Modelo de dominio específico para análisis y minería de datos educativos

Abstract

El uso de técnicas de análisis de datos para el apoyo de procesos educativos, al igual que en otros dominios de datos, busca potencializar la toma de decisiones y la planeación de estos. Las tecnologías de información y comunicación contribuyen a dichos procesos de análisis. En particular, desde la minería de datos se tiene una opción para dar atención a las necesidades presentes en cuanto a gestión de datos académicos, datos que se producen desde el proceso de enseñanza-aprendizaje como tal, así como también desde procesos de carácter administrativo que están asociados. Dependiendo del nivel educativo, para el caso de Colombia estos niveles se distribuyen en educación pre-escolar, básica, media y superior, los sistemas de información donde son almacenados los datos educativos varían, influyendo también el carácter de la institución (pública o privada). Para el caso de la educación superior, estos sistemas de información o fuentes de datos suelen estar bastante estructurados, facilitando el acceso a los datos y por tanto la extracción de información y conocimiento. No obstante, a nivel de educación básica y media, las fuentes de datos resultan más difíciles de acceder y el tratamiento que requieren los datos antes de ser analizados puede ser considerable. En este sentido, esta tesis doctoral propone un modelo conceptual con enfoque de dominio específico para minería de datos educativos, que ofrece mecanismos de solución a los problemas particulares de cada etapa del proceso de minería de datos educativos y en general de los modelos de dominio genérico, además, de atender la problemática asociada a los datos que provienen de múltiples fuentes y escalas para una aplicación puntual con datos de educación básica y media en Colombia, acotado también a técnicas de aprendizaje supervisado. De la mano del modelo conceptual, se presenta una estrategia de validación y aplicación de este. El modelo propuesto puede ser aplicado a diferentes contextos educativos y para diferentes fuentes de datos, contando con el conocimiento de los expertos y con la información que puede ofrecer dicho contexto académico particular, teniendo como conclusión general que los procesos de análisis de datos educativos mediante minería de datos pueden ser abordados desde un enfoque de dominio específico, contribuyendo al logro de resultados satisfactorios en términos de los modelos de minería construidos y del apoyo al usuario por medio de la guía que puede ofrecer contar con el conocimiento del dominio particular. Además, se ofrecen modelos pre-entrenados y mecanismos de transferencia de aprendizaje que permiten aprovechar las ventajas de la minería de datos en ambientes con pocos datos y sin requerimientos de expertos en técnicas de análisis de datos (Texto tomado de la fuente)

The use of data analysis techniques to support educational processes, as in other data domains, seeks to enhance decision-making and planning. Information and communication technologies contribute to these analysis processes. From data mining there is an option to attend to the present needs in terms of academic data management, data that is produced from the teaching-learning process as such, as well as from administrative processes that are associated. Depending on the educational level, in the case of Colombia these levels are distributed in pre-school, basic, secondary, and higher education, the information systems where the educational data are stored vary, also influencing the nature of the institution (public or private). In the case of higher education, these information systems or data sources are usually quite structured, facilitating access to data and therefore the extraction of information and knowledge. However, at the basic and secondary education level, the data sources are more difficult to access and the treatment that the data requires before being analyzed can be considerable. In this sense, this doctoral thesis proposes a conceptual model with a specific domain approach for educational data mining, which offers solution mechanisms to the problems of each stage of the educational data mining process and in general of generic domain models. In addition, to address the problems associated with data that come from multiple sources and scales for a specific application with data from basic and secondary education in Colombia, also limited to supervised learning techniques. Hand in hand with the conceptual model, a validation and application strategy of this model is presented. The proposed model can be applied to different educational contexts and for different data sources, counting on the knowledge of the experts and with the information that this particular academic context can offer, having as a general conclusion that the educational data analysis processes through mining Data can be approached from a specific domain approach, contributing to the achievement of satisfactory results in terms of the mining models built and the support to the user through the guidance that having knowledge of the particular domain can offer. In addition, pre-trained models and transfer learning mechanisms are offered that allow taking advantage of data mining in environments with little data and without requiring experts in data analysis techniques.