Resumen de Estudio de validación didáctica de laboratorios virtuales integrados en plataformas b-learning y/o en redes sociales ubicuas y su combinación con gamificación en enseñanzas educación superior
1. Introducción o motivación de la tesis La incorporación de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) a enseñanzas del Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior (MECES) está siendo relevante en el fomento de un aprendizaje más efectivo y como impulso de un sistema educativo de calidad. En la actualidad, en el diseño de los nuevos planes de estudio de las enseñanzas de Educación Superior, basados en la adquisición de competencias, se está favoreciendo la aplicación de propuestas metodológicas que fomentan la interacción, la construcción de conocimiento y el aprendizaje autónomo y cooperativo.
En las disciplinas tecnológicas incluidas en el ámbito del Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior (MECES), las prácticas reales de laboratorio son esenciales en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Ariza & Quesada, 2014) , tanto a nivel de Formación Profesional de Grado Superior en módulos profesionales de ciclos formativos pertenecientes a diferentes familias profesionales como Fabricación Mecánica, Instalación y Mantenimiento, Energía y Agua, Seguridad y Medioambiente o Transporte y Mantenimiento de Vehículos como en asignaturas pertenecientes a disciplinas propias de Grado Universitario de Ingeniería o Másteres Universitarios. Sin embargo, existen muchas limitaciones en el uso didáctico de dichos laboratorios experimentales con máquinas industriales, debido al elevado coste de prototipos y maquinarias, así como, por la peligrosidad de estos, si no se tiene dominio en su utilización (Calvo et al., 2009). Estos inconvenientes, sumados al creciente desarrollo de software para distintos dispositivos móviles multimedia, han facilitado la creación y utilización de Laboratorios Virtuales (LV) interactivos de gran realismo que reproducen, con gran precisión, el proceso tecnológico a estudiar junto con la maquinaria, instrumentación, dispositivos y materiales empleados en los laboratorios reales, así como su manejo y respuesta. La utilización de los LV permite simular y reproducir las condiciones de trabajo de un laboratorio experimental, lo que los convierte en recursos didácticos de gran influencia en el proceso de formación del alumnado (Novoa Torres & Florez Fernandez, 2011).
Por otra parte, existen estudios, como el de los autores (Ma & Nickerson, 2006), donde se han revisado 60 laboratorios físicos, virtuales y remotos de un amplio espectro disciplinario y cuyas conclusiones principales establecen que no existe suficiente evidencia empírica para apoyar a los defensores o detractores de cada tipo de LV, por lo que se estima conveniente que se realicen más estudios experimentales que evalúen la efectividad de aprendizaje mediante el uso de LV.
Por consiguiente, la hipótesis de partida de este trabajo se basa en que el desarrollo e implementación didáctica de portales web interactivos que incluyen LV, que reproducen los equipos experimentales reales, mejoran la calidad de la enseñanza y ayudan al alumnado en su proceso de aprendizaje dentro del contexto constructivista y colaboracionista de enseñanza. Su implementación permitirá superar algunas de las limitaciones, antes mencionadas, y mejorar la flexibilidad y accesibilidad al aprendizaje práctico tanto a nivel de clases presenciales, tutorizadas por el profesorado y complementarias a las prácticas reales, como al utilizarlos como herramientas ubicuas de autoaprendizaje.
El objetivo general de esta tesis doctoral ha sido valorar cómo influye el uso de laboratorios virtuales y su integración con gamificación y redes sociales en asignaturas científico-tecnológicas en el proceso de enseñanza-aprendizaje del alumnado de enseñanzas del MECES: Ciclo Formativo de Grado Superior de Formación Profesional, Grado y Máster.
2.Contenido de la investigación Los contenidos del presente trabajo de investigación se han estructurado en los siguientes capítulos: - Capítulo 1.- Introducción: en este primer capítulo se ha realizado un análisis previo del papel actual de las TIC en el Espacio Europeo de Educación Superior, para a continuación analizar el contexto actual de integración de los LV junto al uso de redes sociales y gamificación en el proceso de enseñanza-aprendizaje en Educación Superior.
- Capítulo 2.- Objetivos y sinopsis de la tesis: en este segundo capítulo se ha expuesto el contexto de aplicación de la investigación, la motivación que la impulsa y los objetivos que se persiguen.
- Capítulo 3.- Implementación y valoración de la Plataforma Virtual Interactiva de Ensayos de Tracción Mecánica (PVIET): en este tercer capítulo se ha llevado a cabo una descripción y evaluación sobre la utilidad didáctica y pedagógica en un contexto real de docencia de un Laboratorio Virtual de Ensayos de Tracción Mecánica (LVET) utilizado en asignaturas del ámbito de fabricación mecánica en Formación Profesional de Grado Superior en España (MECES-1/EQF-5).
- Capítulo 4.- Gamificación combinada con la experimentación física en la Web Virtual Interactiva (WVI) de Instrumentación Eléctrica: este cuarto capítulo se ha centrado en la implementación de una aplicación web móvil (http://www.uco.es/oscivirtual/), con el objetivo de capacitar a los estudiantes de la asignatura de Física en los Grados de Ingeniería Eléctrica e Informática (MECES-2/EQF-6) en el conocimiento del osciloscopio y las fuentes de alimentación eléctrica y su aplicación. Esta web virtual interactiva está alojada en una plataforma actualizable que se puede usar en cualquier lugar y con cada dispositivo electrónico para lograr el aprendizaje ubicuo (u-learning). Además, se ha generado un cuestionario con la herramienta en línea Kahoot sobre el tema de Física para el Grado en Ingeniería Informática antes de llevar a cabo el laboratorio virtual y práctico. El efecto de la combinación de la web virtual interactiva, el u-learning y la gamificación han sido analizados y validados estadísticamente.
- Capítulo 5.- Caracterización del biodiésel utilizando laboratorios virtuales que integran redes sociales y aplicaciones web mediante aprendizaje u-learning: este quinto capítulo se ha centrado en el aprendizaje b-learning de la caracterización de biocombustibles, a través de tres LV implementados en una plataforma virtual interactiva. Además, los mismos contenidos de la plataforma han sido desarrollados como aplicación web e integrados en grupo de Facebook, denominado BiomasaGen, al que se puede acceder de forma directa, automática y ubicua (u-learning). Posteriormente, se ha evaluado, utilizando el método CIPP, tanto los LV como la aplicación web desarrollada. Por último, se ha evaluado la utilidad didáctica de la combinación de LV integrados en la red social Facebook para alumnado de Máster Universitario (MECES-3/EQF-7).
- Capítulo 6.- Conclusiones y líneas de futuro: en este capítulo se han presentado las principales conclusiones que se extraen de los trabajos llevados a cabo a lo largo de la investigación. Igualmente se proponen los aspectos susceptibles de profundización o mejora. Se ha finalizado aportando posibles líneas de investigación que sean continuación del trabajo desarrollado en esta tesis. - Capítulo 7.- Bibliografía: en este capítulo se ha expuesto un listado ordenado de las referencias bibliográficas, recursos electrónicos y normativa que han sido citadas a lo largo de la presente tesis doctoral.
3.Conclusión Las conclusiones más relevantes de las tres propuestas metodológicas llevadas a cabo en esta tesis han sido las siguientes: - La valoración cualitativa de las características técnicas, funcionales y pedagógicas de las tres plataformas interactivas han mostrado unos resultados satisfactorios.
- Respecto a las características técnicas se concluye que los laboratorios virtuales objeto de estudio cumplen con la lista de requisitos mínimos que debe tener un laboratorio virtual para ser exitoso, dentro del marco de referencia de los estándares internacionales propuestos.
- De la valoración cualitativa realizada por el profesorado y alumnado, se destaca: el fácil manejo y navegabilidad por la interfaz, la claridad de la información mostrada, la posibilidad de retroalimentación durante el proceso, la detallada formación virtualizada de las prácticas de laboratorio, así como las guías didácticas y videotutoriales de ayuda, junto a la motivación generada en el alumnado.
- Se ha demostrado, mediante tratamiento estadístico descriptivo y cuantitativo de los datos obtenidos en las tres experiencias metodológicas planteadas, que el uso combinado del laboratorio tradicional físico con sus respectivos laboratorios virtuales ha incrementado la posibilidad de mejora de las calificaciones finales.
- Se ha comprobado cómo la implementación de estos laboratorios virtuales ha fomentado, impulsado y favorecido el desarrollo de competencias personales mediante un aprendizaje comprensivo, autónomo y cooperativo.
- Respecto a la validación de la influencia de las redes sociales como medio de difusión de los LV y herramienta metodológica complementaria se deduce que la utilización de los LVCB integrados en el grupo de trabajo BiomasaGen, creados en la red social Facebook, combina metodológicamente la eficiencia de las prácticas virtuales con la ubicuidad de las redes sociales, mejora la participación e incrementa la posibilidad de mejora del rendimiento académico del alumnado de postgrado.
- Se ha estudiado y validado estadísticamente que la combinación de herramientas de gamificación, cuestionarios Kahoot, combinada con los laboratorios virtuales, redes sociales y prácticas experimentales, produce una manifiesta mejora en los resultados obtenidos por el alumnado tanto a nivel experimental, procedimental y general en las asignaturas básicas de Grado de Ingeniería. Esto avala la hipótesis de que la implementación de un entorno de aprendizaje ubicuo combinado con la gamificación, puede mejorar el proceso de aprendizaje global en enseñanzas de Educación Superior.
4. Bibliografía Ariza, M.R. & Quesada, A. (2014). Nuevas tecnologías y aprendizaje significativo de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 32, 101–115. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.433 Calvo, I., Zulueta, E., Gangoiti, U., López, J.M., Cartwright, H. & Valentine, K. (2008). Laboratorios remotos y virtuales en enseñanzas técnicas y científicas. Ikastorratza, e-Revista de didáctica, 3. ISSN 1988-5911. Disponible en web: http://www.ehu.eus/ikastorratza/3_alea/laboratorios.pdf Ma, J. & Nickerson, J.V. (2006). Hands-on, simulated, and remote laboratories: A comparative literature review. ACM Computing Surveys (CSUR), 38(3), 7. https://doi.org/10.1145/1132960.1132961 Novoa Torres, N. & Florez Fernandez, H.A. (2011). Los laboratorios virtuales adaptativos y personalizados en la educación superior. Revista vínculos, 8(2), 36–47. https://doi.org/10.14483/2322939X.4199
