DESARROLLO DE UN AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAJE MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN MODELO DE DISEÑO INSTRUCCIONAL PARA LA ENSEÑANZA
DEL CURSO SISTEMAS DINÁMICOS Y DE CONTROL
LUIS FELIPE ARCHILA SANA YEYSON ALEXANDER PARRA VALENCIA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C.
DESARROLLO DE UN AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAJE MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN MODELO DE DISEÑO INSTRUCCIONAL PARA LA ENSEÑANZA
DEL CURSO SISTEMAS DINÁMICOS Y DE CONTROL
LUIS FELIPE ARCHILA SANA YEYSON ALEXANDER PARRA VALENCIA
Trabajo de grado para optar por el título de ingeniero mecánico
Asesor
Ing. Luini Leonardo Hurtado Cortes
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C.
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CONTENIDO
RESUMEN ... 7
INTRODUCCIÓN ... 9
1. CURSO DE SISTEMAS DINÁMICOS Y DE CONTROL EN EL PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA ... 11
1.1 IMPORTANCIA Y DESARROLLO DEL CURSO ... 11
1.2 LAS TIC’S COMO HERRAMIENTA PEDAGÓGICA EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE ... 14
1.3 DIAGNÓSTICO ACERCA DEL USO DE LAS TIC’S EN EL CURSO ... 16
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL USO DE LAS TIC’S COMO APOYO AL CURSO ... 21
2. CONCEPTOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR EL AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAJE ... 24
2.1 TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN ... 24
2.2 DISEÑO INSTRUCCIONAL ... 25
2.2.1 Modelo ADDIE ... 25
2.2.2 Competencias en educación ... 27
2.2.3 Análisis funcional ... 27
2.2.4 Teorías educativas ... 28
2.2.5 Estilos de aprendizaje de Felder y Silverman ... 30
2.3 AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAJE ... 32
2.4 OBJETO VIRTUAL DE APRENDIZAJE ... 33
3. ANÁLISIS Y DISEÑO DEL MODELO INSTRUCCIONAL ADDIE PARA EL CURSO SDC 36 3.1 FASE DE ANÁLISIS ... 36
3.2 FASE DE DISEÑO ... 40
4. DESARROLLO DEL MODELO INSTRUCCIONAL ADDIE PARA EL CURSO SDC .. 56
4
5. IMPLEMENTACIÓN Y EVALUACIÓN DEL MODELO INSTRUCCIONAL ADDIE PARA
EL CURSO SDC ... 67
5.1 FASE DE IMPLEMENTACIÓN... 67
5.2 FASE DE EVALUACIÓN... 70
CONCLUSIONES ... 72
BIBLIOGRAFÍA ... 74
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Resultados de encuesta para identificación del uso de las TIC’s ... 17
Figura 2. Estructura semántica del propósito principal ... 28
Figura 3. Módulos y unidades de aprendizaje del curso SDC ... 39
Figura 4. Relación consecuencia-causa para el análisis funcional ... 44
Figura 5. Estructura general del mapa funcional ... 45
Figura 6. Mapa funcional de las unidades 1 ... 47
Figura 7. Estructura Jerárquica de contenido para las unidades 1 ... 48
Figura 8. Análisis de los estilos de aprendizaje según Felder y Silverman ... 50
Figura 9. Esquema para objetos de aprendizaje ... 52
Figura 10. Plataforma Moodle de la Facultad Tecnológica ... 55
Figura 11. Metadatos de la unidad 1 ... 59
Figura 12. Contenido base de la unidad 1 en Exelearning ... 60
Figura 13. Recursos didácticos para el tema concepto de sistema ... 61
Figura 14. Modelo matemático elaborado con la tableta digitalizadora ... 62
Figura 15. Recursos didácticos para el tema clasificación de los sistemas ... 62
Figura 16. Material complementario para la unidad 1 ... 63
Figura 17. Mapa mental para introducir el OVA de la unidad 1 ... 65
Figura 18. Interfaz de curso en Moodle ... 68
Figura 19. Implementación de actividades y recursos para la unidad 1 ... 69
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LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Ventajas de implementar las TIC’s en las aulas ... 22
Tabla 2. Estilos de aprendizaje según Felder y Silverman ... 30
Tabla 3. Datos generales del curso SDC ... 42
Tabla 4. Sumilla del curso SDC ... 42
Tabla 5. Objetivo del curso SDC ... 43
Tabla 6. Competencia especifica de la unidad 1, en relación con los dominios y categorías de aprendizaje de la taxonomía de Bloom ... 45
Tabla 7. Contenidos de aprendizaje para la unidad 1 ... 46
Tabla 8. Indicadores de logro de la unidad 1 ... 47
Tabla 9. Matriz de programación de los contenidos de aprendizaje de la unidades 1 ... 49
Tabla 10. Medios y materiales educativos para el docente y el educando ... 53
Tabla 11. Fuentes bibliográficas ... 54
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RESUMEN
El presente documento describe el desarrollo de las etapas para la construcción de un Ambiente Virtual de Aprendizaje (AVA), a partir de la aplicación del modelo ADDIE (Análisis, Diseño, Desarrollo, Implementación y Evaluación) de Diseño Instruccional (Mc Griff, 2000). Obteniendo los productos de cada fase: programa preliminar, silabo, objetos virtuales de aprendizaje e instrumentos de evaluación y curso implementado en la plataforma virtual Moodle.
Se tomó como caso de estudio el curso de Sistemas Dinámicos y de Control (SDC) del Proyecto Curricular de Ingeniería Mecánica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica, con el objetivo de potenciar el proceso de enseñanza-aprendizaje para este curso.
Para llevar a cabo el ambiente virtual de aprendizaje se desarrollaron cada una de las fases del modelo ADDIE de diseño instruccional. Inicialmente, se comenzó recolectando información sobre el curso como el contexto académico, el contenido y objetivos del curso, conocimientos previos de los estudiantes e infraestructura presente en la Universidad Distrital para obtener como resultado de la fase de análisis el contenido programático preliminar que habrá de incluirse en el curso de SDC.
A continuación, en la fase de diseño se estableció la estructura del sílabo para el curso. Utilizando para ello la metodología para la microprogramación del sílabo a partir de competencias. Se escogió la plataforma interactiva o sistema de gestión de aprendizaje donde se implementó el Ambiente virtual de Aprendizaje. Posteriormente, en la fase de desarrollo se construyeron los objetos virtuales, recursos didácticos (mapas mentales) y se confeccionaron los instrumentos de evaluación para cada unidad de aprendizaje estructurando el Ambiente Virtual de Aprendizaje (AVA).
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desarrollo y se comprobó el correcto funcionamiento y ejecución de los mismos a través de pruebas de rendimiento.
Finalmente, en la fase de evaluación, se elaboró una revisión sistemática de las etapas anteriores, finalizando con la evaluación formativa, llevada a cabo en cada una de las fases del modelo ADDIE y se realizó una prueba piloto que garantizó el correcto desempeño del AVA para gestionar y fomentar los procesos de enseñanza aprendizaje. Por último, se creó una encuesta para recoger las percepciones de futuros estudiantes que permita mejorar y actualizar el curso.
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INTRODUCCIÓN
La integración de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC’s) en la sociedad y especialmente en el ámbito académico ha ido creciendo vertiginosamente en los últimos años. Por tal motivo, su utilización ha pasado a ser una necesidad para los maestros, ya que contribuyen a mejorar los métodos al introducir las TIC’s con nuevos conceptos orientados a hacer más dinámico, más flexible y más creativo el proceso de enseñanza-aprendizaje en las escuelas y universidades.
De este modo, el proceso académico debe adaptarse a los cambios tecnológicos, convirtiendo a las TIC’s en pieza fundamental en este objetivo. Dentro de este contexto se incluyen los Ambiente Virtual de Aprendizaje como herramientas que cualifican el proceso de comunicación entre docentes y estudiantes, brindando un espacio de aprendizaje guiado y personalizado, basado en el estilo de aprendizaje propio de cada alumno.
Por tanto, los contenidos deben ser altamente interactivos y dialógicos, la dirección debe ser determinada por el aprendiz y la evaluación pasa a ser mucho más subjetiva ya que no depende de criterios cuantitativos únicamente, puesto que en su lugar se evalúan cualitativamente los procesos, teniendo en cuenta las características propias de cada estudiante, su ritmo de aprendizaje, disponibilidad, etc.
Siguiendo con la implementación de las TIC’s en el entorno educativo. Las Instituciones de Educación Superior (IES) han ido incluyendo dentro de sus procesos de formación el uso de herramientas ofrecidas por las TIC’s, como parte integral de los procesos de capacitación y formación técnica, tecnológica, profesional y posgradual. Dando origen a un abanico de opciones de educación mediada por las TIC’s tanto formal como informal. La pertinencia en la usabilidad de las TIC’s, van desde una propuesta de programas virtuales, hasta programas con apoyo virtual y acompañamiento a la formación presencial.
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Management System), que para el caso de la Facultad Tecnológica se basa en la
aplicación web de distribución libre de tipo Ambiente Virtual de Aprendizaje conocida con el nombre de Moodle.
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1. CURSO DE SISTEMAS DINÁMICOS Y DE CONTROL EN EL PROYECTO
CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA
En este capítulo se presenta la descripción del curso actual de Sistemas Dinámicos y de Control del Proyecto Curricular de Ingeniería Mecánica, se exponen los temas previstos en el curso, la metodología que usa el docente a lo largo del semestre y los criterios de evaluación que verifican los objetivos o logros alcanzados por los estudiantes.
Igualmente, se menciona la importancia de esta disciplina en el contexto de la ingeniería mecánica, enfatizando la aplicación que tienen los sistemas de control automático en la industria y como día a día se vuelven indispensables para la sociedad.
A continuación, se describe el uso pedagógico de las Tecnologías de Información y Comunicación en la educación y su aporte como herramienta didáctica, resaltando el poco conocimiento que tienen los estudiantes sobre estas, debido a su carencia en el curso. Por lo cual, se implementan dichas herramientas para contribuir a la formación de los alumnos y las políticas de desarrollo universitarias.
1.1 IMPORTANCIA Y DESARROLLO DEL CURSO
“En los últimos años, los sistemas de control han asumido un papel cada vez más importante en el desarrollo y avance de la civilización moderna y la tecnología. Prácticamente, cada aspecto de las actividades de nuestra vida diaria está afectado por algún tipo de sistema control. Los sistemas de control se encuentran en gran cantidad en todos los sectores de la industria, tales como control de calidad de los productos manufacturados, líneas de ensamble automático, control de máquinas-herramientas, tecnología espacial y sistemas de armas, control por computadora, sistemas de transporte, sistemas de potencia, robótica, procesos químicos y biológicos, agroindustria y muchos otros ” (Kuo & Golnaraghi, 2010).
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velocidad en ralentí de un motor, control de temperatura de un horno eléctrico, control de nivel de un tanque, control de presión de un recipiente, control automático de la navegación de un avión, etc. Son muchos los campos en donde los sistemas de control están presentes.
Es por ello que, se atribuye que los sistemas de control sean un área multidisciplinar y transversal a las ingenierías y a otras ciencias. Debido a las diversas aplicaciones que tienen los sistemas de control en los diferentes entornos industriales es importante desde el punto de vista profesional que el ingeniero mecánico esté familiarizado con la teoría y práctica del control automático, pues son muchas las labores en las que se podría desempeñar competentemente.
En la actualidad, a nivel investigativo existen numerosos grupos de universidades y empresas que diseñan y desarrollan nuevos sistemas de control para aplicaciones complejas. “Desde robots dotados con instrumentación avanzada (sensores de visión, de fuerza, etc.) que son controlados de forma autónoma o de forma remota para llevar a cabo operaciones médicas (laparoscopia) u operaciones en medios peligrosos (manipulación en centrales nucleares) o actuaciones en espacios físicos reducidos (robots limpiando o reparando tuberías de distribución de agua). Todos estos robots llevan sofisticados sistemas de control avanzado” (Quevedo, 2015).
En la Universidad Distrital grupos de investigación como ROMA (Robótica Móvil Autónoma), trabaja con miras a solucionar algunos de los retos a futuro del control automático, como la consecución de controladores robustos para la guía automática de vehículos en autopistas o carreteras, de forma que la acción del conductor sobre el volante, freno y acelerador quedará reemplazado por el sistema de control automático, con la consiguiente comodidad del conductor, con la posibilidad de incrementar el número de vehículos que circulan a la vez y permitiendo reducir el número de accidentes.
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puesto que, como lo indica el perfil profesional, debe poseer la habilidad de seleccionar, calcular, operar, y mantener sistemas básicos de control ya sea para: procesos modernos de fabricación, u operaciones industriales que requieran el control de temperatura, presión, humedad, flujo, etc.
Por consiguiente, es necesario que el ingeniero mecánico obtenga estas capacidades necesarias en la industria. Además, el estudio de los sistemas de control requiere de una comprensión básica de los sistemas dinámicos, así como una mejor apreciación y utilización de las leyes fundamentales de la física. Con lo cual, se fomentan otras habilidades esenciales desarrolladas en las carreras de ingeniería.
El curso de Sistemas Dinámicos y de Control forma parte del núcleo de estudios profesionales, se clasifica como obligatorio básico y es de carácter teórico-práctico. Permite retomar conocimientos adquiridos de los cursos ya vistos como: ciencias básicas (matemáticas y física) estática, dinámica, termodinámica, mecánica de fluidos, electrotecnia, y química (reacciones), necesarios para modelar y analizar sistemas físicos, en los cuales se implementa el sistema de control, mediante el manejo de herramientas de hardware y software que el estudiante va adquiriendo en el transcurso de la carrera.
Esta materia se inicia con la introducción teórica de los conceptos básicos, un recuento de los contenidos necesarios de cursos anteriores de ciencias básicas y de los principios de modelamiento de los sistemas físicos. Posteriormente, se aplica el procedimiento para obtener modelos matemáticos. Paralelamente, el estudiante tiene la oportunidad de comprobar el comportamiento dinámico mediante herramientas computacionales para la simulación, llevada a cabo con prácticas en la sala de software aplicado.
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Seguidamente, se realiza la introducción de los conceptos básicos para el control automático, se expone la configuración del sistema de control utilizando diagramas de bloques. Consecutivamente, se presenta el diseño, aplicación y ajuste de controladores PID análogos y digitales, mediante el uso de herramientas computacionales de simulación. Más adelante, se enseña el método de diseño de controladores por Retroalimentación del Vector de Estado (RVE), mediante la asignación de valores propios. Finalmente, como complemento al método de diseño de controladores por RVE, se aborda el diseño de controladores óptimos analógicos y digitales, que mejoran el comportamiento de los sistemas controlados.
La metodología desarrollada durante un semestre en este curso, por parte del docente se basa en el método tradicional para las horas de clase teórica, en cuanto a las horas de clase práctica, se utiliza la sala de software aplicado donde se realizan los laboratorios de simulación. Esta metodología se fundamenta en clases magistrales, la entrega de talleres y cuestionarios, la elaboración de un proyecto aplicado y una evaluación final, que se distribuyen en una escala de 100%, dividió en tres cortes correspondientes a 35% primer corte, 35% segundo corte y 30% examen final.
Ya que el curso se compone de temas complejos con cierto grado de dificultad, que dependen de conocimientos, teorías y conceptos matemáticos o físicos específicos, se requiere de espacios de discusión y tiempo de asesorías que escapan de los asignados por la universidad. Por lo que, es necesario hacer uso de espacios o ambientes virtuales con recursos didácticos que faciliten el proceso cognoscitivo de los estudiantes y a la vez contribuya o apoyen la labor docente, manteniendo canales de comunicación que expandan el proceso académico fuera del aula.
1.2 LAS TIC’S COMO HERRAMIENTA PEDAGÓGICA EN EL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
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los procesos de enseñanza-aprendizaje tradicionales están siendo reemplazados por el aprendizaje electrónico o e-learning, por lo cual los métodos de enseñanza se están modificando.
“La alianza entre la tecnología, la información y el conocimiento se ha dado de una manera fundamental para el entorno laboral y personal de cualquier profesional, no obstante, cada día se originan innovaciones tecnológicas que demandan la constante actualización del conocimiento. Por ello, el ámbito educativo requiere estar a la vanguardia de esos cambios. Las posibilidades de enseñanza-aprendizaje, que permiten las TIC’s, como herramientas didácticas y pedagógicas son muchas, lo que hace que las instituciones educativas, deben ir de la mano con ellas” (Gómez Mercado & Oyola Mayoral, 2012).
Es así como los procesos de incorporación de Tecnologías de Información y Comunicación en la educación, se han convertido para las instituciones educativas, en un asunto formal y esencial en su actividad académica. El cual desarrollado de una manera coordinada y progresiva, permite inevitablemente fortalecer la calidad educativa, mejorando notablemente la productividad de las personas involucradas activamente. Por lo cual, se ha creado la necesidad de desarrollar diversas metodologías para facilitar y complementar los procesos tanto de enseñanza como de aprendizaje en diversas áreas del conocimiento.
Las Tecnologías de información y Comunicación aplicadas al ámbito educativo han sido un método innovador que se está utilizando desde hace poco tiempo. Por ende, se debe tener presente que las TIC’s por si solas no generan conocimiento, por lo que es necesario que los profesores diseñen estrategias metodológicas para identificar las necesidades específicas de aprendizaje de los discentes en un contexto determinado.
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de las TIC’s para ampliar o fortalecer aquellas temáticas que presentan un alto nivel de complejidad o por el contrario, pueden ser vistas sin necesidad de una asistencia presencial, por otro lado, permite que los estudiantes paulatinamente asuman el control en la construcción de su propio conocimiento, generando autonomía y capacidad de autoaprendizaje; en sí, el proceso cognitivo girará en torno al aprendizaje y no a la transmisión” (Zapata Puerta & Recaman Chaux, 2011).
No cabe duda del alto potencial que ofrecen las Tecnologías de información y Comunicación y su aplicación en el entorno educativo, como herramienta pedagógica y didáctica para fortalecer la metodología de los docente a la hora de impartir un curso, puesto que “estas tecnologías permiten al maestro revelar al alumno nuevas dimensiones de sus objetos de enseñanza (fenómenos del mundo real, conceptos científicos o aspectos de la cultura) que su palabra, el tablero y el texto le han impedido mostrar en su verdadera magnitud” (Ministerio de Educación Nacional, 2004).
1.3 DIAGNÓSTICO ACERCA DEL USO DE LAS TIC’S EN EL CURSO
Para conocer el uso actual de las Tecnologías de Información y Comunicación y de las herramientas pedagógicas que aplica el docente para desarrollar el curso de Sistemas Dinámicos y de Control del programa de Ingeniería Mecánica, se llevó a cabo una encuesta de 18 preguntas (Anexo A), a una muestra de 62 estudiantes de diferentes semestres que ya hubieran cursado la materia.
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Figura 1. Resultados de encuesta para identificación del uso de las TIC’s
16 44 2 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
1. ¿La asignatura dispone de recursos académicos y materiales de apoyo suficientes para el desarrollo de las clases?
7 52 3 0 10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
2. ¿El material de apoyo suministrado para las clases (talleres, presentaciones y documentos), fue pertinente y suficiente?
60
1 1
0 10 20 30 40 50 60 70
Si No No sabe
3. ¿Mejoraría el método de enseñanza actual del docente si tuviera el apoyo de recursos tecnológicos multimediales?
61
1 0
0 20 40 60 80
Si No No sabe
4. ¿Le gustaría tener a su disposición una herramienta a la cual pueda acceder a cualquier momento para complementar su aprendizaje? 40 19 3 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
5. ¿Considera que las temáticas tratadas en la asignatura tienen una alta complejidad?
6 50 6 0 10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
6. ¿La metodología de la clase magistral es clara y suficiente en un proceso de aprendizaje como el que exige esta asignatura? 8 48 6 0 10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
7. ¿Las metodologías utilizadas por el docente para el desarrollo del programa de la asignatura facilitaron su aprendizaje?
8 48 6 0 10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
18 Figura 1. (Continuación)
38 21 3 0 10 20 30 40
Si No No sabe
9. ¿La metodología de la asignatura presenta un esquema rígido y monótono, que impide la motivación por parte del estudiante respecto a los temas?
19 39 4 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
10. ¿La metodología del curso fomenta el aprendizaje autónomo y colaborativo?
5 54 3 0 10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
11. ¿Cree que adquirió competencias específicas para el ejercicio profesional dentro de la asignatura?
14 41 7 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
12. ¿El tiempo empleado en la asignatura es suficiente para el aprendizaje de las herramientas de software utilizados para la solución de problemas?
14 42 6 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
13. ¿La asignatura tiene el tiempo suficiente para realizar la retroalimentación de los conocimientos adquiridos? 12 45 5 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
14. ¿La asignatura establece tiempo y espacio necesarios para repasar los conocimientos previos requeridos para su aprendizaje? 14 42 6 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
15. ¿El método de enseñanza de la asignatura le permitió adquirir o mejorar sus conocimientos informáticos o competencias en el área de las TIC's?
13 47 2 0 10 20 30 40 50
Si No No sabe
19 Figura 1. (Continuación)
Fuente propia.
Analizando los datos obtenidos en la encuesta, se refleja que; el 71% de los encuestados respondió que no se dispone de recursos académicos y material de apoyo suficiente para el desarrollo de la clase y con el que se cuenta según 83.9% no es pertinente.
Además, el 96.8% está de acuerdo con que la implementación de recursos multimediales mejoraría el método de enseñanza actual y como se preveía a la mayoría, es decir, al 98.4% le gustaría contar con una herramienta TIC que permitiera complementar en cualquier momento o lugar el proceso aprendizaje desarrollado en dicha materia.
Por otra parte, 64.5% considera que las temáticas tratadas en el curso presentaron una alta complejidad. Por lo cual, el 80.6% está de acuerdo con que la metodología de clase magistral no fue del todo clara ni suficiente para el proceso de enseñanza-aprendizaje que exige la materia.
En consecuencia la metodología tradicional utilizada por el docente no facilito el aprendizaje para un 77.4% de los encuestados, reflejado igualmente por un 77.4% que creen que la dinámica implantada en clase no permite la rápida comprensión del contenido expuesto.
Conjuntamente, 61.3% observo a este tipo de enseñanza como rígida y monótona que no genera motivación. Adicionalmente, el 62.9% opino que esta misma metodología no
5
56
1 0
10 20 30 40 50 60
Si No No sabe
17. ¿Los temas impartidos en la asignatura lo motivaron a pensar en un posible trabajo de grado?
15
40
7 0
10 20 30 40 50
Si No No sabe
20
fomento el aprendizaje autónomo y colaborativo, mientras que un 87.1% no cree que adquirió las competencias específicas dentro de la disciplina.
Por lo demás, un 66.1% cree que el tiempo con que cuenta el curso no fue suficiente para abordar el aprendizaje de las herramientas de software requeridas para solucionar problemas en la materia.
Asimismo 67.7% afirma que el tiempo tampoco es idóneo para realizar retroalimentación de los conocimientos adquiridos, junto al 72.6% quienes opinaron que el espacio académico no concede el tiempo para repasar saberes previos requeridos para el buen aprendizaje.
A su vez, se observa que la metodología actual no facilitó la adquisición de competencias en el manejo de las TIC corroborado por un 67.7% de estudiantes, por lo cual tampoco fue posible para el 75.8% encontrar o acceder rápidamente a información actualizada para el desarrollo del curso.
Por último, 90.3% de la muestra refleja la escasa apropiación del tema impartido, lo cual imposibilita el desarrollo de trabajos de grado en esta área, apoyado por el 64.5% que no perciben el vínculo entre los fundamentos teóricos adquiridos y las situaciones que se afrontan en el desarrollo profesional.
En este contexto, surge la necesidad de actualizar y complementar la metodología tradicional con la cual el docente está impartiendo el curso, incorporando métodos innovadores de enseñanza facilitados mediante la implementación de las TIC’s en la educación y soportados en las diferentes políticas y planes mundiales, nacionales e institucionales que buscan mejorar la calidad del aprendizaje en los estudiantes y el método de enseñanza de los profesores para desarrollar una mejor sociedad.
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tradicional un entorno de aprendizaje combinado (bimodal) que reforme el papel del educador y el alumno dando acompañamiento al docente mediante una herramienta que le permita ampliar sus estrategias de enseñanza.
1.4 JUSTIFICACIÓN DEL USO DE LAS TIC’S COMO APOYO AL CURSO
En el marco de la sociedad de la información y las comunicaciones es necesario contar con saberes y competencias que permitan afrontar los retos que demanda la continua evolución del conocimiento, entendiéndose esta como: “un sistema económico y social donde el conocimiento y la información constituyen fuentes fundamentales de bienestar y progreso que representan una oportunidad para las regiones y la sociedad que lo sustentan” (Universidad Distrital, 2007).
Para obtener dichas cualidades (saberes y competencias), existen estrategias que requieren el uso de tecnologías que faciliten el rápido acceso a todo tipo de información. Se destacan las TIC’s como una estrategia mediante la cual se integra el conocimiento de manera razonable y fácil de alcanzar aplicándose a la formación académica y al desarrollo de la sociedad.
“La incorporación de las TIC’s al aula no se deben concebir sólo como la utilización de tecnologías en la clase, sino como el reemplazo de algunas actividades de aprendizaje con otras, apoyadas con tecnología, por ejemplo la representación visual (videos, animaciones e imágenes) que facilita la investigación y hace el aprendizaje más fácil” (Contreras Bravo, Escobar Elizalde, & Tristancho Ortiz, 2013)
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Tabla 1. Ventajas de implementar las TIC’s en las aulas
Tipo de ventaja Descripción
Motivación Permite aprender la materia de forma más atractiva, amena, divertida, investigando de una forma sencilla.
Interés
Los recursos de animaciones, vídeos, audio, gráficos, textos y ejercicios interactivos que refuerzan la comprensión multimedia presentes en Internet aumentan el interés del alumnado complementando la oferta de contenidos tradicionales.
Interactividad
El alumno puede interactuar, se puede comunicar, puede intercambiar experiencias con otros compañeros del aula, del Centro o bien de otros Centros educativos enriqueciendo en gran medida su aprendizaje.
Cooperación
Las TIC posibilitan la realización de experiencias, trabajos o proyectos en común. Se genera un mayor compañerismo y colaboración entre los alumnos.
Iniciativa y creatividad El desarrollo de la iniciativa del alumno, el desarrollo de su imaginación y el aprendizaje por sí mismo.
Comunicación
Mayor comunicación entre profesores y alumnos (a través de correo electrónico, chats, foros) en donde se pueden compartir ideas, resolver dudas, etc.
Autonomía*
Con la llegada de las TIC el alumno dispone de infinito número de canales y de gran cantidad de información. Puede ser más autónomo para buscar dicha información.
Alfabetización digital y audiovisual
Se favorece el proceso de adquisición de los conocimientos necesarios para conocer y utilizar adecuadamente las TIC.
Aprendizaje en Feed Back*
Es la llamada “retroalimentación”, es decir, es mucho más sencillo corregir los errores que se producen en el aprendizaje, puesto que éste se puede producir “justo a tiempo” aprendo, cometo un error, y sigo aprendiendo en ese mismo momento,
Fuente: Fernández Fernández Inmaculada. Las TIC’s en el ámbito educativo.
*Rodríguez Cobos Eva María. Ventajas e inconvenientes de las TIC’s en el aula.
Por lo anterior, la importancia del uso de las TIC’s, para el curso Sistemas Dinámicos y de Control radica en proporcionar mediante un AVA, una plataforma o ambiente de aprendizaje tecnológico y mecanismos orientados a incentivar el uso de estas tecnologías, que ofrezcan conectividad, interactividad y acceso a sistemas de información, apoyados con recursos digitales u Objetos Virtual de Aprendizaje (OVA), basados en un diseño instruccional, que muestren de forma clara y actualizada los contenidos presentes en el curso.
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de discusión y actividades, y faciliten la retroalimentación, organización, personalización, centralización del material y procesos de interculturalidad. Se mezclen con los beneficios de la modalidad presencial, favoreciendo el aprendizaje colaborativo y los estilos de cada estudiante. Permitiendo que el docente responda, aclare y explique dudas de manera instantánea y directa haciendo uso de las didácticas que facilita esta tecnología.
Consecuentemente, la implementación de esta herramienta busca generar en los alumnos competencias en relación a las TIC’s. “Logrando un mejor manejo de los procedimientos de captación y almacenamiento de información especializada y actualizada; un adecuado procesamiento de la información; una amplia divulgación del conocimiento y la información; y un reforzamiento de la comunicación y el trabajo colaborativo entre grupos de especialistas” (Gonzalo González, García Toll, & García Dominguez, 2011). Las cuales estén dirigidas a lograr destrezas y habilidades para emplear los conocimientos teóricos adquiridos en pro de la mejora de las condiciones académicas y laborales demandadas a los profesionales actuales.
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2. CONCEPTOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR EL AMBIENTE
VIRTUAL DE APRENDIZAJE
En este capítulo se exponen los conceptos necesarios, para desarrollar el Ambiente Virtual de Aprendizaje aplicado en la plataforma Moodle de la Facultad Tecnología de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, para el curso de Sistemas Dinámicos y de Control. Inicialmente, se expone las Tecnologías de Información y Comunicación. Enseguida, se describe el diseño instruccional aplicado mediante el modelo ADDIE. Por último, se define el concepto de entorno de aprendizaje o AVA y de recurso de aprendizaje u Objeto Virtual de Aprendizaje.
2.1 TECNOLOGÍAS DE INFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN
Las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC’s), son todas aquellas herramientas tecnológicas que han transformado la forma como las personas de una sociedad acceden a la información y que vinculan a los computadores, la telefonía, aplicaciones multimedia y la internet como elementos de transferencia de la información entre hombre y conocimiento.
El avance tecnológico ha permitido construir un mundo cada vez más enlazado con lo virtual, desde el surgimiento del computador y el internet, los habitantes del planeta han tenido la posibilidad de interactuar entre ellos, y más aún, acceder a conocimientos que en tiempos remotos eran imposibles. La finalidad de las TIC’s radica precisamente en hacer accesible el conocimiento a todos aquellos sujetos quienes utilizan esta herramienta tecnológica como elemento de formación y actualización en sus actividades académicas cotidianas. Esta labor está respaldada al utilizar la internet como fuente y medio por el cual fluye la comunicación y la información.
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conformar ambientes educativos virtuales que hacen que sea más llamativo al usuario y en cierta forma hace que sea un recurso ágil a la hora de educar, no tiene una restricción de horario y quien lo usa está en constante retroalimentación.
Además, es una tecnología de alta importancia puesto que como lo establece la UNESCO “Las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC’s) pueden contribuir al acceso universal a la educación, la igualdad en la instrucción, el ejercicio de la enseñanza y el aprendizaje de calidad y el desarrollo profesional de los docentes, así como a la gestión dirección y administración más eficientes del sistema educativo.” (UNESCO, 2015)
La aplicación de estas tecnologías en la educación ha sido de gran impacto, pues se ha creado una nueva modalidad de formación denominada educación en línea (On line), en donde el aprendizaje de aula convencional es reemplazado por una aula virtual, con el fin de mejorar el proceso de aprendizaje-enseñanza recopilando todo tipo de información y presentándola en forma de imágenes, videos, sonidos, etc.
2.2 DISEÑO INSTRUCCIONAL
En su definición más sencilla el diseño instruccional se concibe como “un proceso sistemático, planificado y estructurado, que se apoya en una orientación psicopedagógica del aprendizaje para producir con calidad y pertinencia, una amplia variedad de materiales educativos acordes a las necesidades de los estudiantes teniendo como objetivo la calidad en el aprendizaje” (Carrillo Ramirez, 2011), y a las modalidades educativas alternas, mediadas por las Tecnologías de Información y Comunicación.
Existen varios modelos de diseño instruccional, siendo el más común y estándar el modelo ADDIE por sus siglas Análisis, Diseño, Desarrollo, Implementación y Evaluación, cada sigla representa una fase en este modelo.
2.2.1 Modelo ADDIE
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instruccional de regreso a cualquiera de las fases previas. El producto final de una fase es el producto de inicio de la siguiente fase” (Mc Griff, 2000).
La fase de análisis es la base para el resto de las fases de diseño instruccional. Durante esta fase se debe definir el problema y se determinan las posibles soluciones, obteniendo las metas instruccionales y una lista de las tareas a realizar.
La fase de diseño es el bosquejo de cómo alcanzar las metas instruccionales. Algunos de los elementos de la fase de diseño pueden incluir: objetivo general del curso, competencias, logros, recursos didácticos, estilos de aprendizaje, fuentes bibliográficas, etc. Como resultado a esta fase se obtiene el silabo del curso.
En la fase de desarrollo se estructura el contenido. Se crean y selecciona los correspondientes recursos de aprendizaje para los estudiantes agrupándolos en los objetos de aprendizaje, se confeccionan los instrumentos de evaluación estableciendo pruebas con el fin que los estudiantes autoevalúen su aprendizaje en los distintos módulos, como resultado se obtiene la estructura global y funcionamiento del curso.
La fase de implementación refiere a incorporar los recursos diseñados y desarrollados en las fases anteriores, sobre la plataforma virtual. Como producto de esta fase se obtiene la entrega y verificación del funcionamiento de la plataforma.
La fase de evaluación se desarrolla simultáneamente en cada fase. Asegura la calidad de los productos del diseño instruccional y se ejecuta mediante la orientación de un experto temático. Como resultado se tiene encuestas de reacción para los alumnos, que permiten medir el grado de satisfacción, hacia la parte de interfaz gráfica, navegación de contenidos y utilización de los recursos tecnológicos.
27 2.2.2 Competencias en educación
“Las competencias son capacidades complejas que poseen distintos grados de integración y se manifiestan en una gran variedad de situaciones en los diversos ámbitos de la vida humana personal y social. Son expresiones de los diferentes grados de desarrollo personal y de participación activa en los procesos sociales” (Sladogna, 2000).
Para educar en competencias es necesario no descuidar la educación por conocimientos, es más, no hay aprendizajes sin conocimientos. Esto no implica seguir impartiendo las clases como se ha venido haciendo, sino que es necesario rediseñar los contenidos para orientarlos “hacia una formación de las personas en sentido amplio, estableciendo las bases y la profundización disciplinar suficientes para garantizarles tanto un desarrollo personal e intelectual como una empleabilidad en sintonía con las demandas del mercado laboral y de la sociedad del bienestar” (Suárez Arroyo, 2005).
Este proceso de aprendizaje por competencias depende tanto del docente como del estudiante, y del compromiso y capacidad de ambos, pero también del diseño del proceso. Si no se contemplan las competencias, es difícil obtener buenos resultados al respecto. La clave está en la relación entre conocimiento y competencias: “un conocimiento determinado genera automáticamente competencias específicas o unas determinadas competencias exigen un conocimiento específico” (Suárez Arroyo, 2005). Esto deja dos posibilidades para los diseños curriculares:
Dados unos contenidos, establecer que competencias generan.
Definidas las competencias, establecer que contenidos son necesarios para alcanzarlas.
2.2.3 Análisis funcional
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“El análisis funcional es un método empírico, que depende de las necesidades presentes en la industria, como también de la experticia del docente. Se inicia estableciendo el propósito principal del requerimiento establecido; se desarrolla paso a paso y en cada fracción del proceso se pregunta qué necesidades y cuales actividades se aplican para lograrlo” (Pinto León, 2012). Además plantea las premisas sobre las exigencias que debe cumplir un individuo para ser apto en un cargo particular o asimilar algún concepto.
En su elaboración se manejan ciertos estándares que orientan a mantener la uniformidad de criterios. La redacción del propósito principal o función clave, se suele elaborar siguiendo la estructura de la figura 2:
Figura 2. Estructura semántica del propósito principal
Fuente propia.
En el ámbito académico se utilizan los principios del análisis funcional para el desarrollo de los diseños instruccionales basados en competencias. Estos principios son:
Aplicar de lo general a lo particular.
Identificar acciones delimitadas manteniendo la separación de los contextos específicos.
Mantener una relación causa-consecuencia.
2.2.4 Teorías educativas
Las teorías del aprendizaje pretenden describir el proceso mediante el cual las personas experimentan un cambio debido a la experiencia y relación con el entorno, lo cual los lleva a una constante actividad de aprendizaje. “El propósito de las teorías educativas es el de comprender e identificar estos procesos y a partir de ellos, tratar de describir métodos para que la instrucción sea más efectiva. Es en este último aspecto en el que
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principalmente se basa el diseño instruccional, que se fundamenta en identificar cuáles son los métodos que deben ser utilizados en el diseño del proceso de instrucción, y también en determinar en qué situaciones estos métodos deben ser usados” (Fernandez Aedo, Server García, & Carballo Ramos, 2006).
Las teorías más representativas de aprendizaje son la teoría conductista, teoría cognitivas y la teoría constructivista. La diferencia básica entre estas tres teorías radica en la forma en que el individuo concibe el conocimiento, como se muestran a continuación:
Teoría conductista: es una teoría en donde se concibe que “el conocimiento se percibe a través de la conducta, como manifestación externa de los procesos mentales internos, aunque estos últimos se manifiestan desconocidos. De esta forma, el aprendizaje basado en este paradigma sugiere medir la efectividad en términos de resultados, es decir, del comportamiento final, por lo que está condicionado por el estímulo inmediato ante un resultado del estudiante, con objeto de proporcionar una realimentación o refuerzo a cada una de las acciones del mismo” (Rodriguez Artacho, 2000).
Teoría cognitiva: Esta teoría “considera que el individuo es un aprendiz activo, que emprende experiencias, busca información para resolver problemas y reorganiza lo que ya conoce para lograr nuevos entendimientos a través de las actividades mentales y procesos cognitivos. Centra la atención en procesos de desarrollo de adquisición de conocimientos” (Gonzales Pinzon & Nino Carrillo, 2008), a través del tiempo mediante la práctica o interacción con los demás seres de su misma especie.
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2.2.5 Estilos de aprendizaje de Felder y Silverman
Los estilos de aprendizaje se definen como “los rasgos cognitivos, afectivos, fisiológicos, de preferencias por el uso de los sentidos, ambiente, cultura, psicología, comodidad, desarrollo y personalidad, que sirven como indicadores relativamente estables, de cómo las personas perciben, interrelacionan y responden a sus ambientes de aprendizaje y a sus propios métodos o estrategias en su forma de aprender” (García Cué, 2006).
El modelo de estilos de aprendizaje de Felder y Silverman desarrollado por Richard Felder y Linda Silverman, clasifica los estilos de aprendizaje a partir de cinco dimensiones, las cuales están relacionadas con las respuestas que se puedan obtener a las preguntas de la tabla 2 (Plan Nacional Decenal de Educación PNDE 2006-2016, 2012):
Tabla 2. Estilos de aprendizaje según Felder y Silverman
Pregunta Dimensión del aprendizaje
y estilos Descripción de los estilos
¿Qué tipo de información perciben
preferentemente los estudiantes?
Dimensión relativa al tipo de información:
sensitivos-intuitivos
Básicamente, los estudiantes perciben dos tipos de información: información externa o sensitiva a la vista, al oído o a las sensaciones física e información interna o intuitiva a través de memorias, ideas, lecturas, etc.
¿A través de qué modalidad sensorial es más efectivamente percibida la Información cognitiva?
Dimensión relativa al tipo de estímulos preferenciales:
visuales-verbales
Con respecto a la información externa, los estudiantes básicamente la reciben en formatos visuales mediante cuadros, diagramas, gráficos, demostraciones, etc. o en formatos verbales mediante sonidos, expresión oral y escrita, fórmulas, símbolos, etc.
¿Con qué tipo de organización de la información está más cómodo el estudiante a la hora de trabajar?
Dimensión relativa a la forma de organizar la información:
inductivos-deductivos
Los estudiantes se sienten a gusto y entienden mejor la información si está organizada inductivamente donde los hechos y las observaciones se dan y los principios se infieren o deductivamente donde los principios se revelan y las consecuencias y aplicaciones se deducen.
¿Cómo progresa el estudiante en su
aprendizaje?
Dimensión relativa a la forma de procesar y comprensión de la información:
secuenciales-globales
El progreso de los estudiantes sobre el aprendizaje implica un procedimiento secuencial que necesita progresión lógica de pasos incrementales pequeños o entendimiento global que requiere de una visión integral.
¿Cómo prefiere el estudiante procesar
la información?
Dimensión relativa a la forma de trabajar con la información:
activos-reflexivos
La información se puede procesar mediante tareas activas a través de compromisos en actividades físicas o discusiones o a través de la reflexión o introspección.
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De acuerdo a esta información, los estudiantes se clasifican en las siguientes dimensiones:
Sensitivo/Intuitivo: El estudiante sensitivo resuelve problemas usando métodos bien establecidos, tienden a ser pacientes con detalles; gustan de trabajo práctico odia las complicaciones y memorizan hechos con facilidad; no gustan de cursos a los que no les ven conexiones inmediatas con el mundo real. El estudiante intuitivo por el contrario les gusta innovar y odian la repetición; prefieren descubrir posibilidades y relaciones; pueden comprender rápidamente nuevos conceptos; trabajan bien con abstracciones y formulaciones matemáticas; no gustan de cursos que requieren mucha memorización o cálculos rutinarios.
Visual/Verbal: El estudiante verbal obtiene más información en forma escrita o hablada; recuerdan mejor lo que leen o lo que oyen mientras que el estudiante visual entiende más lo que ve imágenes, diagramas, diagramas de flujo, videos y demostraciones.
Activo/Reflexivo: El estudiante activo tiende a retener y comprender mejor nueva información cuando hacen algo activo con ella (discutiéndola, aplicándola, explicándosela a otros). Prefieren aprender ensayando y trabajando con otros. Por otro lado el estudiante reflexivo, tienden a retener y comprender nueva información pensando y reflexionando sobre ella, prefieren aprender meditando, pensando y trabajando solos.
32 2.3 AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAJE
También llamado Entorno Virtual de Aprendizaje (EVA) es un espacio en el que se da un proceso pedagógico mediado por las tecnologías. “Los entornos virtuales se convierten en sistemas en los que se encuentran recopilados las didácticas, herramientas y recursos que utilizan los profesores con los estudiantes, ya sea de manera virtual o presencial” (Osorio, 2012). Un ejemplo de este tipo de entornos son las plataformas virtuales o
Learning Management System (LMS) por sus siglas en inglés.
Un Learning Management System (LMS) o Sistema de Gestión de Aprendizaje es un
entorno virtual que contiene un sin número de herramientas y servicios agrupados en una red de servidores, cuyo fin y mayor virtud es administrar, distribuir y controlar los cursos o módulos que tengan lugar allí, sus funciones son:
Gestionar usuarios.
Gestionar materiales y actividades de formación.
Administrar el acceso.
Controlar y hacer seguimiento del proceso de aprendizaje.
Realizar evaluaciones.
Generar informes.
Gestionar servicios de comunicación como foros, videoconferencias, entre otros.
Los sistemas de gestión de aprendizaje más utilizados en nuestro contexto son: Moodle y Blackboard Inc. Este entorno es mayormente utilizado en modalidades virtuales y a distancia. Aunque se ha expandido en la formación presencial, en la cual los maestros se apoyan en una plataforma para gestionar tareas de aprendizaje y fomentar el uso de las tecnologías en el acto educativo, haciendo que esta herramienta proponga un aprendizaje combinado.
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(Flexibilidad, adaptabilidad, manejo del tiempo y de los espacios por parte del estudiante), sus herramientas y recursos de un LMS, o la Web 2.0., con la orientación y tutoría dada por un profesor, totalmente sincrónico y compartiendo el mismo espacio para el aprendizaje” (Osorio, 2012).
La plataforma interactiva Moodle por su acrónimo (Modular Object-Oriented Dynamic
Learning Environment, Entorno de aprendizaje dinámico modularmente orientado a
objetos). Es un sistema de gestión de contenidos educativos que posibilita la organización de cursos, a partir de la creación y combinación de recursos educativos gestionados dentro de la misma plataforma o importados en estándares preestablecidos como SCORM.
“El trabajo en Moodle se centra en la creación y actualización de cursos que son creados y gestionados por los profesores y por la atención a los usuarios que son matriculados como estudiantes. Además, Moodle ofrece varios servicios y recursos que posibilitan la comunicación en línea entre profesores y estudiantes, ya sea vinculada a alguna actividad lectiva o no. Las actividades (tareas, consultas, lección, cuestionarios, charlas, foro, glosarios, encuestas, taller, diario, entre otras), constituyen el núcleo del sistema de gestión de cursos” (Pérez Casales, Rojas Castro, & Paulí Hechavarría, 2008).
2.4 OBJETO VIRTUAL DE APRENDIZAJE
Los Objetos Virtuales de Aprendizaje (OVA), se relacionan a unidades digitales de información que tienen como objetivo el ser utilizado en contextos educativos, como una nueva propuesta pedagógica. Se tratan de elementos de forma digital, que cuentan con un nivel de interactividad e independencia que apoyan los procesos de enseñanza-aprendizaje. Estos objetos apoyan las estrategias didácticas del docente pues permiten generar un aprendizaje autónomo, colaborativo y significativo a los estudiantes.
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registro o metadato, consistente en un listado de atributos que además de describir el uso posible del objeto, permiten la catalogación y el intercambio del mismo” (Ministerio de Educacion Nacional, 2012).
Independiente del uso educativo que se haga de los objetos de aprendizaje en función de sus particulares intereses didácticos, todo objeto de aprendizaje debe tener las siguientes características, para ser considerado como tal:
Reutilizable: Es la capacidad de poder ser utilizados en varios contextos y con diferentes propósitos educativos. Se adaptan a nuevas secuencias formativas.
Educativos: Apoyan los procesos de enseñanza-aprendizaje, facilitando la formación de sus aprendices.
Interoperables: Capacidad para poder ser integrados en diversos sistemas (plataformas).
Accesibles: Facilidad y rapidez para ser identificados, buscados y encontrados en el momento oportuno.
Durables: Vigencia de la información contenida en los objetos, sin necesidad de nuevos diseños.
Generables: Facilidad para crear nuevos objetos derivados de él.
Adaptable: Puede adaptarse a los diferentes estilos de aprendizaje de los alumnos.
“Para desarrollar el OVA se puede utilizar cualquier herramienta provista por la web 2.0 o por algún tipo de software que tenga dichas funcionalidades. Entre los más útiles encontramos: Adobe Flash Professional, Adobe Premiere Pro, Camtasia, Articulate, Prezi, Cuadernia, Exe Learning, entre otros. Algunos de los productos finales resultantes de las herramientas mencionadas se pueden exportar en paquetes SCORM, útiles para ser cargados y utilizados en un sistema de gestión de aprendizaje (LMS)” (Osorio, 2012).
Un SCORM por sus siglas en ingles (Sharable Content Object Reference Model), “Es un
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posible crear contenidos que puedan importarse dentro de sistemas de gestión de aprendizaje diferentes, siempre que estos soporten la norma SCORM” (Wikipedia, 2015).
Los principales requerimientos que el modelo SCORM trata de satisfacer son:
Accesibilidad: capacidad de acceder a los componentes de enseñanza desde un sitio distante a través de las tecnologías web, así como distribuirlos a otros sitios.
Adaptabilidad: capacidad de personalizar la formación en función de las necesidades de las personas y organizaciones.
Durabilidad: capacidad de resistir a la evolución de la tecnología sin necesitar una reconcepción, una reconfiguración o una reescritura del código.
Interoperabilidad: capacidad de utilizarse en otro emplazamiento y con otro conjunto de herramientas o sobre otra plataforma de componentes de enseñanza desarrolladas dentro de un sitio, con un cierto conjunto de herramientas o sobre una cierta plataforma. Existen numerosos niveles de interoperabilidad.
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3. ANÁLISIS Y DISEÑO DEL MODELO INSTRUCCIONAL ADDIE PARA EL
CURSO SDC
En este capítulo se explica el procedimiento que da inicio al desarrollo del Ambiente Virtual de Aprendizaje para la enseñanza del curso Sistemas Dinámicos y de Control, a partir de las fases de Análisis y Diseño del modelo ADDIE de diseño instruccional.
En primer lugar, se desarrolla la fase de Análisis que consiste en recopilar información sobre el curso por ejemplo, el contexto académico, el contenido del curso, los objetivos, las características de los estudiantes, los instrumentos de evaluación, los recursos disponibles y el contenido programático actual o preliminar de la materia.
A continuación, en la fase de Diseño se establece la estructura del sílabo para el curso. Utilizando para ello la metodología para la microprogramación del sílabo a partir de competencias. Por último, se escoge la plataforma interactiva o sistema de gestión de aprendizaje donde se implementara el Ambiente virtual de Aprendizaje.
3.1 FASE DE ANÁLISIS
En esta fase se da inicio al desarrollo del Ambiente Virtual de Aprendizaje, mediante la recopilación y selección de información acerca del contenido, metodología, recursos bibliográficos, evaluaciones y objetivo del curso. Además, se caracterizan y establecen los conocimientos previos que deben tener los estudiantes antes de iniciar con la materia. Por último, se analizan las limitaciones tecnológicas e infraestructura presente en la universidad que impidan llevar a cabo el AVA. Como resultado de esta fase se obtiene el contenido programático preliminar que habrá de incluirse en el curso.
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Unidad 1. Preliminares matemáticos e introducción al estudio de los sistemas dinámicos.
Unidad 2. Modelado de sistemas dinámicos.
Unidad 3. Análisis en el dominio temporal y frecuencial de sistemas dinámicos.
Unidad 4. Modelado de sistemas dinámicos en el espacio de estados.
Unidad 5. Diseño de sistemas de control por PID analógicos y digitales.
Unidad 6. Diseño de sistemas de control por RVE analógicos y digitales.
De igual modo, se encontraron algunos objetivos y logros desarrollados en el curso, numerados como sigue:
1. Desarrollar la capacidad en el estudiante para analizar, modelar e interpretar sistemas dinámicos asociados a la ingeniería.
2. Modelar el comportamiento en el tiempo de sistemas dinámicos y el desempeño del sistema ante una perturbación con su simulación, mediante técnicas analíticas y experimentales.
3. Aprender a utilizar adecuadamente las herramientas computacionales para el modelamiento y análisis de sistemas.
4. Diseñar e implementar varios controladores para procesos, que garanticen las condiciones requeridas de estabilidad.
Prosiguiendo con la ejecución de la etapa, se estableció una lista de los conocimientos o requisitos previos necesarios para los alumnos que abordan esta materia, obteniendo como resultado los siguientes:
Algebra lineal.
Algebra de números complejos.
Física I: Mecánica Newtoniana.
Física II: Electromagnetismo.
Mecánica de fluidos.
Ecuaciones diferenciales.
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Electrotecnia.
Tecnología neumática e hidráulica.
Termodinámica aplicada.
Posteriormente, se identificó las características o perfil de los estudiantes de séptimo semestre de Ingeniería Mecánica. Destacando habilidades de comunicación oral y escrita, para el manejo material audiovisual o de literatura publicada en inglés, conjuntamente con el uso de las matemáticas (calculo, ecuaciones, algebra, etc.) y la física en sus diferentes campos (mecánico, eléctrico, hidráulico, etc.), aplicadas en la resolución de problemas. Igualmente, es imprescindible contar con competencias en manejo de herramientas computacionales como software matemático para la simulación, por ejemplo MATLAB ®. Además, de conocimientos en máquinas y/o dispositivos para sistemas automáticos y de producción industrial propios de su formación académica y profesional.
Por último, se observaron las limitaciones tecnológicas y de infraestructura que impidieran realizar el AVA. Exaltando la importancia de contar con computadores con software especializado para temas del curso y con acceso a internet. Para ello, la Facultad Tecnología de la Universidad Distrital, cuenta con aulas o salas que disponen de equipo tecnológico, entre ellas la sala de laboratorio de software aplicado de Ingeniería Mecánica. Asimismo, cuenta con una plataforma interactiva o LMS para alojar los cursos virtuales que apoyan las clases presenciales y material bibliográfico disponible en repositorio en bases de datos o en la biblioteca. Por tal motivo, no se presentan problemas en este sentido.
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prerrequisitos para el curso, es decir, contenidos que ya han sido abordados en otras materias por los alumnos.
De igual modo, se organizó el contenido del curso en dos módulos de aprendizaje, reflejando el amplio contenido que la conforma y que para otros Programas Curriculares representa dos materias por separado; modelado y análisis de Sistemas Dinámicos y diseño de Sistemas de Control. Por tanto, los módulos de aprendizaje establecidos se dividieron como: modelado matemático y simulación de sistemas dinámicos y por otro lado diseño de sistemas de control automático, como se muestra en la figura 3.
Figura 3. Módulos y unidades de aprendizaje del curso SDC
Fuente propia.
La división del curso en dos módulos de aprendizaje, se realizó manteniendo un equilibrio entre el número de unidades para cada módulo, con lo cual, se obtuvo como resultado el siguiente contenido programático:
Unidad I. Introducción a los sistemas dinámicos.
Unidad II. Modelado de sistemas dinámicos.
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Unidad IV. Análisis de sistemas dinámicos.
Unidad V. Introducción a los sistemas de control.
Unidad VI. Diseño de sistemas de control por PID.
Unidad VII. Diseño de sistemas de control en el espacio de estados.
Unidad VIII. Diseño de sistemas de control digital
Anexo. Preliminares matemáticos
En consecuencia, el contenido programático preliminar, resultado de la fase de análisis y aprobado por el docente como nuevo contenido programático para el curso Sistemas Dinámicos y de Control, es el presentado en la figura 3. Como se aprecia, este contenido programático posee orden y secuencialidad. Además, es más completo y coherente ya que agrega dos unidades al estudio del diseño de los sistemas de control y un anexo que retoma las bases matemáticas.
Antes de pasar a la siguiente fase del modelo ADDIE de diseño instruccional, se comprueba la correcta ejecución de esta fase. Para ello, es necesario realizar la evaluación formativa consiste en la verificación del contenido recopilado, garantizando que sea preciso y completo, siendo aprobado en su totalidad por parte del docente que imparte el curso.
3.2 FASE DE DISEÑO
La segunda etapa, correspondiente a la fase de diseño para el desarrollo del Ambiente Virtual de Aprendizaje, consiste en la obtención del sílabo del curso. Por tal razón, es necesario definir los siguientes productos:
Objetivo instruccional del curso.
Competencias para cada unidad de aprendizaje.
Logros e indicadores de logro para cada unidad de aprendizaje.
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Adicionalmente, se enfatiza en las estrategias de aprendizaje y recursos didácticos a utilizar e implementar y conjuntamente se selecciona el Sistema de Gestión de Aprendizaje (LMS) encargado de presentar el contenido del curso, es decir, se escoge la plataforma interactiva virtual. Además, se planifican y diseñan las actividades de aprendizaje junto con el formato en el que se crearan o recopilaran los contenidos, por ejemplo texto en papel, texto multimedia digital, videos, animaciones, sonidos entre otros.
Para diseñar el sílabo del curso se tomó como guía la metodología para la microprogramación del silabo a partir de competencias, que se propone en (Santiváñez Limas, 2013). Esta metodología se basa en el desarrollo de los siguientes pasos:
1. Formulación de los datos generales. 2. Formulación de la sumilla.
3. Formulación del objetivo general del curso. 4. Formulación de las competencias específicas.
5. Matriz de programación de los contenidos a través de unidades de aprendizaje. 6. Determinación de las estrategias didácticas.
7. Determinación de los medios y materiales educativos. 8. Identificación de la evaluación de aprendizaje.
9. Precisión de las fuentes de información.
A continuación, se expone el desarrollo de cada uno de los pasos que conforman ésta metodología y con la cual se obtiene el sílabo del curso.
1. Formulación de los datos generales: Las acciones que se realizaron en este paso
42 Tabla 3. Datos generales del curso SDC
Datos generales
Código 1805
Requisito
Algebra lineal
Algebra de números complejos Física I: Mecánica Newtoniana Física II: Electromagnetismo Ecuaciones diferenciales Ecuaciones en diferencias Mecánica de fluidos Electrotecnia
Tecnología neumática e hidráulica Termodinámica aplicada
Semestre académico Séptimo semestre
Créditos 3
Extensión horaria
Trabajo directo: 2 horas Trabajo cooperativo: 2 horas Trabajo autónomo: 5 horas
Duración 144 horas-16 semanas
Docente PhD. Luini Leonardo Hurtado Cortes Fuente propia.
2. Formulación de la sumilla: La sumilla es la redacción corta de lo esencial de un curso
y que considera los siguientes componentes; Área al que pertenece el curso, naturaleza del curso, intención del curso, unidades de aprendizaje que conforman la estructura del contenido del curso y condición del curso en función a otra. La sumilla para el curso de Sistemas Dinámicos y de Control se presenta en la tabla 4:
Tabla 4. Sumilla del curso SDC
Sumilla
El curso forma parte del núcleo de estudios profesionales y se clasifica como obligatoria básico, es de carácter teórico-práctico y se orienta a capacitar al estudiante para modelar matemáticamente a partir de las leyes de equilibrio, simular y analizar los diversos sistemas físicos (mecánicos, eléctricos, electromecánicos, hidráulicos, neumáticos, térmicos, químicos, etc.) comunes en la ingeniería. Enseguida, se exponen la pautas para diseñar el sistema de control más apropiado para el sistema estudiado. Su contenido está organizado en ocho unidades y un anexo como se muestra a continuación: I. Introducción a los sistemas dinámicos. II. Modelado de sistemas dinámicos. III. Modelado de sistemas dinámicos en el espacio de estados IV Análisis de sistemas dinámicos. V. Introducción a los sistemas de control VI. Diseño de sistemas de control por PID. VII. Diseño de sistemas de control en el espacio de estados. VIII Diseño de sistemas de control digital. Anexo: Preliminares matemáticos. Su aprobación es requisito para el curso de Automatización Industrial.
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3. Formulación del objetivo general del curso: Este objetivo se formula relacionando los
contenidos de cada unidad aprendizaje que tiene la sumilla con el perfil profesional del egresado, empleando verbos en tiempo infinitivo y cuidando que dicha redacción sea coherente, clara y precisa. Por tanto, el objetivo refleja lo que el estudiante aprenderá en el curso e implica revelar el aporte que tendrá el estudiante en el desarrollo profesional.
Para la redacción del objetivo del curso, se tomaron como referencia los objetivos recopilados en la fase de análisis proporcionados por el profesor del curso. Además, se tuvo en cuenta el perfil profesional del egresado de Ingeniería Mecánica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, igualmente compilado en los datos de la fase de análisis. Una vez relacionada esta información, se obtuvo como resultado el objetivo que se muestra en la tabla 5.
Tabla 5. Objetivo del curso SDC
Objetivo
Desarrollar en el estudiante la habilidad para reconocer, modelar y analizar el comportamiento de los sistemas dinámicos ante perturbaciones en el dominio del tiempo y la frecuencia, utilizando para ello las herramientas computacionales para la simulación que facilitan la selección, calculo, evaluación e implementación del sistema de control, garantizando las condiciones requeridas de estabilidad para el proceso.
Fuente propia.
4. Formulación de las competencias específicas: La formulación de cada competencia
especifica se realizó de acuerdo a cada unidad de aprendizaje, para lo cual, se tuvo en cuenta; El perfil profesional del egresado de ingeniería mecánica, el contenido para cada unidad que se encuentra en la sumilla y el objetivo general del curso. La competencia se formula, eligiendo los verbos de la taxonomía de Bloom (Anexo C), y garantizando que correspondan al mismo dominio y categoría de aprendizaje al que pertenecen los verbos considerados en el objetivo general. Estos verbos se emplean en tiempo indicativo cuidando que la redacción sea clara y coherente.
