El presente Proyecto de Innovación Educativa (PIE) tiene como objetivo desarrollar un entorno interactivo online que ofrece tutoriales y ejercicios para enseñar las técnicas utilizadas en la generación de grafos de conocimiento. Además, el presente PIE persigue evaluar el uso de dicho entorno interactivo, así como su impacto en el proceso de aprendizaje del alumnado.

Con este fin, este entorno se implantará y evaluará en las asignaturas de Web Semántica, Linked Data y Grafos de Conocimiento que se imparte tanto en la ETSISI (Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sistemas Informáticos) como en la ETSIINF (Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos) en las titulaciones de Grado de Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial impartidas respectivamente en ambos centros y en la titulación de Grado en Ingeniería Informática impartido en la ETSIINF. Además, se implantará y evaluará en la asignatura Open Data and Knowledge Graphs impartida en el Máster Universitario en Ingeniería Informática, Máster Universitario en Ciencia de Datos, Master in Digital Innovation: Data Science, y Master of Science in Health and Medical Data Analytics ofertados por la ETSIINF. En total, el entorno interactivo online se implantará en 7 asignaturas de diversos grados y másteres universitarios pertenecientes tanto a la ETSISI como a la ETSIINF.

El entorno interactivo online que se presenta en este PIE pretende reforzar el aprendizaje teórico/práctico de las distintas técnicas existentes en la literatura científica para la generación de grafos de conocimiento, una habilidad crucial en el campo de la Web Semántica. Estos grafos de conocimiento son actualmente la base de muchos proyectos de investigación a nivel europeo, o el soporte que utilizan diversas empresas como Google para proyectos avanzados [1]. Por lo tanto, adquirir las capacidades necesarias para su correcta construcción es un paso importante para los alumnos.

El uso de una herramienta o entornos interactivos que, de manera automática, enseñe los conceptos teóricos/prácticos asociados a una materia ha resultado ser beneficioso para los estudiantes según distintos estudios científicos [2]. Cabe destacar que este tipo de enfoque lectivo ha sido adoptado en asignaturas de naturaleza similar como la enseñanza de la programación [3, 4], donde los alumnos no solo necesitan aprender aspectos teóricos, sino que además es necesario que los apliquen en el mayor número de escenarios posibles. Dichos sistemas no solo incrementan la calidad del aprendizaje, ya que permiten constantemente repetir una lección, sino que incrementan la motivación de los alumnos alentándoles mediante retos y problemas a resolver. Como resultado, es de esperar que el entorno interactivo propuesto en el presente PIE ayude a los alumnos a mejorar sus resultados mediante un proceso que los alumnos no perciban como una clase magistral sino como un proceso de aprendizaje activo.

Aprender a generar grafos de conocimiento correctamente requiere no sólo adquirir los conocimientos teóricos correspondientes, sino, ponerlos en práctica el mayor número de veces posible ya que la experiencia es clave en dicho proceso. Para ello, los alumnos requieren de escenarios prácticos y realistas donde poner a prueba sus conocimientos y evaluar los resultados. Sin embargo, la cantidad de escenarios posibles es potencialmente infinita, y el seguimiento necesario por parte de un docente para orientar a los alumnos, así como evaluar las soluciones, es limitado durante el curso. Por lo tanto, incorporar este entorno permitirá a los estudiantes no solo aprender los conceptos teóricos de forma práctica, sino que también les permitiría evaluar su conocimiento con una gran cantidad de ejercicios que abarquen escenarios de diversa naturaleza lo más realistas posibles. Nótese que abordar una gran cantidad de escenarios de forma asistida y guiada no sería posible sin este entorno ya que requeriría que el docente hiciera un seguimiento personal e individual de cada alumno para cada escenario.

[1] https://cloud.google.com/enterprise-knowledge-graph/docs/overview

[2] Gordillo, A. (2019). Effect of an instructor-centered tool for automatic assessment of programming assignments on students’ perceptions and performance. Sustainability, 11(20), 5568.

[3] Automatización de la Retroalimentación en Metodologías de Aprendizaje aplicadas al Diseño de Asignaturas de Programación (ARMADA-P). https://innovacioneducativa.upm.es/proyectos-ie/informacion?anyo=2021-2022&id=516

[4] Retos para aprender a programar: Desarrollo e implantación de una plataforma de publicación y corrección automatizada de retos de programación. https://innovacioneducativa.upm.es/proyectos-ie/informacion?anyo=2021-2022&id=54

El presente PIE tiene como propósito ofrecer a los alumnos la posibilidad de aprender los conceptos teórico/prácticos asociados a la generación de grafos de conocimiento mediante un entorno interactivo online y, además, permitirles enfrentarse a un gran conjunto de ejercicios que les planteen retos lo más realistas posibles. Para alcanzar este propósito, se consideran los siguientes objetivos específicos:

• Desarrollar tutoriales interactivos para la enseñanza de las distintas técnicas de generación de grafos de conocimiento.
• Desarrollar un extenso conjunto de ejercicios interactivos asociados a cada técnica cubiertas en los tutoriales.
• Desarrollar el entorno que publique tanto los tutoriales como los ejercicios y permita su ejecución de forma interactiva.
• Desarrollar un portal web que facilite a los estudiantes el uso de este entorno de forma online.
• Evaluar el uso del entorno desarrollado en las asignaturas donde se implante.
• Diseminar los resultados del proyecto en congresos y/o revistas.

El entorno interactivo propuesto en este PIE ofrecerá a los alumnos la posibilidad de aprender las diversas técnicas asociadas a la generación de grafos de conocimientos en cualquier momento, de forma inmediata y tanto de forma presencial en clase como remotamente desde fuera del aula. Consideramos que este enfoque lectivo fomentará el estudio autónomo y continuo, permitiendo a cada alumno avanzar según sus necesidades y capacidades.

Además, el entorno les ofrecerá la posibilidad de practicar los conocimientos adquiridos mediante un extenso conjunto de ejercicios de carácter práctico y que se basen en escenarios realistas. Como resultado, los alumnos no solo podrán repetir cualquier lección el número de veces que deseen, sino que dispondrán de un entorno donde poner en práctica el aprendizaje adquirido. Por lo tanto, se espera que el PIE aumente la motivación de los estudiantes mediante los retos que supondrán los ejercicios y, como consecuencia, se incrementen los resultados académicos relacionados con la generación de grafos de conocimiento.

En la primera fase del proyecto se estudiarán y recopilarán las distintas técnicas para la generación de grafos de conocimientos que se deseen enseñar a través del entorno. A continuación, se desarrollarán tutoriales para cada una de dichas técnicas. En paralelo, una vez seleccionadas las distintas técnicas se recopilarán y desarrollarán un amplio conjunto de ejercicios; se prestará especial atención a que estos ejercicios enfrenten a los alumnos a un entorno lo más realista posible.

En la segunda fase del proyecto se desarrollará un entorno capaz de presentar estos tutoriales y ejercicios de forma interactiva a los alumnos. Una vez finalizado el entorno, se desarrollará un portal web que presente y permita utilizarlo online.

En la tercera fase se evaluará tanto la aceptación como la usabilidad del entorno interactivo a través del portal web por parte de los alumnos. Además, se evaluará el impacto que tiene en el aprendizaje de los alumnos.

Finalmente, en una cuarta fase se planea diseminar los resultados obtenidos en el proyecto.

Con el fin de realizar el seguimiento del proyecto y su evaluación, al comienzo de este se desarrollará una planificación. Esta planificación constará de una serie de tareas enmarcadas en un marco temporal alineadas con la sección Fases de este PIE. El seguimiento se llevará a cabo monitorizando cada 15 días el desarrollo de dichas tareas, comprobando que se realizan en el tiempo y forma establecidas en la planificación.

Con respecto a la evaluación del proyecto, el objetivo que marca el logro de este es el entorno online capaz de presentar tutoriales y ejercicios de forma interactiva. Además, se recopilarán una serie de indicadores en las aulas donde se implante, dichos indicadores tienen como objetivo ofrecer información sobre la aceptación por parte del alumnado del entorno y medir el impacto en su proceso de aprendizaje.

Los productos resultantes de este proyecto son, por un lado, el entorno online interactivo que se desarrollará durante este proyecto y que se publicará como software libre y disponible no solo para alumnos de la UPM, sino potencialmente para toda la comunidad educativa. Por otra parte, todo material lectivo resultante de la ejecución de este PIE en las asignaturas objeto del proyecto serán publicadas en abierto y podrán ser utilizados en otras titulaciones, de la UPM o externas, que aborden los mismos contenidos. Finalmente, se publicarán a nivel divulgativo y científico los resultados de las experiencias llevadas a cabo, que son potencialmente replicables en otros entornos educativos.

• Divulgación en redes sociales de la Escuela y la UPM, así como en sesiones concretas de las asignaturas involucradas.
• Se pretende publicar en, al menos, una revista de alto impacto y/o congreso científico tanto el entorno desarrollado en el contexto de este proyecto como los resultados alcanzados con la misma.
• En caso de que la UPM organice jornadas de innovación educativa, se presentarán los resultados obtenidos en el proyecto.
• Portal web del entorno para facilitar la incorporación en otras escuelas.

Se realizarán colaboraciones entre el profesorado de las asignaturas de Web Semántica, Linked Data y Grafos de Conocimiento impartidas respectivamente en la ETSISI (Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sistemas Informáticos) y en la ETSIINF (Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos). Este profesorado probará el entorno que se desarrollará durante el proyecto con sus respectivos grupos de alumnos de dichas asignaturas.