Experiencia blended learning apoyada en un laboratorio virtual para educación de materias STEM

Contenido principal del artículo

Elena Arce
Francisco Zayas-Gato
Andrés Suárez-García
Álvaro Michelena
Esteban Jove
José-Luis Casteleiro-Roca
Héctor Quintián
José Luis Calvo-Rolle

Resumen

INTRODUCCIÓN. La reciente pandemia provocada por la COVID-19 ha supuesto numerosos cambios en los protocolos de salud pública, así como un profundo impacto socioeconómico. Políticas como el distanciamiento social y los confinamientos han condicionado las relaciones interpersonales y derivado en consecuencias dramáticas para muchas empresas y trabajadores. Concretamente, en el marco educativo, las universidades se han visto obligadas a adaptar las metodologías docentes a causa de las políticas de control implantadas por las autoridades. Por ello, el uso de herramientas para la docencia online, combinadas con experiencias en docencia presencial (blended learning, BL), constituye un interesante enfoque dentro de este contexto. MÉTODO. BL permite la reducción de la ratio de estudiantes por aula, evitando la supresión total de la presencialidad, y permitiendo también aprovechar las ventajas de ambas modalidades. En este sentido, una interesante propuesta es la implementación de un entorno de simulación virtual para estudiantes de ingeniería, cuyo objetivo es la emulación de un sistema real de control de nivel de líquido, disponible en los laboratorios de la Escuela Politécnica de Ingeniería de Ferrol, de la Universidad de A Coruña. Con el objetivo de evaluar el efecto de la metodología BL en el rendimiento académico del alumnado, se compararon las calificaciones obtenidas en el trabajo tutelado en dos cursos académicos. RESULTADOS. Para llevar a cabo este trabajo, se propone una experiencia BL apoyada en un laboratorio virtual construido a partir de la integración de dos novedosas la frase correcta sería: “herramientas de software”. Factory I/O como sistema de virtualización y emulación de escenas y plantas industriales reales y Node-RED como entorno de programación para el diseño de sistemas de control y comunicación. Con base en los resultados académicos, se concluye que esta metodología tiene un efecto positivo en el rendimiento de los estudiantes. DISCUSIÓN. Este entorno realista de simulación y de visualización 3D en tiempo real aporta flexibilidad a los estudiantes facilitando la organización de sus tareas y les permite trabajar de forma autónoma aplicando los conceptos base de la ingeniería de control. Además, esta experiencia BL ayuda a los estudiantes a desarrollar competencias básicas (duras) y transferibles (blandas).

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Detalles del artículo

Cómo citar
Arce, E., Zayas-Gato, F., Suárez-García, A., Michelena, Álvaro, Jove, E., Casteleiro-Roca, J.-L., Quintián, H. ., & Calvo-Rolle, J. L. . (2022). Experiencia blended learning apoyada en un laboratorio virtual para educación de materias STEM. Bordón. Revista De Pedagogía, 74(4), 125–143. https://doi.org/10.13042/Bordon.2022.95592
Sección
Monográfico Laboratorios Virtuales
Biografía del autor/a

Elena Arce, Universidade da Coruña (España)

Elena Arce es profesora en el área de Expresión Gráfica en la Ingeniería en la Escuela Politécnica de Ingeniería de Ferrol en la Universidade da Coruña (España). Es autora y coautora de más de 40 artículos en revistas científicas indexadas en bases de datos de referencia. La mayor parte de su investigación la ha desarrollado en el campo del aprovechamiento energético. En el ámbito de la docencia cuenta con diversas publicaciones científicas en revistas de alto impacto, además de varios proyectos de innovación docente. Sus intereses de investigación incluyen la simulación y optimización de sis- temas, el aprovechamiento energético, el diseño y la innovación docente.

Francisco Zayas-Gato, Universidade da Coruña (España)

Francisco Zayas-Gato es docente e investigador del Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidade da Coruña. Es autor y coautor de once artículos en revistas indexadas en el Journal Citations Report, más de veinte comunicaciones en congresos internacionales y de tres libros de carácter investigador, entre otros. Sus líneas de investigación están enfocadas en la educación y también en la aplicación de técnicas de inteligencia artificial para la predicción y la detección de anomalías en el sector de la medicina e industrial.

Andrés Suárez-García, Centro Universitario de la Defensa de la Armada Española (España)

Andrés Suárez-García es investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica en el Departamento de Ingeniería Mecánica del Centro Universitario de la Defensa de la Escuela Naval Militar (Universidad de Vigo). Es autor y coautor de artículos científicos en revistas y congresos internacionales y sus líneas de investigación se centran en las energías renovables, el diseño para la fabricación aditiva, la optimización y la educación.

Álvaro Michelena, Universidade da Coruña (España)

Álvaro Michelena Grandío tiene el Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática y el Máster Universitario en Informática Industrial y Robótica por la Universidade da Coruña. Desde mayo de 2021 trabaja como técnico de apoyo a la investigación en el Centro de Investigación en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (CITIC) de la Universidad de A Coruña, donde ha colaborado en diferentes proyectos de investigación. Sus principales áreas de investigación están relacionadas con la detección de anomalías y el modelado de sistemas.

Esteban Jove, Universidade da Coruña (España)

Esteban Jove es actualmente ayudante doctor en el Departamento de Ingeniería Industrial de la Universidade da Coruña. Sus principales líneas de investigación se centraron inicialmente en los sistemas híbridos inteligentes para modelar sistemas no lineales mediante técnicas de inteligencia artificial combinadas con métodos de agrupamiento. Esta propuesta se aplica de manera exitosa en un amplio rango de aplicaciones del ámbito industrial y médico, entre otras. Posteriormente, incorpora a su carrera investigadora una nueva línea que trata la detección de anomalías mediante técnicas one-class y métodos proyeccionistas en sistemas industriales y ciberseguridad.

José-Luis Casteleiro-Roca, Universidade da Coruña (España)

José-Luis Casteleiro-Roca forma parte del personal docente e investigador de la UDC como profesor ayudante doctor en el Departamento de Ingeniería Industrial. Es coautor de más de 50 publicaciones en revistas con factor de impacto en JCR, y más de 50 contribuciones a congresos científicos internacionales, más de 10 en congresos nacionales y varios capítulos de libros, así como libros completos. Sus temas de investigación principal se han centrado en la aplicación de tecnologías de sistemas expertos a los sistemas de diagnóstico y control y en sistemas inteligentes para la ingeniería de control y la optimización.

Héctor Quintián, Universidade da Coruña (España)

Héctor Quintián es profesor ayudante de la Universidade da Coruña en el Departamento de Ingeniería Industrial. Sus principales líneas de investigación se centraron inicialmente en la inteligencia artificial y el aprendizaje no supervisado desarrollando varios algoritmos con aplicación a sistemas de modelado industrial. En este periodo se destaca la publicación de 47 artículos en revistas indexadas, todas ellas en JCR. Ha publicado un total de 41 artículos en congresos internacionales de reconocido prestigio. Cabe destacar la participación en un total de 8 convenios, proyectos y contratos de investigación, 3 de ellos proyectos europeos, 1 internacional y 4 nacionales.

José Luis Calvo-Rolle, Universidade da Coruña (España)

José Luis Calvo-Rolle es ingeniero técnico industrial por la Universidade da Coruña, ingeniero industrial y doctor en Sistemas Inteligentes en la Ingeniería por la Universidad de León en 1998, 2004 y 2007, respectivamente. Es catedrático de universidad perteneciente al área de Ingeniería de Sistemas y Automática, adscrito al Departamento de Ingeniería Industrial de la Escuela Politécnica de Ingeniería de la Universidade da Coruña, España. Sus principales áreas de investigación están relacionadas con la optimización, el modelado, la detección de anomalías y el control aplicados a múltiples tipos de sistemas.

Citas

Abdul-Karim, A. M., Abdullah, N., Abdul-Rahman, A. M., Noah, S. M., Wan-Jaafar, W. M., Othman, J. et al. (2012). A nationwide comparative study between private and public university students’ soft skills. Asia Pacific Education Review, 13(3), 541-548. https://doi.org/10.1007/s12564-012-9205-1

Al-Samarraie, H. y Saeed, N. (2018). A systematic review of cloud computing tools for collaborative learning: opportunities and challenges to the blended-learning environment. Computers & Education, 124, 77-91. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2018.05.016

Comisión Europea (2007). Science education now: a renewed pedagogy for the future of Europe (vol. 22845). Office for Official Publications of the European Communities.

Daniel, S. J. (2020). Education and the COVID-19 pandemic. Prospects, 49(1), 91-96. https://doi.org/10.1007/s11125-020-09464-3

De Jong, T., Linn, M. C. y Zacharia, Z. C. (2013). Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science, 340(6130), 305-308. https://doi.org/10.1126/science.1230579

Deschacht, N. y Goeman, K. (2015). The effect of blended learning on course persistence and per- formance of adult learners: a difference-in-differences analysis. Computers & Education, 87, 83-89. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2015.03.020

Domínguez, M., González-Herbón, R., Rodríguez-Ossorio, J. R., Fuertes, J. J., Prada, M. A. y Morán, A. (2020). Development of a remote industrial laboratory for automatic control based on Node-RED. IFAC-PapersOnLine, 53(2), 17210-17215. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.1741

Fernández-Miranda, M., Dios-Castillo, C. A., Sosa-Córdova, D. M. y Camilo Cépeda, A. (2022). Método invertido y modelo didáctico: una perspectiva motivadora del aprendizaje virtual en contextos de pandemia. Bordón, Revista de Pedagogía. https://doi.org/10.13042/2022.92677

Granado, E., Colmenares, W., Strefezza, M. y Alonso, A. (2007). A web-based virtual laboratory for teaching automatic control. Computer Applications in Engineering Education, 15(2), 192-197. https://doi.org/10.1002/cae.20111

Herga, N. R., Grmek, M. I. y Dinevski, D. (2014). Virtual laboratory as an element of visualization when teaching chemical contents in science class. Turkish Online Journal of Educational Technology-TOJET, 13(4), 157-165. https://eric.ed.gov/?id=EJ1043246

Jena, P. K. (2020). Impact of Covid-19 on higher education in India. International Journal of Advanced Education and Research (IJAER), 5(3), 77-81. http://www.alleducationjournal.com/archives/2020/vol5/issue3/5-3-27

Jove, E., González-Cava, J. M., Casteleiro-Roca, J. L., Quintián, H., Méndez-Pérez, J. A., Vega-Vega, R. et al. (2021). Hybrid intelligent model to predict the Remifentanil Infusion Rate in patients under general anesthesia. Logic Journal of the IGPL, 29(2). https://doi.org/10.1093/jigpal/jzaa046

Llamas, B., Storch-de Gracia, M. D., Mazadiego, L. F., Pous, J. y Alonso, J. (2019). Assessing transversal competences as decisive for project management. Thinking Skills and Creativity, 31, 125-137. https://doi.org/10.1016/j.tsc.2018.11.009.

Míguez-Álvarez, C., Crespo, B., Arce, E., Cuevas, M. y Regueiro, A. (2020). Blending learning as an approach in teaching sustainability. Interactive Learning Environments. Publicación anticipada en línea. https://doi.org/10.1080/10494820.2020.1734623

Mula, I. y Tilbury, D. (2009) A United Nations decade of education for sustainable development (2005-14). What difference will it make? Journal of Education for Sustainable Development, 3(1), 87-97. https://doi.org/10.1177/097340820900300116

Naciones Unidas (2021). The 17 goals. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales. Desarrollo sostenible. Sustainable development. https://sdgs.un.org/goals

Nicola, M., Alsafi, Z., Sohrabi, C., Kerwan, A., Al-Jabir, A., Iosifidis, C. et al. (2020). The socio- economic implications of the coronavirus pandemic (COVID-19): a review. International Journal of Surgery, 78, 185-193. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2020.04.018

Perignat, E. y Katz-Buonincontro, J. (2019). STEAM in practice and research: an integrative literature review. Thinking Skills and Creativity, 31, 31-43. https://doi.org/10.1016/j.tsc.2018.10.002

Potkonjak, V., Gardner, M., Callaghan, V., Mattila, P., Guetl, C., Petrović, V. M. y Jovanović, K. (2016). Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: a review. Computers & Education, 95, 309-327. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.02.002

Potkonjak, V., Vukobratović, M., Jovanović, K. y Medenica, M. (2010). Virtual mechatronic/robotic laboratory–A step further in distance learning. Computers & Education, 55(2), 465-475. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2010.02.010

Rizzi, V., Pigeon, C., Rony, F. y Fort-Talabard, A. (2020). Designing a creative storytelling work-shop to build self-confidence and trust among adolescents. Thinking Skills and Creativity, 38, 100704. https://doi.org/10.1016/j.tsc.2020.100704

Sa, M. J. y Serpa, S. (2018). Transversal competences: their importance and learning processes by higher education students. Education Sciences, 8(3), 126. https://doi.org/10.3390/educsci8030126

Singer, S. R., Hilton, M. L. y Schweingruber, H. A. (2005). America’s lab report: investigations in High School science. En America’s lab report: investigations in High School science. https://doi.org/10.17226/11311

Spooren, P., Mortelmans, D. y Denekens, J. (2007). Student evaluation of teaching quality in higher education: development of an instrument based on 10 Likert-scales. Assessment & Evaluation in Higher Education, 32(6), 667-679. https://doi.org/10.1080/02602930601117191

Yildiz, İ, Topçu, E. y Kaymakci, S. (2021). The effect of gamification on motivation in the education of pre-service social studies teachers. Thinking Skills and Creativity, 42, 100907. https://doi.org/10.1016/j.tsc.2021.100907

Zayas-Gato, F., Quintián, H., Jove, E., Casteleiro-Roca, J. L. y Calvo-Rolle, J. L. (2020). Diseño de controladores PID. Servicio de Publicaciones de la Universidad de A Coruña.