Conceptualización teórico-metodológica para la introducción de la gamificación en el desarrollo de las competencias steam en la educación superior. Caso: universidad ecotec
- Autores: Johanna Andrea Navarro Espinosa
- Directores de la Tesis: María Pilar Martínez Jiménez (dir. tes.), Pilar Aparicio Martínez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Sara Pinzi (presid.), Jorge Curiel Esparza (secret.), Francisco Belmar Ibañez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Computación Avanzada, Energía y Plasmas por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. introducción o motivación de la tesis Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) son herramientas desarrolladas para gestionar, almacenar y enviar la información entre sistemas y usuarios. Estos instrumentos teórico-conceptuales representan soportes y canales que procesan, almacenan, sintetizan, recuperan y presentan información de la forma más variada (1). Es decir, son un conjunto de avances tecnológicos, posibilitados por la informática, las telecomunicaciones y las tecnologías audiovisuales, que proporcionan mecanismos para el tratamiento y la difusión de la información y canales de comunicación(2).
Estas herramientas TICs han transformado los contextos formales e informales, y por consiguiente, el proceso de enseñanza – aprendizaje. En este sentido, las TICs han promocionado el contexto informal donde muchos cursos abiertos en línea, conocidos con MOOCs, sobresalen por su flexible y rápido acceso.
Un sector altamente modificado por las TICs, es la educación, creando sistemas flexibles, dinámicos y sostenibles (7,9–12). En esta área, la creación e inclusión de entornos adaptables, accesibles y atractivos, utilizando inteligencia artificial o realidades virtuales están aumentando como TICs punteras, ya que permite una vida útil más larga y, por tanto, un sistema sostenible (13,14). Estos entornos usualmente son creados para teléfonos inteligentes, computadores, tablets, en función de sus características ubicuas, fáciles de usar y rápidas (15,16).
Los cambios en las prácticas didácticas atribuibles a la integración de las TICs en el aula han sido escasos hasta el año 2019, en que estas experiencias, aunque eran innovadoras y creativas, dependían de la voluntariedad del profesorado y el alumnado. En estos cambios didácticos subyacen una serie de ideas y enfoques pedagógicos comunes que pretenden aprovechar todo el potencial de las TICs, enmarcadas en una nueva cultura del aprendizaje. Estas son lo que los autores denominan pedagogías emergentes (27). Las pedagogías emergentes tienen gran protagonismo a través del aprendizaje continuo y uso de recursos educativos abiertos, que promueven y fomentan el pensamiento crítico, creativo e independiente de los estudiantes; y, además, propician la implementación de metodologías activas como el desing thinking conocido como el pensamiento de diseño o el flipped learning, que se centra en la inversión del proceso de aprendizaje mediante el uso de videos. Específicamente el design thinking se centra en la generación de ideas de diseño para resolución de problemas, de hecho, este módelo pedagógico se basa en identificar los problemas individuales del alumnado con el fin de satisfacer sus necesidades de aprendizaje activo mediante un sistema de simbiosis entre los alumnos/as y el profesorado. El flipped learning hace uso de un sistema de grabación de los temas, realizados por el profesorado, que implica un aprendizaje previo del alumnado fuera del aula; siendo ésta utilizada para la resolución de problemas y adecuación de la metodología de aprendizaje a las necesidades del alumnado Estas pedagogías emergentes, con un marcado carácter integrador, dan lugar a modelos educativos innovadores, los cuales deben fomentar ambientes de aprendizaje interactivos, sincrónicos y asincrónicos donde el docente se encuentra comprometido con el aprendizaje de sus alumnos. El profesorado por tanto cumple el rol de asesor y guía, y los estudiantes se convierten en actores de cambio con habilidades y modos de trabajo innovadores en los cuales utilizan tecnologías de vanguardia, materiales didácticos, recursos de información y contenidos digitales(28).
Dentro de todas estas metodologías emergentes destaca la gamificación, que se centra en la enseñanza mediante juegos, y uso de redes sociales, las cuales contribuyen al desarrollo de competencias como resolución de problemas, autonomía y apoyo a estilos de aprendizaje a través del juego y en red.
Algunas de las limitaciones en la inclusión de las TICs y que ha dado origen a diversas investigaciones es la actitud y percepción de los docentes en relación a la incidencia de las TICs en el proceso de enseñanza-aprendizaje, falencias en el desarrollo de las competencias digitales y conocimientos pedagógicos que le permita identificar su uso para una adecuada implementaciónse considera uno de los factores determinantes para su integración y uso en contextos educativos.
La propuesta metodológica para operar estos modelos educativos es el denominado Ambiente Virtual de Aprendizaje (AVA), en el que se requiere que quienes participan en el diseño de estos ambientes deben conocer todos los recursos tecnológicos disponibles (infraestructura, medios, recursos de información, etc.); así como las ventajas y limitaciones de éste para poder relacionarlos con los objetivos, los contenidos, las estrategias y actividades de aprendizaje y la evaluación. Y es que una integración de medios como texto, gráficos, sonidos, animación y video, o los vínculos electrónicos, no tienen sentido sin las dimensiones pedagógicas que el diseñador del ambiente puede darles.
El desarrollo de los modelos AVA dependen en gran medida de la nube y de las tecnologías asociadas que permiten su funcionamiento como consecuencia de ello y debido a la gran dependencia respecto a internet. Estas metodologías propician el acceso a la información en cualquier dispositivo y cuando se requiera, sin embargo presentan vulnerabilidades, tales como el incremento de las posibilidades de fuga de datos (36) y las asociadas a servicios web como inyección SQL, pérdida de autenticación y gestión de sesiones, configuración de seguridad incorrecta e inclusión de archivos remotos (37).
Sostenibilidad de la Educación y el COVID-19 La educación para la sostentabilidad se centra en brindar habilidades y capacidades a los ciudadanos, para alcanzar sociedades sostenibles a largo plazo. En este sentido, las TICs tienen un papel crucial en la educación desde una perspectiva sostenible, creando un sistema actualizable para llevar a cabo esta tarea tan relevante. La educación sostenible está en continua adaptación debido a los cambios sociales, políticos y culturales (41).
En el año 2002 en la Asamblea General de las Naciones Unidas se declaró el periodo de 2010 a 2020 como la década de la Educación para la sostenibilidad, cuyo fundamento era la creación de una sociedad más viable para la humanidad e integrar el desarrollo en el sistema educativo en todos sus niveles A finales del año 2019 el mundo fue sorprendido por el virus SARS COV-2 COVID-19 originada en China con características de alta transmisibilidad y contagio que derivo en la pandemia a nivel mundial, que ha impactado a la educación y diversos aspectos de la vida cotidiana . La Covid-19 impuso confinamientos que obligaron a pasar de la enseñanza presencial a la online, también conocida como e-learning.
El uso de internet y las TICs ofreció una oportunidad única gracias a la cantidad de recursos pedagógicos y herramientas disponibles online, permitiendo realizar un acercamiento de la universidad a los hogares. En el caso de las Instituciones de Educación Superior alrededor del mundo, se vieron obligadas a crear estrategias que garantizaban la continuidad y calidad en su proceso de enseñanza; principalmente mediante la creación de un paradigma de aprendizaje basado únicamente en un modelo virtual a través de diferentes plataformas tecnológicas como Zoom, Cisco o Blackboard Collaborate.
Algunos profesores tenían experiencia previa ya que crearon o implementaron nuevos paradigmas basados en las TICs y la educación, experimentando y determinando la efectividad. Sin embargo, la mayoría de los profesores, académicos y las instituciones, estaban lejos de estar preparados para el cambio abrupto a un entorno virtual de enseñanza y aprendizaje. Estas constantes modificaciones en el entorno de aprendizaje virtual en la educación superior han sido complejas, sin un paradigma estándar y con un entorno experimental que cambiaba a medida que pasaba el tiempo. Para integrar plenamente las TICs en el sistema educativo para la sostenibilidad, es necesario comprender mejor las dificultades actuales, los participantes y la disposición de los agentes activos, es decir, los docentes, y el papel del Covid-19, como factor externo que obligó a la integración de un nuevo modelo virtual.
Educación STEAM y herramientas digitales Los cambios económicos, sociales y Tecnológicos de siglo XXI, demandan un modelo de educación que permita integrar diferentes disciplinas académicas, en la formación de profesionales con conocimientos científicos y tecnológicos, con la capacidad de tomar decisiones de forma crítica y reflexiva ante los problemas globales y participar activamente en las posibles soluciones.
El acrónimo de STEM se utiliza para referirse a Ciencia, Tecnología, Ingeniera y matemáticas, por sus siglas en inglés: (Science, Technology, Engineering and Masths) un conjunto de conocimientos, habilidades y prácticas en disciplinas científico-tecnológicas a las que se han adherido disciplinas como el Arte (STEAM) que promueven la creatividad. En el año 2019 la IESE Business School presenta un informe de su investigación que refleja la opinión de 53 empresas españolas enfocadas en las necesidades actuales y competencias profesionales relacionadas con los empleos del futuro (60), en donde se requieren más profesionales con conocimientos y dominio de las tecnologías que predominan la industria 4.0 como el big data, automatización, inteligencia artificial y Block chain. Junto con los avances tecnológicos, científicos y económicos, se requiere que los profesionales potencien actitudes laborales como la comunicación asertiva, liderazgo, trabajo en equipo, innovación y creatividad para buscar soluciones a problemas desde otras perspectivas, así como resiliencia y adaptabilidad para enfrentar situaciones complejas y cambiantes.
Para alcanzar estos objetivos, los sistemas educativos a nivel mundial han adoptado como parte de sus currículos la educación STEAM promoviéndola a lo largo de toda la escolarización, con el objetivo de dotar de competencias, conocimientos y habilidades científico- tecnológicas a los futuros ciudadanos de una sociedad capaz de enfrentar y ser partícipes de los problemas tecnológicos actuales, brindando soluciones innovadoras que aporten al desarrollo social y económico de un país, lo que se traduce en una mejora calidad de vida (56,62).
Por lo expuesto anteriormente, la educación STEAM posee el enfoque basado en el desarrollo de competencias científicas, tecnológicas e ingenieriles, que promueven el aprendizaje activo y centrado en el estudiante. Algunos autores enmarcan la importancia de las metodologías activas en la práctica de disciplinas STEAM, como el aprendizaje basado en proyectos, aprendizaje colaborativo, basado en problemas, aula invertida y gamificación.
A pesar de lo anteriormente descrito, no existen abundancia de estudios o proyectos centrados en educatión STEM e integración mediante la gamificación a nivel de estudios superiores.
Aunando las estrategias STEM y las nuevas modalidades de aprendizaje, basadas en la gamificación y el uso de las TICS, se proponen nuevos modelos de aprendizaje sostenibles que favorecen la integración y el autoaprendizaje del alumno y una mayor implicación y satisfacción en el educador/profesor lo que repercute en una mejoría del estado anímico a largo plazo y por tanto en la mejora de la seguridad y a la Sostenibilidad del Sistema Objetivos En este trabajo de Tesis propone desarrollar un modelo desde la concepción teórico-metodológica para la introducción de la gamificación y las TICs como estrategia pedagógica en la Educación Superior, que favorezcan el desarrollo de las competencias STEAM en los estudiantes de las carreras que oferta la Universidad ECOTEC, Ecuador y a las ofertadas en Ciencias Sanitarias e Ingeniería de la Universidad de Córdoba, España.
Los objetivos se han estructurado en: O1. Realizar una revisión bibliometrica sobre el impacto de las TIC y la gamificación en el desarrollo sanitario de las Instituciones de Educación Superior (IES) y sus docentes como agentes activos, destacando aspectos positivos, negativos y su actual crecimiento en campos STEM.
O2. Determinar los factores que contribuyen a la inclusión y uso de las TICs en Instituciones de Educación Superior ante situaciones extraordinarias (antes y durante la pandemia COVID-19) O3. Analizar la influencia de la tecnología y el Covid -19 en el bienestar mental de los docentes con alta experiencia en educación STEM en las Instituciones de Educación Superior O4. Desarrollar un modelo que permita la integración de la gamificación y las TICs para el fortalecimiento de la educación STEM y contribuya a la Sostenibilidad del Sistema Universitario en las IEs de Ecuador y España.
Hipótesis Cada uno de los objetivos mencionados, se relacionan con una o varias hipótesis. Espectíficamente las hipótesis H1.1, H1.2 se relacionan con el O1, donde se ha realizado una revisión bibliometrica de la producción científica relacionado con el impacto de las TICs, gamificación y bienestar emocional en Instituciones de Educación Superior, sus docentes y el crecimiento en campos STEM: H1.1: La utilización de la gamificación como herramienta promotora de motivación en los estudiantes de las instituciones de Educación Superior.
H1.2: La gamificación como herramienta clave para el desarrollo de la salud en Instituciones de Educación Superior sostenibles.
Las hipótesis H2.1, H2.2 se encuentran relacionadas con el O2, y estas se abordan en el artículo titulado “The Higher Education Sustainability before and during the COVID‐19 Pandemic: A Spanish and Ecuadorian Case” (cita) H2.1: Existe una asociación entre el uso de las TICs, las habilidades, el obstáculo para la integración y el país.
H2.2: Existe una asociación entre la experiencia laboral y el uso de las TICs, las habilidades y la importancia otorgada a estas.
Las hipótesis H3.1, H3.2, H3.3 se encuentran relacionadas con el O3, y estas se abordan en el artículo titulado “The Influence of Technology on Mental Well-Being of STEM Teachers at University Level: COVID-19 as a Stressor” (cita): H3.1: Las dificultades que perciben los docentes como la deficiencia de formación, recursos o el estrés provocado por el COVID-19 se asocian con el nivel de ansiedad y depresión.
H3.2: La relación entre el nivel de ansiedad y depresión y su impacto en los docentes STEM que poseen alto nivel de habilidades en TICs y comprensión de la ingenieríaa.
H3.3: La educación STEM y su influencia como factor protector en el bienestar del profesorado universitario.
La hipótesis H4, se encuentra relacionada con el O4, y esta abordada en el capitulo IV: H4: El modelo de integración de la gamificación y las TICs, específicamente en educaciónn STEM, depende de los factores emocionales y antecedentes personales, como la formación previa y disponibilidad de recursos, de los docentes a nivel de Educaciónn Superior.
2.contenido de la investigación:
La investigación se condensa en cuatro estudios fundamentales: En primer lugar, propone un modelo teórico- metodológico que engloba la incorporación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación, TICs, y la gamificación para el desarrollo de competencias STEM en Instituciones de Educación Superior sostenibles. En la consecución de estos objetivos se realizó, en primer lugar, un estudio bibliométrico con el propósito de analizar el impacto de estas herramientas metodológicas, y en el que se manifestaron los aspectos positivos y negativos que se observan de su inclusión en la educación superior. Por otra con el análisis de resultados se proponía determinar la existencia de una tendencia creciente en la última década de modelos de implementación específicos y su adecuada implementación en las IES.
A continuación, se realizó un estudio comparativo entre Instituciones de Educación Superior (IES) en Ecuador y España, en el cual se utilizó una encuesta cualitativa previamente validada y distribuida en línea, para determinar los factores de inclusión y uso de las TICs en las IES en dos momentos cruciales de la pandemia sobrevenida en 2019, antes y después del confinamiento. Los resultados mostraron la esencialidad de las TICs para lograr IES sostenibles, destacando el beneficio de su inclusión en el proceso de enseñanza y aprendizaje y en el desarrollo de habilidades TICs en los docentes. También, se evidenció que los docentes carecían de capacitación y modelos específicos para una correcta inclusión y uso de las TICs en el aula, el cual se destacó mucho más en docentes con mayor experiencia. Otras de los resultados obtenidos fue la relación existente entre el uso de las TICs, experiencia de los docentes, y capacitación en su uso, con el bienestar emocional de los profesionales.
El siguiente estudio cualitativo se centró en analizar la influencia de la tecnología y el Coivd-19 en docentes con alta experiencia en educación STEM en las IES. Los resultados obtenidos mostraron las dificultades presentadas por los docentes en una situación excepcional como el COVID-19 en la que el cambio en la modalidad de enseñanza, imposición de uso de tics entre otros factores, generaron altos niveles de ansiedad y estrés emocional relacionado con su percepción de la metodología de trabajo online, indistintamente del país de procedencia. También se evidenció que los docentes con mayor formación en los campos STEM y dominio de las TICs eran menos propensos a desarrollar tecnoestrés, por lo que se consideró que esta variable actuaba como un efecto preventivo. Por último, se propone un modelo general STEM sostenible para las instituciones de Educación Superior, que concibe a los diferentes actores (estudiantes y docentes) y los beneficios de la inclusión y uso de las TICs en el proceso de enseñanza y aprendizaje que contribuya al desarrollo de sus habilidades tecnológicas y bienestar emocional.
3.conclusión En primer lugar, se realizó una revisión bibliométrica de la producción científica relacionada con el impacto de las TICs, gamificación y bienestar emocional en Instituciones de Educación Superior, centradas en sus docentes y en el crecimiento en campos STEM, obteniéndose los siguientes resultados: • Respecto a la hipótesis H.1.1, se puede concluir que la producción científica relacionada con la gamificación radica en estudios experimentales a partir del año 2018, principalmente investigaciones con enfoque cualitativo en donde el desarrollo más significativo se encuentra relacionado con el incremento de la motivación en los estudiantes, mejora en el rendimiento académico, participación y comportamientos sostenibles.
• Respecto a la hipótesis H1.2, en este estudio se evidencia, a través de la investigación científica, la utilización de la gamificación como herramienta promotora de bienestar social en diversos campos incluidos la educación y la salud, mejorando la motivación, la autoestima y rendimiento académico en los estudiantes, creando en la IES entornos saludables y sostenibles.
En segundo lugar, se realizó un estudio comparativo a través de una encuesta cualitativa en línea, con el objetivo de determinar los factores de inclusión y uso de las TICs en las instituciones de educación superior en dos distintos momentos: (pre y post confinamiento), obteniendo los siguientes resultados: • Respecto a la hipótesis H2.1: se puede concluir que la integración de las TIC en el sistema educativo es clave para crear instituciones educativas sostenibles, siendo de gran importancia para el beneficio de los docentes universitarios, sus habilidades en TIC y su impacto ante situaciones extraordinarias como el COVID-19. En este estudio se evidencio como la falta de modelos específicos, de recursos disponibles y de la ausencia de capacitación de los docentes para el uso e inclusión de las TICs y de las metodologías activas como la gamificación, fueron los principales obstáculos encontrados, especialmente en los docentes con mayor experiencia.
• Con respecto a la hipótesis H2.2 se puede concluir que existe una relación entre la experiencia laboral y el uso de las TICs. En este estudio se evidenció que los docentes con menor experiencia dedican más tiempo al uso de las TICs, otorgando mayor importancia y criticidad a su integración, independientemente del país. Además, los resultados que compararon el pre y post confinamiento evidenciaron que los docentes con menor experiencia, a pesar de contar con disponibilidad de recursos y herramientas TICs, carecían de modelos para su correcta integración. Así mismo, se comprobó que después del confinamiento cambio la percepción de los docentes con mayor experiencia en relación con la imprescindibilidad de las TICs en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
En tercer lugar, se analizó la influencia de la tecnología y el covid-19 en docentes con alta experiencia en educación STEM en las instituciones de educación superior, obteniendo los siguientes resultados: • Respecto a la hipótesis H3.1 el estudio mostró que los docentes STEM a nivel universitario percibieron como obstáculos, para desarrollar su labor docente, diferentes factores tales como: el COVID-19, la imposición del uso de las TIC, los problemas tecnológicos, el equilibrio entre familia y trabajo, y la percepción de la falta de medios, lo que provocó en un alto porcentaje de docentes altos los niveles de ansiedad, depresión y su riesgo de desarrollarlos como un trastorno mental.
• Respecto a la Hipótesis H3.2 el estudio demostró que los docentes universitarios STEM, españoles y ecuatorianos, presentaban altos niveles de ansiedad y estrés que se relacionaba con su percepción de la metodología de trabajo on-line. El estudio evidenció como los docentes percibían la relación de la ansiedad y la depresión con diversos obstáculos, como la falta de formación, recursos, tiempo o investigación, independientemente del país, provocados por diferentes factores relacionados con la tecnología.
• Respecto a la hipótesis H3.3 se pudo observar que la pandemia de covid-19 tuvo gran relevancia en la salud mental de los docentes. En este estudio que utilizo una investigación mixta sustenta el impacto de las TIC y el estrés, y destaca cómo los docentes de STEM tienen un menor riesgo de desarrollar problemas mentales, como parte del efecto de la educación STEM como factor preventivo relacionado con la formación de docentes.
Por último, en la hipótesis H4, se puede mencionar que, en base a los resultados obtenidos en los estudios anteriores, se ha propuesto un nuevo modelo STEM en el que se ha destacado el papel de las TICs y la gamificación, formación continuada del profesorado y bienestar del mismo para la consecución de los objetivos de sostenibilidad del sistema educativo superior.
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