El aprendizaje activo mediante la autoevaluación - IEEE-RITA

IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 1, Feb. 2009
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El aprendizaje activo mediante la
autoevaluación utilizando un laboratorio virtual
Pilar Fernández Sánchez, Angel Salaverría Garnacho, Jacinto González Dacosta y Enrique Mandado
Pérez, miembro, IEEE
Title— Active learning through self-assessment using a virtual
laboratory.
Abstract— This paper describes an interactive assessment tool
that may be used by the students after reading the theoretical
lessons and before going to the laboratory. It combines a virtual
laboratory and an assessment method to achieve a self-learning
system. The virtual laboratory is made up of a set of virtual
experiments with a user-friendly graphic interface and
interactive simulated electronic instruments relating practical
and theoretical concepts. The tool matches the constructivist
theory and does not directly answer the questions but uses the
virtual laboratory to present the solution to the student. Using
this tool the student learns from his mistakes.
Index Terms— Virtual laboratory, computer aided education,
self-assessment, learning system.
I. INTRODUCCIÓN
E
L gran desarrollo experimentado por las Tecnologías de
la Información y Comunicaciones (en adelante TIC) en las
dos últimas décadas, abre nuevas vías de investigación
aplicada y desarrollo tecnológico que den como resultado la
obtención de herramientas basadas en computador que puedan
ser utilizadas para elevar el rendimiento del proceso
educativo, elevar la capacidad de autoaprendizaje del
estudiante, facilitar la autoevaluación de sus conocimientos y
evaluar también el proceso enseñanza/aprendizaje en el que
están inmersos tanto el alumno como el profesor. Por otro
lado los cambios sociales ligados a la globalización, como por
ejemplo el Espacio Europeo de Educación Superior (EEES),
P. Fernández-Sánchez, Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad del País Vasco, 20018 San Sebastián, Instituto de
Electrónica Aplicada de la Universidad de Vigo, España (e-mail:
pilar.fernandez@ehu.es).
A. Salaverría, Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones de la
Universidad del País Vasco, 20018 San Sebastián, Instituto de Electrónica
Aplicada
de
la
Universidad
de
Vigo,
España
(e-mail:
angel.salaverria@ehu.es).
J. González Dacosta, Departamento de Informática (Área de Leng. y Sist.
Informáticos) e Instituto de Electrónica Aplicada, Universidad de Vigo,
36210 Vigo, España (e-mail: jdacosta@uvigo.es).
E. Mandado, Departamento de Tecnología Electrónica e Instituto de
Electrónica Aplicada, Universidad de Vigo, 36210 Vigo, España (e-mail:
emandadoiea@uvigo.es).
DOI (Digital Object Identifier) Pendiente
crean un entorno propicio para el desarrollo de nuevas formas
de llevar a cabo el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Un área del conocimiento humano en la que el proceso
educativo muestra en la actualidad grandes carencias es la
relativa a las Tecnologías Complejas que son aquellas que,
como por ejemplo la Electrónica, poseen un conjunto de
conceptos interrelacionados que dan lugar a sistemas difíciles
de aprender[1], [2]. Debido a ello, en el aprendizaje de las
Tecnologías Complejas, surge un conjunto de problemas entre
los que destacan la carencia de metodologías pedagógicas
eficaces, la falta de atractivo de los recursos que se ponen a
disposición del estudiante, que está acostumbrado a los retos
de los videojuegos, y la falta de adaptación de dichos recursos
a la diversidad y al nivel de conocimiento de los estudiantes.
Habitualmente, la autoevaluación en entornos virtuales de
aprendizaje se realiza mediante cuestionarios formados por
un conjunto de preguntas de opción múltiple o verdadero/falso
[3], [4]. Si bien dicho método es válido en algunas ocasiones,
en general el alumno no obtiene una visión práctica a partir de
sus repuestas. Un método ideal, en el terreno de la ingeniería
que nos ocupa, sería que, después de responder a cada una de
las preguntas formuladas, el alumno fuese al laboratorio para
realizar el montaje práctico del circuito motivo de la pregunta
y comprobase la validez de su respuesta. Pero este proceso
exige mucho tiempo y medios y además, si el alumno
descubre en el laboratorio que su respuesta es incorrecta, tiene
que buscar entre un cúmulo de papeles y apuntes la razón de
su fallo. Es en este punto en el que las actuales Tecnologías de
la Información proporcionan la posibilidad de desarrollar
nuevas herramientas que ayuden a superar las dificultades
indicadas.
En este artículo se describe un sistema de autoevaluación,
llamado SIPAE (Sistema Integrado para aprendizaje y
Evaluación) que combina un conjunto de cuestionarios con
experimentos virtuales interactivos. El laboratorio virtual, que
forma el conjunto de experimentos, muestra al alumno el
circuito práctico bajo análisis e incluso lo genera de acuerdo
con su respuesta, y le da la oportunidad de experimentar con
él como si se encontrase en el laboratorio real. El alumno
aprende y es consciente de sus errores ya que los experimenta
con sus propias respuestas. De esta forma, tomando en
consideración la reflexión del alumno sobre sus propios
errores, se va más allá de una simple evaluación formativa y
se obtiene una evaluación formadora [5].
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El alumno al que va destinado este sistema estudia
Tecnología Electrónica en una carrera de ingeniería. Los
dispositivos electrónicos son los elementos básicos de los
sistemas electrónicos y la comprensión y memorización de su
comportamiento en la memoria de larga duración es muy
importante, especialmente para los ingenieros de la
especialidad de Electrónica [6]. De ahí el interés de los
laboratorios virtuales como herramienta de autoaprendizaje y
autoevaluación de los citados dispositivos. Con este sistema,
el alumno es protagonista de su propio proceso de aprendizaje
porque no sólo estudia la teoría y los problemas de la
asignatura en cuestión sino que, además, se autoevalúa
experimentando en el laboratorio virtual y puede decidir,
mediante los resultados de la autoevaluación, si vuelve o no a
iniciar el proceso. Finalmente el alumno acude al laboratorio
real con la seguridad y la motivación que necesita.
II. CONSTRUCTIVISMO PARA EL APRENDIZAJE DE LAS
TECNOLOGÍAS COMPLEJAS
En estos últimos años estamos asistiendo a una falta de
motivación en el alumnado que trae consigo, entre otros
problemas, altas tasas de abandono o carreras que se alargan
más de lo aconsejable en el tiempo. Según el estudio “La
universidad española en cifras 2008”, de la Conferencia de
Rectores de las Universidades Españolas (CRUE), la duración
de los estudios universitarios “se sitúa en torno a 5 años para
tres cursos académicos” [7]. Lógicamente es el alumno es el
que sufre las consecuencias inmediatas, especialmente en la
universidad pública, pero es la sociedad la que asume el coste
económico. Por todo ello es necesario ensayar con otros
recursos de aprendizaje más motivadores que estimulen en el
alumno las ganas de aprender.
En la actualidad se está haciendo un gran esfuerzo por parte
del profesorado, tanto en docencia como en investigación y
por las instituciones en la utilización de las TIC, para
conectar con el mundo del estudiante acostumbrado a
comunicarse con redes sociales. La “Association for
Educational Communi-cations and Technology (AECT)” tiene
un espacio virtual en Second Life (mundo virtual lanzado en
el año 2003), desarrollado por Linden Lab, que ha tenido una
atención internacional creciente desde el año 2006, En dicho
espacio es posible la simulación en contextos de aprendizaje
específicos y la realización de encuentros en los que los
profesores exponen de forma virtual sus experiencias como si
de un congreso se tratara [8].
De acuerdo con la forma en que se relacionan actualmente
los alumnos, parece obvio decir que las plataformas
educativas son una buena solución. Pero a pesar de los años
de su funcionamiento y de que verdaderamente son una forma
fácil de preparar cursos o asignaturas con contenidos
interactivos, aún se utilizan la mayoría de las veces en la
actualidad, como percheros de apuntes de clase, para que de
forma ordenada el alumno tenga los documentos que antes
recogía en el servicio de reprografía. Es cierto que cada vez se
utilizan más y, que con planes de formación del profesorado,
los contenidos son más atractivos. Hay que señalar, también,
la dificultad para que los contenidos, es decir los objetos de
aprendizaje, sigan una normativa que los haga fácilmente
reutilizables y hay que tener en cuenta el coste económico que
supone mantener permanentemente formado al profesorado en
tecnologías en constante evolución.
Es en este contexto en el que diversos expertos en
educación, algunos de los cuales son además de profesores de
ingeniería y diseñadores de sistemas en diferentes áreas de la
Tecnología, preocupados por la calidad de la enseñanza de la
misma han puesto en evidencia que la utilización de las TIC
proporciona, entre otras, las siguientes ventajas comparativas:
• Contribuye a que la formación de los tecnólogos se pueda
hacer yendo de lo particular a lo general lo cual es de
gran importancia [9].
• Facilita la implantación de métodos educativos eficaces
que deben basarse en la elección de los bloques
adecuados y su presentación en la secuencia correcta [10].
• Puede contribuir a la implantación de un enfoque
constructivista del proceso educativo que facilita el
autoaprendizaje [11].
• Puede contribuir a que la enseñanza se centre en el
alumno mejorando su nivel de participación, lo que se
considera muy importante para elevar la calidad del
proceso educativo en particular en la formación de los
ingenieros [12], [13], [14].
• Facilita la realización de demostraciones e ilustraciones
visuales que contribuyen a lograr un adecuado equilibrio
entre los conceptos abstractos (teorías, fórmulas
matemáticas y modelos) y los concretos (hechos,
observaciones, datos experimentales y aplicaciones) [14].
El conocimiento práctico es una característica distintiva de
los ingenieros que deben adquirirlo imprescindiblemente para
tener capacidad de diseño de sistemas en la tecnología en la
que se gradúan. La industria necesita ingenieros y espera de
ellos que posean una amplia variedad de habilidades
personales a la vez que un grado elevado de competencia
técnica. Muchas instituciones y asociaciones de ingeniería
como por ejemplo ASEE (American Society for Engineering
Education) [15], ABET (Accreditation Board for Engineering
and Technology) [16], SEFI (Société Européenne pour la
Formation des Ingénieurs) [17] y ANFEI (Asociación Nacional de facultades y escuelas de Ingeniería) [18], incluyen esta
apreciación en sus informes. El desarrollo y aprendizaje de
estas habilidades solo es posible si su realización es un
proceso de autoconstrucción del estudiante y de aprendizaje
centrado en él y en ese sentido son imprescindibles las
experiencias de laboratorio [14], [19], [20]. Desafortunadamente, existen varias restricciones para el desarrollo de trabajo
práctico de laboratorio en las Escuelas de Ingeniería. Entre
ellas se incluyen los costes de equipamiento y consumibles, el
tiempo limitado del profesorado para orientar y supervisar a
los estudiantes y el elevado número de alumnos en los
laboratorios, lo que conduce a bajos ratios profesor/alumno y
a elevar la presión sobre el espacio del laboratorio. En
ocasiones se comprueba que esta presión sobre el tiempo del
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profesorado y el espacio del laboratorio provoca que el trabajo
práctico no se desarrolle con tiempo suficiente y no se
coordine con los contenidos del curso.
Para optimizar las clases de laboratorio es necesario que los
alumnos lleguen al mismo con la preparación adecuada que
les permita comenzar a trabajar con un grado de autonomía
elevado. Es en este punto en el que juegan un papel
importante los laboratorios virtuales, que se analizan en el
apartado III, porque hacen sentir al alumno protagonista de su
aprendizaje de forma activa y le estimulan a participar, sin
temor a que algo se deteriore, con la misma recompensa que le
produce un videojuego, es decir, el hecho simple e inmediato
de hacerlo bien.
Por otro lado, aunque durante las dos últimas décadas se ha
debatido bastante sobre la congruencia del currículo, la
didáctica y la evaluación en el cambio de paradigma, aún se
mantienen prácticas evaluativas tradicionales incongruentes
[21]. Un test utilizado aisladamente difícilmente se puede
utilizar para evaluar temas tecnológicos y solo permite
alcanzar competencias en los niveles de conocimiento y
comprensión de la Taxonomía de Bloom [22], [23]. Es
necesario por ello que la evaluación esté alineada con la tarea
de aprendizaje [24]. Para garantizar el éxito de la
incorporación de las TIC al proceso de enseñanza-aprendizaje
es necesario revisar el enfoque de la evaluación. Un entorno
constructivista demanda recursos que incluyan la motivación
como un factor importante del procedimiento de evaluación.
Mediante esta metodología, se impulsa y mejora dicho
proceso, se ayuda al cambio conceptual, metodológico de los
alumnos y profesores y se modifica positivamente su actitud.
En los últimos años se constata una masiva utilización de
las TIC en el proceso de evaluación. En la literatura
anglosajona, se utiliza el acrónimo CAA (Computer-Assisted
Assessment) para hacer referencia a la automatización del
proceso de evaluación en distintas actividades, que se suele
denominar en castellano evaluación asistida por computador
[25], [26], [27]. Las TIC pueden ser herramientas útiles para
la evaluación del nivel de aprendizaje en la medida en que
facilitan la recogida, valoración y devolución de información
a los estudiantes sobre su proceso de aprendizaje. A la vez
pueden promover la autorregulación y mejoran el aprendizaje,
incluso si se considera la participación de los estudiantes en la
evaluación. Algunos estudios muestran las ventajas que
ofrecen las TIC para automatizar la realimentación y en este
mismo sentido son bastante populares los programas que
permiten a los docentes elaborar rúbricas en línea. Resultados
bastante útiles de estos estudios ofrecen guías para desarrollar
la evaluación con TIC [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34].
Todo lo expuesto, estimuló a los autores a desarrollar el
sistema SIPAE que combina un laboratorio virtual con los
cuestionarios adecuados y que se describe en el apartado IV.
III. LABORATORIO VIRTUAL DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
El concepto de laboratorio virtual no está normalizado en la
práctica, y reciben dicha denominación sistemas que poseen
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características muy diferentes [35], [36]. No obstante se puede
definir un laboratorio virtual como un sistema constituido por
unos medios (programas, equipos informáticos, instrumentos
de medida), ubicados en uno o varios lugares, que se ponen a
disposición de los usuarios, ubicados en cualquier lugar, para
que puedan trabajar con ellos. Para ser verdaderamente
eficaces los laboratorios virtuales deben imitar al máximo el
entorno de trabajo real del estudiante tanto en apariencia como
en funcionalidad. Se pueden diseñar con multitud de recursos
como por ejemplo plataformas, programas de simulación,
contenidos multimedia, lenguajes de programación, etc.,
normalizados o acordes con algunas especificaciones del
aprendizaje electrónico.
En la práctica se pueden considerar dos grandes categorías
de laboratorios virtuales que son los simulados y los de acceso
remoto a laboratorios reales. El laboratorio virtual que se
utiliza en este trabajo denominado simplemente laboratorio
virtual, es simulado con la posibilidad de acceso desde
Internet y está formado por un conjunto de experimentos [37],
[38], [39], [40]. Sus principales características son las
siguientes:
• Tiene una interfaz de usuario amigable, con componentes
de aspecto físico parecido a los que el alumno utiliza en el
laboratorio.
• Incluye instrumentos simulados cuya funcionalidad es
similar a la de los instrumentos reales.
• Cada experimento es una simulación pedagógica
interactiva que relaciona los conceptos teóricos con los
prácticos.
• Contiene experimentos destructivos que no se pueden
llevar a cabo en el laboratorio y muestran al alumno las
consecuencias negativas de la mala utilización de los
elementos reales.
• Utiliza muy pocos recursos del ordenador y puede ser
incluido en cualquier otro programa.
La figura 1 muestra la interfaz de usuario general del
laboratorio virtual de la Electrónica Aplicada que incluye
INSTRUMENTOS
GENERADORES
ELEMENTOS
DE ENTRADA
INSTRUMENTOS
DE MEDIDA
CIRCUITOS
ELECTRÓNICOS
ELEMENTOS
DE SALIDA
Fig. 1. Interfaz general de usuario del laboratorio virtual.
instrumentos generadores, instrumentos de medida, elementos
de entrada y salida y el circuito electrónico cuyo funcionamiento se comprueba. Los instrumentos son interactivos y
el usuario puede cambiar sus parámetros utilizando el ratón.
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El usuario del laboratorio virtual puede realizar los
diferentes experimentos, actuando libremente sobre los
distintos elementos que lo componen, para comprobar así su
funcionamiento. Además, para que el laboratorio virtual
constituya una herramienta de autoaprendizaje, cada
experimento contiene una o más actividades que guían al
usuario sobre las acciones que debe ejecutar para llegar a
comprender perfectamente el funcionamiento del circuito
estudiado.
En la figura 2 se representa el diagrama de bloques general
de un experimento del laboratorio virtual. Dicho diagrama
incluye a la derecha el nombre del experimento y las
actividades a realizar en él. A la izquierda se representa el
circuito cuyo funcionamiento se experimenta y los
instrumentos virtuales necesarios para llevar a cabo las
medidas que permiten comprobar que el funcionamiento es
acorde con las características de los conceptos descritos en el
libro electrónico.
EXPERIMENTO
[NOMBRE]
ACTIVIDAD
[Nombre]
CIRCUITO
ELECTRÓNICO
INSTRUMENTOS
DE MEDIDA
señales presentes en los puntos adecuados del circuito. La
actividad está formada por el conjunto de acciones que el
usuario debe realizar sobre el circuito y los instrumentos para
llevar a cabo el experimento.
En la figura 3 se muestra la interfaz de usuario de un
experimento de Electrónica Analógica en el que se utiliza una
fuente de alimentación, un generador de señales y un
osciloscopio.
- Descripción de la acción 1
- Descripción de la acción 2
-…
- Descripción de la acción n
Fig. 2. Diagrama de bloques general de un experimento en el que se indican
las actividades
Fig. 3. Ejemplo de experimento del laboratorio virtual.
El circuito cuyo funcionamiento se comprueba a través del
experimento se representa en la pantalla mediante un esquema
en el que el usuario puede cambiar los valores de los componentes adecuados y modificar la interconexión entre ellos.
Los instrumentos virtuales se comportan prácticamente
igual que los instrumentos reales que se utilizan en el
laboratorio, tanto si están como si no están basados en un
computador y permiten la visualización y medida de las
Fig. 4. Experimento destructivo que muestra el resultado de la utilización
incorrecta de un diodo zener.
En la figura 4 se muestra un experimento destructivo que
demuestra que el laboratorio virtual se acerca a la realidad. El
alumno observa esta imagen si se superan los valores
máximos del diodo zener.
IV. METODOLOGÍA DE AUTOEVALUACIÓN
ELECTRÓNICOS
DE DISPOSITIVOS
La herramienta de autoevaluación se plantea desde una
perspectiva pedagógica de evaluación por competencias y está
constituida por un conjunto de cuestionarios, cada uno de los
cuales está asociado a un experimento del laboratorio virtual.
Proporciona al alumno diversas competencias generales y
específicas situadas entre la clase magistral y el laboratorio.
Entre las generales cabe citar:
• Capacidad para organizar y planificar el trabajo de forma
autónoma.
• Medida en cada momento del progreso del aprendizaje.
• Elevación del nivel de motivación por el estudio de la
Electrónica.
Para formular los cuestionarios de autoevaluación sobre los
dispositivos electrónicos se utiliza la tabla I. En primer lugar
se enumeran las competencias específicas que debe alcanzar el
alumno al estudiar los dispositivos electrónicos, y a
continuación se clasifican según la Taxonomía de Bloom
[22]. En la columna de la derecha de la tabla I se indican las
competencias y en la de la izquierda los niveles de la citada
taxonomía.
En la fila superior de la tabla I se indican los distintos
modelos del dispositivo (ideal, aproximado y real) y en las
celdas centrales los cuestionarios. La creación de un
cuestionario se debe realizar de forma que capacite al alumno
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para adquirir las competencias que se enumeran en la columna
de la derecha de la tabla. Se logra así que los cuestionarios
estén centrados en la parte interior de la tabla y organizados
en orden de dificultad creciente de arriba abajo y de izquierda
a derecha.
57
que midan actividades intelectuales de orden superior, como
por ejemplo, resolución de problemas, creatividad y capacidad
de síntesis [41], [42]. Otros autores de la época son de la
misma opinión [43] y llegan incluso a realizar
comprobaciones con alumnos de ingeniería química [44].
TABLA I
METODOLOGÍA PARA LA ELABORACIÓN DE CUESTIONARIOS
TAXONOMÍA DE
MODELO
APROXIMA-
MODELO
BLOOM
IDEAL
CIÓN
REAL
COMPETENCIAS
CONOCIMIENTO
Principios de
Estructura del
Estructura
Describir estructura
funcionamiento
dispositivo con
del
y funcionamiento
nociones del
dispositivo
componente real
real
CONOCIMIENTO
Funcionamiento
Funcionamiento
Funcionami
Comprender el
Y
grafico
grafico
ento grafico
funcionamiento
CONOCIMIENTO
Leyes de
Leyes de
Leyes de
Comprender el
Y
funcionamiento
funcionamiento
funcionami
funcionamiento
COMPRENSIÓN
Ecuaciones
Ecuaciones
ento
ANÁLISIS
Estudio de
Estudio de
Estudio de
Analizar y utilizar
APLICACIÓN
circuitos básicos
circuitos básicos
circuitos
en circuitos básicos
de aplicación
de aplicación
básicos de
COMPRENSIÓN
Ecuaciones
Fig. 5. Ejemplo de cuestionario.
aplicación
APLICACIÓN
Resolución de
Resolución de
Resolución
Construir, analizar
SINTESIS
problemas
problemas
de
y reparar circuitos
problemas
SINTESIS Y
Diseño de
Diseño de
Diseño de
Diseñar circuitos
EVALUACIÓN
circuitos
circuitos
circuitos
básicos electrónicos
Ejemplo para el estudio de los dispositivos electrónicos.
En la columna izquierda los niveles de la taxonomía de Bloom. En la
columna derecha las competencias. En la 1ª fila los modelos de dispositivos y
en las celdas interiores los cuestionarios.
Cada celda interior está formada por un cuestionario de
cinco preguntas (reactivos). Cada pregunta consta de un
enunciado, una figura o esquema electrónico, un enlace con el
experimento virtual interactivo y un conjunto de respuestas
(opciones) de las que una es correcta y las demás son
incorrectas (elementos de distracción) (Figura 5). En total y en
las celdas centrales de la tabla se elaboran 18 cuestionarios,
cada uno de los cuales tiene cinco preguntas que a su vez
constan de cinco elementos de distracción y una respuesta
correcta. En total, en la tabla, hay 90 preguntas.
El alumno, debe resolver los cuestionarios avanzando por
las celdas interiores de la tabla, moviéndose de izquierda a
derecha y de arriba abajo, para ser consciente en todo
momento del nivel aprendizaje que alcanza. Dicho nivel lo
conoce cualitativamente por la posición en la tabla, porque en
cada instante sabe cuales son las competencias que está
desarrollando y cuales le faltan, y cuantitativamente porque el
sistema le da una valoración numérica.
Existe cierta polémica sobre si es o no posible cubrir los
niveles más avanzados de la taxonomía, mediante pruebas
objetivas, en las carreras de ingeniería. Algunos autores
presentan ejemplos de preguntas calificables en un ordenador,
de las cuales forman parte las de opción múltiple y sostienen
que en este tipo de evaluaciones se pueden diseñar preguntas
Como los enlaces con el laboratorio virtual facilitan la
obtención de las competencias, ha sido necesario a veces
volver a reformularlas para evitar solapamientos. Esta
realimentación, ha sido beneficiosa e imprescindible para
lograr el acabado de la totalidad de los cuestionarios.
Se han podido formular preguntas relativas a fallos reales
en circuitos electrónicos, porque se pueden ensayar fácilmente
sin riesgos para el alumno.
V. GESTIÓN DEL SISTEMA INTEGRADO DE EVALUACIÓN Y
APRENDIZAJE SIPAE
En el organigrama de la figura 6 se muestra, de forma
resumida, la metodología desarrollada para el proceso de
autoevaluación y aprendizaje.
El proceso se inicia con un texto explicativo llamado
tutorial de aprendizaje que puede estar implementado o no en
formato hipermedia. Dicho texto se estudia combinándolo
adecuadamente con la realización de los experimentos del
laboratorio virtual. Una vez estudiado dicho texto y realizados
los experimentos, el alumno accede al proceso de autoevaluación, que consiste en un conjunto de preguntas de respuesta
múltiple, entre las que debe seleccionar la correcta. Una vez
realizada la selección, el sistema presenta al alumno el
laboratorio virtual con el circuito bajo análisis para que
experimente con él y deduzca si su respuesta es o no correcta.
Una vez que ha realizado el experimento, el sistema le
pregunta si ha acertado o no. Es conveniente resaltar que no se
le dice, directamente, si su contestación es o no correcta. Este
método le obliga a descubrir por sí mismo si la respuesta es
correcta, de acuerdo con el experimento que realiza. Se trata
de una doble evaluación, la primera por la pregunta que se le
plantea y la segunda por el experimento que realiza.
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VI. EJEMPLO DEL SISTEMA DESARROLLADO
En las figuras 7, 8, 9 y 10 se muestra un ejemplo sencillo
del sistema SIPAE en el tema de diodos.
Fig. 8. Circuito práctico.
Fig. 6. Organigrama del sistema SIPAE.
Fig. 9. Tensión en bornes del diodo y corriente que circula por el circuito.
Fig. 7. Interfaz gráfica de usuario en la modalidad de preguntas.
La situación del alumno parte de una de las celdas de la
tabla I y más concretamente de una pregunta de las cinco que
contiene un cuestionario. La figura 7 muestra un ejemplo de
pregunta, el alumno debe elegir una de las respuestas que se
proponen, de las cuales una es correcta y las cinco restantes
incorrectas. En esta pregunta el alumno demuestra si sabe o no
cuál es la tensión en los terminales del diodo y la corriente que
circula a través de él.
Una vez elegida la respuesta, el programa lanza el
experimento
interactivo
del
laboratorio
virtual
correspondiente al circuito bajo análisis (Figura 8), pero no le
indica todavía al alumno, si su respuesta es correcta o no.
Fig. 10. Interfaz gráfica de usuario en la modalidad de preguntas.
El alumno puede interactuar con el experimento,
accionando los interruptores de puesta en marcha de los
instrumentos, estableciendo el circuito exacto, eligiendo el
valor de los componentes, etc. Seguidamente puede visualizar
en los instrumentos las condiciones del circuito que ha
determinado y comprobar si la respuesta que ha dado es
correcta o no, tal como lo haría en el laboratorio real. La
figura 9 muestra el resultado que obtiene después de
interaccionar con el experimento.
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Cuando el alumno sale del laboratorio virtual, se le muestra
la pantalla de la figura 10 con la pregunta “¿ha contestado
correctamente?,” debe seleccionar una de las opciones “si”,
“no” o “no se”. El sistema finalmente le califica si ha acertado
o le envía otra vez al laboratorio virtual o al tutorial de
aprendizaje.
59
y las figuras le resultan claras y agradables y considera que ha
necesitado el laboratorio virtual para resolver los
cuestionarios.
VII. RESULTADOS OBTENIDOS
Para evaluar la aceptación por parte de los alumnos y el
efecto sobre el aprendizaje se ha realizado un estudio
estadístico durante cuatro cursos. En los cursos 2005-06 y
2006-07 no se utilizó el sistema y en los cursos 2007-08 y
primer semestre de 2008-09 se utilizó.
A. Encuesta de satisfacción
El estudio de la valoración del sistema por parte de los
alumnos se ha realizado con una encuesta en la que se
pregunta el grado de acuerdo (valores del 1 al 5) con los
siguientes términos:
1. Utilizo el material de estudio en formato electrónico
2. La navegación resulta intuitiva y no necesita ayuda
3. El diseño y las figuras son claras y agradables
4. Me hace pensar y generar nuevas ideas y cuestiones
5. Muestra las dificultades reales con las que me encuentro
en el laboratorio
6. He necesitado el laboratorio virtual para resolver las
cuestiones
7. Las preguntas tienen el nivel adecuado
8. He necesitado el tutorial de aprendizaje para responder al
cuestionario
En la figura 11 se puede ver de forma general este
porcentaje y en la figura 12 se detallan algunos de los
términos utilizados.
VALORACIÓN DE SIPAE 2007-08
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
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...
e..
.
0%
Preguntas de la encuesta
Fig. 11. Porcentaje de valoración general.
La mayoría de los alumnos siguen, en general, utilizando el
formato en papel para estudiar, ya que a la primera afirmación
“Utilizo el material de estudio en formato electrónico” han
seleccionado los valores 1 o 2. Para la gran mayoría la
navegación ha resultado sencilla e intuitiva, también el diseño
Fig. 12. Valoraciones parciales.
B. Resultados de las calificaciones de los alumnos de los
cuatro últimos años
Para valorar el efecto sobre el aprendizaje se han utilizado
las calificaciones de los cuatro últimos años. Se han
calificado:
1. Asistencia a prácticas
2. Soltura con los instrumentos del laboratorio
3. Realización y acabado de la práctica
4. Nota de prácticas
5. Nota de semestre
6. Calificación final
Se han utilizado las calificaciones de los 4 primeros
semestres de los cursos 2005-06 a 2008-09. Solo en los dos
últimos cursos se ha utilizado el sistema SIPAE y del tema de
diodos que se explica en el primer semestre.
En las gráficas de las figuras 13 a 18 se muestran, en
columnas, el promedio de la calificación de cada año. El
criterio de valoración en clase de prácticas (soltura en el
manejo de instrumentos, y realización de la práctica.) se ha
realizado en base a tres niveles: bien (3), regular (2) y mal (1),
es por ello que las puntuaciones finales se realizan sobre 3.
Otras notas como las de semestre y final de curso (exámenes
de teoría, trabajos etc.) se han valorado sobre 10 y después se
han reducido a la escala de 3 para finalmente poder
compararlas.
En la mayoría de las gráficas se detecta una mejoría en las
calificaciones utilizando el sistema SIPAE.
ISSN 1932-8540 © IEEE
60
IEEE-RITA Vol. 4, Núm. 1, Feb. 2009
SOLTURA INSTRUMENTOS
NOTA 1º SEMESTRE
2,50
1,80
1,60
2,00
1,40
1,20
1,50
1,00
0,80
1,00
0,60
0,40
0,50
0,20
0,00
0,00
1
PROMEDIO 2005-06
PROMEDIO 2007-08
1
PROMEDIO 2006-07
PROMEDIO 2008-09
Fig. 13. Promedio sobre 3 de las calificaciones de soltura con los
instrumentos del laboratorio.
PROMEDIO 2005-06
PROMEDIO 2007-08
PROMEDIO 2006-07
PROMEDIO 2008-09
Fig. 16. Promedio sobre 3 de las calificaciones del primer semestre
.
REALIZACIÓN PRÁCTICA
NOTA FINAL CURSO
2,50
1,76
1,74
2,00
1,72
1,70
1,50
1,68
1,66
1,00
1,64
1,62
0,50
1,60
1,58
0,00
1
PROMEDIO 2005-06
PROMEDIO 2007-08
1,56
PROMEDIO 2006-07
PROMEDIO 2008-09
Fig. 14. Promedio sobre 3 de las calificaciones de la realización de la
práctica.
1
PROMEDIO 2005-06
PROMEDIO 2007-08
Fig. 17. Promedio sobre 3 de las calificaciones del los cursos
.
NOTA PRÁCTICAS
VIII. CONCLUSIONES
2,30
2,20
2,10
2,00
1,90
1,80
1,70
1
PROMEDIO 2005-06
PROMEDIO 2007-08
PROMEDIO 2006-07
PROMEDIO 2008-09
Fig. 15. Promedio sobre 3 de las calificaciones de las prácticas
.
PROMEDIO 2006-07
En este artículo se describe un sistema de autoevaluación
por competencias basado en la taxonomía de Bloom que,
mediante la utilización de un laboratorio virtual, permite al
alumno evaluar sus conocimientos de un modo original que no
se limita a la simple respuesta de “acertado” o “incorrecto”
sino que le hace trabajar de un modo práctico, de la misma
forma que lo haría en un laboratorio en el que tuviese que
montar el circuito
El sistema de autoevaluación desarrollado es, además, un
conjunto de objetos de aprendizaje que se ha incorporado a la
plataforma informática de gestión del aprendizaje Moodle [45]
pudiendo ser previamente estandarizados con SCORM [46] o
IMS [47].
Utilizando este sistema, con las pautas que le da el profesor,
el alumno construye su propio aprendizaje y autoevaluación
[48]. Se logra así que deje de ser un receptor pasivo de
información y que se convierta en un participante activo del
ISSN 1932-8540 © IEEE
FERNÁNDEZ, SALAVERRÍA, GONZÁLEZ Y MANDADO: APRENDIZAJE MEDIANTE AUTOEVALUACIÓN
proceso educativo, que relaciona la información disponible en
el sistema con sus experiencias y conocimientos previos [49].
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
Fig. 18. Circuito amplificador en colector común.
[11]
Se trata de una evaluación continua que se realiza durante el
proceso de enseñanza y aprendizaje y cuyo objetivo
fundamental no solo es regularlo de manera interactiva [50],
sino que además es formativa porque ayuda al alumno a
controlar por sí mismo sus propios procesos y estrategias de
pensamiento y aprendizaje [50].
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
Fig. 19. Fuente de corriente constante con amplificadores operacionales.
Se consigue de esta forma, una auténtica evaluación
centrada en situaciones de aprendizaje de la vida real y en
problemas significativos y relevantes de naturaleza compleja,
que muestran al alumno la utilización de un conjunto de
conocimientos, habilidades, y actitudes [51] [52] y [53].
El sistema SIPAE se prueba en este momento (Marzo de
2009) con circuitos con transistores (Figura 18). En los
próximos meses se utilizará con circuitos analógicos
implementados con amplificadores operacionales (Figura 19)
y con circuitos digitales.
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
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alternativa para evaluar el aprendizaje y la enseñanza,” En F. Díaz
Barriga (Coord. ), Enseñanza vinculada: vínculo entre la escuela y la
vida (pp 125-163). México: McGraw-Hill, 2006.
Pilar Fernández Sánchez. Ingeniera Técnica
Industrial en Electrónica Industrial e Ingeniera
Industrial en Organización Industrial (Universidad
del País Vasco UPV/EHU). Profesora Titular de
Escuela Universitaria en la UPV desde 1993. Su
línea de investigación se ha centrado en sistemas de
enseñanza y aprendizaje por ordenador. Premio a la
mejor ponencia presentada en el área de
Instrumentación Electrónica en el congreso TAEE
2004. Premio a la 2ª mejor ponencia presentada en el área de Electrónica
Analógica, Circuitos e Instrumentación en el congreso TAEE 2008.
Ángel Salaverría Garnacho. Licenciado en Ciencias
Físicas (Universidad de Navarra), Doctor en Ciencias
Físicas (Universidad del País Vasco UPV/EHU).
Profesor Titular de Escuela Universitaria en la UPV
desde 1979. Premio a la mejor comunicación oral por el
trabajo “Sistema Hipermedia de verificación asistida
por ordenador de circuitos analógicos” congreso TAEE
2002). Primer premio en la modalidad de software en el
“1st European Contest on Microelectronics Education”,
congreso EWME 2002. Premio al mejor demostrador en el congreso TAEE
2004. Premio a la 2ª mejor ponencia presentada en el área de Electrónica
Analógica, Circuitos e Instrumentación en el congreso TAEE 2008.
Jacinto González Dacosta. Doctor Ingeniero en
Informática por la Univ. de Vigo -2002- Profesor
Contratado Doctor del Departamento de Informática
(Área de Lenguajes y Sist. Informáticos) de la Univ. de
Vigo desde el año 2007 y como profesor desde el año
1993. Desarrollo de software educativo y hace unos años
los trabajos se centran en los objetos de aprendizaje y las
tecnologías basadas en componentes de software. Más de
50 participaciones a congresos nacionales e
internacionales, así como la publicación de 5 artículos en revistas
internacionales y numerosas aportaciones en forma de libro o capítulos.
Participación desde el año 2003 hasta la actualidad en el Programa de
Doctorado “Ingeniería del Software basada en componentes reutilizables.
Aplicaciones en interfaces Hombre-Máquina” siendo coordinador en el bienio
2004-06. Primer premio en la modalidad de software en el “1st European
Contest on Microelectronics Education”, congreso EWME 2002. Premio al
mejor demostrador en el congreso TAEE 2004. A component framework for
reusing a propietary computer-aided engineering enviroment en la revista
Advances in Engineering Software.
Enrique Mandado Pérez.. Ingeniero en Electrónica
por la Universidad Politécnica de Madrid en 1969.
Doctor Ingeniero en Electrónica por la Universidad
Politécnica de Cataluña en 1976. Ha trabajado como
ingeniero de aplicaciones durante diez años en Philips.
Desde 1982 es catedrático de Tecnología Electrónica
de la Universidad de Vigo. Ha publicado numerosos
artículos, comunicaciones a congresos y libros entre los
que destaca el titulado “Sistemas Electrónicos Digitales
del que publicó la novena edición en 2008. En 1996
recibió el premio Xunta de Galicia al mejor trabajo del ámbito tecnológico por
el artículo "Los parques tecnológicos como herramienta de promoción de la
innovación tecnológica" publicado en la revista Economía Industrial del
Ministerio de Industria. Es miembro del IEEE desde 1969 y está en posesión
de la Cruz de Alfonso X el Sabio por méritos académicos.
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