Escuela de ingenieria informatica



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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE VALPARAISO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERIA INFORMATICA


Resumen Ejecutivo

Avance
Proyecto II - INF 499
Sistema de Autoevaluación para Dispositivos Móviles”


Fecha: 25 Septiembre 2009

Nombre Autor: Patricio Alberto Quezada Ugarte

Profesor Guia: José Miguel Rubio León

Profesor Correferente: Broderick Crawford Labrin

Resumen:


Este “Sistema de Autoevaluación Inteligente para Dispositivos Móviles”, ofrece la posibilidad a los alumnos de auto-evaluarse para comprobar sus conocimientos mediante la realización de exámenes tipo test sobre Dispositivos Móviles. Para este sistema se debe desarrollar un ‘Algoritmo de Evaluación Inteligente’, el que se fundamenta en la Teoría de Respuesta al Item y en los Test Adaptativos Informatizados. El alumno contesta una pregunta que se visualiza en su dispositivo móvil y el sistema genera la siguiente pregunta atendiendo al resultado de la pregunta anterior recién contestada.

Palabras claves: Dispositivo Móvil, Algoritmo de Evaluación Inteligente, Teoría de Respuesta al Item, Test Adaptativos Informatizados, J2ME, .NET Compact Framework.



1.- Introducción y discusión bibliográfica
En el mundo actual las nuevas tecnologías avanzan a pasos agigantados, es por eso, que en este proyecto se aprovecha de utilizar una que en distintos sectores del mercado como la banca, telefonía, entretención y otros, ha crecido enormemente, nos referimos a los dispositivos móviles fuertemente usados para realización de trámites a distancia, o como oficina móvil y muchos sistemas móviles destinados a que sean mucho más personales, de “bolsillo”
En este caso se aprovechará el uso de equipos móviles como las PDAs o PCs de bolsillo, en el área de la educación, desarrollando un sistema de autoevaluación inteligente, con el cuál se busca facilitar la tarea tanto de profesores como de alumnos, especialmente en momentos cercanos a la realización de una evaluación ya que se intenta mejorar la forma de realizar dichas evaluaciones para darle mas espacio a profesores para realizar otras tareas o trabajos y a los alumnos para que por si mismos puedan evaluarse y saber como se encuentran realmente a nivel de conocimientos, con respecto a los contenidos de un curso, recibiendo de forma inmediata su nota o evaluación si tener que esperar a que pase un periodo de tiempo considerable antes que el profesor revise y les entregue los resultados, como ocurre en la actualidad y que todos sabemos lo complicado que es realizar una prueba por parte del profesor, que tiene que hacer las preguntas para las pruebas o exámenes con respecto al contenido del curso, cada periodo académico, y después tener que corregirlas una por una, lo que ocupa tiempo considerable, especialmente si el profesor imparte más de un curso, y para los alumnos el tener que estar un tiempo determinado respondiendo de forma escrita la evaluación y después esperar a que el profesor entregue los resultados.
Para conocer antecedentes sobre ciertos temas involucrados en este proyecto, se consulta mediante internet y algunos documentos de apoyo usados en ciertos cursos contenidos dentro de la carrera de Ingeniería de Ejecución Informática de nuestra Universidad.

2.- Análisis de objetivos y metodología
2.1 Estado del arte:

A nivel educacional y específicamente para el desarrollo de sistemas de autoevaluación, se han realizado distintos proyectos de investigación y desarrollo, aunque la gran diferencia, y que sin duda entrega algún valor agregado al “Sistema de Autoevaluación Inteligente para Dispositivos Móviles”, es que ellos han sido implementados para trabajar mediante la Web, o mediante un software de escritorio; por lo tanto lo nuevo del sistema de autoevaluación de este proyecto es que está pensado para utilizarlo en un Dispositivo Móvil. Además, los sistemas señalados son del extranjero por lo que sería de gran utilidad en nuestro país realizar este proyecto y más aún si se trata de destinarlo a equipos móviles. A continuación, se presentan algunos ejemplos de dichos sistemas:




  • Sistema de Autoevaluación Universidad Abierta y a Distancia (UNAD)

Este es un sistema llamado “Sistema de autoevaluación y retroalimentación inteligente aplicadas a cursos académicos dentro de un proceso de aprendizaje”, que ha sido realizado por alumnos de la UNAD (con sedes en Colombia y Estados Unidos), el cuál está desarrollado para los cursos virtuales de dicha Universidad, a través de su sitio Web, donde los estudiantes inscritos son protagonistas principales de su formación y los cursos virtuales una herramienta pedagógica donde está incluido este sistema de autoevaluación con un grado de inteligencia para que los alumnos interactúen de una manera transparente y vayan conociendo su nivel de aprendizaje a través del sistema autoevaluativo.




  • Sistema de Evaluación “Avaluator”:

También existe un software de escritorio llamado Avaluator 3.0, que fue diseñado para evaluar alumnos de distintos niveles. Este sistema es totalmente gratuito, aunque su uso es exclusivo del mundo académico y consta de dos aplicaciones: un editor para formular preguntas de control y un programa que pregunta y evalúalos contenidos formulados por el editor. Además de un conjunto de preguntas correspondientes al ramo de Ciencias Sociales. Su desarrollador es José Fernando Fernández Alcalde [JFFA], Profesor de Informática y Tecnología de la “Escola Cultural” ubicada en Badola (Barcelona), España.


El programa edita y realiza 6 tipos de evaluaciones: Tipo test, pregunta con respuesta corta, pregunta referida a una imagen con respuesta corta, pregunta referida a colorear una zona de un gráfico, preguntas de verdadero o falso y preguntas de comprensión de lectura de un pequeño texto.


  • ALEVIN:

Para este sistema de autoevaluación se pide un algoritmo que tenga inteligencia para evaluar las respuestas y seleccionar la siguiente pregunta en base a ellas, este tipo de algoritmo ya existe y se llama ALEVIN (Algoritmo de Evaluación Inteligente), el cuál ha sido desarrollado en lenguaje Java, por Ingenieros de la Universidad de Alcalá (España), motivados por la propuesta de un sistema de autoevaluación sobre móviles, aunque no es abierto y sólo se puede obtener información más detallada sobre él en el libro llamado “ALEVIN – Algoritmo de Evaluación Inteligente”, de la Editorial Universidad de Alcalá de Henares.


Para obtener mayor información con respecto del ALEVIN, se intentó reiteradas veces poder tener comunicación directa, vía correo electrónico, con personal de la Universidad de Alcalá, del área de Ingeniería Informática, específicamente con su secretaría y también directamente con el Director de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática, Sr. León González Sotos, quién fue la única persona que respondió a la petición de ayuda por información sobre este tema, diciendo que: “he reenviado su mensaje al profesor Dr. José María Gutiérrez, del departamento de Ciencias de la Computación de esta universidad que creo es la persona adecuada para ayudarle” [GonzS], pero lamentablemente sin correr la misma suerte de recibir una respuesta como ocurrió con el Director de la Escuela.
Por lo tanto, al nombre de este proyecto se le quitará el término de ‘inteligencia’, para mejor llamarlo “Sistema de Autoevaluación para Dispositivos Móviles”, por lo que el uso de dicho término se limita al ALEVIN (Algoritmo de Evaluación Inteligente) desarrollado en la Universidad de Alcalá, por ser parte del nombre de ese algoritmo y del cuál no hay mayor información.
Este algoritmo se basa en:
- Teoría de Respuesta al Item (TRI):

La teoría de respuesta al ítem (TRI ó IRT por sus siglas más conocidas, en inglés), teoría del rasgo latente (TRL) o teoría de respuesta al reactivo (TRR), es un desarrollo reciente de la psicometría, y como tal se refiere también a un modelo matemático propuesto para medir el funcionamiento mental humano. Cuyo origen se asocia con el trabajo del matemático danés Georg Rasch (1960), y con libro publicado en 1968 por los norteamericanos Lord y Novick, aunque parece cada vez más claro que ideas muy semejantes ya habían sido expuestas antes, incluso en los fundadores del campo (Louis Leon Thurstone, 1912 y Alfred Binet, 1905).


Psicometría, una rama de la psicología dedicada, por un lado, a medir rasgos de personalidad, capacidades mentales, nivel de conocimientos y estados de opinión o actitud, y, por otro lado, a la aplicación e investigación de los tests y cuestionarios, con el objetivo de generar pautas de construcción y depuración de estas herramientas de medición que garanticen unos mínimos de validez, fiabilidad y consistencia.
- Test Adaptativos Informatizados (TAI):
En la actualidad, la labor de los profesores a la hora de la calificación de los exámenes y las preguntas escritas se hace difícil pues deben dedicarle mucho tiempo a esta tarea. Por lo que la utilización de los TAIs permitirán agilizar los procesos de confección, aplicación y revisión de los exámenes; evaluar a los estudiantes sin la intervención continua de los profesores; certificarlos académicamente en el conocimiento de una aplicación o técnica determinada y; la elaboración y calificación automática de pruebas para la autoevaluación de los estudiantes.
2.2 Objetivos Generales:
- Generales:

Este proyecto tiene como objeto crear un Sistema de Autoevaluación Inteligente para Dispositivos Móviles como una alternativa, en el ámbito de la educación, para evaluar a los alumnos, aprovechando las nuevas tecnologías existentes hoy en día, como es el caso de los dispositivos móviles, cuya masificación está en proceso y especialmente los establecimientos educacionales (entre otros como por ejemplo empresas bancarias) los adquieren para estar al día tecnológicamente.


- Específicos:
El objetivo de este sistema es ayudar a mejorar la forma de evaluar a los alumnos, automatizando la manera de realizar dichas evaluaciones, dejando de lado las pruebas o exámenes escritos en papel para los que el profesor debe destinar tiempo considerable tanto para diseñarlos como para corregirlos, especialmente si los cursos son numerosos, sabiendo que cada profesor imparte más de un curso por período.
De esta forma, ayudar a los alumnos a que puedan evaluar por sí mismos sus conocimientos, dándose cuenta de forma personal y de inmediato sobre su nivel de aprendizaje con respecto a las materias presentadas en los cursos y que sean evaluadas por este test.
2.3 Casos de uso:
Alto Nivel:
Caso de uso: Login

Participantes: Profesor, Alumno

Tipo: Primario ( en los demás)

Descripción: Para ingresar al sistema, cualquiera sea el perfil, tanto profesor como alumno, debe ingresar su nombre de usuario y contraseña, así, dependiendo el tipo de usuario que sea, el usuario podrá acceder a realizar sus tareas correspondientes, en el caso del profesor, también puede entrar a sus funciones vía Web para tener más opciones de administrar el curso.

Caso de uso: Cargar Preguntas

Participantes: Profesor

Tipo: Primario

Descripción: El profesor, previamente identificado a través del login del programa, con nombre de usuario y contraseña, puede cargar las preguntas, correspondientes al curso que imparte, que se encuentran predefinidas en la base de datos, a la memoria del programa, como también puede ingresar nuevas preguntas si lo estima conveniente; estas tareas las puede realizar a través de su dispositivo y vía Web en su administrador de curso.
Caso de uso: Administrar Alumnos

Participantes: Profesor

Tipo: Primario

Descripción: Una vez que ingresó con su usuario y contraseña, el profesor puede administrar a los alumnos de su curso en el sistema, para lo cual puede ingresar un nuevo alumno, eliminar algún alumno, ver los alumnos que han realizado el test y sus notas, además de darle el permiso a algún alumno que requiera realizar el test nuevamente. Como es una tarea del usuario Profesor, además de ser realizada desde un dispositivo móvil, puede hacerse desde el administrador de curso vía Web.
Caso de uso: Realizar Test

Participantes: Alumno

Tipo: Primario

Descripción: Tras haber ingresado al sistema con su nombre de usuario y contraseña, el alumno entra a rendir el test en caso de que no lo haya realizado antes; si el alumno ya realizó anteriormente el test, tendrá que tener el permiso del profesor para realizarlo de nuevo y que éste haya desbloqueado el sistema para dicho alumno y así pueda realizar el test nuevamente, si el profesor no da ese permiso, el sistema le avisa al alumno que no puede ingresar al test porque ya lo realizó. Una vez que el alumno ha contestado las preguntas del test, el sistema le mostrará su calificación.
2.4 Metodología:
Para este proyecto se utiliza una metodología de desarrollo incremental, con el cual se realizan pequeñas “cascadas”, ya que los requerimientos del sistema son conocidos por lo que es mejor para llevar un orden en el desarrollo del proyecto con pasos definidos como lo define el método cascada y con ello poder ir cubriendo cierta cantidad de requerimientos en una mini cascada por cada iteración, con lo cual el programa va cubriendo cada vez más requerimientos y se va incrementando cada vez que se realiza una iteración.
Cada semana de tiene un prototipo desarrollado a través de una pequeña cascada, el cuál cubre ciertos requerimientos, para luego continuar desarrollando, es decir, una nueva iteración con otra “cascada”, que cubra un nuevo grupo de requerimientos y así ir incrementando el programa a partir del primer prototipo desarrollado.
Para realizar las iteraciones se utiliza el método incremental, ya que al tener un prototipo listo y que cubre de buena forma un grupo de requerimientos, se continúa el desarrollo sobre el mismo, cubriendo nuevos requerimientos a través de una nueva pequeña “cascada”, para tener un nuevo prototipo evolucionado del anterior, es decir, más grande ya que cubre los requerimientos tanto del prototipo de la iteración anterior como de la actual.
A pesar de que para el modelamiento de este proyecto se está utilizando UML, no se utiliza la metodología de Proceso Unificado o UP, ya que, siendo que esta metodología se basa en UML para el modelado, no implica que UML sea un lenguaje exclusivo para UP, por lo tanto este lenguaje de modelado es independiente a la metodología que se utilice y por esto, se puede usar para modelar el sistema trabajando con cualquier metodología, como en el caso de este proyecto, el de cascada junto a iterativo-evolutivo con prototipos desechables.
2.5 Tecnologías para solucionar el problema:
[J2ME-DMov] y [.NET-DMov] describen las tecnologías señaladas a continuación.
- J2ME (Java 2 Mobile Edition):
Es la única opción real que permite un desarrollo multiplataforma para dispositivos móviles. Tiene una estructura altamente modular para adaptarse a las características de cada dispositivo.
La mayoría de los dispositivos móviles actuales soportan la configuración CLDC (Connected Limited Device Configuration), que, junto con la configuración CDC, define el entorno mínimo necesario para la ejecución de aplicaciones java en un gran conjunto de dispositivos móviles. La configuración CLDC se utiliza para dispositivos cuyos recursos, como por ejemplo, de cálculo, memoria, batería y acceso a la red, son limitados.
Los perfiles definen paquetes adicionales para soportar funcionalidades básicas imprescindibles de cada familia de dispositivos y el perfil más común con la configuración CLDC, es MIDP (Mobile Information Device Profile).
MIDP permite el desarrollo de aplicaciones con interfaz de usuario sencilla, adaptada a móviles, posee un API especializado para juegos, permite la persistencia básica, conexión por red y sonido. El mayor éxito de MIDP se debe a la implementación de juegos.
La programación MIDP para la configuración CLDC requiere la instalación de Sun Java Wireless Toolkit, que posee un emulador de dispositivos móviles.


- .Net Compact Framework:
Es un conjunto de tecnologías creadas por Microsoft que posibilitan crear programas y comunicarlos entre sí con independencia del lenguaje de programación y la plataforma en que se ejecuten; para esto, la máquina en que se desea ejecutar el programa debe soportar y tener instalado .NET.
El programa puede ser desarrollado en cualquiera de los lenguajes encontrados en el amplio conjunto de .NET, como son, por ejemplo, Visual Basic .NET, C++, C#, entre otros.
Para esto, se han creado elementos básicos como:
Common Language Runtime (CLR), que se encarga de ejecutar las aplicaciones, crear el entorno de ejecución en la máquina, entre otras; el código fuente es convertido en código intermedio “standard” y el CLR traduce dicho código intermedio al código máquina de la arquitectura concreta para que el procesador ejecute las instrucciones.
Base Class Library (BCL), que es un conjunto de librerías y clases que usan los lenguajes de programación .NET, que ofrece la funcionalidad básica como vectores, arrays, hasta librerías de Base de Datos.
Por sobre los elementos CLR y BCL, residen otros como Windows Form, para aplicaciones de formularios, ASP.NET, que evoluciona de ASP’s comunes, para la creación de páginas webs dinámicas, y Web Services, para invocar de forma remota a servicios de todo tipo a través de la Web.
Aprovechando esta propiedad de .NET, se pueden crear aplicaciones para móviles de manera más fácil y para lo cuál se creó .NET Compact Framework, con esto, se puede programar sin ser especialista en dispositivos móviles, de la misma forma como se programan aplicaciones ‘normales’ ya que el CLR se ocuparía del resto. El problema es que el procesador de un móvil es mucho menos potente por lo que en necesario que el CLR sea reducido. Consecuencia de ésto, es que se eliminan clases que requieran mayor proceso o que no se puedan implementar en estos dispositivos, aunque de igual forma el conjunto funcional de clases en Compact Framework sigue siendo muy amplio y las características básicas propias de .NET siguen intactas.
Para el desarrollo de aplicaciones existen, entre otras, la herramienta de desarrollo Visual Studio .NET, en sus versiones 2003, 2005 y 2008, que poseen distintos tipos de planillas de proyectos, dentro de las cuáles se encuentra una específica para dispositivos móviles, además poseen funciones útiles como emulador de móviles como PocketPC, el despliegue automático a un dispositivo real, etc. Con Visual Studio se puede ejecutar la aplicación en un dispositivo móvil real, mientras se hace la depuración en el mismo PC.

3.- Diseño y resolución
3.1.- Diseño
- Diagrama de clases:
El diagrama de clases primario muestra las clases por las que será construido el programa, el cuál consta de un Usuario, del cuya heredan otras dos clases, Profesor y Alumno, que representan los perfil que puede tomar un usuario del programa. También encontramos las clases Test y Preguntas. Con esto se muestra que un Usuario comienza el programa en la clase más general que es Test, donde debe identificarse para poder ingresar a su perfil correspondiente. Si ingresa con perfil de Profesor, se encarga de administrar a los Alumnos del curso y también las Preguntas. En caso de que ingrese un usuario con perfil Alumno, se mantendrá en el Test, para realizar su evaluación mediante las preguntas que Test selecciona desde el conjunto de Preguntas guardadas en el sistema. Mientras que el definitivo, agrega al anterior la clase ‘Curso’, para que el programa funcione con alumnos y preguntas de distintos cursos.



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