ASPECTOS DE IoT APLICADOS EN LA EDUCACINIng Andres Mauricio Garcia , Ing. Victor Manuel Peeory B., Ing. David Alejandro Castro Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ingeniera Departamento de Ingeniera Informtica

Resumen En este documento se presenta un compendio de losaspectos ms relevantes relacionados con la aplicacin del internet de las cosas en el campo de la educacin ,tratando las temtias ms importantes y mostrando las nuevas formas de aprendizaje, desde elearning, u-learning y el m-learning. Adicionalmente se exponen consideraciones en el diseo de ambientes de aprendizaje basados en IoT y los servicios y aplicaciones en el mismo. Palabras Clave: m-learning, u-learning, e-learning, procesos de aprendizaje, IOT.

Por lo anterior, se hace necesaria una visin ms amplia de las herramientas de aprendizaje y para esto se hace referencia al concepto de tecnologas ubicuas (u-learning) y mviles (mlearning) relacionado con la IoT; segn [3], el uso de los dispositivos mviles, y las tecnologas de conexin asociadas a los mismos tratan de utilizar todos los entornos posibles de aprendizaje; para ello caracteriza la u-learning por :

Ser un entorno de aprendizaje ubicuo es contextual.

I.

INTRODUCCIN

El Internet ha afectado la vida de casi todo el mundo, ya sea directa o indirectamente. Hemos sido testigos de la aparicin de un sistema de distribucin de datos que se ha potencializado en gran escala por las redes sociales [1]. Una nueva tendencia que esta emergiendo es el Internet de las cosas (Intenet of Things, IoT), este concepto est transformando lo que hasta hoy conocamos como la internet) , la IoT es una revolucin tecnolgica [2], donde cualquier cosa del mundo fsico puede estar conectada a Internet transmitiendo o recibiendo informacin, esto representa el futuro de la computacin y las comunicaciones, y su desarrollo depende de dinmicas de innovacin, tcnicas en varios campos importantes, como la informtica, las comunicaciones ,los sensores, dispositivos mviles y hasta la nanotecnologa. El aspecto a resaltar en este artculo es la visin que se le da a la aplicacin de la IoT dentro del campo del aprendizaje, todas las personas requieren incorporar nuevo conocimiento, que les permitan acomodarse a una situacin en particular a lo largo de su vida; es por esto que generar y apropiarse de nuevo conocimiento es un proceso continuo. El autor [3], afirma que la forma de aprender ha cambiado a lo largo de los aos, es propio de cada persona aduearse de la informacin y afianzar sus conocimientos, actualmente la informacin se encuentra distribuida en la Web y gracias a esto han surgido tendencias en la forma como las personas se educan, como por ejemplo la e-learning con la cual gracias a las tecnologas de la comunicacin las personas pueden aprender en lnea, comunicarse e interactuar con ms personas para ampliar sus conocimientos), siguiendo esta perspectiva la IoT puede plantear nuevos retos, en palabras de Gonzlez[3]: Un mundo de dispositivos interconectados que ofrecen contenidos de aprendizaje y actividades para los usuarios.

Es decir que la posicin del estudiante y el entorno en que se encuentra influyen en las posibles actividades de aprendizaje. Proveer personalizacin, segn el usuario y la localizacin. Permitir aprendizaje en cualquier momento y en cualquier lugar, esto significa que la dimensin de movilidad no afecta la actividad. Adaptarse en cuanto a terminal, permitiendo o interoperando con mltiples opciones.

Tambin caracteriza el m-learning en el que: Los estudiantes estn en constante movimiento. An en un mismo lugar de aprendizaje fijo como la escuela, los estudiantes se mueven entre salones y espacios de aprendizaje. Se requiere como parte de mezcla de actividades. Tanto el m-learning, como el u-Learning apoyadas con las nuevas concepciones de aprendizaje (presencial, online y blended) permiten una gran flexibilidad tanto al alumno como al profesor en el proceso de enseanza, constituyendo ante todo un primer paso en lo que sera el aprendizaje con la IoT; Para poder entender ms este tema en los siguientes apartados se trataran las consideraciones en el diseo de ambientes de aprendizaje basados en IoT, Servicios y aplicaciones de aprendizaje sobre IoT. CONSIDERACIONES EN EL DISEO DE AMBIENTES DE APRENDIZAJE BASADOS EN IOT La tecnologa ha cambiado la forma de ensear, la inclusin de nuevas tecnologas emergentes ha permitido un cambio en los estilos de enseanza, llevando a que los estudiantes personalicen da tras da su manera de adquirir conocimiento. La educacin ha sufrido una evolucin importante desde la aparicin del computador y el Internet. Actualmente personas II.

de todas las edades sacian su sed de informacin y conocimiento a travs de la red mundial. El uso de motores de bsqueda, redes sociales y sitios dedicados a la divulgacin de informacin a travs del vdeo y el audio, ha permitido que la forma de buscar nuevo conocimiento se realice de una forma ms entretenida e interactiva. Por lo anterior, muchas metodologas educativas (clases magistrales, clases prcticas, Clases de laboratorio, tutoras, valuacin, plantificacin, trabajos individuales y en grupo) se han creado y usado durante el paso del tiempo, metodologas que han servido durante dcadas para que el hombre construya su propia base de conocimiento. Actualmente en las aulas de clase se sigue impartiendo conocimiento de la forma que se viene acostumbrado dcadas atrs, donde el docente es la persona la cual posee el conocimiento y la imparte a los estudiantes y al final evala que tanto de ese conocimiento fue capturado por la mente de los estudiantes, pero gracias a la aparicin de las tecnologas emergentes esto ha tomado un giro de 180 grados, ocasionando que los estudiantes se vuelvan actores principales en la bsqueda, anlisis y prctica del conocimiento, y el docente se convierte en una guia, un personaje que ayuda al estudiante asociar ese nuevo conocimiento y como lo debe llevarlo a la prctica. Este enfoque llamado constructivismo, es una teora que ha trascendido desde la poca de Aristteles y Platn. Aristteles, uno de los grandes filsofos de la historia universal y uno de los grandes precursores de la filosofa constructivista, promulgaba que la bsqueda del conocimiento se basaba en la observacin y como esa percepcin del mundo que lo rodeaba era asociado con sus experiencias, generando nueva base de conocimiento.[1] Actualmente la aparicin de nuevas corrientes de aprendizaje como la educacin virtual (e-learning), la educacin mvil (mlearning) y la educacin ubicua o educacin dependiendo del contexto usando tecnologas emergentes (u-learning)[3], con el uso de la teora constructivista ha permitido la creacin de nuevos entornos o escenarios de aprendizaje que invitan al estudiante a la recoleccin, anlisis y uso de la informacin en entornos reales en donde llevar a la prctica esta nueva base de conocimiento es primordial. La aparicin del concepto de la IoT o Internet de los objetos, en donde se promulga la ideologa de que todas las cosas que nos encontramos a nuestro alrededor se puedan comunicar y realizar labores a travs del canal de Internet cambia la percepcin del futuro de la internet. Esta nueva forma de interconectar y relacionar las cosas con los seres humanos ha llevado ha pensar en los nuevos usos que nos puede ofrecer la tecnologa, reas como la logstica y el medio ambiente se han visto grandemente beneficiada de la inclusin de estos nuevos conceptos; adems de reas en las que se desenvuelven las actividades diarias estn observando la gran importancia de su uso.

En la educacin, por ejemplo, gracias a las experiencias obtenidas del e-learning, m-learning y el u-learning, se estn realizando investigaciones y realizando aproximaciones del uso de la IoT en el aprendizaje. El uso de esta nueva forma de interactuar con los elementos fsicos que se tienen a diario, invita a la creacin de nuevos escenarios en donde las diferentes herramientas y objetos que estn relacionados con el aprendizaje, se conectan por un canal de comunicacin como lo es la Internet a travs de etiquetas pasivas que pueden guardar informacin o controladores inteligentes, creando entornos didcticos en donde el estudiante explora en busca de nuevo conocimiento e informacin. Pero como toda nueva metodologa de aprendizaje que se usa se deben tener en cuenta algunos lineamientos en el diseo de los escenarios y consideraciones tcnicas con respecto a la tecnologa que se usar para la interaccin y la conexin. Lo primero que se debe identificar al trabajar dentro de estos entornos de desarrollo de aprendizaje, es el propsito del ejercicio, luego de tener claro el propsito, se debe tener en cuenta la tecnologa habilitadora que se usar en los objetos y el tipo de dispositivo que se comunicar con ellos a travs del canal de internet, entre las tecnologas habilitadors podemos tener etiquetas pasivas que pueden o no guardar informacin del objeto, microcontroladores que hacen la funcin de inteligencia de los objetos, sensores de ambiente y de movimiento etc, y dentro de los dispositivos que estn siendo usados para este tipo de entornos tenemos los celulares con tecnologas NFC y EPC, para la comunicacin con los objetos. Finalmente se debe pensar en el tipo de lugar en donde se desplegar la informacin y el tipo de experiencia del usuario. Este proceso de contruccin del modelo de aprendizaje con el IOT se puede ver en la siguiente grfica en donde se representan lo anteriormente dicho en tres diferentes capas, la capa de los lugares fsicos, la capa del IOT y la capa de dispositivos.

Figura1. Modelo de 3 capas [3]

Cuando se piensa en crear un modelo de interaccin usando entornos de aprendizaje se debe tener en cuenta conceptos como objetos de aprendizaje (OA), espacio de aprendizaje (EA) y la actividad de aprendizaje (AA), el autor Gustavo Ramirez [3] define estos 3 conceptos como:

Un Espacio de Aprendizaje (EA) es el lugar fsico donde se pueden encontrar los objetos que contienen informacin til para aprender. Un objeto de Aprendizaje Aumentado, proviene del concepto de objeto de aprendizaje del e-learning, es un recurso que contiene informacin que puede ser usado para propsitos de aprendizaje. Las actividades de aprendizaje (AA) son las acciones que se llevan a cabo por parte de los dos roles bsicos del modelo: Estudiantes y profesores.

han servido de base para futuros desarrollos en el campo de la IoT aplicado en la educacin. A. Servicios basados en IoT para la educacin Las posibilidades de prestar servicios empleando internet de las cosas han sido exploradas en varias universidades del mudo, como es el caso de la Universidad de Padova[6] en donde investigadores como Angelo P. Castellani y otros han desarrollado arquitecturas que permiten hacer seguimiento de la ubicacin de las personas y los objetos dentro de la universidad. Este tipo de servicios han sido implementados en protocolos tales como el BWS (Binary Web Service) que es un protocolo liviano y flexible para ser implementado en sistemas embebidos adems estilos de arquitectura como el REST y redes de sensores inalmbricos que emplean direccionamiento IpV6. Otros autores describen servicios personalizados dependiendo del contexto, el perfil del usuario y los objetos disponible[7], este tipo de servicios pueden emplearse para asistir a estudiantes de forma autnoma brindndoles informacin sobre su ubicacin y los posibles servicios, eventos, actividades y horarios simplemente leyendo etiquetas de salones de clases, carteleras u objetos que se encuentran al rededor del campus. En el trabajo realizado por Thanasis[11] y otros en Grecia en el Open Instutute de Patras se propone un ambiente de aprendizaje constructivista basado en dispositivos mviles y el contexto en el que estos son empleados, se expone la posibilidad de brindar servicios que permitan tener objetos de aprendizaje dinmicos dependiendo del perfil del usuario y del lugar en que este se encuentra, aunque en la fecha que se public este artculo la IoT todava no estaba en auge este trabajo evidencia la necesidad de emplear IoT en nuevas plataformas de aprendizaje que permitan a los estudiantes explorar, estudiar, conocer y ser evaluados empleando dispositivos mviles al estar visitando lugares tales como museos. B. Aplicaciones o programas de software de IoT para la educacin A pesar del gran potencial de la IoT, en el campo de la educacin apenas se estn dando los primeros desarrollos experimentales de tanto software como hardware, en algunas universidades de china ya han avanzado en este tema, como es el caso de la Universidad Shangay en donde Yao-feng Xue y otros[8] proponen el desarrollo de un sistema de enseanza digital basado en IoT, el cual permite identificar usuarios, reconocer el estado de los mismos adems de tener funcionalidades de enseanza interactiva, evaluacin y retroalimentacin. La base propuesta para este tipo de sistemas es el RFID y un sistema electrnico basado en microcontroladores que permite a los usuarios comunicarse

En este ltimo punto el autor describe 2 tipos de ejercicios que se debe tener en cuenta en el momento de la interaccin, el exploratorio y el de evaluacin.

La exploracin es la forma bsica de entrega y distribucin de los objetos de aprendizaje, el profesor define la informacin referenciada en el objeto y los estudiantes examinan el escenario de aprendizaje tocando los objetos. La funcin de evaluacin consiste en el diseo de test o actividades para evidenciar el aprendizaje bajo el mecanismo de tocar los objetos.

Entonces para el diseador de espacios o entornos educativos que utilizan tecnologas y estilos de interaccin diferente a las usadas tradicionalmente en la educacin virtual, es importante tener en cuenta todas estas consideraciones (EA,OA,AA) al momento de disear una nueva actividad de aprendizaje, ya que este tipo de escenarios educativos, la bsqueda de la informacin y la evaluacin del mismo, construye un nuevo conocimiento de la experimentacin y la interaccin de los alumnos con el entorno creado para el aprendizaje.

III.

SERVICIOS Y APLICACIONES DE LA IOT APLICADOS EN LAEDUCACIN

La IoT ha abierto posibilidades para crear nuevos servicios y aplicaciones que puedan ser integrados con e-learning, mlearning y ubiquitous-learning[6][5], sin bien en el campo de e-learning es posible ampliar las actividades por fuera del saln de clase con actividades asncronas y actividades online, gracias a la IoT se estn creando nuevas formas en las que los estudiantes pueden observar, aprender y evaluarse empleando informacin del espacio en que se encuentran y los objetos que estn en dicho espacio[9],adicionalmente gracias a tecnologas de etiquetamiento de objetos se puede hacer un rastreo de la ubicacin de tanto estudiantes, profesores y personal administrativo de las entidades educativas, esto permite mejorar los servicios que se prestan y tener un control sobre aspectos como asistencias, entrada y salida de instrumentos de laboratorio y seguimiento del material de biblioteca entre otros. A continuacin se hace un compendio de algunas de las aplicaciones y servicios que actualmente se han creado y que

con una identificacin nica. Aunque este tipo de propuestas permite integrar IoT en una plataforma de aprendizaje, se queda corta en cuanto a actividades por fuera del campus, en contraste otro tipo de aplicaciones se han basado en dispositivos mviles e IoT, explorando nuevos conceptos tales como M-Learning individualizado potencializado con IoT basado en etiquetas ID algo interesante que se aprecia en este tipo de propuestas es la posibilidad de hacer aprendizaje dependiendo de diversos espacios fsicos que no slo se reducen al campus sino a cualquier lugar en el que se puedan encontrar objetos etiquetados. Otra vertiente que ha surgido es la creacin de objetos interactivos que se integran con aplicaciones un ejemplo de ello es el CUBE-U[10], trabajo desarrollado en la Universidad oberta de Catalua, este tipo de aplicaciones muestran una nueva forma de interactuar por medio de un cubo en un ambiente virtual de aprendizaje, algo interesante de este objeto interactivo es que dependiendo de los giros y movimientos que haga, este puede brindar al usuario informacin en tiempo real que est relacionada con el campus, como por ejemplo, mensajes, evaluaciones, notas y actividades, adems de una actividad que segn los autores es innovadora que consiste en reproducirle al estudiante una determinada leccin y asegurarse que este la haya asimilado correctamente por medio de preguntas. Es notable que ste nuevo tipo de objetos electrnicos estn cambiando la forma de aprender, sin embargo estas misma interacciones podran lograrse fcilmente empleando celulares que tengan giroscopios tales como la nueva generacin de celulares inteligentes, el interrogante es cuales deberan ser los objetos que interacten con la plataforma que no puedan ser suplidos por los avances en los dispositivos mviles. IV. CONCLUSIONES

la localizacin de las personas, la gestin de recursos en el campus, la personalizacin de actividades y el despliegue de informacin adems de ampliar las posibilidades de procesos de aprendizaje en espacios externos al campus. Al momento de disear entornos educativos basados en el internet de las cosas (IoT) se debe tener en cuenta algunas consideraciones que van desde el objetivo del escenario de aprendizaje hasta que tipo de dispositivos y tecnologas habilitadoras se piensan usar y la forma como se van a utilizar. En cuanto a los objetos inteligentes que se estn desarrollando para soportar la IoT en los ambientes de aprendizaje se debe tener una clara visin de cmo pueden dichos objetos suplir necesidades que vayan ms all de las posibilidades que brindan los dispositivos mviles , ya que se percibe que los desarrollos actuales pueden ser fcilmente reemplazados por aplicaciones con telfonos inteligentes de ltima generacin, lo cual puede llevar a que los objetos inteligentes desarrollados para aplicaciones de aprendizaje no tengan un xito al salir al pblico. REFERENCIAS[1] Smit Andrew Cyrus h, Dlodlo Nomusa, Marais Mario, the internet of things considered in context of the classroom of the future. [2] ITU, ITU Internet Reports 2005: The Internet of Things, tech. rep., International Telecommunications Union, 2005. [3] Ramrez Gonzlez Gustavo Adolfo, TESIS DOCTORAL EVALUACIN DE INTRODUCCIN DE INTERNET DE OBJETOS EN ESPACIOS DE APRENDIZAJE 2010. [4] Ramrez Gonzlez Gustavo, Muoz Organero Mario, Arreaga Leony Derick, Delgado Kloos Carlos, Palta Velasco Eleonora, Solarte Sarasty Mario, Integracin y Experiencia de Internet de Objetos en ELearning. [En lnea]. Universidad Carlos III de Madrid y Universidad del Cauca Popayan, Colombia, 2010 [Consultado 11 Nobiembre 2011]. Disponible en Internet. [5] Gustavo Ramrez-Gonzlez, Mario Muoz-Organero, Derick Leony Arreaga, Carlos Delgado Kloos. Integracin y Experiencia de Internet de Objetos en E-Learning. [6] Angelo P. Castellani, Nicola Bui, Paolo Casari, Michele Rossi, Zach Shelby, Michele Zorzi. Architecture and Protocols for the Internet of Things: A Case Study, 2010. [7] Gustavo Ramrez-Gonzlez, Mario Muoz-Organero, Carlos Delgado Kloos. Interaccion y Adaptacin Basada en Perfiles de Usuario en la Internet de Objetos . [8] Yao-feng Xue, Yao-feng Xue. Design and Development of Digital Teaching Management System Based on Internet of Things . [9] Bing Yang, Xi Nie, Hanfa Shi, Wenlong,Gan. M-learning Mode Research Based on Internet of Things(2011). [10] Muriel Garreta-Domingo,Juan Antonio Mangas Forner Cube-U: Exploring the Combination of the Internet of Things and ELearning [11] Thanasis Hadzilacos, Nectaria Tryfona. Constructive m-Learning Environments (2005)

La aparicin de las tecnologas en la vida diaria de las personas ha provocado una nueva forma de buscar e interactuar con la informacin, creando nuevas tendencias en la manera como se realizan las tareas diarias. Estas nuevas tendencias han fortalecido muchas de las reas en las que se desempean los seres humanos, como la medicina, los sistemas de informacin, el transporte y la educacin, esta ltima siendo una de las reas potencial para el aprendizaje. Una de estas nuevas tendencias que est incursionando en la educacin es la IOT, diversas son las posibilidades que permite la IoT en el campo de la educacin, se puede ver como esta nueva generacin de la internet es integrable con tendencias tecnolgicas en la educacin como la m-learning, la e-learning y la u-learning, para crear servicios que permiten