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INTERACCION Y ACCESIBILIDAD PARA UNA EDUCACION INCLUSIVA: UN ENFOQUE DE COMPUTACION UBICUA Y LINGUISTICA COMPUTACIONAL / INTERACTION AND ACCESSIBILITY TO INCLUSIVE EDUCATION: AN APPROACH TO UBIQUITOUS COMPUTING AND COMPUTATIONAL LINGUISTICS.

1. Introduccion

La educacion inclusiva es un modelo educativo que busca atender las necesidades de aprendizaje de todos los ninos, jovenes y adultos con especial enfasis en aquellos que viven en situacion de vulnerabilidad o discriminacion (UNESCO, 2008). El concepto de inclusion o de educacion inclusiva suele asociarse a las o los estudiantes con discapacidad o con necesidades educativas especiales; aunque, progresivamente se esta adoptando un enfoque mas amplio. La exclusion social y educativa son fenomenos crecientes en muchos paises del mundo, especialmente en America Latina, que se caracteriza por ser una de las regiones mas desiguales del mundo (Andujar et al., 2014).

Costa Rica, un pais de 4.7 millones de habitantes, tiene el 10.5% de su poblacion (493,500 personas) con alguna discapacidad. El 4.4% de ellos (21,714) tienen edades comprendidas entre 5 y 17 anos, de acuerdo con el censo de poblacion del ano 2011 (INEC Costa Rica, 2011). En agosto de 2014, se publica el "Primer Informe sobre la situacion de la ninez y adolescencia con discapacidad" realizado por el Fondo de las Naciones Unidas para la Infancia (UNICEF) y el Consejo Nacional de Rehabilitacion (CNREE), en el cual se indica que la poblacion infantil con discapacidad tiene sus necesidades basicas insatisfechas y se encuentran aun en situaciones de pobreza, marginacion y exclusion. Sin embargo, cada vez mas se estan haciendo esfuerzos para brindar servicios de apoyo en todas las zonas del pais, mediante programas fijos e itinerantes. La Ley 8661, Convencion sobre los Derechos de las Personas con Discapacidad promulgada por la Organizacion de las Naciones Unidas (ONU) en 2007 y aprobada en Costa Rica en 2008, es uno de los principales logros, junto con la Ley 7600, para velar por los derechos de la poblacion con discapacidad (Asamblea Legislativa, 2004; ONU, 2006).

En el ambito educativo, segun el Censo Nacional del 2011 de Costa Rica, existian 23 escuelas de Educacion Especial repartidas en las siete provincias del pais. Se registraron 124 docentes que trabajan en la ensenanza de estudiantes con discapacidad y se identificaron los porcentajes de ninos con discapacidad. La discapacidad visual con 35%, problemas intelectuales con 27%, habla con 15%, motriz con 11%, auditiva con 7% y problemas para utilizar brazos y manos con 5% (INEC Costa Rica, 2011).

El reto para la Educacion Especial no es facil, ya que se requieren potenciar habilidades que propicien una formacion integral de ninos y ninas dirigidas hacia su propia vida y al acceso a la vida social, incluyendo las actividades laborales o productivas, con el proposito de que no enfrenten grandes problemas hacia ese fin (Aguilar et al., 2012). En este escenario, se hace necesario el desarrollo de diversas estrategias que contribuyan al fortalecimiento en el proceso de ensenanza-aprendizaje y propicien espacios de interaccion e inclusion (Andujar et al., 2014).

Este articulo propone una estrategia desde el area tecnologica, la cual consiste en el desarrollo de una herramienta computacional que apoye el desarrollo de habilidades cognitivas de estudiantes con sindrome de Down. Se enfoca en el proceso de lectura inicial y toma como base el metodo de lectoescritura Picto Fonico (PiFo) desarrollado por una autora costarricense (Carpio, 2011).

La herramienta esta basada en el paradigma de Computacion Ubicua, es decir, un sistema que hace invisible la tecnologia y se integra al entorno con el fin de que estudiantes con problemas de atencion se concentren en las tareas y no tanto en la herramienta tecnologica (Bravo et. al, 2005; Los Santos Aransay, 2009). Tambien, se aplican tecnicas de Procesamiento de Lenguaje Natural (PLN, Natural Language Processing) (Cortez, 2009) para fortalecer habilidades de lenguaje. Con la combinacion de estas tecnicas se busca explorar nuevas formas de interaccion que ayuden a los estudiantes a aprender de forma natural y divertida. Se busca, ademas, observar el tipo de estrategias de ensenanza que puedan desarrollar el profesorado.

La presente investigacion es una secuencia de un estudio empirico realizado en Espana, en la que se introdujo la primera version del prototipo en un contexto real, tambien con estudiantes con sindrome de Down (Jadan-Guerrero, Jaen, Carpio, Guerrero, 2015).

En el resto del articulo se aborda la problematica en la seccion de "antecedentes". Posteriormente, en la seccion de "trabajos relacionados" se resume la investigacion llevada a cabo en Espana. A continuacion, se explican los fundamentos del metodo de lectoescritura PiFo. Luego se presenta el diseno y arquitectura del nuevo prototipo de la herramienta tecnologica. Seguidamente, se expone la fase experimental que se llevo a cabo en el Centro de Educacion Especial Fernando Centeno Guell de Costa Rica. En la seccion de "resultados y discusion" se reportan los hallazgos de tipo descriptivo, y finalmente se enuncian las conclusiones y trabajo futuro.

2. Antecedentes

Algunos estudios realizados en otros paises han demostrado que las Tecnologias de la Informacion y la Comunicacion (TIC) estan transformando la educacion notablemente (Munoz et al., 2013; Necuzzi, 2013; Vaillant, 2013). Tambien, revelan que, en el area de la Educacion Especial, las TIC son altamente motivadoras para los estudiantes y han permitido fomentar la interaccion y el desarrollo de habilidades. Reportan que la exposicion de la tecnologia en el aula de clases agiliza mas la ensenanza y aprendizaje, ya que el estudiante tiene interes por investigar, explorar, conocer y descubrir cosas nuevas (Ferreyra, 2009; Wall, 1980).

En paises en vias de desarrollo el acceso a la tecnologia es limitado. Informes estadisticos del Programa Sociedad de la Informacion y el Conocimiento (PROSIC) de Costa Rica, reportan que la presencia de tecnologia en las aulas aun es escaza. Los recursos tecnologicos en las escuelas continuan siendo restringidos para los docentes. Los pocos que existen son obtenidos de Internet y no todos se adaptan a la necesidad local o idiomatica de los docentes (Cordero et al., 2014). Esto abre una oportunidad para desarrollar una propuesta tecnologica que se adapte al contexto costarricense.

En el ambito educativo, los estudiantes con sindrome de Down generalmente presentan dificultades en algunas areas de desarrollo de procesos psicologicos basicos como: lenguaje, atencion, percepcion, memoria, pensamiento abstracto y de motivacion (Pennington, 2012).

2.1. Lenguaje

El lenguaje es una de las areas de desarrollo con mayores problemas, ya que tienen dificultad para dar respuestas verbales y tienden a dar respuestas motoras, tales como gestos y senas. La comunicacion se ve limitada no solo por sus dificultades para la simbolizacion y representacion, condicionadas por su capacidad intelectual, sino tambien por aspectos relacionados con la capacidad para emitir y articular palabras, debido a problemas en la respiracion y en la motricidad buco facial. Los estudiantes con sindrome de Down presentan mejor capacidad de lenguaje comprensivo que expresivo (Angulo et al., 2015). Revelan que ellos tienen claro lo que quieren decir, pero les cuesta trabajo expresarlo. Tambien, recomiendan que los maestros deben animar a los estudiantes a hablar y no adivinarles el pensamiento y evitar pensar que como no hablan, tampoco entienden.

2.2. Atencion

La atencion es otra area de desarrollo que generalmente presenta dificultades, sobre todo durante periodos prolongados. Con facilidad se distraen frente a la presencia de casi cualquier estimulo (Wisniewski, 1984). Presentan "deficiencias en los sistemas de atencion y alerta" que se encuentran muy relacionadas con los problemas para tomar la iniciativa. Asi, pueden desconectarse y aislarse si no se provoca una interaccion guiada con ellos. Sin embargo, conforme pasa el tiempo pueden adquirir esa capacidad si se utilizan las estrategias adecuadas o experiencias emocionales. Por otro lado, presentan una baja conciencia de sus limitaciones, lo que le provoca dificultades para prever el peligro (Angulo et al., 2015).

2.3. Percepcion

La percepcion visual es una capacidad en la cual los estudiantes con sindrome de Down no presentan muchas dificultades (Yang, 2014). En general tienen mejor percepcion y retencion visual que auditiva (Buckley, 2000). Esta caracteristica favorece a su aprendizaje, pues aprenden a desarrollar habilidades a traves de la observacion. En el contexto educativo un maestro se convierte en un modelo para el estudiante, quien aprende por imitacion y repeticion, un principio pedagogico fundamental en el proceso de ensenanza-aprendizaje (Vygotski, 2004). El aprendizaje, a partir de la informacion que se les presente visualmente, se convierte en una oportunidad para introducir el uso de nuevos instrumentos de mediacion, como la tecnologia (Necuzzi, 2013). Por otro lado, un estudiante con sindrome de Down presenta problemas con la percepcion auditiva, ya que no capta bien todos los sonidos y por ello tiene dificultades para responder ordenes (Troncoso, 2009).

2.4. Memoria

La memoria se divide en corto plazo y largo plazo, pero tambien existe la memoria sensorial, relacionada con los sentidos (Sternberg, 1999). Los estudiantes con sindrome de Down presentan dificultades con la memoria a corto y largo plazo y es mejor su memoria visual que la auditiva, como se explico anteriormente. Les resulta dificil realizar los procesos de conceptualizacion, generalizacion, transferencia de aprendizajes y abstraccion. Necesitan mas tiempo para aprender y responder a ciertos estimulos. Ademas, les es complicado entender y seguir varias instrucciones a la vez y les es dificil generalizar lo que aprenden (Escamilla, 1983). Es por esta razon que los maestros requieren de actividades repetitivas, las cuales muchas veces se tornan tediosas y aburridas (Angulo et al., 2015).

2.5. Inteligencia

Los estudiantes con sindrome de Down desarrollan la inteligencia a lo largo de su vida, si se les ofrecen oportunidades de aprender, mediante la interaccion permanente con la familia, escuela y sociedad (Angulo et al., 2015). Algunas investigaciones ponen en evidencia que si se utilizan estrategias adecuadas los estudiantes son capaces de desarrollar muchas habilidades, entre ellas la lectura y la escritura (Buckley, 2000; Epstein, et al., 2002; O'Malley et al., 2004). Otros estudios tambien indican que el desarrollo de la inteligencia de los estudiantes con sindrome de Down dependera en forma extrema de la calidad de educacion y ambiente en el que la persona crezca y se desarrolle. El fomento de las habilidades sociales e inteligencia emocional han hecho incrementar considerablemente su capacidad adaptativa (Ramos, 2004). Es, por tanto, muy conveniente que los maestros desarrollen la inteligencia en todos sus ambitos y vertientes.

2.6. Motivacion

La motivacion es otra dificultad que presenta el estudiantado con sindrome de Down, pues se ve limitada cuando se tiene que enfrentar a tareas mas dificiles y menos agradables (Rodriguez, 2004). A veces muestran episodios de resistencia creciente al esfuerzo en la realizacion de una tarea debido a la poca motivacion y falta de interes, y no tanto por lo que conocen (Wall, 1980). El ambiente emocional en que el estudiante se desarrolle es determinante para cambiar su actitud y forma de manifestar sus sentimientos. Un ambiente calmado, tranquilo, comunicativo y cordial creara unas condiciones para un adecuado desarrollo emocional. Un ambiente tenso o frio fomentara la inquietud, frustracion e inseguridad del estudiante (Angulo et al., 2015; Rodriguez, 2004).

De forma general, se han descrito las principales dificultades que presenta el estudiantado con sindrome de Down, las cuales pueden incidir en el aprendizaje de la lectura y la escritura. Sin embargo, con una adecuada intervencion educativa, que incluya estrategias y recursos que generen espacios de interaccion y manipulacion, se pueden estimular satisfactoriamente estas, como se muestran a continuacion.

3. Trabajos relacionados

La investigacion que se presenta en este articulo esta basada en dos estudios preliminares realizados en Espana. El primero hace referencia al diseno de un repositorio web de objetos de aprendizaje denominado TIC@ULA (Tecnologias de la Informacion y la Comunicacion en el aula) (Jadan-Guerrero, Lopez, y Guerrero, 2014). La estructura del repositorio se baso en el estandar de metadatos de objetos de aprendizaje (LOM, Learning Object Metadata) propuesto por el Instituto de Ingenieria Electrica y Electronica (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). Dado que los metadatos de los objetos de aprendizaje proporcionan una informacion adicional a materiales digitales que facilitan su clasificacion y recuperacion (Barker, 2005); se estructuro la informacion de un metodo de lectoescritura global para estudiantes con sindrome de Down, propuesto por dos autoras espanolas (Troncoso, 2009). Ademas, se diseno un prototipo de un kit de objetos tangibles basado en computacion ubicua, con el fin de que un maestro pueda disenar estrategias de aprendizaje para desarrollar habilidades de lenguaje, atencion, percepcion, memoria, pensamiento abstracto y de motivacion. La plataforma en conjunto fue evaluada por 5 expertos en Educacion Especial a traves de la tecnica pensando en voz alta (TAP, thinking aloud protocols.), quienes tambien demostraron su interes y potencial uso.

El segundo estudio hace referencia a una investigacion experimental llevada a cabo en ASINDOWN, una institucion de Educacion Especial en Valencia, Espana. Para ello, se adapto la plataforma con el metodo de lectoescritura global y se diseno un segundo prototipo denominado KITERACY (Kit for Literacy) (Jadan-Guerrero, Jaen, et al., 2015). El kit usa un sistema de reconocimiento de objetos del entorno por medio de un sensor que usa tecnologia RFID (Identificador de Radio Frecuencia). Esta tecnologia permite identificacion mediante radiofrecuencia sin necesidad de contacto directo entre un microchip (RFID tag) y un dispositivo lector (Kriara et al., 2013). Se disenaron tres tipos de instrumentos de mediacion: tarjetas de cartulina, tabletas con informacion digital multimedia de Tic@ula y 24 objetos tangibles agrupados en 4 categorias (animales, frutas, hogar, entretenimiento).

En el estudio experimental participaron 4 maestras de Educacion Especial, asi como 10 ninos y 2 ninas con sindrome de Down con edades comprendidas entre los 4 y los 8 anos. El estudio fue descriptivo y el objetivo fue explorar el tipo de interaccion generada al utilizar la tecnologia como instrumento de mediacion de ensenanza de la lectura. Para las observaciones se consideraron dos escenarios: aprendizaje mediado con un maestro y aprendizaje autonomo. La metodologia consistio en una encuesta inicial a los docentes para determinar el nivel de conocimiento de las tecnologias y registrar los datos de los ninos y ninas participantes. Posteriormente, con un documento de autorizacion de los padres de familia se programaron sesiones de 10 minutos por cada escenario de aprendizaje (maestroestudiante y aprendizaje autonomo) y por cada instrumento de mediacion (tarjetas, digital y tangible); es decir, 6 sesiones en total por cada nino. Este proceso se llevo a cabo durante un mes, y al final se aplico una encuesta a los docentes con el fin de conocer su experiencia y retroalimentacion. Los resultados revelaron que estas herramientas propiciaron espacios de interaccion ludicos y generaron emociones positivas en maestros, ninos y ninas. Ademas, se evidencio que el uso de las interfaces tangibles puede favorecer a la conexion del pensamiento concreto con el abstracto.

El tercer estudio hace referencia a los problemas tecnicos que se detectaron en la evaluacion experimental. Problemas relacionados con la accesibilidad de la interfaz tangible, debido a las dificultades de motricidad que presentan los estudiantes con sindrome de Down. Tambien, en el uso de algunos materiales que cubren las etiquetas RFID incrustadas o pegadas en los objetos. (Jadan-Guerrero, Guerrero, Lopez, Caliz, & Bravo, 2015)technology can support specific strategies that will help children learn to read. This paper introduces a Tangible User Interface (TUI. En el articulo se reportaron los resultados de las mediciones realizadas con dos sensores RFID: Phidget RFID y Tertium Icekey HF RFID. Para cada sensor se utilizaron tres tipos de etiquetas pasivas RFID y se realizaron mediciones por cada caso, usando 8 materiales: aluminio, vidrio, metal, carton, plastico, porcelana, caucho y madera. Los materiales que mayor dificultad presentaron en el reconocimiento fueron: metal, aluminio y caucho, ya que los metales inhiben la onda de propagacion de radiofrecuencia y el caucho disminuia la senal. Debido a esto, los estudiantes tenian dificultades en ciertos objetos, como los animales de caucho; sin embargo, aprendieron a girarlos hasta que sea reconocido. Se determino que la distancia promedio necesaria para que los objetos con las etiquetas incrustados sean reconocidos fue de 7.5 cm. Finalmente, se encontraron tambien dificultades cuando la posicion de las etiquetas estaba en orientacion perpendicular al sensor.

Estas experiencias sirvieron para disenar un tercer prototipo con las mejoras respectivas y probar la escalabilidad de la plataforma con un nuevo metodo de lectoescritura: el metodo Picto Fonico (PiFo).

4. Metodo de Lectoescritura PiFo

El metodo Picto Fonico (PiFo) para la ensenanza de la lectoescritura fue propuesto por la profesora costarricense Maria de los Angeles Carpio Brenes. Este pertenece a la categoria de los metodos foneticos y acuna un concepto de Estrategias Picto Fonicas (Carpio, 2011). Su nombre se debe a la integracion de dos aspectos, el pictograma, basado en un dibujo que tiene o se asocia a la forma de la letra en estudio; y el fonico, porque el dibujo ilustra una palabra clave cuyo sonido inicial es el correspondiente a la letra representada. El estudiante aprende a reconocer los grafemas y a asociarlos con su fonema mediante el sonido inicial de la palabra clave y el dibujo que ilustra esta, estimulando asi un proceso dual de aprendizaje de la lectura. En la Figura 1 se muestran algunos recursos del metodo.

El metodo propone una secuencia didactica que guia a cada maestro en la ensenanza de la lectura y la escritura mediante el uso de recursos dinamicos como canciones, videos, fichas y folletos que se encentran en los discos compactos. Tambien, se muestran las tarjetas con los grafemas de las letras a, b, c, d y e. En cada caso se asocia un fonema con las siguientes palabras: /a/ con anillo, /b/ con bota, /k/ con caracol, /d/ con dedo y /e/ con elefante.

Las Estrategias Picto Fonicas que aplican el metodo PiFo estimulan un proceso sintetico de aprendizaje de la lectoescritura en cuatro etapas: perceptual, decodificacion, comprension y redaccion. En el Cuadro 1 se resumen estas etapas, con los subprocesos y el tiempo en semanas sugeridas para el desarrollo del sistema ortografico y las representaciones fonologicas.

En la primera etapa se introducen las destrezas motrices gruesas y finas, conceptuales, linguisticas y sociales, mediante actividades que permiten preparar a los estudiantes en el proceso de lectura inicial. Se estimula la lectura logografica, por medio de carteles del ambiente: DAMAS, CABALLEROS, ABIERTO, CERRADO, ENTRADA, SALIDA, entre otros. La conciencia fonologica es indispensable para el proceso alfabetico y se hace con la presentacion de las vocales para el proceso de correspondencia grafema-fonema, con la asociacion del pictograma y la letra, y con el sonido inicial de la palabra clave con el fonema. En esta fase, se enfatiza la ensenanza del trazo con dibujos, los cuales modelan los y las docentes a partir de los videos que incluyen el metodo. Es indispensable el estimulo auditivo con las canciones que sugiere el metodo.

En la etapa de decodificacion, se proponen tres fases: las reglas de correspondencia grafema-fonema (RCGF) para la introduccion de las letras consonanticas; el ensamblaje o fusion silabica de las consonantes con cada vocal; y la lectura de palabras para desarrollar el reconocimiento automatico de estas. Se trabaja simultaneamente la escritura, caligrafia y ortografia.

En la etapa de comprension, se estimula desde la primera serie silabica con oraciones sencillas como "Memo ama a Ema", "Mi mama me mima". Para el desarrollo del procesamiento semantico, se acompanan las oraciones con ilustraciones que estimulan la construccion de representaciones mentales del contenido.

La etapa de redaccion, se introduce cuando los y las estudiantes tienen suficiente vocabulario como para estructurar oraciones en el esquema de sujeto-verbo-predicado, mediante tres dibujos clave: una carita (sujeto), un signo de pregunta (verbo) y una nube (predicado). El metodo provee, en un CD, todo el material grafico que requiere la o el maestro para el trabajo directo con el grupo de estudiantes o para su atencion individual.

De acuerdo con la autora del metodo y con fines de evaluacion, se aplico el componente tecnologico en la primera etapa, enfocado principalmente en las vocales y conciencia fonologica. Para ello, se realizo una modificacion del sistema computacional Kiteracy, que se describe a continuacion.

5. Kitercy PiFo

Kiteracy PiFo incorpora una interfaz basada en computacion ubicua y tecnicas de procesamiento de lenguaje natural. Este prototipo se enfoca en la etapa perceptual del metodo PiFo, orientada al desarrollo de la conciencia fonologica y el establecimiento de las reglas de correspondencia grafema-fonema. Este metodo se apoya mediante tarjetas de cartulina y tarjetas digitales con pictogramas que representan la palabra clave de cada vocal. Incluye, ademas, las vocales en 3D, adheridas a una etiqueta RFID tipo tarjeta, y utiliza tambien un objeto fisico, un juguete de plastico o madera que representan la palabra clave de cada vocal (por ejemplo, el grafema <i> se asocia con una iglesia), a la cual se le incrusta una etiqueta RFID. Dado que este nuevo prototipo pretende hacer invisible la tecnologia y generar niveles de interaccion y emocion, se usa a PiFo, un oso perezoso de peluche, el cual tiene incorporado un sensor RFID. El peluche esconde en su libro el sensor RFID y actua de asistente de lectura. En la Figura 2 se muestra el prototipo con los objetos y el sensor.

El peluche se conecta a cualquier computador por medio de un cable USB. El prototipo incluye un software que gestiona las configuraciones del sistema y procesa la informacion que recoge el sensor. La etiqueta incorporada en cada objeto o letra tiene un codigo unico, similar al codigo de barras o codigos QR, con la diferencia de que la tecnologia RFID no requiere precision al momento de acercar una marca o patron en el sensor, sino que funciona por aproximacion (entre 0 a 12 cm). El codigo es recogido por el sensor y enviado al software del computador. El software, a traves de internet, consume un servicio web de la plataforma Tic@ula y gestiona la presentacion de los recursos a traves de un algoritmo de recuperacion de informacion.

El algoritmo de recuperacion de informacion busca el codigo en la estructura IEEELOM del repositorio web, extrae las tarjetas digitales con los pictogramas, grafemas y videos que provee el metodo. Esta informacion es enviada a cualquier computador, tableta o telefono celular que haya iniciado una sesion de usuario. Previamente, la maestra debe ejecutar el software en un computador o una aplicacion en uno o varios dispositivos moviles con la informacion de inicio de sesion como: numero, nombre de la maestra, nombre del estudiante, tiempo para reproducir el sonido, interfaz (digital o tangible), idioma, voz y los grafemas por estudiar, como se muestra en la Figura 3.

El numero de sesion es el que permite que varios dispositivos reciban la informacion que lee el sensor. Esto quiere decir, que pueden haber sesiones simultaneas en el caso que varias maestras se conecten al sistema. A continuacion, se detallan algunas caracteristicas del sistem en aspectos relacionados con Computacion Ubicua y Procesamiento de Lenguaje Natural.

5.1. Computacion Ubicua

La Computacion Ubicua fue descrita por primera vez por Mark Weiser en 1991. La esencia de su vision era la creacion de dispositivos computacionales con capacidad de comunicacion que pudieran integrarse de forma inapreciable en la vida cotidiana de las personas. Lo anterior, con el fin de permitirles que se centren en las tareas que deben hacer y no en las herramientas que deben usar (Los Santos Aransay, 2009; Weiser, 1991).

Kiteracy PiFo pone en practica este paradigma para apoyar el proceso de aprendizaje de forma natural e intuitiva, no solo por la ubicuidad, sino por su interfaz tangible, dado que brinda mayor accesibilidad (Ishii et al., 1997). Esto quiere decir que no basta con que sea facil de usar, sino tambien que cualquier persona pueda usarlo, independientemente de su diversidad funcional, capacidad sensorial, cognitiva o motriz. Con este nuevo prototipo, se espera que los estudiantes con sindrome de Down desarrollen habilidades cognitivas, por ejemplo, la ubicuidad favorece a que los estudiantes se concentren en las letras y palabras antes que en las tabletas a traves del uso de la metafora del "oso lector" para favorecer la interaccion y motivacion. La tecnologia RFID favorece a los estudiantes con dificultades motrices para que puedan acercar los objetos al sensor sin mayor precision. La interfaz tangible favorece la percepcion visual y tactil, asi como el pensamiento abstracto a partir del concreto. Por ultimo, favorece el uso de procesamiento de lenguaje natural que ayuda a desarrollar el lenguaje y comunicacion.

5.1.1. El Procesamiento de Lenguaje Natural

El Procesamiento de Lenguaje Natural (PLN, Natural Language Processing) es una disciplina de la Inteligencia Artificial, la cual se ocupa de la formulacion e investigacion de mecanismos computacionalmente eficaces para la comunicacion entre personas o entre persona y maquinas, por medio de lenguajes naturales (Cortez et al., 2009).

Kiteracy PiFo aplica tecnicas de procesamiento de lenguaje natural para combinar la informacion grafica y tangible con la generacion de fonemas y pronunciacion de silabas y palabras. El sistema tiene una estructura escalable que le permite incorporar idiomas o dialectos con diferentes voces (hombre, mujer, nino y nina). Para ello, se aplican archivos de audio en formato MP3 previamente grabadas. Actualmente, el sistema provee la voz de la autora del metodo PiFo y las voces de un nino y una nina costarricenses. El uso de audios pregrabados en lugar de librerias Text-to-Speech, se debe a que es necesario reproducir fonemas y no solo la pronunciacion de la letra, por ejemplo, para la letra "m" sonaria "eme" y no el fonema /m/ que suena "mmm". Otra razon por la que se usaron archivos de audio MP3, se debe a que se necesitaba enfatizar en la pronunciacion de las palabras, de acuerdo con la teoria que propone el metodo para desarrollar la conciencia fonologia.

El sistema actualmente identifica una letra y reproduce el fonema correspondiente, pero si se pasan por el sensor una consonante y una vocal juntas, lee la silaba. El algoritmo en este caso utiliza librerias Text-to-Speech para el reconocimiento de silabas y palabras formadas por varias letras tangibles, como el ejemplo que se muestra en la Figura 4.

El algoritmo identifica el codigo de cada objeto y el tiempo entre cada lectura. En el ejemplo, identifica el codigo del juguete y pronuncia "vaca", si solo se acerca la letra tangible de la "v" genera el fonema /b/. Si se deslizan las dos letras junta por el sensor pronuncia "va". El algoritmo registra el tiempo de lectura entre cada letra para determinar si estan juntas y no sean tratadas individualmente. En el caso de palabras completas, el algoritmo determina el tiempo de lectura entre las letras para formar la palabra y reproducirla con las librerias Text-to-Speech. El objetivo de esta funcionalidad fue la de convertir a Kiteracy PiFo en un asistente de lectura, logre motivar el aprendizaje autonomo de los estudiantes o bien apoyar a los padres de familia en el hogar con trabajo de refuerzo.

Para evaluar el funcionamiento de la herramienta en un contexto real, se hizo acercamientos con uno de los centros de Educacion Especial mas importantes de Costa Rica. A continuacion, se detalla el estudio experimental.

6. Estudio Experimental

Por medio de la autora del metodo PiFo se pudo contactar a la Directora del Centro de Educacion Especial Fernando Centeno Guell de Costa Rica, quien mostro interes en el proyecto de investigacion y abrio las puertas de dicho Centro.

Primero, se realizo un grupo focal con 15 maestras de Educacion Especial, en el cual se expuso la propuesta computacional y se recabo informacion para ajustar el prototipo. Posteriormente, en coordinacion con la directora y el equipo de investigacion, se disenaron las tareas para evaluar aspectos de interaccion y desarrollo de conciencia fonologica en el proceso de lectura inicial. Finalmente, se realizo un documento de consentimiento informado y en coordinacion con la directora del Departamento de Discapacidad Intelectual, se socializo con los padres de familia de estudiantes con sindrome de Down.

6.1. Participantes

En el estudio participaron 4 maestras de Educacion Especial especializadas en retardo mental y 6 estudiantes con sindrome de Down (tres ninas). La edad cronologica promedio de los estudiantes era de 8.33 anos con una desviacion estandar de 1.63. Todos los estudiantes estaban en el nivel de competencia curricular correspondiente a 4-5 anos y estaban en el proceso de lectura inicial. Segun los datos demograficos proporcionados por las maestras, en el Cuadro 2 se resume el nivel de desarrollo de las funciones cognitivas.

En el Cuadro 2 se listan las funciones cognitivas que se detallaron en una encuesta demografica realizada a las maestras. En cada uno de los casilleros de la escala se registra el numero de estudiantes y, como se puede observar, la mayoria se concentra en un nivel regular y bueno en casi todas las funciones cognitivas, exceptuando unos pocos con nivel muy bueno.

6.2. Instrumento de experimentacion

Los instrumentos de experimentacion fueron de tres tipos: 5 tarjetas de cartulina que provee el metodo, cada una tiene una vocal y un grafema de la vocal. Tambien, se uso 25 tarjetas pequenas (flash cards), 5 por cada vocal, cada una con un pictograma y la vocal. Se uso una de 10 pulgadas con informacion digital multimedia de las mismas 30 tarjetas de cartulina. La tableta tenia conexion a internet para acceder al repositorio web Tic@ula. Finalmente, 5 vocales tangibles y 5 objetos tangibles (uno por cada vocal).

6.3. Procedimiento

Se comenzo con una encuesta dirigida a las maestras, con el fin de recabar informacion demografica de los estudiantes e indagar el grado de acercamiento de las maestras a la tecnologia; asi como, para conocer las estrategias y recursos que usan para ensenar a leer a los estudiantes con sindrome de Down. Posteriormente, se realizo la fase experimental que se describe en el siguiente parrafo. Al finalizar la fase experimental, se realizo una encuesta "post-test" para recabar el criterio de las maestras, dada su experiencia y su apreciacion en la interaccion de los estudiantes, con relacion al proceso tradicional.

El procedimiento de la fase experimental fue similar a la que se llevo a cabo en Espana. Es decir, se consideraron dos escenarios: aprendizaje mediado con un maestro y aprendizaje autonomo. En cada escenario se programaron sesiones de 10 minutos por cada interfaz (tarjetas, digital y tangible), en total 6 sesiones por cada estudiante. Las tareas en el escenario maestra-estudiante pueden resumirse en seis pasos:

1. La maestra selecciona una vocal (cartulina, digital o tangible) y muestra al estudiante.

2. La maestra verbaliza el fonema mientras el estudiante mira el grafema.

3. La maestra pide al estudiante que repita el fonema.

4. La maestra asocia el grafema con el pictograma (en cartulina senala con el dedo como se forma el grafema, en digital muestra un video, en tangible selecciona un objeto).

5. La maestra motiva al estudiante a que repita el fonema y el nombre del grafema.

6. La maestra desarrolla algunas estrategias de aprendizaje (seleccion, memoria, discriminacion).

Para el caso de aprendizaje autonomo, las actividades se resumen en cuatro pasos:

1. La maestra entrega al estudiante los recursos educativos (30 tarjetas, tableta o 10 objetos tangibles).

2. La maestra le recuerda al estudiante como las usaron en la sesion maestra-estudiante.

3. La maestra pide al estudiante que "juegue" libremente durante 10 minutos.

Todas las sesiones fueron grabadas en video. Ademas, participaron dos observadores que anotaban algunos eventos importantes.

7. Resultados y Discusion

Los resultados que se describen en este articulo son de tipo descriptivo y se han estructurado en cuatro secciones: interfaz con tarjetas, interfaz digital, interfaz tangible y los resultados de la encuesta post-test.

7.1. Interfaz con tarjetas

En el escenario maestra-estudiante, las cuatro maestras comenzaron seleccionando la tarjeta de la vocal "a" y continuaron en orden hasta la "u". Mostraron cada tarjeta al estudiante, verbalizaron el fonema de la vocal y pidieron al estudiante que repitiera. Se observo que las maestras fueron las que manipulaban las tarjetas, los estudiantes solo miraban sin tocarlas. Solo una maestra tomo la mano del estudiante para seguir el trazado del grafema con su dedo. Las tarjetas permitieron que las maestras generaran estrategias de seleccion, por ejemplo, ubicaban algunas tarjetas sobre la mesa y preguntaban al estudiante donde esta determinada letra o pictograma. En este caso, algunos estudiantes solamente senalaban la tarjeta sin verbalizar, la maestra tenia que motivar para que verbalizaran. Una estrategia similar fue la de adivinanza, en la cual daban las caracteristicas del pictograma y el estudiante debia seleccionar y verbalizar. En algunos pictogramas, los estudiantes mostraron interes, pero se noto que pasados los cinco minutos expresaban aburrimiento, se distraian o se recostaban sobre la mesa como senal de cansancio.

Una de las maestras indico que antes habia trabajado con el metodo PiFo con estudiantes de preescolar y que la ensenanza de las vocales fue muy rapida; en una semana ya podian identificar todas las vocales. Sin embargo, en estudiantes con problemas cognitivos, le ha tomado mas tiempo, ya que de una semana a otra se olvidaban y era necesario retomar, dependiendo de cada caso puede durar hasta un mes solo en las vocales.

En el escenario de aprendizaje autonomo, tres estudiantes manipularon las tarjetas de forma similar a las maestras, es decir, primero las agruparon y luego fueron seleccionando un tras una. En cada tarjeta se detenian unos pocos segundos, miraban los pictogramas, pero no verbalizaban, excepto por unas pocas que les llamaba la atencion. Dos estudiantes no mostraron mayor interes y no lograron permanecer los 10 minutos en la actividad, las dejaban en la mesa y se distraian en algun otro evento. Un estudiante ni siquiera quiso tocar las tarjetas y permanecio sentado.

7.2. Interfaz digital

En el escenario maestra-estudiante, se observo un fenomeno interesante, a los seis estudiantes les llamo la atencion la presencia de la tableta, cuatro de ellos cambiaron de posicion, se sentaron mas erguidos. Incluso dos de ellos quisieron tomar la iniciativa, tocando la pantalla antes de que la maestra les diera las instrucciones. Se sorprendian al escuchar que la tableta verbalizaba la vocal o pictograma que seleccionaban. Les llamo la atencion el video de trazo del grafema. Dos maestras manipularon la tableta igual que las tarjetas de cartulina, es decir, ellas eran las que sostenian la tableta y seleccionaban los pictogramas, sin que su estudiante interactue con la tableta. Los estudiantes, en estos casos, se limitaron a mirar y verbalizar. Las otras dos maestras si permitieron que sus estudiantes tocaran el pictograma solicitado o incluso los tomaban de la mano y con el dedo senalaban juntos un determinado pictograma. Un problema que se presento con la interfaz digital fue que los estudiantes, con el proposito de experimentar, tocaban otros botones y se salian de la aplicacion.

En el escenario de aprendizaje autonomo, los seis estudiantes se limitaron a seleccionar los pictogramas, los miraban por pocos segundos sin verbalizar, excepto en pictogramas de animales y frutas que les llamaba la atencion y verbalizaban en voz baja o levantaban la cabeza para mirar a su profesora y verbalizaban. Parece que esta interfaz causo mayor interes a los estudiantes, algunos de ellos no querian dejarla al finalizar los 10 minutos de la sesion. Sin embargo, se observo que limito la generacion de estrategias a las maestras. Primero, porque no tenian la flexibilidad para manipular las tareas como lo hacen con las de cartulina; segundo, porque la pantalla de 10 pulgadas resulto muy pequena para que pudieran interactuar la maestra y el estudiante. Solo dos maestras intentaron generar una actividad de seleccion al decir las caracteristicas de un concepto y pedir al estudiante que lo buscara.

7.3. Interfaz tangible

En el escenario maestra-estudiante, se evidencio interes tanto por las maestras como por los estudiantes. En la Figura 5, se muestra la expresion de la maestra al decir: "!Esta chivisima!".

La emocion de los seis estudiantes fue evidente, se sorprendieron que el "oso perezoso pudiera leer", les emociono escuchar la verbalizacion del sistema con la voz de nina o nino que previamente selecciono la maestra. Se observo una mayor motivacion de los estudiantes con relacion a las otras interfaces, segun las frecuencias de emociones positivas contabilizadas en el analisis de los videos. En el periodo de 10 minutos se tuvo un promedio de 2,5 en la interfaz de papel, 3 en la interfaz digital y 4 en la interfaz tangible. Fue notoria su iniciativa para verbalizar sin necesidad que las maestras los motivara, lo hacian despues de escuchar la verbalizacion del sistema. A pesar de que se usa la computadora para mostrar en pantalla los pictogramas y grafemas, los estudiantes no la tocaban y se concentraban en los objetos de estudio. Tres maestras dejaron que los estudiantes tomaran la iniciativa y unicamente intervinieron para ayudar a ubicar el objeto cerca del sensor o para dar retroalimentacion sobre el objeto de estudio.

En el escenario de aprendizaje autonomo, los seis estudiantes sin la presencia de la maestra verbalizaron los fonemas y palabras despues de escuchar el sistema. Tambien, se evidencio la accesibilidad del sistema, los estudiantes aprendieron a usarla rapidamente e identificaron cuando el sistema ya reconocia el objeto al escuchar un "beep" del sensor. Se vieron motivados durante toda la sesion, pasaban una y otra vez los objetos y en su mayoria verbalizaban, reian y hacian gestos de emocion.

7.4. Encuestas post-test

En las encuestas post-test, las seis maestras concuerdan que las herramientas tecnologicas favorecen la motivacion de los estudiantes, pues les permiten generar nuevas estrategias de ensenanza. Ademas, proveen un espacio de interaccion y de negociacion, fomentan la atencion y coordinacion de los estudiantes, generan canales de comunicacion que promueven y median la interaccion social entre la maestra y el estudiante y permiten reforzar el desarrollo del lenguaje, logran niveles mayores y significativos de atencion. Los objetos abstractos, que se presentan en una lamina o pantalla de algun dispositivo, pueden ser representados de forma fisica. De esta manera, perciben la globalidad de las cosas con objetos fisicos de su entorno para lograr una transicion lenta del aprendizaje abstracto. Es decir, el objeto constituye la parte concreta, el video del grafema la parte semi-concreta y el pictograma seria lo abstracto.

Tambien, sugirieron ampliar otras actividades, por ejemplo, una de las maestras dijo que el sistema esta "divino" y que le encanta. Por tanto, resalto que se podria crear una estrategia de "caja de sorpresas" para ir sacando los objetos y explorar con el estudiante. Otra maestra sugirio la narracion de cuentos, en la cual aparezca un escenario en la pantalla del computador. Cada vez que se pase un objeto por el sensor podria aparecer dentro del escenario y con ellos crear una historia para motivar al estudiante a que interactue, verbalice y participe en el cuento.

8. Conclusiones

Con los resultados de la fase experimental y de las opiniones de las maestras, parece ser que Kiteracy PiFo genero un mayor grado de interaccion que la interfaz digital y la interfaz de las tarjetas. La interfaz tangible propicio espacios de interaccion ludicos y generaron emociones positivas en los maestros y estudiantes. El uso de los sistemas ubicuos parece ser la nueva tendencia en el futuro para la Educacion Especial, ya que favorece la accesibilidad y participacion en ambientes inclusivos. El procesamiento de lenguaje natural parece fomentar la comunicacion y verbalizacion de los estudiantes. La verbalizacion se hace natural, incluso sin la presencia de la maestra, lo cual puede favorecer el aprendizaje autonomo. Los resultados obtenidos tambien permitieron evidenciar que los estudiantes mostraron mayor concentracion, percepcion visual y auditiva, motricidad al manipular objetos, atencion y concentracion al enfocarse en los objetos y no en la tecnologia, memoria y abstraccion al recordar el procedimiento para hacer sonar cada letra y, finalmente, seguir el lenguaje gracias a un modelo de verbalizacion.

9. Trabajo futuro

Esta experiencia ha permitido identificar otras necesidades latentes, como las que se pueden listar a continuacion:

1. Evaluacion con interfaces hibridas (combinar los recursos de las tres interfaces).

2. Interfaz tangible multisensor para mejorar la precision.

3. Interfaz offline para no depender de Internet.

4. Asistente de lectura para identificar letras, silabas y palabras.

5. Estudio grupal para la inclusion educativa.

6. Evaluacion con otras discapacidades.

7. Estudio longitudinal para evaluar el aprendizaje de la lectura.

Con respecto a las dos ultimas, se realizo una prueba piloto con una maestra de audicion y lenguaje y tres estudiantes, dos ninas y un nino con discapacidad auditiva y de lenguaje. En la figura 6, se muestra la sesion de trabajo con la interfaz tangible.

Los resultados encontrados, motivaron a las autoridades del Centro de Educacion Especial a llevar un estudio longitudinal que permita hacer una evaluacion del desempeno en el aprendizaje de la lectura, tanto para estudiantes con sindrome de Down, como para estudiantes con discapacidad motriz, visual, auditiva y lenguaje.

Es importante indicar que esta en proceso la abstraccion de variables que permitan evaluar cuantitativamente y mediante un analisis estadistico, determinar diferencias significativas en el uso de las tres interfaces.

Agradecimientos

Un agradecimiento especial a todos los ninos y ninas del Centro de Educacion Especial Fernando Centeno Guell, asi como a las autoridades y maestras por la apertura y participacion en el desarrollo de esta investigacion. Un reconocimiento al Centro de Investigacion en Tecnologias de la Informacion y la Comunicacion de la Universidad de Costa Rica (CITIC), a la Secretaria Nacional de Educacion Superior, Ciencia y Tecnologia del Ecuador (SENESCYT), a la Universidad Tecnologica Indoamerica de Ecuador (UTI), al Sistema de Estudios de Posgrado de la Universidad de Costa Rica (SEP) por su apoyo logistico y financiero.

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Janio Jadan-Guerrero (1,3)

Luis A. Guerrero (1)

Maria A. Carpio-Brenes (2)

(1.) Universidad de Costa Rica. Centro de Investigacion en Tecnologias de la Informacion y la Comunicacion (CITIC). Correo electronico: janio.jadan@ucr.ac.cr

(2.) Universidad de Costa Rica. Escuela de Orientacion y Educacion Especial. Correo electronico: luis.guerrero@ecci.ucr.ac.cr

(3.) Universidad Tecnologica Indoamerica. Centro de Investigaciones en Mecatronica y Sistemas Interactivos (MIST). Correo electronico: maria.carpiobrenes@ucr.ac cr

Recepcion 15/1/2016. Aceptacion 16/3/2016
CUADRO 1
Etapas del metodo PiFo

No.  Etapa           Procesos

1    Perceptual      Lectura fotografica          1-5
                     Conciencia fonologica.
                     Vocales
2    Decodificacion  Conciencia fonemica          6-35
                     Fusion silabica
                     Reconocimiento de palabras
                     Comprension lectora
3    Comprension     Estructurar oraciones        8-35
4    Redaccion                                   10-35

Fuente: (Carpio, 2011)

CUADRO 2
Nivel de desarrollo de funciones cognitivas
M=Mala, R=Regular, B=Buena, MB=Muy Buena, E=Excelente

Funcion cognitiva                     M  R  B  MB  E

Percepcion visual                        4  2
Percepcion auditiva                      2  3  1
Emitir y articular palabras              5  1
Simbolizacion y representacion           3  3
Atencion                                 2  3  1
Discriminacion                           3  2  1
Seleccion                                3  3
Denominacion                             2  3  1
Memoria a corto plazo                    2  3  1
Memoria a largo plazo                    2  3  1
Coordinacion visomotora (iniciativa)     2  4
Coordinacion visomotora (control)        3  2  1

Fuente: Resumen de la encuestra realizada a las 4 maestras.
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Author:Jadan-Guerrero, Janio; Guerrero, Luis A.; Carpio-Brenes, Maria A.
Publication:Kanina
Date:Dec 1, 2016
Words:8863
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