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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN DEPARTAMENTO DE TEORÍA DE LA SEÑAL Y COMUNICACIONES E INGENIERÍA TELEMÁTICA

TESIS DOCTORAL: CONTRIBUCIÓN A LA APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL PARA EL DISEÑO EFECTIVO DE SISTEMAS ADAPTATIVOS DE APRENDIZAJE COMPETITIVO

Presentada por ELENA VERDÚ PÉREZ para optar al grado de doctora por la Universidad de ValladolidDirigida por: María Jesús Verdú Pérez Luisa María Regueras Santos

Esta tesis doctoral se la dedico a mi familia, especialmente a mis padres porque sin su inestimable ayuda y su apoyo incondicional no hubiera podido realizar este trabajo, y a mis hijas Diana y Elena, que, sin saberlo, han sido mi fuente de energía y mi inyección de voluntad.

Además, quería agradecer a mis compañeros yamigos María Jesús, Luisa y Juan Pablo, por su apoyo, consejos, y ayuda durante el desarrollo de esta tesis.

Por último, quería también dar las gracias a todos los profesores y compañeros que de una manera u otra me han ayudado en el desarrollo tanto de mi carrera académica como profesional en la Universidad de Valladolid y en CEDETEL.

Julio de 2010

Tesis Doctoral de Elena Verdú Pérez

iRESUMEN

El objetivo principal de esta tesis consiste en la propuesta y validación de métodos basados en técnicas de Inteligencia Artificial para la estimación del nivel de dificultad de los desafíos propuestos en el Entorno On-line de Aprendizaje Competitivo QUESTOURnament, que permita el posterior establecimiento de concursos o itinerarios de aprendizaje para grupos de alumnos según su nivelde conocimiento. QUESTOURnament es una herramienta telemática que permite el desarrollo de concursos y tiene un fuerte carácter competitivo. Un estudio detallado del estado de arte de los sistemas para el aprendizaje competitivo ha permitido identificar sus ventajas e incovenientes. Algunas de las ventajas encontradas son la mejora de los resultados académicos, el aumento de la motivación o laprotección de la propiedad intelectual. Entre las desventajas se encuentra el aumento de estrés y presión o las diferencias en motivación existentes entre los alumnos según su posición en la clasificación. Se ha realizado también un estudio del estado de arte de los sistemas de aprendizaje adaptativo, estudiando sus funcionalidades y soluciones técnicas y analizando su efectividad respecto a losresultados académicos y al aumento del grado de satisfacción de los estudiantes. A partir de los dos estudios anteriores se han podido identificar importantes potencialidades de los sistemas adaptativos para su aplicación al aprendizaje competitivo, como la posibilidad de formar grupos de alumnos con similares capacidades y la posibilidad de presentar preguntas adecuadas al nivel de conocimiento delgrupo. Así, se propone el sistema QUESTOURnament adaptativo, que incluye tres estrategias fundamentales: estimar el nivel de dificultad de las preguntas o desafíos presentados en QUESTOURnament, formar grupos de alumnos cuyos resultados de aprendizaje son similares para que compitan entre sí y seleccionar las preguntas adecuadas para cada uno de los grupos de alumnos. El estudio del estado de artede los sistemas de aprendizaje adaptativo ha permitido conocer las soluciones técnicas empleadas en los sistemas adaptativos, comprobando que no son aplicables directamente al sistema QUESTOURnament. Por tanto, se propone una nueva solución, basada en algoritmos genéticos y lógica difusa que permite estimar el nivel de dificultad de las preguntas en función del comportamiento de los alumnos alresponderlas y, así, reclasificar los desafíos propuestos en la herramienta QUESTOURnament. El sistema ha sido validado contra un grupo de expertos y se puede afirmar que el sistema ha estimado el nivel de dificultad de los desafíos, tal y como lo haría un experto humano.

Tesis Doctoral de Elena Verdú Pérez

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ABSTRACT

The main objective of this thesis is the proposal and validation...