1 Diseño y utilización de una App para reducir el método operativista en la resolución de problemas de ámbito STEM Calvo Prieto, L. F.† Herrero Martínez, R Paniagua Bermejo, S Física y Química Aplicadas Didáctica Física y Química Aplicadas Universidad de León Universidad de León Universidad de León León. España León. España León. España lfcalp@unileon.es rherm@unileon.es sergio.paniagua@unileon.es ABSTRACT Artículo referenciado An app has been designed to transform the classic engineering lecture based on simple problem solving by active dynamics of a Paniagua, S., Herrero, R., García-Pérez, A. I., & Calvo, L. F. (2019). playful nature, in which each student actively participates as a Study of Binqui. An application for smartphones based on the problems game in the resolution of a problem typical of STEM subjects. without data methodology to reduce stress levels and improve academic It has been detected that the way students face the resolution of a performance of chemical engineering students. Education for Chemical Engineers, 27, 61–70. https://doi.org/10.1016/j.ece.2019.03.003 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; 1 Introducción however, the real experience is not like that, but, precisely, it is La gamificación es conocida como el proceso relacionado con the acquisition of data, and more specifically, the knowledge of el pensamiento del jugador y las técnicas de juego para atraer what data to acquire, the real bottleneck in the resolution). In this usuarios y resolver problemas [1]. De esta manera, todo juego que way, and in order for students to value the importance of data lleve implícito el concepto de gamificación no sólo debe influir en acquisition for the resolution of a problem, an app is designed la conducta psicológica y social del jugador, sino que también debe and created that allows the student, always from a playful point servir para ayudar al mismo a la consecución de unas respuestas a of view, to solve STEM problems without previously knowing unos problemas planteados, de tal manera que los jugadores, cuanto the data that are necessary for its resolution. más juegan, más tiempo quieren dedicar al juego al incrementar su This article explains, on the one hand, how to introduce this new grado de confort y el número de respuestas encontradas [2]. methodology, based on problem solving from prior inquiry about Es necesario distinguir entre gamificación y videojuegos the data that are needed (PWD), showing several stages in order to convencionales [3] y entre gamificación juegos educativos de aula transform a conventional engineering problem into one that [2], caracterizándose la primera por presentar un entorno de disfrute follows the fundamentals of the new methodology proposal; on the en un contexto de aprendizaje voluntario, utilizando incentivos other hand, it shows the functioning of the app designed to wrap como puntaje, ranking, etc., además de, según algunos autores [4], this academic process in a playful activity for the student. acelerar la adquisición de conocimiento mejorando la capacidad de Statistical studies showed that university students using the PWD juicio y de toma de decisiones del jugador. methodology improved their academic results, as well as their Aunque son muchas las experiencias del uso de las TIC en el degree of satisfaction during the learning process. aula universitaria [5], el uso de las mismas por parte del alumno está condicionado al enfoque educativo que le otorgue el profesor, diferenciando, según Galvis [6], 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 KEYWORDS manera de resolver problemas por parte del alumnado de App docente. Metodología PWD. Resolución de asignaturas STEM, reduciendo su procedimiento operativístico problemas. Asignaturas STEM para dar paso a un modelo mucho más racional y cercano a su labor futura profesional. 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 Copyright © 2021 for this paper by its authors. Use permitted under Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). 2 esos datos para obtener un resultado numérico, que puede no ser la - “Bases de Ingeniería”, correspondiente a la titulación Grado en respuesta a la incógnita preguntada. Sin embargo, en el sector Biotecnología y que se imparte en segundo semestre de segundo industrial, cuando, ya como trabajadores, los alumnos tengan que curso del citado grado dentro de la Universidad de León. resolver cualquier situación, no dispondrán de fórmulas mágicas ni Por tanto, todas las actuaciones se realizan sobre todos los de los datos exclusivamente necesarios [7]. Serán esta última individuos de la población sobre los que se dirige la experiencia referencia, debe ser el alumnado quien deba plantearse cuál es el educativa, no siendo necesario la realización de un muestreo camino a seguir para resolver la situación, y, dependiendo del representativo de la población. 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 4 Diseño experimental aquella persona que gastando la menor cantidad de presupuesto en Se ha creado una aplicación para móviles de última generación mediciones sea capaz de resolver el problema [8]. (gratuita y sin publicidad) que trabajará, de forma lúdica, sobre la En función de lo comentado anteriormente, se pretende innovar en metodología PWD. Cada alumno, al darse de alta en la aplicación, la forma de realizar problemas de ámbito STEM por parte del contará con 200 puntos de partida. Se le irán planteando diferentes alumno universitario. De forma convencional, al resolver un problemas a resolver, relacionados con las asignaturas en las que problema, el alumno se ve abocado a buscar aquellas ecuaciones está matriculado y que afecten a este proyecto. Estos problemas, que pongan en relación los datos e incógnitas proporcionados en el como ya se ha comentado, carecen de datos para su resolución. El enunciado, cayendo así en un puro operativismo. No basta, pues, alumnado deberá decidir, de entre todos los que le ofrece la denunciar dicho operativismo: se trata de hacerlo imposible aplicación, qué datos son realmente necesarios para la resolución atacando sus causas. La comprensión de que la presencia de los del problema y podrá adquirir esos datos utilizando sus puntos datos en el enunciado, así como la indicación de todas las (cuantos más datos solicite, más puntos gastará). Una vez resuelto condiciones existentes (todo ello como punto de partida) responde el ejercicio, se podrá acceder a un ranking de jugadores para ese a concepciones inductivistas y orienta incorrectamente la ejercicio (la primera posición será para el alumno que, habiendo resolución (los científicos han de buscar los datos que consideran resuelto el ejercicio, haya gastado menos puntos, es decir, el pertinentes, es decir, que no se encuentran con ellos encima de la jugador que cuente con más puntos y, en igualdad de puntos, el que mesa). haya tardado menos tiempo). Una serie de capturas de pantalla de De esta manera, se diseña una App docente con el propósito de un dispositivo móvil con la App pueden verse en la Figura 1 transformar las clásicas dinámicas docentes basadas en la Es necesario aclarar que la utilización de la App ha sido de carácter resolución de problemas mediante pizarra y tiza en dinámicas voluntario, con lo que permitirá tener dos grupos de análisis: el activas de carácter lúdico. 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 2 Objetivos Se plantea como objetivo genera destruir el puro operativismo del Tabla 1 - Variables operativizadas utilzadas en el estudio alumnado en la resolución de problemas de ámbito STEM intentando abrir su mente a la resolución real de los mismos (es Variable Nombre Escala de Valores/Rango decir, sin datos y sin indicaciones de las condiciones existentes) Variable medida mediante un nuevo modelo denominado PWD (problemas sin Descarga Nominal 0: no BINQUI datos) App dicotómica 1: sí Para lo que se incluyen dos objetivos específicos: (1) Diseñar y 0: no Aprobar Nominal crear una App que, de forma lúdica, inculque a los alumnos la Aprobado 1: sí asignatura politómica necesidad de resolver problemas sin recurrir al clásico y poco 2: no presentado eficaz, método operativista. (2) Comprobar si el uso del nuevo Nota NotaExam Cuantitativa 0-10 examen modelo PWD mejora los resultados académicos del alumnado. 3 Población muestral 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. 3 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 Conclusiones 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. 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 Situación actual de la App 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). Figura 1: Capturas de la pantalla de la App. AGRADECIMIENTOS 5 Resultados Este trabajo ha sido realizado gracias a la financiación recibida por el Vicerrectorado de Profesorado de la Universidad de León y su Mediante la prueba de chi cuadrado para las variables BINQUI y programa PAGID (Plan de Apoyo a los Grupos de Innovación Aprobado se determina que la aplicación diseñada está Docente). 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 REFERENCES alumnos no presentados como no aprobados). Además, se utiliza la [1] Gabe Zichermann and Christopher Cunningham. 2011. Gamification by design: Implementing game mechanics in web and prueba ETA para relacionar ambas variables, llegando a la mobile apps. ‘ O’Reilly Media, Inc.’ conclusión de que cuando la variable App actúa como dependiente, [2] Karl M Kapp. 2012. The gamification of learning and se llega a explicar el 85,37 % de su variabilidad (0.9242) mientras instruction: game-based methods and strategies for training and que cuando es la nota del examen la que actúa como dependiente education. John Wiley & Sons. se explica solamente el 23,91 % de la variabilidad. [3] Juho Hamari and Jonna Koivisto. 2013. Social Motivations To Se dio un paso más en este estudio para tener en cuenta el hecho de Use Gamification: An Empirical Study Of Gamifying Exercise. In que un alumno puede que haya descargado la aplicación, pero casi ECIS. no haya interactuado con ella. Esta variable estaría disfrazando los [4] Ricardo Tejeiro Salguero and Manuel Pelegrina del Río. 2008. resultados mostrados hasta ahora, con lo que, para evitar su efecto, La psicología de los videojuegos. Ediciones Aljibe. se propone una nueva prueba estadística que compare la puntuación [5] Kym Overland and Tiffany Mindt. 2002. Technology and Texts: Hearing the Student Voice. (2002). que el alumno obtiene en la aplicación (a mayor puntuación, mayor [6] Alvaro Galvis. 2004. Oportunidades educativas de las TIC. uso de la misma) con la calificación final del examen. Tras realizar Colomb. Aprende. Recuper. http//www. Colomb. edu. un gráfico de dispersión entre estas dos variables y realizar un co/html/investigadores/1609/articles-73523_ Arch. pdf (2004) [2] análisis de correlación de Pearson (tras verificar la normalidad de [7] J Salinas de Sandoval and L Colombo de Cudmani. 1992. Los las variables), se observa que existe una correlación positiva laboratorios de Física de ciclos básicos universitarios significativa (p<0.05) entre las dos variables consideradas de 0.824, instrumentados como procesos colectivos de investigación dirigida. explicando un 67.9 % (rxy2) de la variabilidad, lo que indica que, Rev. Enseñanza la Física 5, 2 (1992), 10–17. aunque el uso puntual de la App no estuviera relacionado con la [8] Dorothy L Gabel. 1993. Handbook of Research on Science Teaching and Learning Project. ERIC.