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Introducción
En los tiempos actuales el uso de las tecnologías en la enseñanza ha marcado pautas en los sistemas educativos como alternativa para lograr el protagonismo del estudiante que cada vez más rechaza la enseñanza tradicional. "Es común en el campo de educación y tecnología mirar las nuevas tecnologías como poderosas para ayudar a las escuelas a dar cuenta de poblaciones de estudiantes cada vez más diversificadas" (Moreira, 2021, p.145).
Uno de los modelos educativos más prometedores, en cuanto al uso de las tecnologías con fines educativos es el aula invertida, que consiste en que "los alumnos y alumnas estudiarán por sí mismos los conceptos teóricos que el docente les facilite y el tiempo de clase será aprovechado para resolver dudas, realizar prácticas e iniciar debates relevantes con el contenido" (Aguilera-Ruiz et al., 2017). No obstante, se coincide con Alarcón y Alarcón (2021), en que:
… la clase invertida postula una transformación radical para estudiantes y docentes, que sin duda se han de apreciar obligados a salir de su zona de confort en aras de alcanzar un cambio en el modo de aprender y de enseñar. (p.153)
"En este método, el profesor asume un nuevo rol como guía durante todo el proceso de aprendizaje de los estudiantes y deja de ser la única fuente o diseminador de conocimiento". (Pérez et al., 2018, p. 115). Por su parte, el estudiante "tiene que aprender los contenidos fuera del aula y trabajar los procedimientos dentro de ella" (Pérez et al., 2018, p. 115) de modo que el alumno "se convierte en el protagonista de su aprendizaje" (Aguilera-Ruiz et al, 2017, p.262).
De acuerdo con Pérez et al. (2018):
La utilización de la Estrategia Didáctica del Aula Invertida para la enseñanza de la Física permite que los estudiantes se involucren en el autoaprendizaje en la casa a través de la investigación, desarrollando las capacidades de la observación, análisis, reflexión, síntesis, resolución de problemas, etc. (p. 113)
Se coincide con Cedeño et al. (2021) en que "el modelo de aula invertida ha ganado prominencia a medida que los avances en la tecnología ofrecen progresivas oportunidades de dirección ubicuo". (p. 292), con ello se abren nuevas oportunidades a los estudiantes que ahora pueden acceder a los materiales docentes desde diferentes lugares y tiempos, al seguir el curso de forma asincrónica adaptado a su propio ritmo de aprendizaje.
Tales avances tecnológicos han dado lugar a los entornos virtuales de aprendizaje que "son ambientes diseñados para fortalecer el aprendizaje de los estudiantes a través de la virtualidad, haciendo uso de las herramientas que ofrecen las Tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC)." (Morales et al., 2021, p. 302). TIC se refiere a tecnología de la información y las comunicaciones.
Uno de los entornos virtuales más usados es la plataforma Moodle cuyas potencialidades para el aprendizaje la convierten en la plataforma de enseñanza online más extendida a nivel mundial, a decir de Delgado y Vélez (2021, p. 13).
La combinación al aula invertida con la plataforma Moodle posibilita el acceso a contenidos seleccionados por el docente, para su uso antes, durante y después de clases, o como espacio colaborativo para facilitar la interacción entre estudiantes y profesores fuera de la clase, a través del espacio virtual. (Hernández-Silva y Tecpan, 2017, p.195) Se coincide con Delgado y Vélez (2021) en el que, dado el carácter virtual de la plataforma, la comunicación con los estudiantes es permanente por lo que se puede llevar un control de los avances y de las posibles debilidades del proceso de aprendizaje. (p. 24) Además, ha demostrado ser muy efectiva con estudiantes que prefieren un aprendizaje protagónico y responsable, como plantea Hidalgo et al., (2021, p. 192).
A partir de los aspectos teóricos antes expuestos, este artículo se propone como objetivo socializar los resultados del aprendizaje y el nivel de aceptación de los estudiantes de un curso de Física Atómica y Nuclear aplicando la modalidad de aula invertida implementada en la plataforma Moodle, en la formación inicial de profesores de Física en la Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas en el curso 2020.
Materiales y métodos
Se siguió un enfoque materialista-dialéctico en el que se conjugaron métodos cuantitativos y cualitativos a partir de un estudio de casos conformado por un grupo de seis estudiantes de profesorado en la especialidad de Física que siguieron el curso de Física Atómica y Nuclear en la modalidad de aula invertida implementada en la plataforma Moodle. El estudio se dirigió a indagar sobre el aprendizaje de los estudiantes, su aceptación respecto a la modalidad empleada en el curso y la posible correlación entre el aprendizaje y la aceptación.
Para indagar sobre el aprendizaje se siguió un diseño de series cronológicas con siete cortes correspondientes a los siete temas en que se estructuró el curso.
Las mediciones del aprendizaje se realizaron usando tres tipos de recursos disponibles en la plataforma Moodle: fórum de discusión, tarea y examen. Para cada uno de estos recursos se elaboró una serie temporal con las mediciones correspondientes a cada uno. Las calificaciones (mediciones del aprendizaje) se realizaron según la escala usada en la educación superior en Cuba (2 mal, 3 regular, 4 bien y 5 - excelente). Los datos se ilustran usando gráficos de barras para cada estudiante en cada uno de los temas en que se estructuró la asignatura.
Para indagar acerca de la aceptación de los estudiantes sobre la clase invertida implementada en la plataforma Moodle se aplicó una encuesta con seis ítems que fueron respondidos usando una escala estimativa con tres categorías: bajo, medio y alto.
Los ítems de la encuesta fueron:
¿La disponibilidad en línea le permitió revisar los temas en cualquier momento y lugar?
¿La metodología de clase invertida, mejoró su autoaprendizaje?
¿Esta metodología propicia la colaboración entre los compañeros?
¿Le resultó útil la retroalimentación por parte del profesor?
¿Sus conocimientos y habilidades informáticas fueron suficientes para su desempeño en la plataforma Moodle?
¿Considera factible hacer todo el intercambio con el profesor por medio de la plataforma?
Los datos de la encuesta se representaron usando las caras de Chernoff que "es un método gráfico creado para la visualización rápida y entretenida de datos multidimensionales, que permiten una representación iconográfica de la información, a través de los rasgos de la cara" (Alves de Castro et al., 2012, p.4). Con esta representación se pueden descubrir correlaciones entre las variables estadísticas que se configuran en una misma cara.
Para cada estudiante se construyó una cara de Chernoff considerando sus percepciones expresadas en las respuestas a la encuesta. Para ello, se asignó a cada uno de los ítems un rasgo en la cara. Se consideró, además, que cada rasgo pudiera adoptar una de tres configuraciones según la categoría (alto, medio o bajo) asignada por el estudiante en el ítem correspondiente.
Los rasgos de las caras de Chernoff y sus configuraciones se asociaron a cada uno de los ítems de la encuesta y sus categorías como sigue:
Concavidad de la boca - ¿La disponibilidad en línea le permitió revisar los temas en cualquier momento y lugar? (cóncava hacia arriba - alto, sin concavidad - medio y cóncava hacia abajo - bajo).
Largo de la nariz - ¿La metodología de clase invertida, mejoró su autoaprendizaje? (A mayor largo más alta es la categoría asignada).
Ancho de la nariz - ¿Esta metodología propicia la colaboración entre los compañeros? (A mayor ancho más alta es la categoría asignada).
Longitud del eje vertical del ojo - ¿Le resultó útil la retroalimentación por parte del profesor? (A mayor longitud más alta es la categoría asignada)
Longitud del eje horizontal del ojo - ¿Sus conocimientos y habilidades informáticas fueron suficientes para su desempeño en la plataforma Moodle? (A mayor longitud más alta es la categoría asignada).
Inclinación de las cejas - ¿Considera factible hacer todo el intercambio con el profesor por medio de la plataforma? (Inclinadas hacia adentro alto; no inclinadas medio e inclinadas hacia afuera bajo).
El tamaño de la cara no se asoció a ningún ítem por lo que se tomó un tamaño estándar para todas las caras. Para indagar la posible correlación entre el aprendizaje y la aceptación, las caras de Chernoff se colorearon según el valor de la nota final del curso alcanzada por cada estudiante a partir del siguiente código (2 rojo; 3- amarillo, 4 - verde y 5 - azul). Las caras se construyeron de forma automatizada usando la aplicación "caras de Chernoff" disponible en el sitio: https://gramener.com/faces/
Contexto y participantes
El curso de Física Atómica y Nuclear se estructuró en siete temas. Cada tema se estructuró en una conferencia y dos clases prácticas. Los temas fueron:
Naturaleza ondulatoria de la materia.
Estructura del átomo de Hidrógeno.
Atómica. Rayos X.
Atómica. Láser.
Física Nuclear.
Desintegraciones radiactivas. Leyes de la desintegración radiactiva
Reacciones nucleares.
En el aula virtual se publicaron las conferencias en Power point, la bibliografía para profundizar en los contenidos y las guías para la realización de las clases prácticas en PDF.
Las conferencias se centraron en la presentación teórica del contendido, atendiendo a tres aspectos: el enfoque histórico seguido en la obtención de los conocimientos científicos, su lugar dentro de la teoría atómica y nuclear y su utilidad para explicar los fenómenos desde el punto de vista científico y tecnológico. Pues se coincide con Aguilar (2018), en la necesidad de revelar el carácter sociocultural de la ciencia y en particular de la Física.
La bibliografía contenía los libros de textos básicos y artículos científicos actualizados sobre cada tema.
Las guías para la realización de las clases prácticas se conformaron en dos partes, una con problemas resueltos y otra con problemas propuestos. La entrega de los problemas propuestos se asignó de forma aleatoria, de modo que cada estudiante debía entregar un problema por tema.
A través del foro de discusión se abordaron temáticas de profundización en aspectos teóricos mediante la resolución de problemas de carácter cualitativo relacionados con el contenido tratado. Ejemplo: Foro de discusión tema 5: ¿Por qué el hombre en la actualidad necesita conocer de la existencia del núcleo atómico? La calificación del foro de discusión las realizaba el profesor a partir de la calidad de las intervenciones de cada estudiante.
Mediante el recurso tarea, los estudiantes podían entregar las soluciones a los problemas propuestos en la guía de clase práctica. Estos problemas median el mismo objetivo, pero el enunciado era diferente para cada estudiante.
La calificación de las tareas las realizaba el profesor siguiendo la propuesta de Guerra et al. (2022) consistente en comunicar a los estudiantes, a través de la plataforma Moodle, la calificación acompañada de comentarios de retroalimentación con sugerencias y señalamientos a fin de que lo ayudaran a comprender las soluciones e identificar en qué aspecto de dicha solución se había equivocado.
El examen se usó para resolver preguntas de completamiento de frases, relacionar columnas y ordenar cronológicamente. Cada pregunta del recurso examen contó con 10 ítems. Los estudiantes tenían la posibilidad de realizar dos intentos para responder.
La calificación de los exámenes se realizó de forma automatizada en una escala de 0 a 10 puntos en dependencia de la cantidad de ítems correctos (cada ítem valía un punto). Para hacer compatible el resultado con la escala de calificación usada en la educación superior en Cuba el puntaje obtenido por cada estudiante se dividía por 2 y se aproximaba al entero más cercano por defecto. Excepto los valores iguales o menores que cuatro que se hacían corresponder con la calificación 2 (mal).
A través de la mensajería privada se aclararon las dudas tanto de los contenidos de la conferencia como de los problemas de clase práctica.
Los datos se recogieron en siete cortes correspondientes a cada de uno de los temas del curso para formar una serie cronológica, que en cada caso contó con tres mediciones, en correspondencia con los tres tipos de recursos empleados para la evaluación.
La asignatura no tuvo examen final. La nota del curso se otorgó promediando las calificaciones alcanzadas en cada una de las evaluaciones realizadas mediante el foro de discusión, las tareas entregadas y los exámenes. El valor resultante se aproximó al entero más cercano. Además, esta nota podía mantenerse si el estudiante entregó en tiempo todas las actividades, en caso contrario se descontaba un punto.
La estructura del curso quedó como se muestra en la figura 1.
El proceso diseñado se aplicó a un grupo de 6 estudiantes del cuarto año de la carrera Licenciatura en Educación. Física, en el curso 2020 en la Universidad Central "Marta
Abreu" de las Villas, Cuba. La propuesta se aplicó en el único grupo de la especialidad en la etapa en que se realizó la investigación.
Los estudiantes de la muestra tenían un rendimiento académico medio, con un promedio de 3,78 puntos al momento de comenzar la investigación. Hasta esa ocasión no habían desarrollado la docencia de forma virtual.
En cuanto a la disponibilidad de recursos, cada uno de los estudiantes tenía al menos un teléfono celular. La conexión al aula virtual se realizaba de forma gratuita a través de la Empresa de telefonía cubana "ETECSA".
Resultados
El curso se implementó en la plataforma Moodle y se le dio seguimiento a través de los distintos recursos destinados a ello.
La participación de los estudiantes en los foros de discusión fue muy poca en el primer tema, pero se fue incrementando. Aunque todos los estudiantes entraron al menos una vez a cada fórum. A partir del tercer tema la cantidad de participaciones por estudiantes se incrementó, aspecto que repercutió positivamente en la calidad de las intervenciones y las calificaciones obtenidas. Figura 2.
Los estudiantes con más bajos resultados fueron el 1 y el 3 con una y dos evaluaciones desaprobadas respectivamente. Además, solo obtuvieron una evaluación de 4 puntos, el resto de las evaluaciones las aprobaron con el valor mínimo (3 puntos).
El resto de los estudiantes en la mayoría de las calificaciones alcanzaron un puntaje de 4. Las mejores calificaciones las alcanzó el estudiante 6 con todos los puntajes de 4 o 5. Figura 2. Las dificultades que llevaron a bajos puntajes en el fórum de discusión se concretaron en que las intervenciones eran poco argumentadas.
Fig. 2 - Resultados de las evaluaciones del fórum de discusión, por temas, para cada estudiante de la muestra
En cuanto al recurso tarea, tanto en las entregas como en el proceso de solución los estudiantes presentaron muchas dudas que provocaron un amplio flujo en la mensajería privada. Las dudas se refirieron al contenido físico y al modo de interactuar con la plataforma para subir las entregas.
El principal inconveniente en la edición de las soluciones estuvo dado en las dificultades presentadas por los estudiantes para trabajar con el editor de ecuaciones y con aplicaciones para reproducir los dibujos y gráficas necesarios para elaborar los diagramas y modelaciones auxiliares en las soluciones.
Las dificultades anteriores limitaron las entregas de las tareas del tema 1 en tiempo, por tal razón se ofreció la posibilidad de resolver los problemas en papel, tomarles fotos a las soluciones e insertarlas en Word, para finalmente convertir el documento a formato a PDF. Para ello fue necesario elaborar un documento en el que se describía el procedimiento para realizar estas acciones y subirlo a la plataforma.
En los resultados de las calificaciones de las tareas se observó que el estudiante 1 fue el que obtuvo peores calificaciones con tres tareas desaprobadas (2 puntos), Los estudiantes 2 y 3 tuvieron dos tareas desaprobadas cada uno. El estudiante 4, aunque aprobó todas las tareas sus puntajes no rebasaron el mínimo (3 puntos). Los mejores resultados los alcanzaron los estudiantes 4 y 5, con puntajes entre 4 y 5, excepto en la tarea del tema 1 en que el estudiante 4 obtuvo 3 puntos. Figura 3.
En cuanto a los resultados de los exámenes, la mayoría de los estudiantes obtuvo puntajes más bajos que en los recursos anteriores. En la figura 4 se observa que los estudiantes 1 y 2 alcanzaron los resultados más bajos con 4 y 3 exámenes desaprobados respectivamente.
En la nota final todos los estudiantes resultaron aprobados en la nota promediada, aunque uno resultó desaprobado (estudiante 1) puesto que la mayoría de las entregas las realizó fuera de tiempo por lo que su calificación final se descontó un punto. Este estudiante realizó la mayoría de las entregas en el tiempo destinado a los dos últimos temas. Otros dos estudiantes (el 4 y el 2) se comportaron de forma similar en las entregas razón por la cual su nota final se penalizó quedando definitivamente en 3 puntos. (Tabla 1)
Tabla 1 - Nota final de la asignatura.
| Estudiante | Promedios | Nota | Entrega en tiempo | Nota final |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2,7 | 3 | No | 2 |
| 2 | 3,1 | 4 | No | 3 |
| 3 | 2,9 | 3 | Sí | 3 |
| 4 | 3,2 | 4 | No | 3 |
| 5 | 3,7 | 4 | Sí | 4 |
| 6 | 4,4 | 4 | Sí | 4 |
La aceptación de los estudiantes sobre el aula invertida fue favorable en la mayoría de los ítems, excepto en el ítem que indaga sobre la suficiencia de los conocimientos y habilidades informáticas para su desempeño en la plataforma Moodle. Se registró que los estudiantes tuvieron una mejor aceptación sobre: la disponibilidad en línea para permitir la revisión de los temas en cualquier momento y lugar y la factibilidad de la clase invertida para mejorar su autoaprendizaje. Figura 5.
Fig. 5 - Frecuencias en las percepciones de los estudiantes sobre el aula invertida y su implementación Moodle
En cuanto a las correlaciones individuales de las percepciones de los estudiantes se constató que el estudiante 1 seleccionó la categoría bajo en todos los ítems, excepto en el ítem 4 que selecciono la categoría medio. Ello se evidencia en que la nariz es más ancha que larga. Para este estudiante el aspecto más favorable de la metodología empleada fue la colaboración entre los compañeros. Este estudiante, además resultó desaprobado por lo que se observa correspondencia entre la aceptación baja y los bajos resultados del aprendizaje. (Estudiante 1 figura 6.)
Para los estudiantes 2, 3 la aceptación sobre el aula invertida en la plataforma Moodle fue más favorable aspecto que se evidencia en la configuración de cada una de las caras, aunque en algunos ítems seleccionaron la categoría bajo. En conjunto pudiera decirse que hay una tendencia a una aceptación media con mejor aceptación en el estudiante 3 que en el 2. (Estudiantes 2 y 3 figura 6.)
Con el estudiante 4 sucede algo curioso, la configuración obtenida en la cara parece evidenciar una tendencia hacia una aceptación alta, sin embargo, la pequeña longitud del eje horizontal de los ojos provoca una configuración en la que se evidencia alguna dificultad. Ello tiene correspondencia con las dificultades presentadas por este estudiante para realizar las entregas de las tareas razón por la cual su nota final fue 3 puntos. (Estudiante 4 figura 6).
Por último, los estudiantes 5 y 6 tuvieron una aceptación alta de la metodología empleada y además se observó correspondencia con el grado de aceptación y la nota final. (Estudiantes 5 y 6 figura 6)
Discusión
El uso la clase invertida a través de plataformas virtuales ha ido incrementándose en los últimos tiempos y ha evidenciado buenos resultados en diferentes niveles de educación (Cedeño et al., 2021). También en esta experiencia se han alcanzado resultados alentadores que muestran coincidencia con los alcanzados por Cedeño et al. (2021) y por Hernández-Silva y Tecpan (2017); aun cuando se observan algunas barreras.
En primer lugar, se observó que al inicio de la implementación del aula invertida se requirió mucho trabajo por parte del profesor, no solo en garantizar el funcionamiento de la plataforma Moodle, sino por el gran cúmulo de dudas que generó en el estudiantado, habituado a clases presenciales. Estos resultados coinciden con los presentados por Pérez et al. (2018) quienes reconocen la intensidad del trabajo del profesor en el período inicial de la clase invertida.
En segundo lugar, también al inicio, se detectó que los estudiantes hacían cierto rechazo al estudio previo del material docente. Para atenuar esta dificultad, coincidiendo con Espinosa, Solano y Veit (2018) se tuvo en cuenta que "la preparación previa a las clases tenga un papel importante en la asignación de los conceptos de evaluación en la disciplina". (p.70) Por esta razón a partir del segundo tema, de modo general, los resultados alcanzados por los estudiantes fueron mejores.
Por último, un aspecto sobre el que no se encontraron referentes en la bibliografía consultada fue el modo en que los conocimientos y habilidades informáticas inciden en el desempeño del estudiante cuando se aplica una metodología de clase invertida usando plataformas virtuales. En la investigación se constató, a partir de las entregas y el intercambio con los estudiantes, que ellos presentaron dificultades en el trabajo con el editor de ecuaciones y la elaboración de gráficos y dibujos automatizados, recursos imprescindibles para comunicar las soluciones de problemas físicos. Estas dificultades incidieron de forma negativa en la aceptación de esta metodología por parte de los estudiantes (ver longitud del eje horizontal de los ojos en la figura 6). Por esta razón, se sugiere profundizar en este aspecto en futuras investigaciones que evidencien particularidades más concretas en la implementación de este tipo de metodología en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física.
Los resultados del aprendizaje son prometedores, puesto que de los seis estudiantes de la muestra solo uno resultó desaprobado en el curso. Ello evidencia que el uso del aula invertida fue efectivo, aunque como señalan Cedeño et al (2021) "con la supervisión y coordinación del docente" (p. 306), que tiene que transformar su rol en el proceso de enseñanza aprendizaje.
En cuanto a la aceptación del aula invertida implementada en la plataforma Moodle, aunque la reducida muestra utilizada en la presente investigación no ofrece resultados concluyentes, se constató que la mayoría de los estudiantes otorgan categorías de alta y media lo que coincide con los resultados publicados por Hidalgo et al. (2021) y por Ñique-Carbajal y Díaz-Manchay (2021). Según estos últimos, "la estrategia del aula invertida aplicada a los estudiantes fue satisfactoria desde su percepción" (p. 247).
Los resultados alcanzados tanto en la evaluación del aprendizaje como en el nivel de aceptación corroboran "las potencialidades del aula invertida en el aumento de la motivación y el rendimiento del estudiante" (Estrada et al., 2021, p.12), aunque sería oportuno realizar nuevas investigaciones que permitan corroborar estos resultados con muestras más grandes.
