Introducción
A lo largo de la historia, el ser humano se ha caracterizado por estar siempre inmerso en una búsqueda de conocimientos y en una constante adquisición de experiencias que enriquezcan su vida y su relación con los demás. Muchos de estos conocimientos y experiencias se conquistan, a lo largo de la vida de los individuos, sólo por el simple hecho de relacionarse con sus semejantes, mientras que otros se logran a través de procesos establecidos que encaminan a las personas para encontrar su propia identidad y manifestar sus mejores calidades, y así, de esta manera, ser un mejor engranaje dentro de la gran maquinaria que es la sociedad.
La enseñanza de la electrónica digital ha estado en constante evolución y actualización; lo que ha conllevado a replantear la forma y fondo del proceso de enseñanza aprendizaje que se emplea en el curso de Electrónica Digital y Microprocesadores en la Universidad Fidélitas. Por lo tanto, el propósito es generar una propuesta curricular innovadora y creativa, que cumpla con las necesidades del aprendizaje a obtener por parte de los estudiantes, cumpliendo con las expectativas de calidad académica que se imparten en la Universidad.
El objetivo general es implementar el desarrollo del modelo pedagógico de aula invertida en la unidad 1 del curso de Electrónica Digital y Microprocesadores de la Universidad Fidélitas de la carrera de Ingeniería en Sistemas de Computación. Como objetivos específicos se pueden establecer los siguientes: a) diseñar una propuesta de aprendizaje como reemplazo de las clases magistrales tradicionales para la unidad 1 del curso de electrónica digital y microprocesadores, utilizando el modelo pedagógico de aula invertida. b) desarrollar todos los materiales didácticos necesarios para que la propuesta se pueda llevar a cabo de forma adecuada, y c) examinar la efectividad de la propuesta de aprendizaje evaluando el nivel de logro de los objetivos de aprendizaje por parte de los estudiantes.
Todos esos objetivos centrados al considerar la implementación del modelo pedagógico de aula invertida desde el entorno virtual asíncrono y síncrono que se tienen disponibles en plataformas como Microsoft Teams y Moodle; además de la motivación por la adaptación pronta y oportuna a las necesidades del mercado y el entorno, obteniéndose nuevas oportunidades de vivencias de interrelacionar e integrar los conocimientos con equipos interdisciplinarios.
Fundamentación teórica
Todo el proceso de enseñanza y aprendizaje tiene como fin único lograr los objetivos educativos planteados en el momento de poner en marcha un currículo determinado; para lograr este cometido, se hace necesario la implementación de una metodología. Según Fortea (2015, p.7) la metodología es la “forma de enseñar, es decir, todo aquello que da respuesta a ¿Cómo se enseña?”, lo que deja entrever que debe existir una senda muy bien definida para obtener los resultados deseados, a la hora de echar a andar un proceso educativo.
Ahora bien, todos los seres humanos somos únicos, es decir, cada uno expone y asimila los conocimientos de manera distinta; por esta razón existirán diversas metodologías didácticas que la persona docente podrá utilizar para, de esa forma, orientar el aprendizaje de la persona estudiante. Evidentemente estas metodologías deben ser un conjunto de procedimientos lógicos y psicológicamente estructurados para su debida aplicación en el aula.
Existen una gran cantidad de divisiones dentro de las metodologías conforme al razonamiento de los estudiantes, según la materia que se desea cubrir. Una metodología muy empleada en el ámbito educativo hoy en día es la basada en la teoría de juegos, la cual, expone que el juego es un recurso didáctico donde se logra que las personas estudiantes refuercen los conceptos enseñados a través de su aprendizaje y desarrollo intelectual.
Otra metodología que se ha ido introduciendo con fuerza en los últimos años, es la utilización de las tecnologías de la información y la comunicación en el proceso de enseñanza. La nueva sociedad de la información en general y las nuevas tecnologías en particular están incidiendo de manera significativa en todos los niveles del mundo educativo; por lo que las nuevas generaciones van asimilando de manera natural esta nueva cultura que se va conformando. Por lo tanto, para favorecer este proceso que se empieza a desarrollar desde los entornos educativos informales, como son la familia, los amigos, etc., el sistema educativo debe ir incluyendo también la nueva cultura, es decir, la alfabetización digital de los educandos, el uso de fuentes de información digitales y la utilización de instrumentos de productividad para realizar trabajos entre otros. Por esta razón es significativo que en las aulas los docentes puedan contar con ciertos instrumentos tecnológicos, como son computadoras, cámaras de vídeo y televisores entre otros, los cuales se utilizarán dentro del proceso enseñanza – aprendizaje para finalidades tan diversas como: informativas, comunicativas, instructivas, etc. (Bergmann, 2012).
De igual forma, para que las tecnologías cumplan con un verdadero papel como instrumentos o métodos didácticos deben desenvolverse tomando en cuenta cuatro aristas que son: a) la exploración: antes de usarlas el docente debe conocer lo que se puede hacer con ellas en las aulas; b) imaginación: la integración de la tecnología en el aula tendría que responder a una necesidad: mejorar o potenciar el proceso de enseñanza y aprendizaje; c) preparación: en el momento en que empieza a trabajar la relación entre pedagogía y tecnología, el paso siguiente sólo puede ser pensar en cómo se va a llevar a cabo; y d) acompañamiento: si se han llevado a cabo correctamente los pasos anteriores las actividades con tecnología serán muy buenas y harán que el papel del docentes se vuelva más de acompañante y guía de los alumnos en un camino que ellos tienen que recorrer básicamente solos. Es decir, el trabajo resultante no reproducirá lo que se ha explicado en la clase, ni lo que viene en los libros de referencia, será algo nuevo construido enteramente por los educandos. (Abarca, 2015; Hernandez, 2017).
Como complemento del uso de la tecnología, existe un modelo pedagógico que se está introduciendo en el campo educativo, con el fin de cambiar los modelos tradicionales, hoy en día, que es la llamada aula invertida, pedagogía inversa o Flipped Classroom. Este nuevo modelo de trabajo utiliza las tecnologías de la información y comunicación para invertir los papeles de una clase tradicional dentro del aula, recibiendo el nombre de invertida ya que la exposición del docente se convierte en una serie de materiales en línea como vídeos, lecturas o infografías entre otros, que la persona estudiante puede revisar cuantas veces quiere, mientras que la tarea o práctica se cambia para el tiempo de clase con el fin de que los educandos apliquen todo lo aprendido y, la persona docente, esté presente modelando la aplicación del conocimiento adquirido. (Bergmann, 2012; Berrett, 2012; Bredow, 2021; Gilboy, 2015).
Por lo tanto, según menciona Yarbro (2014) “el Flipped Classroom trata fundamentalmente de hacer que los estudiantes lean texto, vean videos complementarios o resuelvan tareas adicionales fuera de la clase”, ya que el tiempo que usualmente el docente utiliza para explicar la materia ahora se utilizará para diversas actividades que sean de tipo más vivencial para la persona estudiante como son la resolución de casos, resolución de problemas y desarrollo de proyectos.
Participantes
La implementación se llevó a cabo durante el tercer cuatrimestre del año 2020 en el curso de Electrónica Digital y Microprocesadores; perteneciente al segundo cuatrimestre de plan de estudio del bachillerato en Ingeniería en Sistemas de Computación de la Universidad Fidélitas. En este proyecto participaron un total de 31 estudiantes, de los cuales 22 (73.3%) eran hombres y 9 (26.67%) eran mujeres. Consecuentemente, se utilizó un grupo de comparación de 31 estudiantes que cursaron la misma materia en el tercer cuatrimestre del año 2020 cuyas clases se realizaron con la metodología magistral tradicional.
Metodología
Se seleccionaron las clases correspondientes a la unidad 1, de un programa de seis unidades de la asignatura de Electrónica Digital y Microprocesadores del segundo cuatrimestre de la carrera, se realizó una planificación metodológica, la cual, consistió en preparar actividades para tres momentos específicos de cada sesión: previo a las clases, durante las clases y post las clases. Consecuentemente, la metodología se aplicó y se desarrolló en un período de 4 semanas, con un total de 12 horas pedagógicas (1 sesión virtual de 3 horas pedagógicas cada semana).
El primer día de clase se les explicó a las personas estudiantes cómo se llevaría a cabo la dinámica de las clases utilizando el modelo pedagógico de aula invertida, y se les informó que sería necesario que en casa dedicaran al menos nueve horas de trabajo independiente para revisar el material. La totalidad de los estudiantes estuvo de acuerdo en emplear esta metodología y se comprometieron a trabajar en casa. Las actividades realizadas durante la implementación de la metodología fueron las siguientes:
a) Actividades previas a la clase: el contenido de las clases fue presentado a las personas estudiantes en la plataforma Moodle de la Universidad. El material de explicación de los temas de la unidad 1 estaba formado por vídeos de corta duración (menos de 10 minutos, se puede ver un ejemplo en el siguiente enlace https://youtu.be/S0DIoOhfr18) que hacían alusión a los contenidos elementales de la clase, asimismo se hicieron vídeos para cada semana para que la persona docente saludara a las personas estudiantes y la vez diera un resumen de la materia y actividades a realizar (se puede ver un ejemplo en el siguiente enlace https://youtu.be/_bk9CvTpjr4).
La planificación estructurada que el docente elabore sobre las situaciones de aprendizaje, cuidando el acceso al material de apoyo dentro y fuera del aula, la puesta en práctica de proyectos o resolución de problemas que permita la verificación de los conocimientos adquiridos en pequeños grupos, facilitando su evaluación y permitiendo un ritmo más fluido de trabajo; así como, registrar las ganancias obtenidas en la aplicación de determinada estrategia a fin de mejorar el resultado académico real, no solo en el auto-percibido. (Martínez-Olvera et al, 2014, pág. 156)
Consecuentemente, se utilizaron presentaciones de Power Point, y documentos en formato PDF preparados por el docente. Es importante señalar que la unidad 1 tiene que ver con los temas de fundamentos eléctricos, compuertas lógicas, algebra de boole y circuitos secuenciales, por lo tanto, todo el material está enfocado en esos conceptos. También hay que resaltar que las presentaciones y documentos estaban disponibles en la plataforma Moodle de la Universidad con una semana de anticipación para que las personas estudiantes pudieran descargarlo cuantas veces quisieran.
b) Actividades durante las clases: al inicio de cada lección presencial se daba una discusión breve del tema tratado en las actividades previas a la clase, así como con una breve exposición por parte del profesor de conceptos importantes que las personas estudiantes debían manejar. Posteriormente la clase se dedicaba a realizar trabajo activo en grupos de 5 integrantes, que contemplaba básicamente el desarrollo de laboratorios, cuya realización se centró en actividades planificadas según los contenidos de aprendizajes de la unidad. Los estudiantes accedían a esa información mediante smartphone, laptops o copias impresas. Por ejemplo, en el tema de fundamentos eléctricos algunas actividades se centraron en resolver problemas aplicados a la vida real y basados en los conceptos de voltaje, corriente y potencia. De igual forma, se planteó un trabajo para encontrar el valor de varias resistencias utilizando el código de colores del estándar internacional IEC 60062 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) para que luego las personas alumnas a partir de sus hallazgos y según el montaje de un circuito redactaran una conclusión donde se evidenciara que descubrieron sobre la ley de ohm.
c) Actividades post clases: los estudiantes debían profundizar los temas tratados antes y durante la clase virtual, y, además, complementar con información adicional (material en Internet y bibliografía básica del curso). Además, se revisaba el trabajo elaborado por los estudiantes, se realizaba la retroalimentación y calificación formativa del mismo.
Consecuentemente, en la tercera semana del curso se aplicó una encuesta de satisfacción con el fin de evaluar el nivel de satisfacción de la metodología de aula invertida. Para eso se utilizó el cuestionario de Gilboy (2015) que consiste en un instrumento de respuesta anónima compuesto de 5 ítems, en los cuales las opciones de respuestas eran fuertemente de acuerdo, de acuerdo, neutral, en desacuerdo o fuertemente en desacuerdo. y productos durante el desarrollo de la metodología de aula inversa de la unidad 1 del curso.
A nivel de evaluación de los contenidos de la unidad como tal se establecieron varias líneas de acción que se detallan a continuación: primeramente, se contempló una valoración que se realizaba al inicio de las clases, que consistía en algunas preguntas orales que evaluaban el contenido mínimo a abordar en la clase y que los estudiantes debían preparar mediante las actividades previas. También se ponderó por semana las evaluaciones del producto generado en las clases, es decir, se observó que los estudiantes terminaran de forma adecuada los trabajos realizados en grupo.
Asimismo, se realizó una evaluación corta en línea de conocimientos en la semana 4, la cual consistía en la resolución de 5 preguntas de selección múltiple y falso y verdadero, y la misma se calificó en escala de notas de 1 a 10. Y, por último, se aplicó en línea una evaluación de conocimiento de toda la unidad 1, mediante una prueba de 60 puntos que contempló preguntas de selección múltiple y respuesta corta. La prueba tenía preguntas de conceptos donde se nombra, define o identifica; preguntas de comprensión donde se hacen relaciones, se ejemplifica o se hacen diferenciación y preguntas de análisis donde se aplica o se hace razonamiento.
Presentación de resultados
A la totalidad de los estudiantes se les aplicó la encuesta de satisfacción y todos la contestaron, obteniéndose una participación del 100% de los educandos. Las respuestas a cada pregunta del cuestionario se encuentran graficadas en la tabla1. En términos generales se puede observar que, en el caso de las preguntas 1, 3 y 5, la mayoría de los estudiantes estaban fuertemente de acuerdo con el empleo de la metodología de aula invertida. El resultado obtenido de la pregunta 1, evidencia que más del 87% de las personas estudiantes consultadas ha identificado un gran aporte de mejora en su proceso de enseñanza aprendizaje; dando un valor agregado a la mejora de los resultados obtenido en el curso. La complementación de material didáctico adicional, y la interrelación de las personas estudiantes al obtener procesos de búsqueda (investigación) de nuevos recursos y materiales, además de la demostración práctica de otras posibles soluciones localizadas y debatidas en grupos o parejas, y confrontándolas a la persona docente mediante entornos de simulación virtual o de montaje físico; han generado un aprendizaje significativo.
En el caso de la pregunta 2 la mayoría de los educandos manifestaron que no querían tener una clase tradicional magistral y en la pregunta 5 la mayoría indicó ser neutral con respecto a que un profesor no esté presente en las actividades virtuales. Por lo que consultar video material de youtube, sitios web diversos como fuentes de consulta bibliográfica, para obtener un resultado en un proyecto o prototipo son de suma importancia e interacción.
Para Reyes (2016, pág. 122), “la influencia del aprendizaje por proyectos en el aspecto actitudinal es relevante, el trabajo en grupo permite cambiar la visión de las relaciones personales de los estudiantes …”. Es importante comprender que la enseñanza de la electrónica digital es de habilidades técnicas que requieren mucha práctica y proyectos, pero que confrontan y sopesan el análisis con traspolación de lo aprendido en la teoría; generando un pensamiento crítico, creativo e innovador; y constante trabajo colaborativo entre las personas estudiantes.
Tabla1: Encuesta de satisfacción
| ITEM | No.1 | No.2 | No.3 | No.4 | No.5 |
| 1. Me gustó la posibilidad de ver vídeo en vez de tener una clase tradicional (magistral) de los temas del curso. | 16 (51,6%) | 11 (35,4%) | 3 (9,8%) | 0 (0,0%) | 1 (3,2%) |
| 2. Prefiero tener la clase tradicional (magistral) del profesor en vez de realizar trabajos activos y grupales en clases como los que se llevaron a cabo con la metodología del aula investida. | 3 (9,7%) | 1 (3,2%) | 5 (16,1%) | 7 (22,6%) | 15 (48,4%) |
| 3. El uso de vídeos me permite aprender el material de estudio más eficazmente que hacer las lecturas en solitario. | 18 (58,1%) | 9 (29,0%) | 3 (9,7%) | 1 (3,2%) | 0 (0,0%) |
| 4. Aprendí más cuando utilicé el método de aprendizaje del aula invertida (vídeos, lecturas cortas y actividades de aprendizaje activo en clase) en comparación con el método tradicional (clase magistral). | 16 (51,6) | 11 (35,4%) | 4 (12,9%) | 0 (0,0%) | 0 (0,0%) |
| 5. Me sentía desconectado sin un profesor presente durante los vídeos o actividades virtuales. | 3 (9,7) | 4 (12,9%) | 9 (29,0%) | 8 (25,8) | 7 (22,6%) |
Respuestas: 1. fuertemente de acuerdo, 2. de acuerdo, 3. neutral, 4. en desacuerdo o 5. fuertemente en desacuerdo.
En el caso de la evaluación corta realizada en línea, la totalidad de los educandos la resolvieron y según se observa en el gráfico #1, 23 del total de 31 estudiantes obtuvieron una nota de 10, lo que representa el 77% de la población estudiantil con una nota excelente. El trabajo realizado muestra una panorámica interesante acerca del método de aula invertida y su influencia en el rendimiento académico, el interés es creciente desde diferentes ámbitos de conocimiento, predominando las ciencias (Hinojo et al, 2019, pag 17).
Gráfico #1: Notas obtenidas en evaluación corta
El proceso de aplicar aula invertida en la evaluación pone en evidencia que el campo de conocimiento es variado, generando conceptualizaciones trascendentes teórico-prácticas para la persona estudiante en el campo de la electrónica digital, mejorando el rendimiento académico. Pese a la implementación tecnológica, siempre que se atienda criterios comunes de diseño de material multimedia; la clave de un buen resultado del aula invertida es la planificación estructurada que realiza la persona docente.
Por último, en la evaluación del conocimiento de toda la unidad, se hizo una comparación con un grupo que llevó el curso en el año 2020, donde los estudiantes están acostumbrados a un modelo de aprendizaje tradicional, lo cual, imposibilita iniciar el proceso de construcción de conocimiento directamente con el aprendizaje colaborativo, por lo que es necesario recurrir a otras estrategias que concienticen primero sobre las responsabilidades que se deben de asumir para un correcto aprendizaje de la electrónica digital.
El aprendizaje de aula invertida requiere un mayor esfuerzo, compromiso y madurez de la persona estudiante, y reconoce a la persona docente como un integrante más del grupo que, aunque es la persona que tiene el conocimiento no es externa y distante al objetivo que se quiere alcanzar, lo que genera un entorno colaborativo que aporta a la construcción del pensamiento de innovación y creativo.
Gráfico #2: Evaluación del conocimiento
III Cuatrimestre – 2020
Grupo de 15 estudiantes
Se puede extraer la necesidad de extender el hábito de trabajo autónomo y la reestructuración de la programación de las horas presenciales, mediante actividades prácticas de laboratorio concretas para la enseñanza de la electrónica digital. Es necesario proporcionar a la persona estudiante del espacio y tiempo, necesarios para para realizar dicho trabajo autónomo sin interferir negativamente entre las diversas experiencias a evidenciar en su proceso de formación al emplear las TIC y el material propuesto.
Dicha eficiencia de esta metodología también quedó plasmada en el artículo de Arráez, G., Lorenzo, A., Gómez, M. & Lorenzo, G. (2018) titulado: “La clase invertida en la educación superior: percepciones del alumnado”, donde se pone en evidencia que más de 70% de las personas estudiantes han obtenido una buena calificación, y generando un mejor nivel de conocimiento de la materia.
Gráfico #3: Evaluación del conocimiento
I Cuatrimestre – 2021
Grupo de 31 estudiantes
Como se puede observar en el gráfico #3 la mayoría de los estudiantes obtuvieron una nota mayor a 9, utilizando la metodología de aula invertida, en contra posición con los estudiantes del gráfico #2, donde se aplicó la metodología tradicional magistral, en el que se puede observar que las calificaciones son variadas, aunque una cantidad considerable de educandos obtuvo notas menores a 6. Por lo tanto, según estos gráficos se puede deducir que los resultados del aprendizaje del grupo de estudiantes a los que se aplica la metodología de Flipped Classroom han sido superiores a los resultados del grupo de estudiantes que estuvieron bajo la metodología magistral con acciones de desarrollo complementario después de la lección.
Conclusiones
Se puede observar de esta forma que, para el tipo de sociedad en la cual estamos viviendo, la metodología de aula invertida representa un instrumento muy eficaz para ser aplicado en la educación superior en la enseñanza de la electrónica digital. El uso de las TIC incorpora a la educación una doble encomienda: mantenerse a la altura de las nuevas necesidades de los ciudadanos digitales con la incorporación de esquemas de aprendizaje autónomo y, aportar herramientas de inclusión y alfabetización digital entre los menos favorecidos. Dado que la implementación de tecnología no implica por sí misma la mejora académica ni la adquisición de las competencias informacionales, pero si dan un gran aporte a satisfacer las necesidades individuales en la adquisición de nuevas habilidades técnicas y habilidades blandas para las personas estudiantes.
De los resultados obtenidos se mostraron que el 68,8% de los estudiantes prefieren la clase invertida en vez de las clases tradicionales y el 77,7% considera que asimiló mejor los contenidos con la clase invertida que con la metodología tradicional, quedando así en evidencia el modelo de pedagogía inversa se está haciendo popular y con la ayuda de las tecnologías de la información y la comunicación, representa un giro de ciento ochenta grados en la educación tradicional, ya que los estudiantes tienen acceso directo al conocimiento veinticuatro horas al día, siete días a la semana y donde el docente actúa como guía y mentor.
Otra de las ventajas que respalda la utilización de este modelo pedagógico es el hecho de que el tiempo que el docente puede dedicar a los educandos es muy limitado en la educación superior, pero al utilizar la pedagogía inversa se pueden trabajar todos los contenidos de una mejor forma, ya que el modelo pedagógico permite un uso más efectivo del tiempo dentro del aula.
Asimismo, los profesores están disponibles en la plataforma todo el tiempo, obteniéndose así una realimentación inmediata, ya que al entregar el material y permitir que los educandos visualicen los contenidos fuera de la clase, se consigue que ellos adquieran los conocimientos básicos antes de la lección, para luego dedicar más tiempo en el aula al desarrollo de ejercicios de aprendizaje tales como las discusiones en grupo, la resolución colaborativa de problemas, o las presentaciones de estudiantes.
En conclusión, en esta sociedad llena de tecnologías de la información y comunicación que transforman nuestras mentes de alguna forma accedemos a los datos y a las imágenes mentales de diferentes maneras y más rápido, por lo que, paralelamente, se debe cambiar el modelo mental de la realidad en que vivimos y la representación del mundo que tengamos, razón por la cual, el modelo pedagógico de aula invertida debe dejar de ser un mito en la educación superior y convertirse realmente en una realidad donde se rompa el paradigma de que la educación es un proceso estático, convirtiéndolo en un proceso que se adapta a la sociedad en que vivimos y se centra totalmente en el alumnado.
Finalmente, por medio de este trabajo se pudo constatar que el modelo pedagógico de Flipped Classroom es muy eficaz para lograr mejoras en los resultados de aprendizaje, para la adquisición de competencias y además resulta muy motivadora para los estudiantes.
Aula invertida: utilización de las plataformas virtuales para la enseñanza de la Electrónica Digital. Rodolfo Echandi-Pacheco y José Antonio Arce-Flores. Revista Umbral, volumen 47, N.º 1, enero-julio, 2022. ISSN 1409-1534, e-ISSN 2215-6178
Acerca del autor
Instituto Nacional de Aprendizaje
San José, Costa Rica
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6807-0679
Ministerio de Educación Pública
San José, Costa Rica
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1886-1138
