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Active learning of symbolic automata over rational numbers
(2025) Hagedorn Gaete, Sebastián Alfonso; Riveros Jaeger, Cristian; Toro Icarte, Rodrigo Andrés; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El aprendizaje de autómatas tiene muchas aplicaciones en inteligencia artificial e ingeniería de software. Un aporte clave para estas aplicaciones es el algoritmo L⇤, introducido por (Angluin, 1987). El algoritmo L⇤ aprende autómatas deterministas (DFAs, en inglés) en tiempo polinomial cuando se provee un profesor MAT (minimally adequeate teacher). Desafortunadamente, el algoritmmo L⇤ solo puede aprender DF As sobre alfabetos finitos, lo que limita su aplicacion en escenarios más complejos. En este trabajo, extendemos el algoritmo L⇤ para aprender autómatas simbólicos, aquellos en que sus transiciones pueden usar predicados de desigualdad sobre numeros racionales, es decir, sobre alfabetos infinitos y densos. Nuestro resultado logra que el algoritmo L⇤ pueda ser aplicable en nuevos escenarios reales como RGX (reales) y series de tiempo. En adición, nuestro algoritmo propuesto es óptimo dado que realiza un número lineal de consultas al profesor con respecto al número de transiciones y el tamaño de la representación de los predicados.
Data shift mitigation in classifiers of variable stars
(2024) Pérez Galarce, Francisco Javier; Pichara Baksai, Karim Elías; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En la actualidad el aprendizaje de máquinas desempeña un papel crucial en la clasificación automática de estrellas variables. Numerosos clasificadores han sido propuestos, alcanzado un alto rendimiento en las diferentes métricas de clasificación. Sin embargo, estos clasificadores se ven afectados por sesgos en los datos de entrenamiento, lo que limita su efectividad en datos no vistos. Estas limitaciones dañan la capacidad de generalización, generando múltiples problemas como la selección de modelos incorrectos y un desempeño sobreestimado. En este contexto, esta tesis introduce métodos para evaluar y entrenar clasificadores bajo condiciones de desplazamiento de datos. En primer lugar, se explora una probabilidad marginal informativa para seleccionar clasificadores de estrellas RR Lyrae, mitigando los sesgos a través de la incorporación de reglas deterministas basadas en parámetros físicos durante su estimación. Luego, se propone mejorar el entrenamiento de un perceptrón multicapa para la clasificación del mismo tipo de estrellas. Se injecta conocimiento a través de rangos de parámetros físicos que informan a un regularizador. Un algoritmo de retropropagación en dos pasos fusiona este conocimiento en la red neuronal, minimizando el error de clasificación y gestionando el equilibrio entre el aprendizaje a partir de datos y el conocimiento experto. Por último, utilizando el mismo esquema dual de aprendizaje se propone un aprendizaje auto regulado para una red neuronal convolucional, que toma ventaja de los recientes avances en modelos generativos para la creación de curvas de luz sintéticas durante el entrenamiento. En conclusión, esta tesis avanza en la integración del conocimiento experto en modelos de aprendizaje automático, proporcionando nuevas metodologías de evaluación y entrenamiento para clasificadores de estrellas variables. Estos avances mejoran las capacidades de generalización y predicción, ofreciendo adicionalmente novedosos y pertinentes esquemas de aprendizaje para futuras investigaciones.
Interrelación entre Pensamiento Computacional y las habilidades del siglo 21: Pensamiento Crítico, Creatividad y Determinación, en estudiantes de educación media
(2024) Acuña Asenjo, Sebastián Mauricio; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Para promover el desarrollo de habilidades de orden superior en los estudiantes a través del Pensamiento Computacional, resulta esencial investigar previamente la interrelación entre este y otras habilidades clave del siglo 21, en este caso, las habilidades cognitivas Pensamiento Crítico y Creatividad y la habilidad conativa Determinación. Por ende, el presente estudio aborda la pregunta de investigación: ¿Cuál es la relación entre Pensamiento Computacional, Pensamiento Crítico, Creatividad y Determinación en estudiantes de educación media? Con este objetivo, se llevo a cabo un estudio cuantitativo en una institución educativa en México, abarcando una muestra de 192 estudiantes de decimo grado. Los resultados indican que la relación mas significativa se da entre Pensamiento Computacional y Determinación. El principal aporte de este estudio radica en destacar la importancia de fomentar la Determinación en las estrategias pedagógicas, independientemente del tipo de instrucción del pensamiento computacional, ya sea en modalidad ”enchufada” o ”desenchufada”.
Lectura distante de la producción escrita de estudiantes de pregrado de la Facultad de Educación de la Universidad Nacional del Centro del Perú, entre los años 2015 al 2019
(2023) Martel Flores, Angeluz Yesica; Núñez, Fredy R.; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Letras
El principal objetivo es analizar indicadores cuantitativos en corpus de producciones escritas de estudiantes de pregrado de la Facultad de Educación en la Universidad Nacional del Centro del Perú (UNCP) entre 2015 -2019 a través de la técnica de lectura distante. Se realizó el análisis de corpus de 103 producciones escritas (tesis) de seis especialidades (Educación Inicial, Educación Primaria, Educación Ciencias Matemáticas e Informática, Educación Lenguas, Literatura y Comunicación, Educación Filosofía y Relaciones Humanas, Educación Física y Psicomotricidad). Se utilizó la herramienta informática Voyant Tools para el análisis de contenido de corpus de textos. Se concluye que las producciones escritas tienen un número de palabras similares entorno al promedio, deduciendo que el volumen de la producción es bastante homogéneo. La especialidad de Educación Lenguas, Literatura y Comunicación presenta el mayor promedio de densidad léxica, con mayor contenido de variedad de palabras y riqueza léxica en sus producciones escritas. Se obtuvieron palabras relevantes del corpus, observando pocas palabras con peso estadístico significativo. Se propone un promedio de 8,000 palabras para el volumen de la producción.
Methodological proposal to strengthen critical thinking and grit in rural primary education context
(2025) Gallardo Estrada, Carla Paola; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El grit y el pensamiento crítico son dos competencias humanas cruciales. Al formar parte de las competencias del siglo XXI, su adquisición es relevante para las personas que pretenden afrontar los retos del entorno actual, en rápida evolución. En consecuencia, comprender cómo facilitar su adquisición por parte de los preadolescentes es un reto de gran importancia. Este reto es aún más significativo en la educación rural, donde los recursos y las oportunidades de desarrollo profesional para los profesores son escasos. Motivada por este reto, esta tesis describe una investigación cuyo objetivo es mejorar el grit y el pensamiento crítico en estudiantes y profesores de escuelas rurales mediante el diseño e implementación de un modelo de clase innovador. Reconociendo que las escalas de grit existentes no estaban diseñadas para ser fácilmente comprensibles por los preadolescentes, el primer objetivo de esta tesis fue desarrollar y validar un instrumento específicamente adaptado para medir grit en niños de 9 a 13 años. Un hallazgo clave, validado mediante análisis factorial exploratorio y confirmatorio, es que los constructos que miden el grit para este rango de edad incluyen la perseverancia en el esfuerzo y la adaptabilidad a las situaciones, pero deben excluir la consistencia de intereses. Un segundo objetivo fue el diseño de una intervención para mejorar el grit y el pensamiento crítico de los estudiantes. La intervención consistió en un programa de formación para profesores, a los que se instruyó en un enfoque pedagógico para fomentar el pensamiento crítico y el grit en los estudiantes y se les proporcionaron los materiales necesarios para poner en práctica las clases. Este modelo de clase requiere que los alumnos lean textos, respondan a preguntas que promueven las habilidades de orden superior y debatan y reflexionen sobre estrategias para superar obstáculos académicos y personales. A lo largo de un curso académico, los alumnos participaron en actividades diseñadas según este modelo de clase. Nuestro tercer y último objetivo era diseñar una intervención para mejorar el grit de los profesores. La intervención consistió en diseñar sesiones de coaching para profesores centradas en mejorar su grit. Durante un curso académico, los profesores asistieron a cuatro talleres que incluían sesiones teóricas y prácticas sobre grit. Ambas intervenciones produjeron mejoras tanto en el grupo de estudiantes como en el de profesores. Los estudiantes mostraron un aumento estadísticamente significativo de la perseverancia en tareas complejas y de sus habilidades de pensamiento crítico, como demuestra su capacidad para resolver problemas y su participación activa en clase. Los profesores también mostraron mejor grit, mayor resiliencia y mejor disposición para afrontar los retos de la educación rural. Así lo demuestra el análisis cualitativo de las entrevistas individuales y el grupo focal con los profesores. Los principales resultados asociados a nuestras intervenciones ponen de relieve que la determinación y el pensamiento crítico pueden desarrollarse y reforzarse simultáneamente en los estudiantes cuando se aplican metodologías que promueven estas habilidades. Los profesores también afirman haber fortalecido su grit al enseñar el modelo de clase propuesto. Además, el enfoque reflexivo en el aula fomenta una mayor cohesión entre alumnos y profesores, lo que se traduce en un entorno de aprendizaje más resiliente y dinámico.
Reduciendo la ambigüedad interpretativa en un entorno educativo con ChatGPT
(2025) García Varela, Francisco José Andrés; Nussbaum Voehl, Miguel; Mendoza Rocha, Marcelo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Este estudio plantea que tanto las palabras concretas como las abstractas son fundamentales para una comunicación efectiva, especialmente en contextos educativos donde la interacción entre estos tipos de lenguaje se vincula con teorías lingüísticas, cognitivas y de estratificación social. Un desafío clave es equilibrar la eficiencia del lenguaje abstracto para transmitir conceptos complejos con la accesibilidad del lenguaje concreto, que mejora la comprensión estudiantil. Los lenguajes generativos, gracias a su capacidad para manipular símbolos, ofrecen una vía para abordar este desafío al facilitar la representación y exploración estructurada y sistemática de conceptos abstractos en sus contextos. La pregunta de investigación central fue: “¿Cómo pueden los lenguajes generativos ayudar a los actores educativos a articular sus ideas y acciones con mayor claridad al identificar y refinar términos abstractos?”. Para explorar esto, se desarrolló un protocolo en inglés para ChatGPT-4, con lineamientos y prompts estructurados orientados a apoyar a los usuarios en el logro de objetivos educativos específicos. En un estudio piloto con 13 participantes, ChatGPT-4 entregó retroalimentación, sugirió mejoras y guió interacciones escritas. Uno de los autores observó a los participantes, tomó notas sobre su comportamiento y sostuvo breves discusiones posteriores para conocer sus impresiones. Posteriormente, los participantes enviaron reflexiones por correo electrónico. El proceso ayudó a transformar respuestas abstractas en formulaciones más concretas, mejorando la claridad y el vínculo con los contenidos educativos. El protocolo demostró ser eficaz para vincular teorías pedagógicas abstractas con la aplicación práctica en aula, entrenando a docentes en el uso de descripciones vívidas, escenarios cercanos y ejemplos tangibles. Este estudio ilustra cómo la inteligencia artificial (IA) puede integrar con éxito principios de enseñanza y teorías del aprendizaje para mejorar las prácticas educativas.
The impact of an interventation to improve grit and critical thinking in rural education
(2025) Pinto Cortés, Mauricio Esteban; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En el contexto del siglo XXI, el desarrollo de habilidades como el pensamiento crítico y grit (determinación) se ha vuelto fundamental para el éxito académico y profesional, especialmente en entornos educativos rurales donde los recursos y oportunidades suelen ser más limitados. Esta investigación aborda la necesidad de desarrollar estas habilidades mediante una intervención educativa estructurada en escuelas rurales de Chile. El estudio implementó una metodología de clases durante 18 semanas con 153 estudiantes en el grupo experimental y 93 en el grupo control, todos de aproximadamente 10 años de edad. La intervención se basó en tres pilares fundamentales: transformar el interés en pasión, identificarse con un propósito para perseverar y obtener apoyo y retroalimentación, utilizando la lectura como medio principal. Para evaluar el impacto de la intervención, se emplearon instrumentos validados: la versión en español del modelo triárquico de la escala de grit y una prueba específica de pensamiento crítico. Los resultados revelaron mejoras significativas en ambas habilidades en el grupo de intervención, con tamaños del efecto de 0.44 para la determinación y 1.69 para el pensamiento crítico, sin diferencias significativas por género. Esta investigación no solo demuestra la efectividad de intervenciones estructuradas y culturalmente relevantes en el desarrollo de habilidades esenciales del siglo XXI, sino que también proporciona un modelo replicable para contextos educativos rurales, donde la necesidad de desarrollar estas competencias es particularmente una prioridad.

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