Listado de buenas prácticas

Creación de apuntes enriquecidos para el proceso enseñanza-aprendizaje de la Electrónica en educación superior

Segundo accésit al Premio Santander correspondiente al año 2016, concedido por la Cátedra Banco Santander de la Universidad de Zaragoza. Más información en https://catbs.unizar.es/articulos/premiados-2016-2

m‐learning, Smartphone, tablet, multimedia, aprendizaje interactivo

Trabajo desarrollado por los profesores Concepción Aldea Chagoyen, Carlos Sánchez Azqueta, Santiago Celma Pueyo y Cecilia Gimeno Gasca, del Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones.

Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son un instrumento privilegiado para facilitar y promover el aprendizaje significativo del estudiante. Muchos centros de educación superior han adoptado el uso de entornos virtuales de aprendizaje y han incorporado el e‐learning en sus metodologías tradicionales de enseñanza como parte de un aprendizaje mixto. El m‐learning mantiene todas las ventajas del e‐learning y añade además la posibilidad de aprender en cualquier lugar y momento. Este proyecto tiene como objetivo generar unos apuntes enriquecidos a partir de la elaboración de contenidos multimedia (imágenes, videos y aplicaciones) específicamente diseñados para favorecer un aprendizaje adaptado e interactivo. Este material debe estar diseñado para ser descargado con dispositivos móviles (teléfonos y tablets) con sistemas operativos iOS y Android. En principio se ha orientado a alumnos de Grado y Máster en Física en asignaturas del área de Electrónica.

Concepción Aldea Chagoyen

caldea@unizar.es

Virtual

Zaragoza

Grado y Máster en Física

Electrónica

2015-16

Generar unos apuntes enriquecidos a partir de la elaboración de contenidos multimedia (imágenes, videos y aplicaciones) específicamente diseñados para favorecer un aprendizaje adaptado e interactivo.

Este material debe estar diseñado para ser descargado con dispositivos móviles (teléfonos y tablets) con sistemas operativos iOS y Android. En principio se ha orientado a alumnos de Grado y Master en Física en asignaturas del área de Electrónica.

La sociedad actual está inmersa en un proceso de cambio que no sólo afecta a los aspectos científico-tecnológicos de la misma, sino que repercute en otros ámbitos de la vida. Cualquier reflexión sobre las evoluciones futuras de la educación debe situarse en este contexto, donde la incorporación de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) a la docencia universitaria jugará un papel determinante. Los niveles educativos iniciales cumplen desde hace tiempo con esa función de alfabetización digital al incorporar en sus aulas metodologías adaptadas y entornos de aprendizaje enriquecido (pizarras digitales, libros digitales, Google Sites,…). Muchos centros de educación superior e investigación han apostado por estrategias enfocadas a proyectos OpenCourseWare (OWC), en los que el acceso al material es libre, gratuito, y puede ser reutilizado libremente, o mediante podcasting como complementos a sus enseñanzas; incluso las revistas científicas comienzan a ofrecer galerías de presentaciones (Audioslide Galleries) de sus artículos.

En el Grado en Física de la Universidad de Zaragoza (UZ) el uso de Moodle está totalmente implantado como apoyo docente a la enseñanza, incluso antes de ser la plataforma del Anillo Digital Docente (ADD) de la UZ. De forma general, es empleado mayoritariamente como repositorio de material docente (apuntes), así como herramienta de evaluación (cuestionarios y pruebas) y comunicación con los estudiantes (foros). En este proyecto se ha desarrollado un recurso educativo, complementario a esta plataforma, mediante la edición de unos apuntes enriquecidos para ser descargados en dispositivos móviles que aporten las ventajas intrínsecas del m-learning. Los dispositivos móviles actuales incorporan numerosas y avanzadas aplicaciones que los dotan, entre otras, de características como la conectividad, geolocalización, apps, grabación y creación, convirtiéndolos en agentes ideales de un proceso de aprendizaje ubicuo. En distintos informes que analizan la educación superior actual se desprende el papel clave que los dispositivos móviles desempeñarán en el nuevo concepto educativo. Sin embargo, todavía no hay muchas experiencias de m-learning para la enseñanza de las ciencias y menos en educación superior.

Este trabajo se enmarca en el desarrollo de un conjunto de acciones orientadas a la enseñanza de la Electrónica en el ámbito del Grado en Física y ha tenido como objetivo el diseño de un libro digital en un código abierto que incluya recursos multimedia (vídeo, audio, interactividad y navegación avanzada) para su utilización en dispositivos móviles. Estos apuntes enriquecidos pueden aportar las ventajas intrínsecas del m-learning y constituirse como primer paso de un proyecto más ambicioso. El libro digital enriquecido actúa como un elemento clave en la presentación de los distintos temas del curso y permite incorporar contenidos avanzados con mayor efectividad pedagógica. Esto se ilustra en la imagen apredizajeBook donde se muestra la descripción teórica de un transistor MOS utilizando una experiencia acumulativa clásica pero incorporando en ciertos puntos contenidos avanzados que ayudan a ilustrar, clarificar o incluso evaluar el progreso del estudiante.

Con la finalidad de dotar a este recurso educativo de un carácter transversal a las diferentes asignaturas de grados científicos y tecnológicos, en lugar de tomar como marco de referencia el programa concreto de alguna asignatura del Área de Electrónica del Grado en Física de la Universidad de Zaragoza, se prefirió que los apuntes enriquecidos tratasen conceptos generales involucrados en diferentes asignaturas relacionadas con la Electrónica. Los contenidos multimedia incluidos deben estar orientados a reforzar conocimientos, profundizar en conceptos y mostrar aplicaciones reales. Estos contenidos entrarán a formar parte de un repositorio general: infografías, hipervínculos y actividades interactivas. De forma general, estos contenidos deben tener un formato adecuado para la reproducción multiplataforma, optimizados en tamaño. En esta primera fase de actuación se han desarrollado los recursos correspondientes a “Transistores MOS”. Los contenidos elaborados y adaptados para la generación de los apuntes enriquecidos, así como la versión beta del recurso “Transistores MOS” (imagen portada y eBook) se han alojado en el ADD de la Universidad de Zaragoza, en particular, en un curso no reglado permanente: ELearning Itinerary Guiding Environment (ELIGE).

La planificación inicial del proyecto abordaba en una primera fase el desarrollo de los apuntes enriquecidos correspondientes a dos temáticas: “Respuesta en frecuencia” y “Transistores MOS” por su elevada presencia en los currículos científico-tecnológicos. La elegida para comenzar el trabajo fue la relativa a la temática “Transistores MOS”. Una vez elegidos los contendidos que debía presentar, se fueron desarrollando, adaptando y creando recursos específicos orientados a esta temática (podcast, infografías, applets y cuestionarios). El trabajo que implicó estos desarrollos en tiempo y esfuerzo fue superior al que se había evaluado inicialmente, haciendo que se generaran menos contenidos interactivos que los previstos, y que se decidiera abordar sólo la temática del transistor MOS este curso. El motivo fundamental de esta reorientación de objetivos es que el propio proceso no ha presentado características finalistas, sino por el contrario, ha ido evolucionando ya que constantemente se generan recursos nuevos o complementarios, modificándose a veces los ya existentes, encontrándose todavía en fase de desarrollo.

El estado actual de realización ha implicado no disponer todavía de resultados cuantitativos para evaluar el impacto de la actividad, pero se ha trabajado en distintos mecanismos que creemos aportarán esta información. Se ha programado un estudio de los resultados de actividades específicas a lo largo del curso académico en el que haya sido aconsejable la consulta del recurso generado. También se llevará a cabo una comparativa de los resultados obtenidos en diferentes pruebas evaluativas de años anteriores que recojan los conceptos presentados en los apuntes enriquecidos.

En la literatura especializada se pueden encontrar trabajos donde se propone que la motivación y la satisfacción del alumnado están altamente relacionadas con el éxito del proceso de aprendizaje. Para obtener información sobre el proceso de aprendizaje también se ha diseñado una encuesta en la que se presentará un conjunto de afirmaciones sobre el impacto de la actividad propuesta a los estudiantes, a quienes se pedirá que indiquen su grado de satisfacción o de acuerdo. Entre los aspectos de interés, que serán luego analizados, sobre la utilización de los apuntes enriquecidos en formato ebook se preguntará si:

1. Son fáciles de usar
2. Presentan la información pertinente
3. Fomentan la adquisición de conocimientos
4. Permiten un uso más eficiente del tiempo que los apuntes de clase tradicionales
5. Muestran una información que no se obtiene con los apuntes tradicionales

Por último, para evaluar la capacidad de uso de los libros electrónicos, se ha planteado un estudio cuantitativo sobre el tiempo que cada estudiante dedica en promedio al uso de los diferentes recursos, como son la navegación por Internet utilizando los hipervínculos, visionado de vídeos e infografías, notas, o resolución de ejercicios, lo que permitirá una comparación con la cantidad de tiempo típicamente empleado si un recurso similar no está disponible.

La herramienta de diseño que se utiliza es iBooks Author de Apple, herramienta para la creación de libros electrónicos en formato ePub de tercera generación (EPUB3). Esta aplicación es un programa gratuito ideado para facilitar la autoedición de libros electrónicos a medida y que permite la inclusión de vídeos, actividades interactivas, generación de fichas de estudio para el lector, acceso externo a Internet, etc. El principal problema que presenta es que los libros generados sólo se pueden visualizar en tabletas iPad, pero servirá como banco de pruebas de cara a una elaboración futura más amplia de contenidos y en código abierto. Algunas de las ventajas propias de la utilización de las TIC son, por un lado, el amplio abanico de herramientas a disposición del alumno que le permite proyectar la diversidad de aprendizajes que ha interiorizado. También proporciona un componente motivador y de estímulo al tratarse de un trabajo continuado donde se van comprobando rápidamente los esfuerzos y resultados obtenidos y fomenta el alfabetismo digital.

En concreto, en esta experiencia se han utilizado distintas tecnologías.

Applets: Se les proporciona a los estudiantes una librería formada por una serie de aplicaciones interactivas de Matlab (applets) que cubren los principales conceptos estudiados en los cursos del área de Electrónica. La aplicación de estas applets al estudio de la Electrónica facilita la comprensión de los fenómenos físicos que caracterizan la fabricación y operación de los dispositivos electrónicos complementando con una descripción visual la descripción analítica convencional. Además fomenta la autonomía en el aprendizaje. Para ello, se les proporcionan a los alumnos plantillas de estos recursos informáticos en los que se pueden variar los parámetros más significativos de los fenómenos bajo estudio y sus dependencias.

Electronics pills: Estas consisten en una serie de tutoriales en formato podcast. Tienen una duración de 5 minutos como máximo y sirven para presentar en detalle ciertos conceptos o para demostrar su conexión con otros cursos. Están basadas en el modelo DLO (Digital Learning Object) y, por lo tanto, deben facilitar el aprendizaje del alumno, ser auto-consistentes y permitir una integración modular con jerarquía ascendente, esto es, permitir su integración con otros objetos para crear uno más complejo. Las píldoras electrónicas se utilizan como una herramienta para resumir los conceptos más relevantes de un curso y para facilitar la comprensión de aquellos aspectos del curso con los que los estudiantes tienen mayor dificultad. Como ejemplo, se han desarrollado unas píldoras electrónicas sobre el transistor MOS en las que se explica su estructura (puerta, drenador, etc.), el proceso de fabricación en una tecnología estándar y algunos aspectos técnicos como sus propiedades electrostáticas o el efecto backgate.

Infografías: Son una combinación de material audiovisual que proporciona una representación gráfica de la información. Se usan principalmente para proporcionar un soporte gráfico a temas complejos que ayude a sintetizarlos y clarificarlos, haciendo que su estudio sea más amigable y sencillo. Como recurso educativo, es más conciso que un video y más narrativo que un diagrama, lo que permite una cómoda visualización de la información, facilitando la comprensión de los tópicos más complejos. A pesar de sus evidentes ventajas, sin embargo, las infografías no son siempre el recurso más adecuado y es necesario realizar un estudio previo sobre qué temas es conveniente utilizarlas. Además, la creación de infografías no es una tarea sencilla y requiere de sólidos conocimientos, no solo de los conceptos que se van a tratar, sino también de las herramientas necesarias para su creación. Actualmente existen un gran número de infografías altamente elaboradas en Internet (Smithonian, SINC, BBS, La Vanguardia, etc.) que tratan de temas relacionados con la ciencia y la tecnología, pero no las hay específicamente diseñadas para el estudio de la Electrónica. En este proyecto se ha desarrollado un conjunto de infografías que presentan el transistor MOS junto con su operación y proceso de fabricación (ejemplo InfografiaIntel), con el objetivo de proporcionar un nuevo recurso para su estudio y comprensión que no se solape con los contenidos ofrecidos por escrito.

Actividades interactivas: Se ha puesto en funcionamiento un conjunto de actividades en forma de cuestionarios cortos, con la idea de proporcionar a los estudiantes una retroalimentación inmediata acerca de su proceso de aprendizaje que fomente sus competencias metacognitivas. Los cuestionarios contienen sentencias relativas a los conceptos presentados usando los diversos recursos que enriquecen el texto (imágenes Activ1 y Actividad2).

Aunque los apuntes enriquecidos son un recurso utilizado en enseñanzas pre universitarias, no es fácil encontrar estas estrategias en la educación superior. En la literatura se pueden encontrar acciones similares relacionadas con el desarrollo experimental de algunas asignaturas (guiones de prácticas) pero ninguna con carácter teórico en ámbitos especializados como es la enseñanza de la Electrónica, hasta donde conocemos los participantes de este proyecto.

Entre los resultados del proyecto destacamos, por constituir mayor novedad, los siguientes:

1. Se ha particularizado el concepto de libro electrónico enriquecido (enhanced ebook) al área de la enseñanza de la Electrónica.
2. Dicho resultado es relevante, ya que no existen realizaciones de libros electrónicos enriquecidos en este área, debido a la complejidad de su tratamiento y la dificultad de la generación de los recursos multimedia que complementen su proceso de enseñanza-aprendizaje.
3. El recurso generado incorpora una gran variedad de herramientas (infografías, ilustraciones, vídeos, cuestionarios…), haciendo un uso extensivo y contextualizado de las posibilidades que ofrecen los libros electrónicos enriquecidos.

Desde un punto de vista general, se ha generado un “know-how” en el desarrollo de libros electrónicos enriquecidos de carácter científico-técnico en educación superior, lo que abre la puerta a la generación de nuevos contenidos en dichas áreas de conocimiento.

Además de los beneficios propios del m-learning (acceso inmediato, interacción, diversidad y personalización e individualización del aprendizaje) y de las ventajas que aportan los e-books, en los que el texto actúa de guía a través de diversas funcionalidades, facilitando la interacción entre el lector y el propio libro, podemos sumarle una mayor autonomía por parte del alumno, desarrollando competencias transversales como gestión del tiempo y auto-organización, promovidas por la no linealidad de la lectura en este tipo de formato. Para evaluar el resultado en el aprendizaje se llevará a cabo el diseño de actividades específicas en las que haya sido aconsejable la consulta del recurso generado. También se llevará a cabo una comparativa de los resultados obtenidos en diferentes pruebas evaluativas de años anteriores que recojan los conceptos presentados en los apuntes enriquecidos. Dado que el proyecto no se circunscribe a una metodología específica aplicada a una asignatura en particular, sino que abarca múltiples escenarios (asignaturas) y usuarios (algunos de distinto nivel), no es fácil evaluar cuantitativamente los beneficios obtenidos por la aplicación de la estrategia de aprendizaje propuesta.

Se ha creado un conjunto de actividades para evaluar el impacto de la actividad sobre el aprendizaje de los alumnos. Estas actividades se caracterizan por el hecho de que para su resolución es aconsejable utilizar los recursos aportados a los alumnos. Entre los resultados de aprendizaje a evaluar se destaca la mejora del tratamiento experimental de los conceptos teóricos presentados en el libro electrónico y los resultados de una prueba sobre los temas tratados en las actividades interactivas. En particular, se analizan tres resultados de aprendizaje: la caracterización de las propiedades básicas del transporte de electrones en semiconductores, la derivación de modelos incrementales para pequeña señal y el análisis del comportamiento de configuraciones amplificadoras para pequeña señal.

Para obtener información sobre el proceso de aprendizaje también se ha diseñado una encuesta de satisfacción en la que se presentará un conjunto de afirmaciones sobre el impacto de la actividad propuesta a los estudiantes, a quienes se pedirá que indiquen su grado de satisfacción o de acuerdo. Entre los aspectos de interés, que serán luego analizados, sobre la utilización de los apuntes enriquecidos en formato e-book se preguntará si:

1. Son fáciles de usar
2. Presentan la información pertinente
3. Fomentan la adquisición de conocimientos
4. Permiten un uso más eficiente del tiempo que los apuntes de clase tradicionales
5. Muestran una información que no se obtiene con los apuntes tradicionales
6. Fomenta el interés por los diversos contenidos tratados.

Por último, para evaluar la capacidad de uso de los libros electrónicos, se ha planteado un estudio cuantitativo sobre el tiempo que cada estudiante dedica en promedio al uso de los diferentes recursos.

La creación de un conjunto de aplicaciones diseñadas para dispositivos móviles orientadas a la enseñanza de la Electrónica es un objetivo complejo y ambicioso que requiere una planificación y desarrollo a largo plazo. Esta estrategia se puede articular en una primera fase con el diseño de un libro digital que incluye recursos multimedia (vídeo, audio, interactividad y navegación avanzada) para su utilización en dispositivos móviles.

Este pasado curso se terminó la versión beta de los apuntes enriquecidos que cubrían el tema generalista “Transistores MOS”. Las acciones previstas en el próximo curso engloban tanto la mejora de los primeros apuntes enriquecidos como la extensión a otras dos temáticas: “Transistores BJT” y “El amplificador operacional.”

En el ámbito actual de los grados adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior es imprescindible una continua innovación pedagógica, así como la renovación de los medios docentes. Uno de los objetivos es que el estudiante adquiera mayor autonomía en su proceso de aprendizaje. El recurso docente generado permite al alumno profundizar en los conceptos y en las principales aplicaciones de la materia que se aborda en varias asignaturas, facilitando así establecer un nexo de unión entre conceptos teóricos y el mundo que lo rodea, contribuyendo a identificar la relevancia de dichos conceptos, desde una perspectiva donde la forma en que se aprende es tan importante como el qué se aprende.

Por otro lado, como se ha comentado anteriormente, uno de los principales resultados novedosos de este proyecto es la generación de un “know-how” en el desarrollo de libros electrónicos enriquecidos de temática científico-técnica. Por lo tanto, la estrategia propuesta en este proyecto es transferible a la mayoría de las asignaturas del área de conocimiento de la Electrónica presentes en el grado en Física e Ingeniería.