparable para muchos alumnos, por su sistema adaptativo, continuo e individualizado de aprendizaje; así las matemáticas son "pan comido".



Photo by Roman Mager on Unsplash
Photo by Roman Mager on Unsplash
ALEKS, (por sus siglas en inglés, 'Assessment and LEarning in Knowledge Spaces.'), es un sistema de inteligencia artificial, basado en web, para la evaluación y el aprendizaje en línea, tanto de las matemáticas, como también de cursos de química, estadísticas y contabilidad. Adquirido en el 2013 por McGraw-Hill Educación e introducido más tarde al mercado latinoamericano, se dirige a la nueva generación estudiantil; generación interesada en nuevas formas de aprender, a través de una educación más tecnológica, donde, la inteligencia artificial, por supuesto, tiene cabida.

El detrás de ALEKS: los científicos cognitivos matemáticos

ALEKS es producto de las investigaciones científicas de matemáticos, ingenieros y científicos cognoscitivos pertenecientes a la Universidad de Nueva York y a la Universidad de California, Irvine. Más específicamente, ALEKS está basado en la Teoría de los Espacios de Conocimiento (Knowledge Space Theory) de principios de los 80’s. Teoría desarrollada por los matemáticos Jean-Claude Falmagne y Jean-Paul Doignon. 

El concepto fundamental de esta teoría es el "estado el conocimiento", traducido en la evaluación adaptativa, de un conjunto de problemas, que el estudiante puede resolver en un curso en particular (llámese Álgebra o Geometría, por ejemplo). A diferencia de los tradicionales exámenes de selección múltiple, (que en su mayoría arrojan una calificación numérica para medir los resultados), la de ALEKS genera dos grandes listas de problemas, clasificadas en: lo que el estudiante puede hacer y qué temas el estudiante está listo para aprender.

Un lenguaje matemático para evaluar

ALEKS cambia totalmente la forma de evaluar el conocimiento. La teoría en la cual está basada, usa un lenguaje matemático para evaluar más precisamente, el estado de conocimiento (conjunto de habilidades, temas y conceptos, que domina un estudiante). Los temas pueden ser olvidados, pero cuando los conceptos son aprendidos por el estudiante, se puede pasar a un estado diferente de conocimiento e ir avanzando en temas más complejos usando el camino más eficiente para ello.

ALEKS comienza evaluando al alumno, realizándole entre 20 y 30 preguntas abiertas (más no de selección múltiple) que se van adaptando a cada estudiante, y de esta manera se va creando su propia estructura de conocimiento. Dicha estructura se va formando a través de la combinatoria y probabilística, por ejemplo, en un espacio de conocimiento con sólo cinco temas o conceptos, se tendrían 16 factibles estados de conocimientos. Gráficamente, un ejemplo de espacio de conocimiento con solo 4 temas (a,b,c,d), podría representarse como:

Representación gráfica de una estructura de conocimiento (posibles estados y caminos de aprendizaje)
Representación gráfica de una estructura de conocimiento (posibles estados y caminos de aprendizaje)
Ahora imagine la gráfica de un espacio de conocimiento con 100 temas donde se tendrían trillones de estados de conocimientos factibles. Si quiere tener una idea de esta enorme estructura, puede consultar la guía What Makes ALEKS Unique de McGraw-Hill Education.

El corazón de Aleks: un motor de Inteligencia Artificial

Algoritmos computaciones son creados para que rápida y eficientemente se construyan y apliquen dichas estructuras de conocimiento. La interacción con el estudiante se hace a través del ciclo personalizado evaluación-aprendizaje. Mediante ejercicios "inteligentemente" sugeridos por la plataforma ALEKS, con ejemplos paso a paso, el estudiante podrá entender cada vez más. Al mismo tiempo ALEKS va sabiendo el estado de conocimiento del estudiante (los temas que sabe, cuáles no sabe y cuáles está preparado para aprender), graba las respuestas buenas, las malas y lo guía para que aprenda a través de los trillones de estados de conocimientos factibles.

Grandes volúmenes de datos han sido recopilados durante años provenientes de los millones de estudiantes que han utilizado esta plataforma de inteligencia artificial, incluyendo una inmensa y variada cantidad de datos estadísticos durante la evaluación-aprendizaje de los estudiantes que han aprendido con ALEKS. Esta data le ha permitido a ALEKS construir continuamente todos los estados factibles de conocimiento con la estructura dentro del espacio de conocimiento, generando la trayectoria personalizada para que cada estudiante domine los temas de un curso específico.

Los resultados de la evaluación de ALEKS

ALEKS no arroja un puntaje como resultado de la evaluación. Es mediante un gráfico circular de colores, como los estudiantes van sabiendo de sus resultados (estado del conocimiento). Cada pedazo del gráfico produce una lista de temas que el estudiante puede escoger para trabajar. Por cada tema escogido, ALEKS le explica, le sugiere y le pide que repase para asegurarse de que el estudiante domina el tema.

El ciclo de evaluación individualizada y aprendizaje adaptativo continúa a lo largo del aprendizaje del estudiante en ALEKS para asegurarse de que el estudiante ha dominado y retenido realmente los conceptos presentados. El aprendizaje con ALEKS se traduce en lecciones con problemas prácticos y recursos adicionales. Cada tipo de problema tiene un número extremadamente grande de instancias específicas. Estas instancias son generadas algorítmicamente por ALEKS. Cada vez que un estudiante domina un tema adicional, ALEKS actualiza inmediatamente el estado de conocimiento del estudiante y proporciona al estudiante una nueva lista de temas que está listo para aprender. El resultado es una re-optimización continua de la trayectoria de aprendizaje del estudiante.

Al final, el estudiante tiene una comprensión más profunda de la materia y mejora el dominio de los temas. Un 90% de aprendizaje efectivo, garantiza esta plataforma de inteligencia artificial.

Para los profesores, ALEKS les permite ahorrar tiempo en la realización de tareas administrativas, como por ejemplo, calificar, asignar tareas y preparar exámenes. Los docentes pueden hacer el monitoreo grupal, a través de cuadros de mando, para ver los tiempos que cada estudiante dedicó por día en la plataforma, los temas que aprendieron por hora, qué estudiante es de alto rendimiento, quiénes no le ponen interés. Así se puede enfocar en lo que realmente necesita cada alumno para ayudarlo y guiarlo en obtener el conocimiento según las necesidades de cada alumno.




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