Internet de Educativa

El acceso masivo a Internet tiene apenas 20 años y durante este tiempo los Servicios Web han revolucionado por completo nuestra interacción – entonces, ¿cómo nos transformará Internet en los próximos 20 años?

Este artículo explica cómo se puede diseñar la arquitectura de tecnologías para permitir que el aprendizaje florezca en el mundo emergente de la Internet de las Cosas.

Más allá de la “Internet Social”

En 2008, el número de cosas conectadas a Internet excedía el número de personas en la Tierra – pero esto sigue siendo menos del 1% de todas las cosas físicas del mundo actual. Cisco’s Internet Business Solutions Group (IBSG) predice que habrá unos 25 billones de dispositivos conectados para el año 2015, y 50 billones para el año 2020, mientras que IDC (International Data Corporation) estima que la comunicación entre máquinas crecerá al 41% de la comunicación a través de Internet para el año 2020.

La Internet de las Cosas representa un gran cambio de cómo se utiliza la informática (IT). La computadora personal y la ‘Internet de las Personas’ definieron la era Informática anterior. La Internet de las Cosas será definida por tecnologías integradas y ubicuas como la impresión 3D, sensado avanzado y administración de la energía.

Smart clothing

Un ejemplo claro de este Nuevo mundo es la ropa, Tshirt OS de Cutecircuit –

 

3d printing

Otro ejemplo es el rápido desarrollo y difusión de la impresión en 3D-

La Internet de los dispositivos  está avanzando repentinamente en áreas como la industria, la medicina y el transporte; ¿pero que hay de la educación? Las iniciativas de ‘Ciudades Inteligentes’ atraen la mayor atención; ¿pero qué hay de la Educación Inteligente? ¿Que hay de la ‘Internet de las Cosas Educativas’?

Para poder responder esta pregunta, ocho escuelas en el Reino Unido formarán parte de un esquema con un presupuesto de $1,2m para descubrir cómo la “Internet de las Cosas” puede mejorar el aprendizaje de ciencia, tecnología y geografía. Se enseñará a alumnos y docentes a medir y compartir datos – mediante el uso de tecnología de Internet de las Cosas – de manera que permita hacer más divertido el aprendizaje, relacionarse directamente con el curriculum, y básicamente inspirar el diseño de la nueva generación de escuelas.

Mientras que estas nuevas escuelas en países desarrollados utilizan a diario el manejo avanzado de energía y seguridad, la tecnología de la Internet de las Cosas, se está gestando un cambio más fundamental. Hay una evidente transición hacia el enfoque “Autodidacta” (Do It Yourself – DIY) en la tecnología que se aplica en el aula. Un buen ejemplo de esto es el kit de cámaras digitales Bigshot– http://www.bigshotcamera.com

Una parte clave de esta tendencia de “Autodidacta” (DIY) es el uso en crecimiento de mini computadoras de placa integrada, en particular la Arduino y la Raspberry Pi. Arduino es un sistema completamente integrado, mientras que la Raspberry Pi tiene tanto funcionalidades integradas como de PC. Ambas están diseñadas para enseñar ciencia de la computación y electrónica, y están optimizadas para manejar tecnología de control – es decir: el mundo de los sensores, motores, pantallas, etc (Cosas).

Sin embargo, Arduino y Raspberry Pi has acelerado el enfoque Constructivista. Para obtener resultados de estos sistemas, los usuarios deben comprender realmente cómo funciona la tecnología, y una vez que los niños entienden los conceptos básicos, se libera su imaginación y creatividad. En una época en que algunos ‘niños creen que el queso sale de las plantas’ uno se pregunta de dónde creen que vienen los aparatos electrónicos, por lo que es grandioso ver cuando los niños se conectan más al mundo real de cómo funcionan las cosas.

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Arduino – la herramienta más famosa del mundo para el aprendizaje de electrónica

Arduino y Rasberry Pi están rodeadas de un ecosistema vasto y complejo de dispositivos y códigos, y uno de los dispositivos más notables es el Makey Makey. Proveniente del mismo campo que nos dio Lego Mindstorms y Scratch, MaKey MaKey es una placa de circuito impreso con pinzas cocodrilo y cables que permite al usuario convertir prácticamente cualquier objeto en una tecla de un teclado de computadora. Por ejemplo, una banana podría ser utilizada para la letra ‘A’, una figura de plastilina para la letra ‘B’, y una moneda para la letra ‘C’. Usando este simple principio, se puede convertir una escalera en un piano, o los trazos de lápiz de grafito en un papel pueden utilizarse con un controlador de videojuegos.

Makey Makey

 

Ni la Arduino ni la Raspberry Pi están cerca de ser tan prolíferas como las PCs o Tablets, y se venden en una pequeña fracción del volumen de los dispositivos de consumidores y empresariales que se abren paso en el área de la Educación – decenas de miles por mes en comparación a millones. Sin embargo, a diferencia de las PCs y Tablets, Arduino y Raspberry Pi han sido diseñadas específicamente para la educación – entonces ¿son ellas las que nos muestran el camino a seguir?

El costo de un set completo para el aula de Raspberry Pis (alrededor de $35 c/u) con navegación de Internet, herramientas de productividad, periféricos, sensores y dispositivos que sería aproximadamente la mitad del set equivalente de Tablets o PCs. De todas maneras, la gran desventaja de la  Raspberry Pi es que requiere de paciencia y altos niveles de conocimiento técnico para su configuración y operación – los usuarios necesitan familiarizarse con Linux y notación de líneas de comando. En la actualidad el ambiente de soporte de  Raspberry Pi está muy por debajo de lo que sería óptimamente organizado como para una proliferación masiva.

Para tener una mejor idea de qué puede significar la Internet de las Cosas para la Educación, necesitamos observar más allá del mundo “Autodidacta” (DIY World) y pensar sobre una arquitectura completa de la “Internet de las Cosas Educativas”.

Hacia una “Internet Educativa”

Las necesidades deberían guiar el diseño de la Internet de las Cosas Educativas – no al revés. Como con todas las preguntas sobre tecnología, la primera que debemos formular es “¿por qué?”. ¿Qué escenarios nuevos nos debería brindar una ‘Internet de las Cosas Educativas’? Aquí tenemos algunos ejemplos:

Conocimientos sobre Tecnología.

En los próximos 20 años, las máquinas tomarán mayor cantidad de decisiones. En un mundo en que tantas cosas se pueden sensar y observar, la seguridad y la privacidad adquieren nuevos significados y relevancia. En un mundo en que los sistemas serán en su mayoría manejados de manera remota, los tecnócratas controlarán la mayor parte del mundo en el que vivimos. Es muy importante, por lo tanto, que los niños logren entender cómo funciona este Nuevo mundo, y que aprendan a construirlo y controlarlo. Para alcanzar este entendimiento, los niños necesitan tener la oportunidad de crear sistemas que combinen la ciencia de la computación con la electrónica y el diseño de productos.

Ciencia, Tecnología y Geografía.

El uso de sensores, registradores de datos y dispositivos electrónicos básicos han sido por mucho tiempo parte del curriculum Nacional del Reino Unido, pero con la proliferación de sensores, dispositivos, drones y kits de bajo costo, es razonable esperar un aumento en el incremento del uso y sofisticación de la aplicación de estas tecnologías alrededor del mundo.

Por ejemplo, el Parrot AR.Drone2.0  permite a los estudiantes hacer un relevamiento de un área usando un teléfono celular. Se graba un video HD en una tarjeta de memoria con conector USB, o es retransmitido directamente al teléfono. Se puede brindar Ciencia (ej. Física de vuelo); Tecnología (ej. OS, redes, control); y Geografía (ej. relevamiento de suelo, observaciones) en un solo paquete, de una manera completamente atractiva para niños de todas las edades.

El desarrollo clave en este espacio es la oportunidad que tienen los niños para aprender a codificar con Scratch, Python y .NET Gadgeteer ofreciéndoles una trayectoria de aprendizaje progresivo. Scratch tiene incluso una manera de controlar el GPIO (dispositivo de entrada/salida para propósitos generales) de la Raspberry Pi, lo que permite a los alumnos a controlar fácilmente una variedad de dispositivos.

Internet of Learning-Things - beginnings
Internet of Learning-Things – beginnings

Scratch ofrece una entrada fácil al mundo de la programación

Aprendizaje ubicuo y conciente del contexto.

Con dispositivos capaces de comunicarse con otros fácilmente, la realidad aumentada debería esparcirse desde los museos y convertir objetos diarios del ambiente en objetos de aprendizaje. Por ejemplo, se podría apuntar el teléfono celular hacia un edificio y ver que había allí en el pasado que tenga importancia histórica; apuntarlo a una planta o animal y obtener datos científicos clave; usar un teléfono para controlar un drone y recibir imágenes en tiempo real del barrio. Los kioskos ofrecen otra plataforma para la realidad aumentada, y Lego nos brinda un buen ejemplo que muestra los tipos de escenarios que nos ofrece la realidad aumentada (AR) –

Aprendizaje a través del juego diario

Un estudio de mercado realizado por Tangull America indicó que el Mercado de juguetes con informática integrada crece un 15% anual, y aumentará las ventas a US $146 billones para el año 2015. Algunos ejemplos incluyen mascotas interactivas, muñecas que comparten secretos, y compañeros de juego “reales” – que miden los cambios de expresión facial y usan Inteligencia Artificial para responder. Hay grandes oportunidades para integrar herramientas de aprendizaje en los juguetes de los niños.

Aprendizaje personalizado

Con un más amplio espectro de oportunidades de aprendizaje disponibles, y un mayor uso de aprendizaje basado en proyectos, se incrementa el potencial para un aprendizaje más personalizado.

Los dispositivos que se conectan a sistemas de grandes (y nano) datos, contenidos y SRM, pueden habilitar más y mejores servicios de aprendizaje electrónico (e-learning) que se adapten dinámicamente a las necesidades del alumno a medida que se desarrolla.

“El aumento de dispositivos conectados a Internet le dará a los alumnos acceso a recursos incalculables de datos auténticos de una forma amigable.  A través de sus conexiones a Internet en dispositivos múltiples, los alumnos recopilarán estos datos y trabajarán con otros alumnos y expertos de todo el mundo para analizar, interpreta y manipular la información y así contribuir de manera significativa al desarrollo del entendimiento social y científico. Como resultado, el aprendizaje se tornará más contextualizado, relevante y significativo.”

Dr Michelle Selinger, Director de Práctica de la Educación en Servicio de Consultoría de Cisco

Exámenes y evaluaciones de alto nivel en cualquier momento y en cualquier lugar.

Casi todos en el mundo se han presentado o se presentarán a algún examen u otro tipo de evaluación de alto nivel. Sistemas de seguridad a nivel de dispositivos, sistemas biométricos integrados como los de reconocimiento facial ofrecen formas de asegurar honestidad en los exámenes. También los dispositivos locales, los routers podrían ser habilitados para seguridad de estándares de evaluación en ‘Zonas de Evaluación’ designadas.

Hacia una Arquitectura de Internet de las Cosas Educativas

El primer problema técnico que necesita ser resuelto es que cada dispositivo conectado a Internet requiere de una dirección de IP para comunicarse con otros dispositivos. Actualmente, la mayor parte del tráfico de Internet ocurre a través de IPv4, que permite ‘apenas’ 4,3 billones de direcciones. La versión actual – IPv6 – permite 7,9 x 1028 veces más direcciones, pero IPv6 e IPv4 no son ínter-operables, por lo que la transición no será inmediata ni sin contratiempos.

El siguiente problema a solucionar es el desarrollo de protocolos para datos, redes, transporte, sesiones y aplicaciones. Hay mucho trabajo en curso como el MQTT (Message Queue Telemetry Transport), un protocolo de conectividad de máquina a máquina/Internet de las Cosas, pero hasta ahora no hay estándares reales para Internet de las Cosas – diferente de la Internet de Personas, que utiliza protocolos como http (para hipertextos), y XMPP (Protocolo extensible de mensajería y comunicación de presencia) (para mensajes instantáneos, comunicación de presencia y chat).

Por lo tanto, lograr alguna forma de estandarización de arquitectura para una Internet de las Cosas Educativas nos va a llevar cierto tiempo.

Sin embargo, mientras tanto, hay conceptos y escenarios que pueden ayudar. Una manera de ver la arquitectura de la Internet de las Cosas Educativas es separarla en capas/categorías funcionales, y ubicar las tecnologías y servicios existentes en dichas capas/categorías:

IoLT Arch

Escenario de Internet de Cosas Educativas

Un alumno ha aprendido algo significativo y ha verificado su aprendizaje a través de una serie de evaluaciones electrónicas comunes. Ahora quiere recibir una calificación completa de su aprendizaje de algún comité oficial de evaluación (ej, Certificado de Educación Secundaria de la Universidad de Oceanía). El alumno encuentra una “Zona de Evaluación” oficial – una sala o área dispuesta según el estándar de examen escrito y monitoreada para verificar la honestidad del evaluado. El alumno ingresa al sistema de evaluación que verifica el usuario a través de dispositivos biométricos de seguridad, luego bloquea el dispositivo para evitar el acceso a recursos locales. Se le presentan las preguntas al alumno quien escribe en el teclado o a mano las respuestas. El dispositivo envía una versión encriptada de las respuestas del alumno a un Router WiFi de Examen Electrónico Listo, (gateway) que retransmite los datos a los servidores, los cuales poseen también un dispositivo de seguridad para verificar la validez y condiciones de seguridad de las respuestas del alumno. A partir de esto, se evalúan las respuestas del examen y se le asigna la calificación a su debido tiempo, enviando luego un certificado encriptado al alumno.

Mientras que esto puede parecer disparatado y problemático, vale la pena dedicar unos minutos a comparar el tipo de avances que se han logrado en finanzas y medicina por Internet y telefonía móvil. Por ejemplo, los diagnósticos médicos están adelantados años luz de los diagnósticos educativos. En una era en la que permitimos que se implanten sensores en el cuerpo humano para monitorear y mejorar la salud en la forma más orientada y precisa, ¿Por que insistimos en que prácticamente todo el mundo deba sentarse en silencio y recordar de memoria hechos registrándolos en hojas de papel para obtener el reconocimiento sobre lo que hayamos aprendido?

A pesar del progreso excepcional con evaluación y exámenes electrónicos (e-assessment & e-examination) en algunos países, un reciente incidente en la Universidad de Kasetsart de Thailand ilustra qué tan lejos deben ir otros lugares. Se fotografió a los alumnos allí usando dispositivos “anti-trampa” improvisados de papel.

The wrong kind of innovation
The wrong kind of innovation

Saque sus propias conclusiones – pero sin discusiones, por favor.

Desafíos

“Necesitamos estar listos para un nuevo ritmo de cambio en el aprendizaje”, dice Jim Wynn, Director de Educación en Promethean.

“Estaremos supeditados a que el contenido esté organizado de tal manera que no entorpezca el aprendizaje y también pienso de manera crucial que el contenido deberá reflejar a las pedagogías de la nueva generación y no a aquellas que están diseñadas para la tecnología de lápiz y papel”.

Otro comentario clave que hizo Jim es que el enfoque ‘Autodidacta’ no va a funcionar por sí solo de manera universal. “Tiene que haber un equilibrio entre explorar-y-descubrir y el aprendizaje dirigido por alguien capacitado”.

Dentro del aprendizaje formal, el desafío mayor será la falta de capacidad técnica en el cuerpo docente. En países en desarrollo, donde algunos docentes ni siquiera saben qué es Facebook, el enfoque ‘Autodidacta’ será un desafío verdadero. Los docentes de este nuevo mundo precisarán estar más capacitados en conocimientos técnicos que en la actualidad, y eso será un desafío importantísimo.

Otro desafío es la inercia de los sistemas de evaluación, y el efecto en cascada que tiene en la educación en general.

Uno de los mayores desafíos, sin embargo, es la distribución dispar de acceso a Internet en el mundo. Mientras que es fascinante teorizar sobre la Internet de las Cosas Educativas en países desarrollados, ¿qué sucede con aquellos que quedan atrás aún de Internet de Personas?

De acuerdo con la Unión Internacional de Telecomunicaciones, el 39% del mundo no usa Internet. Mientras que el uso de Internet es de 31% en países en desarrollo y de 77% en países desarrollados.

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Usuarios de Internet en 2012, datos suministrados por la  Unión Internacional de Telecomunicaciones

Existen varias iniciativas apuntadas a atacar este problema desde distintos ángulos. Por ejemplo, existe la posibilidad de usar antiguas bandas analígicas de TV – VHF/UHF – para proveer acceso a Internet, mientras que el Project Loon está a punto de proveer acceso a Internet a través de globos estratosféricos.

La Internet de las Cosas Educativas requerirá grandes cantidades de trabajo en equipo virtual. Por ejemplo, el proyecto piloto de escuelas ILT (Information and Learning Technology) en el Reino Unido estará dirigido por DISTANCE, un consorcio que incluye al menos 8 organización, entre las cuales hay 3 universidades. De manera interesante, DISTANCE planea crear un núcleo de información digital usando Xively Cloud Services – una plataforma en nube que está creada para propósitos de Internet de las Cosas.

Una Internet de las Cosas Educativas puede ser algo muy lejano para algunos. Sin embargo, del mismo modo que el contenido online está empezando a ser una fuerza revolucionaria para la educación formal en algunas partes del mundo, una nueva era de dispositivos, sensores, pantallas y tecnologías de seguridad y control de muy bajo costo y altamente conectados seguramente hará acelerar el cambio en una dirección muy positiva.

Gracias a Leticia Martinez y Elina Pascucci, Translation San Luis, Argentina, por este excelente traducción. 

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