Sistema predictivo progresivo de clasificación probabilística como guía para el aprendizaje

• Autores: Carlos-José Villagrá Arnedo
• Directores de la Tesis: Faraón Llorens Largo (codir. tes.) , Rafael Molina Carmona (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat d'Alacant / Universidad de Alicante ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ramón Rizo Aldeguer (presid.) , Alejandro Rabasa Dolado (secret.) , Mercedes Marqués Andrés (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUA
• Resumen

  • El trabajo realizado en esta tesis está basado en el desarrollo de un modelo de predicción progresiva que mejora el proceso de enseñanza-aprendizaje a través del uso de las tecnologías de la información y, en particular, de las técnicas de inteligencia artificial.

    Este modelo tiene como base un sistema interactivo gamificado que gestiona las prácticas de la asignatura Matemáticas I, en las que se aprende razonamiento lógico a través de un videojuego llamado PLMan, muy similar al comecocos (PacMan). Los estudiantes acceden durante el curso a este sistema y van progresando y acumulando nota en las prácticas de la asignatura mediante la resolución de mapas del videojuego PLMan.

    Los datos procedentes de la interacción de los estudiantes con el sistema gamificado se registran en una base de datos. A partir de estos, se extraen unas características representativas del estado de los estudiantes, consistentes en datos de uso del sistema y resultados de aprendizaje.

    El modelo usa la técnica de Machine Learning SVM, y obtiene como resultado la clasificación semanal de los estudiantes en forma de probabilidad de que se encuentren en cada una de tres posibles clases: rendimiento alto, normal y bajo, acumulando los datos recogidos hasta la semana en curso.

    Se han realizado experimentos con los datos recogidos durante el curso 2014/15, correspondientes a 336 estudiantes, obteniendo buenos resultados en cuanto a la precisión del algoritmo SVM propuesto. A continuación, se ha realizado un análisis exhaustivo de la correlación de las características empleadas con la nota final, extrayendo las que presentan una mayor relación lineal con esta última. Después, se ha realizado un nuevo experimento empleando sólo estas características seleccionadas, obteniendo unos resultados similares aunque ligeramente inferiores a los de la experiencia inicial, lo que denota que pueden existir relaciones no lineales entre las variables que la técnica SVM puede detectar.

    Por último, el modelo planteado presenta los resultados obtenidos de forma que proporcionen información valiosa para profesores y estudiantes. Esta información se muestra en forma de gráficas fáciles de interpretar, constituyendo un mecanismo que permite detectar estudiantes que están en riesgo de fracasar y, en cualquier caso, permite guiarlos para que obtengan el máximo rendimiento.

    En definitiva, se trata de un modelo de predicción del rendimiento del estudiante con dos aportaciones principales: clasificación en tres clases con valores de probabilidad y de forma progresiva, y la información visual en forma de gráficas, que representan un mecanismo de guía para la mejora del proceso de enseñanza-aprendizaje.