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|title=Diseño de Aprendizaje basado en Flipped Classroom utilizando SPOCs en una Asignatura de Ingeniería
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==Diseño de Aprendizaje basado en Flipped Classroom utilizando SPOCs en una Asignatura de Ingeniería==
https://ceur-ws.org/Vol-1836/5.pdf
Actas de la Jornada de MOOCs en español en EMOOCs 2017 (EMOOCs-ES)
Diseño de Aprendizaje basado en Flipped Classroom
utilizando SPOCs en una Asignatura de Ingeniería
Carlos Santiuste, Jesús Pernas-Sánchez, José Alfonso Artero-Guerrero, David Varas
Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras.
Universidad Carlos III de Madrid. Leganés (España).
csantius@ing.uc3m.es
Resumen. El desarrollo de nuevas tecnologías permite utilizar nuevas metodolo-
gías pedagógicas en el aula, en este trabajo se presenta una metodología docente
que combina la docencia online a través de un SPOC con técnicas de aprendizaje
colaborativo en la docencia presencial. Esta metodología se ha implementado en
la asignatura “Elasticidad y Resistencia de Materiales” del Grado en Ingeniería
en Tecnologías Industriales, en esta experiencia han participado 250 alumnos y
6 profesores. Los resultados de este estudio demuestran que se pueden mejorar
los resultados académicos de los alumnos sin bajar el nivel de exigencia en la
evaluación. Además, los alumnos desarrollan otras competencias transversales
gracias al trabajo colaborativo y se hacen más responsables de su proceso de
aprendizaje.
Palabras clave: Diseño de aprendizaje; Evaluación del aprendizaje; Motiva-
ción; SPOC
1 Introducción
El desarrollo tecnológico de los últimos años ha permitido que se puedan utilizar con-
tenidos online para complementar la docencia presencial y esto ha dado lugar a nuevas
metodologías entre las que destaca blended-learning (Bourne et al. 1996) y flipped-
classroom (Kim et al. 2014). Una de las mayores ventajas de estas metodologías es que
se puede trasladar parte de la explicación de contenidos de las clases presenciales y, por
lo tanto, utilizar ese tiempo liberado para aplicar otras metodologías pedagógicas. Entre
las herramientas pedagógicas que se han utilizado en los últimos veinte años para me-
jorar los procesos de aprendizaje en estudios de ingeniería destacan las siguientes:
aprendizaje colaborativo, creación de comunidades de aprendizaje, aprendizaje basado
en problemas y/o en proyectos (Smith et al. 2005).
Existen ya muchas experiencias en las que la combinación de contenidos online con
metodologías pedagógicas innovadoras ha mejorado los resultados de aprendizaje en
asignaturas de estudios de ingeniería. Mendez y González (2011) regularon la carga de
trabajo de cada estudiante de acuerdo a su actividad y a los resultados obtenidos en una
asignatura de sistemas de control, para ello utilizaron un regulador basado en la lógica
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difusa. Un resultado muy interesante de este estudio es que identificaron que la moti-
vación es el factor clave para el éxito académico en cualquier actividad de enseñanza-
aprendizaje, es decir, los contenidos online no sólo facilitan los procesos de aprendizaje
sino que también pueden servir para aumentar la motivación de los estudiantes.
Yigit et al. (2013) demostraron que los resultados académicos de los alumnos en una
asignatura de programación fueron muy similares utilizando metodologías tradiciona-
les o blended-learning. Kim et al (2014) aplicaron flipped-classroom a tres cursos di-
ferentes de ingeniería, estudios sociales y humanidades. El resultado de su estudio es la
propuesta de una serie de principios comunes que pueden aplicarse a todas las asigna-
turas.
Blaeper et al. (2014) estudiaron el efecto de reducir en dos tercios el tiempo presen-
cial en clase y sustituirlo por contenidos online en una asignatura de física. Además, el
tiempo en clase fue trasladado a un aula de aprendizaje activo en lugar de un anfiteatro
tradicional. Los estudiantes lograron resultados de aprendizaje que eran significativa-
mente mejores que los de un aula tradicional. Al mismo tiempo, las percepciones de los
estudiantes sobre el ambiente de aprendizaje fueron mejoradas. Esto sugiere que, peda-
gógicamente hablando, las aulas de aprendizaje activas, aunque tienen menos alumnos
por metro cuadrado, son en realidad un uso más eficiente del espacio físico.
Uno de los inconvenientes de utilizar contenidos online es que puede haber estudian-
tes con problemas de acceso a internet. Banday et al. (2014) realizaron un estudio para
utilizar contenidos online en estudios de ingeniería en países en desarrollo donde este
problema es más acuciante que en los países occidentales y propusieron herramientas
para facilitar la igualdad de oportunidades.
Las nuevas tecnologías permiten otras metodologías más innovadoras como las que
convierten el proceso de aprendizaje en un juego. Bodnar et al. (2016) revisaron artícu-
los basados en la implementación de gamificación en estudios de ingeniería demos-
trando que, a pesar de las diversas formas de evaluación aplicadas en cada caso, existe
una tendencia a mejorar tanto el aprendizaje como las actitudes de los estudiantes.
En este trabajo se presenta la aplicación de la metodología flipped-classroom en la
asignatura Elasticidad y Resistencia de Materiales en el Grado en Ingeniería en Tecno-
logías Industriales en el curso 2015/16 de la Universidad Carlos III de Madrid. Los
contenidos teóricos de la asignatura fueron trasladados a un curso online (SPOC) y el
tiempo liberado en la clase presencial fue utilizado para implementar una metodología
basada en el aprendizaje colaborativo. Los resultados del examen final demuestran que
esta metodología puede ser utilizada para mejorar los resultados académicos de los es-
tudiantes y facilitar los procesos de aprendizaje.
2 Metodología docente
La metodología docente diseñada tenía que cumplir con las restricciones propias del
Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) implementado en la educación supe-
rior en España y las condiciones de espacios materiales, horarios y tamaño de los grupos
en la docencia del Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales en la Universidad
Carlos III de Madrid.
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Cada grupo docente en este grado tiene dos clases semanales de dos horas, la primera
clase es un grupo agregado de un máximo de 120 alumnos y la segunda un grupo redu-
cido de 40. Tradicionalmente en las clases del grupo agregado se explica la teoría de
cada semana y en las clases de grupo reducido se resuelven problemas. Posteriormente,
los alumnos en su casa o en la biblioteca deben estudiar la teoría e intentar resolver
ejercicios por su cuenta. Esta es una asignatura obligatoria que cursan entre 250 y 280
alumnos cada año y está dividida en 3 grupos agregados y 7 grupos reducidos.
La metodología docente que implementamos está basada en la idea de flipped-class-
room, o clase inversa, porque parte de las tareas que los alumnos hacían en clase ahora
las hacen en casa y viceversa. El proceso de aprendizaje que diseñamos se basa en los
siguientes puntos que aparecen esquematizados en la figura 1:
• Los contenidos teóricos están volcados en una serie de vídeos que los alumnos pue-
den ver en casa antes de clases. De esta forma, el trabajo que los alumnos hacían en
la clase de grupo agregado, que era atender al profesor, ahora lo realizan en su casa
a su propio ritmo y pueden repetir los vídeos cuantas veces necesiten. El contenido
se encuentra disponible en todo momento y multiplataforma, flexibilizando las po-
sibilidades de los alumnos a acceder al conocimiento.
• Las clases de grupo agregado se utilizaron para que el profesor resuelva dudas sobre
los contenidos teóricos de los vídeos y para resolver ejercicios en la pizarra. De esta
forma, el trabajo que se realizaba en los grupos reducidos pasa al grupo agregado,
aunque el trabajo de resolver dudas y hacer ejercicios en la pizarra es más fácil con
40 alumnos en el aula también se puede realizar con 120 alumnos.
• Finalmente, en las clases de grupo reducido se ha diseñado un método de aprendizaje
colaborativo en las que los 40 alumnos se reúnen en grupos de un máximo de 5. Las
semanas impares cada grupo de 5 alumnos recibía un ejercicio diferente que debía
resolver. Para la resolución de estos ejercicios los alumnos contaban con el apoyo
del profesor. Las semanas pares los grupos presentaban la solución a sus compañeros
sabiendo que es importante que lo hicieran bien porque cada grupo recibe un ejerci-
cio diferente y necesitan la solución de sus compañeros para completar el temario.
Cada vez tenía que presentar un miembro del equipo diferente para que a final de
curso todos hubieran presentado algún ejercicio. Además, el profesor hacía pregun-
tas a todos los miembros del grupo después de la presentación para asegurarse de
que todos han participado en la resolución.
Fig. 1. Esquema del proceso de aprendizaje implementado.
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3 Evaluación de la asignatura
En el sistema tradicional, el 60% de la calificación final venía dado por un examen final
consistente en la resolución de cuatro ejercicios, mientras que el 40% restante procedía
de la evaluación continua. Además, para aprobar la asignatura era necesario una califi-
cación mínima de 4,5 sobre 10 en el examen final.
Con la nueva metodología hemos mantenido este formato de evaluación para poder
comparar los resultados con los de cursos anteriores. La única diferencia fue la forma
de realizar la evaluación continua. Tradicionalmente, el 40% de la nota que procedía
de la evaluación continua se dividía en un 15% procedente de unas prácticas de labora-
torio y un 25% resultado de exámenes parciales. Con la nueva metodología los exáme-
nes parciales fueron sustituidos por el trabajo en equipo. Ese 25% se dividió en tres
partes: un tercio de la nota se obtenía por la solución de los ejercicios en grupo por lo
que era común a cada grupo de 5 alumnos, otro tercio procedía de la exposición que
cada alumno hacía a sus compañeros, y el tercio final procedía de las respuestas que
daban los alumnos a las preguntas que hacía el profesor tras las exposiciones.
4 Participación en el SPOC
La participación en el curso SPOC por parte de los alumnos matriculados en la asigna-
tura fue mayoritaria. Los contenidos del SPOC están divididos en vídeos, ejercicios de
autoevaluación y ejercicios de evaluación. Después de cada vídeo, los alumnos deben
realizar una serie de ejercicios de autoevaluación que les sirven para comprobar si han
asimilado los contenidos teóricos del vídeo. Estos ejercicios de autoevaluación no for-
man parte de la evaluación final del SPOC, sino que, como su propio nombre indica,
sólo sirven para que los alumnos comprueben su nivel de aprovechamiento del curso.
Los ejercicios de evaluación consisten en un test de seis preguntas que se realiza al
final de cada semana. El curso está dividido en 13 semanas y la evaluación final del
SPOC es la media de la calificación obtenida en los 13 test. Los resultados que se ana-
lizan a continuación se basan únicamente en estos ejercicios de evaluación que se rea-
lizan al final de cada semana. El 83% de los alumnos aprobaron el curso SPOC, el 90%
de ellos obtuvo una calificación superior a 7 sobre 10. Solamente el 17% de los alumnos
suspendieron el curso SPOC y el 70% no realizó ningún ejercicio de evaluación.
Estos datos de seguimiento del SPOC se considera que son muy positivos, en todas
las asignaturas existe siempre un cierto porcentaje de los alumnos que no se presenta al
examen final, en este caso fue de cerca de un 19%, un porcentaje muy parecido al de
alumnos que no realizaron el curso SPOC.
5 Resultados
Los resultados de este estudio se basan en la comparación en los resultados obtenidos
en los cursos 2014/15 y 2015/16 en el examen de convocatoria ordinaria de la asigna-
tura Elasticidad y Resistencia de Materiales del Grado en Ingeniería en Tecnologías
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Industriales. Hay que tener en cuenta que son dos poblaciones distintas, sin embargo,
existen dos razones por las que se puede considerar que los resultados son bastante
significativos. En primer lugar, el tamaño de la muestra es muy elevado, 269 alumnos
en el curso 2014/15 y 287 alumnos en el curso 2015/16. En segundo lugar, el expediente
de los alumnos de ambos cursos es muy similar, la nota media del expediente de los
alumnos matriculados en el curso 2014/15 era de 6,19 sobre 10 y la nota media de los
alumnos del curso 2015/16 era de 6,05.
En la Tabla 1 se muestran el porcentaje de aprobados total, el porcentaje de aproba-
dos en el examen final y la diferencia entre ellos que son los alumnos que suspendieron
el examen final pero obtuvieron una calificación superior a 4,5 y aprobaron gracias a la
evaluación continua. Estos resultados muestran que el porcentaje de alumnos que ha
superado la asignatura ha subido más de un 40% en términos relativos pero que el por-
centaje de alumnos que han superado el examen final subió un 78%. Esto quiere decir
que había un gran número de alumnos que suspendían el examen final pero aprobaban
la asignatura gracias a obtener una calificación elevada en la evaluación continua.
2014/15 2015/16 Aumento
% aprobados total 47.21% 66.55% 41.0%
% aprobados examen 31.60% 56.45% 78.6%
% aprobados por ev. Cont. 15.61% 10.10% -35.3%
Tabla 1. Porcentaje de alumnos aprobados y comparación con el curso anterior.
En la Tabla 2 se desglosan las calificaciones obtenidas en el examen final en ambos
cursos. Se puede observar que el porcentaje de alumnos que no se presentaron al exa-
men final disminuyó, lo que quiere decir que el número de alumnos que no se sentían
preparados para afrontar el examen fue significativamente menor. El porcentaje de
alumnos que suspendieron bajó a prácticamente la mitad que en el curso anterior y el
porcentaje de aprobados subió ligeramente. Pero el dato más significativo es que en el
curso anterior menos del 3% de los alumnos sacó notable en el examen final y ninguno
obtuvo sobresaliente, mientras que con el nuevo sistema un 17% de los alumnos sacó
un notable (casi seis veces más notables) y más de un 6% de los alumnos sacaron un
sobresaliente. Estos resultados muestran que no sólo más alumnos consiguieron superar
la asignatura sino que también el número de alumnos que consiguió resultados optimos
subió significativamente.
En la Figura 2 se muestran gráficamente los resultados del examen. Se puede obser-
var cómo en ambos cursos los resultados se aproximan de forma bastante ajustada a
una distribución normal. En el curso anterior esta distribución normal estaba centrada
en una nota media de 4,7 y una desviación estandar de 1,39. Esta distribución hacía que
la mayoría de los alumnos estuvieran entre el aprobado y el suspenso y necesitaran la
evaluación continua para que su calificación final fuera superior a 5. Este curso acade-
mico (16/17) la media fue de 5,89 y la desviación estandar de 1,84. Esta distribución
hace que la mayoría de los alumnos tengan una nota en el examen final superior a 5 y
que, además, haya muchos alumnos con notas superiores.
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2014/15 2015/16 Aumento
No Presentado 23.79% 18.82% -20.9%
Suspenso 44.61% 24.74% -44.5%
Aprobado 28.62% 32.75% 14.4%
Notable 2.97% 17.07% 474.1%
Sobresaliente 0.00% 6.62%
Total aprobados 31.60% 56.45% 78.6%
Tabla 2. Distribución de calificaciones en el examen final.
Fig. 2. Distribución de calificaciones y aproximación a una distribución normal en los cursos
2014/15 y 2015/16.
6 Satisfacción
Los alumnos realizan todos los años encuestas de satisfacción con la docencia recibida
que se puede utilizar para conocer su opinión sobre la nueva metodología docente. Es
importante destacar que estas encuestas fueron rellenadas por los alumnos antes de rea-
lizar el examen final por lo que el hecho de que mejoraran las calificaciones no tuvo
ninguna influencia en su resultado. Esta asignatura tiene 7 grupos reducidos y 3 grupos
agregados y cada año la imparten seis profesores. La mayoría de los grupos recibieron
docencia por parte del mismo profesor que el año anterior pero hubo un grupo magistral
y dos grupos reducidos en los que el profesor fue diferente. Este hecho puede influir en
las encuestas de satisfacción de los estudiantes pero sólo afectó al 30% de los grupos.
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El resultado medio de satisfacción de los estudiantes en el curso 2014/15 fue de 3,51
sobre 5 y en el curso 2015/16 fue de 3,60 sobre 5. Se produjo una ligera subida pero no
se puede considerar significativa, además, el hecho de cambiar un 30% de los profeso-
res puede haber afectado a estos resultados.
Lo que si puede resultar significativo son los comentarios que los alumnos incluye-
ron en las encuestas. En el curso 2014/15 las quejas de los alumnos se pueden agrupar
en cuatro bloques:
• Los alumnos piden hacer más problemas para preparar el examen
• El temario es muy extenso y los últimos temas se ven muy rápido
• Es difícil seguir las clases de teoría
• Las clases de teoría son poco productivas
En el curso 2015/16 las quejas de los alumnos fueron completamente diferentes pero
también se pueden agrupar en cuatro bloques:
• Los alumnos piden más contenido teórico en las clases presenciales
• Las semanas que hay exámenes parciales de otras asignaturas no tienen tiempo de
ver los vídeos
• Piden hacer exámenes parciales
• Las exposiciones que realizan sus compañeros son poco productivas
El análisis de estos comentarios nos lleva a pensar que esta metodología docente
tiene una aceptación similar a la tradicional entre los estudiantes puesto que los resul-
tados de las encuestas de satisfacción son muy parecidos. Sin embargo, existen diferen-
tes perfiles de alumnos y cada uno de ellos se adapta mejor a cada metodología. Antes
había un grupo de alumnos que pedía más contenido práctico mientras que ahora hay
otro grupo de alumnos que pide una metodología más tradicional. Es normal esta reti-
cencia de los alumnos al cambio, y se refleja en casi todos los estudios publicados,
puesto que el alumno sale de su zona de confort. Los estudiantes están acostumbrados
a escuchar al profesor, estudiar y preparar el examen por su cuenta, cuando les pedimos
que trabajen en equipo y que expongan en público lo habitual es recibir este tipo de
quejas.
7 Conclusiones
Se considera que la implantación de esta metodología ha sido un éxito puesto que los
resultados han mejorado significativamente. Aunque no se dispone de evidencias para
justificar los motivos que han producido esta mejora en los resultados, se han identifi-
cado las siguientes posibles claves del éxito de esta experiencia:
• La magia de la hoja en blanco. El momento en el que los alumnos aprenden más es
cuando se enfrentan a una hoja en blanco para resolver un problema del que desco-
nocen la solución. Con esta metodología los profesores están al lado de los alumnos
para ayudarles y guiarles en ese proceso.
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• El contacto personal. Los profesores pueden interactuar mucho más con sus alum-
nos, tener más confianza con ellos y entender su punto de vista. Las explicaciones
del profesor mejoran cuando sabe dónde sus alumnos tienen más problemas y que
conceptos hay que explicar con más detalle.
• El entusiasmo se contagia. Cuando los profesores dedican mucho esfuerzo y pasión
a una tarea se nota y se contagia, los alumnos entienden que los profesores hacen un
esfuerzo “extra” por ellos y lo agradecen intentando estar a la altura.
• La obligación de llevar la asignatura al día. El hecho de tener que ver vídeos antes
de clase les obliga a trabajar todas las semanas en la asignatura y no dejarla para el
examen final. Si los alumnos han sacado mejores resultados es porque han trabajado
más y mejor, esto ha sido posible porque su proceso de aprendizaje ha estado mejor
guiado.
• La actitud de los alumnos depende del entorno. Durante años hemos enseñado a los
alumnos a escuchar y obedecer al profesor pero cuando comiencen su carrera profe-
sional se les va a exigir ser proactivos y participativos. Esta metodología permite a
los alumnos tener un papel más activo en su proceso de aprendizaje.
• El cambio de metodología docente permite reforzar competencias transversales de
los alumnos de grado como son: “Capacidad de comunicar los conocimientos oral-
mente y por escrito, ante un público tanto especializado como no especializado” y
“Capacidad de establecer una buena comunicación interpersonal y de trabajar en
equipos multidisciplinares e internacionales”.
Referencias
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actions on Education, 54(4), 619-627.
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and efficiency in active learning classrooms. Computers & Education, 78, 227-236.
4. Bodnar, C. A., Anastasio, D., Enszer, J. A., & Burkey, D. D. (2016). Engineers at Play:
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6. Kim, M. K., Kim, S. M., Khera, O., & Getman, J. (2014). The experience of three flipped
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engagement: Classroom-based practices. Journal of engineering education, 94(1), 87-101.
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education: A case study. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 123, 406-413.
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Actas de la Jornada de MOOCs en español en EMOOCs 2017 (EMOOCs-ES)
9. Yigit, T., Koyun, A., Yuksel, A. S., & Cankaya, I. A. (2014). Evaluation of blended learning
approach in computer engineering education. Procedia-Social and Behavioral Sci-
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