<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD v1.0 20120330//EN" "JATS-archivearticle1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
  <front>
    <journal-meta />
    <article-meta>
      <title-group>
        <article-title>Diseño y utilización de una App para reducir el método operativista en la resolución de problemas de ámbito STEM</article-title>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>Calvo Prieto, L. F.†</string-name>
          <email>lfcalp@unileon.es</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1">1</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>Herrero Martínez, R</string-name>
          <email>rherm@unileon.es</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff0">0</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>Paniagua Bermejo, S</string-name>
          <email>sergio.paniagua@unileon.es</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff2">2</xref>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author">
          <string-name>App docente. Metodología PWD. Resolución de</string-name>
          <xref ref-type="aff" rid="aff3">3</xref>
        </contrib>
        <aff id="aff0">
          <label>0</label>
          <institution>Didáctica, Universidad de León</institution>
          ,
          <addr-line>León.</addr-line>
          <country>España</country>
        </aff>
        <aff id="aff1">
          <label>1</label>
          <institution>Física y Química Aplicadas, Universidad de León</institution>
          ,
          <addr-line>León.</addr-line>
          <country>España</country>
        </aff>
        <aff id="aff2">
          <label>2</label>
          <institution>Física y Química Aplicadas, Universidad de León</institution>
          ,
          <addr-line>León.</addr-line>
          <country>España</country>
        </aff>
        <aff id="aff3">
          <label>3</label>
          <institution>problemas. Asignaturas STEM</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <pub-date>
        <year>2019</year>
      </pub-date>
      <abstract>
        <p />
      </abstract>
    </article-meta>
  </front>
  <body>
    <sec id="sec-1">
      <title>-</title>
      <p>An app has been designed to transform the classic engineering
lecture based on simple problem solving by active dynamics of a
playful nature, in which each student actively participates as a
game in the resolution of a problem typical of STEM subjects.
It has been detected that the way students face the resolution of a
STEM problem is quite different from how it would be solved in
the workplace (students are accustomed to approach the
resolution of an exercise based on the data available to them;
however, the real experience is not like that, but, precisely, it is
the acquisition of data, and more specifically, the knowledge of
what data to acquire, the real bottleneck in the resolution). In this
way, and in order for students to value the importance of data
acquisition for the resolution of a problem, an app is designed
and created that allows the student, always from a playful point
of view, to solve STEM problems without previously knowing
the data that are necessary for its resolution.</p>
      <p>This article explains, on the one hand, how to introduce this new
methodology, based on problem solving from prior inquiry about
the data that are needed (PWD), showing several stages in order to
transform a conventional engineering problem into one that
follows the fundamentals of the new methodology proposal; on the
other hand, it shows the functioning of the app designed to wrap
this academic process in a playful activity for the student.
Statistical studies showed that university students using the PWD
methodology improved their academic results, as well as their
degree of satisfaction during the learning process.
1</p>
    </sec>
    <sec id="sec-2">
      <title>Introducción</title>
      <p>
        La gamificación es conocida como el proceso relacionado con
el pensamiento del jugador y las técnicas de juego para atraer
usuarios y resolver problemas [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref1">1</xref>
        ]. De esta manera, todo juego que
lleve implícito el concepto de gamificación no sólo debe influir en
la conducta psicológica y social del jugador, sino que también debe
servir para ayudar al mismo a la consecución de unas respuestas a
unos problemas planteados, de tal manera que los jugadores, cuanto
más juegan, más tiempo quieren dedicar al juego al incrementar su
grado de confort y el número de respuestas encontradas [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref2">2</xref>
        ].
      </p>
      <p>
        Es necesario distinguir entre gamificación y videojuegos
convencionales [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref3">3</xref>
        ] y entre gamificación juegos educativos de aula
[
        <xref ref-type="bibr" rid="ref2">2</xref>
        ], caracterizándose la primera por presentar un entorno de disfrute
en un contexto de aprendizaje voluntario, utilizando incentivos
como puntaje, ranking, etc., además de, según algunos autores [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref4">4</xref>
        ],
acelerar la adquisición de conocimiento mejorando la capacidad de
juicio y de toma de decisiones del jugador.
      </p>
      <p>
        Aunque son muchas las experiencias del uso de las TIC en el
aula universitaria [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref5">5</xref>
        ], el uso de las mismas por parte del alumno
está condicionado al enfoque educativo que le otorgue el profesor,
diferenciando, según Galvis [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref6">6</xref>
        ], entre TICs que apoyan la
transmisión, TICs que apoyan el aprendizaje activo y TICs que
facilitan la interacción. Sin embargo, la bibliografía no se plantea
la existencia de una TIC que suponga un cambio profundo en la
manera de resolver problemas por parte del alumnado de
asignaturas STEM, reduciendo su procedimiento operativístico
para dar paso a un modelo mucho más racional y cercano a su labor
futura profesional.
      </p>
      <p>Se ha observado que cuando se plantea un problema a los
alumnos, estos recopilan los datos de los que dispone el enunciado
y empiezan a indagar cuál es la fórmula en la que pueden introducir</p>
      <p>
        Copyright © 2021 for this paper by its authors. Use permitted under Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
esos datos para obtener un resultado numérico, que puede no ser la
respuesta a la incógnita preguntada. Sin embargo, en el sector
industrial, cuando, ya como trabajadores, los alumnos tengan que
resolver cualquier situación, no dispondrán de fórmulas mágicas ni
de los datos exclusivamente necesarios [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref7">7</xref>
        ]. Serán esta última
referencia, debe ser el alumnado quien deba plantearse cuál es el
camino a seguir para resolver la situación, y, dependiendo del
camino, cuáles son los datos que necesitan entre aquellos de los que
se dispone y si merece la pena o no solicitar analíticas o mediciones
de datos que se desconocen. De esta manera, será mucho más eficaz
aquella persona que gastando la menor cantidad de presupuesto en
mediciones sea capaz de resolver el problema [
        <xref ref-type="bibr" rid="ref8">8</xref>
        ].
      </p>
      <p>En función de lo comentado anteriormente, se pretende innovar en
la forma de realizar problemas de ámbito STEM por parte del
alumno universitario. De forma convencional, al resolver un
problema, el alumno se ve abocado a buscar aquellas ecuaciones
que pongan en relación los datos e incógnitas proporcionados en el
enunciado, cayendo así en un puro operativismo. No basta, pues,
denunciar dicho operativismo: se trata de hacerlo imposible
atacando sus causas. La comprensión de que la presencia de los
datos en el enunciado, así como la indicación de todas las
condiciones existentes (todo ello como punto de partida) responde
a concepciones inductivistas y orienta incorrectamente la
resolución (los científicos han de buscar los datos que consideran
pertinentes, es decir, que no se encuentran con ellos encima de la
mesa).</p>
      <p>De esta manera, se diseña una App docente con el propósito de
transformar las clásicas dinámicas docentes basadas en la
resolución de problemas mediante pizarra y tiza en dinámicas
activas de carácter lúdico.
2</p>
    </sec>
    <sec id="sec-3">
      <title>Objetivos</title>
      <p>Se plantea como objetivo genera destruir el puro operativismo del
alumnado en la resolución de problemas de ámbito STEM
intentando abrir su mente a la resolución real de los mismos (es
decir, sin datos y sin indicaciones de las condiciones existentes)
mediante un nuevo modelo denominado PWD (problemas sin
datos)
Para lo que se incluyen dos objetivos específicos: (1) Diseñar y
crear una App que, de forma lúdica, inculque a los alumnos la
necesidad de resolver problemas sin recurrir al clásico y poco
eficaz, método operativista. (2) Comprobar si el uso del nuevo
modelo PWD mejora los resultados académicos del alumnado.
3</p>
    </sec>
    <sec id="sec-4">
      <title>Población muestral</title>
      <p>El trabajo planteado se trata de una experiencia realizada en dos
asignaturas de ámbito STEM:
- “Bases de Ingeniería Ambiental”, correspondiente a la titulación
Grado en Ciencias Ambientales y que se imparte en primer
semestre de segundo curso del citado grado dentro de la
Universidad de León.
- “Bases de Ingeniería”, correspondiente a la titulación Grado en
Biotecnología y que se imparte en segundo semestre de segundo
curso del citado grado dentro de la Universidad de León.
Por tanto, todas las actuaciones se realizan sobre todos los
individuos de la población sobre los que se dirige la experiencia
educativa, no siendo necesario la realización de un muestreo
representativo de la población.
4</p>
    </sec>
    <sec id="sec-5">
      <title>Diseño experimental</title>
      <p>Se ha creado una aplicación para móviles de última generación
(gratuita y sin publicidad) que trabajará, de forma lúdica, sobre la
metodología PWD. Cada alumno, al darse de alta en la aplicación,
contará con 200 puntos de partida. Se le irán planteando diferentes
problemas a resolver, relacionados con las asignaturas en las que
está matriculado y que afecten a este proyecto. Estos problemas,
como ya se ha comentado, carecen de datos para su resolución. El
alumnado deberá decidir, de entre todos los que le ofrece la
aplicación, qué datos son realmente necesarios para la resolución
del problema y podrá adquirir esos datos utilizando sus puntos
(cuantos más datos solicite, más puntos gastará). Una vez resuelto
el ejercicio, se podrá acceder a un ranking de jugadores para ese
ejercicio (la primera posición será para el alumno que, habiendo
resuelto el ejercicio, haya gastado menos puntos, es decir, el
jugador que cuente con más puntos y, en igualdad de puntos, el que
haya tardado menos tiempo). Una serie de capturas de pantalla de
un dispositivo móvil con la App pueden verse en la Figura 1
Es necesario aclarar que la utilización de la App ha sido de carácter
voluntario, con lo que permitirá tener dos grupos de análisis: el
grupo que ha usado la aplicación y el que no la ha usado.
Una vez los alumnos que han querido, se ha descargado la App, y
para la realización de este trabajo, se han operativizado y recogido
las variables mostradas en la Tabla 1</p>
      <sec id="sec-5-1">
        <title>Tabla 1 - Variables operativizadas utilzadas en el estudio</title>
      </sec>
      <sec id="sec-5-2">
        <title>Variable</title>
        <p>Descarga</p>
        <p>App
Aprobar
asignatura
Nota
examen</p>
      </sec>
      <sec id="sec-5-3">
        <title>Nombre</title>
      </sec>
      <sec id="sec-5-4">
        <title>Variable</title>
        <p>BINQUI
Aprobado</p>
      </sec>
      <sec id="sec-5-5">
        <title>Escala de medida</title>
        <p>Nominal
dicotómica
Nominal
politómica
NotaExam
Cuantitativa
Valores/Rango
0: no
1: sí
0: no
1: sí
2: no presentado
0-10</p>
      </sec>
      <sec id="sec-5-6">
        <title>Figura 1: Capturas de la pantalla de la App.</title>
        <p>5</p>
      </sec>
    </sec>
    <sec id="sec-6">
      <title>Resultados</title>
      <p>Mediante la prueba de chi cuadrado para las variables BINQUI y
Aprobado se determina que la aplicación diseñada está
correlacionada con el hecho de que el alumno apruebe o no el
examen final de la asignatura (se ha dicotomizado la variable
aprobado en 0: no aprobado y 1: aprobado, considerando los
alumnos no presentados como no aprobados). Además, se utiliza la
prueba ETA para relacionar ambas variables, llegando a la
conclusión de que cuando la variable App actúa como dependiente,
se llega a explicar el 85,37 % de su variabilidad (0.9242) mientras
que cuando es la nota del examen la que actúa como dependiente
se explica solamente el 23,91 % de la variabilidad.</p>
      <p>Se dio un paso más en este estudio para tener en cuenta el hecho de
que un alumno puede que haya descargado la aplicación, pero casi
no haya interactuado con ella. Esta variable estaría disfrazando los
resultados mostrados hasta ahora, con lo que, para evitar su efecto,
se propone una nueva prueba estadística que compare la puntuación
que el alumno obtiene en la aplicación (a mayor puntuación, mayor
uso de la misma) con la calificación final del examen. Tras realizar
un gráfico de dispersión entre estas dos variables y realizar un
análisis de correlación de Pearson (tras verificar la normalidad de
las variables), se observa que existe una correlación positiva
significativa (p&lt;0.05) entre las dos variables consideradas de 0.824,
explicando un 67.9 % (rxy2) de la variabilidad, lo que indica que,
aunque el uso puntual de la App no estuviera relacionado con la
calificación final del examen, sí que lo está la frecuencia de ese uso,
es decir, a mayor uso, mayor será la calificación final del examen.
6</p>
    </sec>
    <sec id="sec-7">
      <title>Conclusiones</title>
      <p>El hecho de haber descargado la aplicación no está relacionado con
haber aprobado o no el examen de la asignatura. Sin embargo,
aunque no esté relacionado con el hecho de haber aprobado o no,
puede estar relacionado con la calificación numérica recibida en el
examen.</p>
      <p>Con respecto a la relación existente entre la utilización de la App y
la calificación obtenida en el examen de la asignatura, se
desprenden que, aunque el uso puntual de la App no estuviera
relacionado con la calificación final del examen, sí que lo está la
frecuencia de ese uso, es decir, a mayor uso, mayor será la
calificación final del examen.
7</p>
    </sec>
    <sec id="sec-8">
      <title>Situación actual de la App</title>
      <p>Actualmente, se está desarrollando la versión 2.0 de la App en la
que, basándose en el mismo método PWD, se incrementa el grado
de gamificación de la misma, existiendo una dinámica de juego,
basada en el clásico Arcanoid (aunque con modificaciones
importantes para incorporar el proceso de adquisición de datos para
poder resolver el problema).</p>
    </sec>
    <sec id="sec-9">
      <title>AGRADECIMIENTOS</title>
      <p>Este trabajo ha sido realizado gracias a la financiación recibida por
el Vicerrectorado de Profesorado de la Universidad de León y su
programa PAGID (Plan de Apoyo a los Grupos de Innovación
Docente).</p>
    </sec>
  </body>
  <back>
    <ref-list>
      <ref id="ref1">
        <mixed-citation>
          [1]
          <string-name>
            <given-names>Gabe</given-names>
            <surname>Zichermann</surname>
          </string-name>
          and
          <string-name>
            <given-names>Christopher</given-names>
            <surname>Cunningham</surname>
          </string-name>
          .
          <year>2011</year>
          .
          <article-title>Gamification by design: Implementing game mechanics in web and mobile apps</article-title>
          . '
          <string-name>
            <surname>O'Reilly Media</surname>
          </string-name>
          , Inc.'
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref2">
        <mixed-citation>
          [2]
          <string-name>
            <surname>Karl</surname>
            <given-names>M</given-names>
          </string-name>
          <string-name>
            <surname>Kapp</surname>
          </string-name>
          .
          <year>2012</year>
          .
          <article-title>The gamification of learning and instruction: game-based methods and strategies for training and education</article-title>
          . John Wiley &amp; Sons.
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref3">
        <mixed-citation>
          [3]
          <string-name>
            <given-names>Juho</given-names>
            <surname>Hamari</surname>
          </string-name>
          and
          <string-name>
            <given-names>Jonna</given-names>
            <surname>Koivisto</surname>
          </string-name>
          .
          <year>2013</year>
          .
          <article-title>Social Motivations To Use Gamification: An Empirical Study Of Gamifying Exercise</article-title>
          .
          <source>In ECIS.</source>
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref4">
        <mixed-citation>
          [4]
          <string-name>
            <given-names>Ricardo</given-names>
            <surname>Tejeiro</surname>
          </string-name>
          Salguero and
          <source>Manuel Pelegrina del Río</source>
          .
          <year>2008</year>
          . La psicología de los videojuegos. Ediciones Aljibe.
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref5">
        <mixed-citation>
          [5]
          <string-name>
            <given-names>Kym</given-names>
            <surname>Overland</surname>
          </string-name>
          and
          <string-name>
            <given-names>Tiffany</given-names>
            <surname>Mindt</surname>
          </string-name>
          .
          <year>2002</year>
          .
          <article-title>Technology and Texts: Hearing the Student Voice</article-title>
          . (
          <year>2002</year>
          ).
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref6">
        <mixed-citation>
          [6]
          <string-name>
            <given-names>Alvaro</given-names>
            <surname>Galvis</surname>
          </string-name>
          .
          <year>2004</year>
          . Oportunidades educativas de las TIC. Colomb. Aprende. Recuper. http//www. Colomb. edu. co/html/investigadores/1609/articles-73523_ Arch. pdf (
          <year>2004</year>
          ) [2]
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref7">
        <mixed-citation>
          [7]
          <string-name>
            <given-names>J</given-names>
            <surname>Salinas de Sandoval and L Colombo de Cudmani</surname>
          </string-name>
          .
          <year>1992</year>
          . Los laboratorios de Física de
          <article-title>ciclos básicos universitarios instrumentados como procesos colectivos de investigación dirigida</article-title>
          .
          <source>Rev. Enseñanza la Física 5</source>
          ,
          <issue>2</issue>
          (
          <year>1992</year>
          ),
          <fpage>10</fpage>
          -
          <lpage>17</lpage>
          .
        </mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref8">
        <mixed-citation>
          [8]
          <string-name>
            <surname>Dorothy</surname>
            <given-names>L</given-names>
          </string-name>
          <string-name>
            <surname>Gabel</surname>
          </string-name>
          .
          <year>1993</year>
          .
          <article-title>Handbook of Research on Science Teaching and Learning Project</article-title>
          . ERIC.
        </mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>