Estrategia de enseñanza con metodología de aprendizaje basado en juego, para el mejoramiento del desempeño académico y la motivación de estudiantes en cursos de matemáticas de primer año de ingeniería

Abstract

[spa] El desarrollo de las habilidades matemáticas para los futuros ingenieros es algo esencial. El aprendizaje basado en juegos-GBL y la gamificación han sido ampliamente utilizados en la educación básica, sin embargo, no ha sido tanta su difusión en la educación superior. El objetivo central de este trabajo doctoral es implementar una estrategia pedagógica que, fundamentada en la metodología de aprendizaje basado en juegos-GBL, permita incrementar los niveles de motivación de los estudiantes de primer año de matemáticas en Ingeniería de la Universidad Santo Tomás-Seccional Bucaramanga. Para tal fin, se utilizó la metodología de Investigación Basada en Diseño- IBD con un enfoque mixto; implementando tres iteraciones (0, 1 y 2), generando en cada una de estas un portafolio de actividades gamificadas para la enseñanza de la matemática y el proceso de rediseño entre cada ciclo. La investigación contó con la participación de 25 estudiantes en la iteración piloto (iteración 0) y 81 estudiantes, distribuidos en las iteraciones 1 y 2. La organización de los grupos no fue aleatoria y fue previamente organizado por el Departamento de Ciencias Básicas de la Universidad Santo Tomas-Seccional Bucaramanga. Calculo Diferencial fue el espacio académico elegido para la intervención, siendo este el de mayor reprobación antes de la realización de esta investigación. La variable o categoría de mayor interés para la presente tesis doctoral fue la motivación de los estudiantes hacia su proceso académico. El marco de referencia utilizado es el Modelo de diseño instruccional basado en motivación de Jhon Keller, denominado de forma sintetizada Modelo ARCS. Las cuatro dimensiones de mayor interés de dicha variable o categoría son Atención, Relevancia, Confianza y Satisfacción. Desde el enfoque cualitativo, siete grupos focales fueron organizados. Un análisis en contexto (KWIC por sus siglas en inglés) fue implementado. Desde el enfoque cuantitativo, la encuesta para medir niveles de motivación SIMMS fue adaptada y desarrollada, así como una encuesta sobre trabajo colaborativo. La investigación generó como resultados que la estrategia pedagógica (conjunto de actividades diseñadas) mediadas por juegos permitieron fomentar la motivación de los estudiantes en el proceso de aprendizaje de las matemáticas; estimulando la confianza, la atención, la relevancia, la satisfacción, la emoción, el trabajo en equipo, entre otros. En conclusión, el aprendizaje basado en juegos hace posible fortalecer la motivación de los estudiantes en el proceso educativo de la matemática en ingeniería, generando como impacto de esta un mayor compromiso con el programa y mejores resultados en el rendimiento académico.

[cat] El desenvolupament de les habilitats matemàtiques per als futurs enginyers és essencial. L'aprenentatge basat en jocs-GBL i la gamificació han estat àmpliament utilitzats en l'educació bàsica, però no ha estat tanta la seva difusió a l'educació superior. L'objectiu central d'aquest treball doctoral és implementar una estratègia pedagògica que, fonamentada en la metodologia d'aprenentatge basat en jocs-GBL, permeti incrementar els índexs de motivació dels estudiants de primer any de matemàtiques d’Enginyeria de la Universitat Santo Tomás-Seccional Bucaramanga . Amb aquesta finalitat, es va utilitzar la metodologia de Recerca Basada en Disseny-IBD amb un enfocament mixt; implementant tres iteracions (0, 1 i 2), generant a cadascuna un portafoli d'activitats gamificades per a l'ensenyament de la matemàtica i el procés de redisseny entre cada cicle. La investigació va comptar amb la participació de 25 estudiants a la iteració pilot (iteració 0) i 81 estudiants, distribuïts a les iteracions 1 i 2. L'organització dels grups no va ser aleatòria i va ser prèviament organitzat pel Departament de Ciències Bàsiques de la Universitat Sant Tomas-Seccional Bucaramanga. Càlcul Diferencial va ser l'espai acadèmic elegit per a la intervenció, i aquest és el de més reprovació abans de la realització d'aquesta investigació. La variable o categoria de més interès per a aquesta tesi doctoral va ser la motivació dels estudiants cap al seu procés acadèmic. El marc de referència utilitzat és el Model de disseny instruccional basat en motivació de Jhon Keller, anomenat de forma sintetitzada Model ARCS. Les quatre dimensions de més interès d'aquesta variable o categoria són Atenció, Rellevància, Confiança i Satisfacció. Des de l’enfocament qualitatiu, set grups focals van ser organitzats. Una anàlisi en context (KWIC per les sigles en anglès) va ser implementada. Des de l'enfocament quantitatiu, l'enquesta per mesurar nivells de motivació SIMMS va ser adaptada i desenvolupada i així com una enquesta sobre treball col·laboratiu. La investigació va generar com a resultats que l'estratègia pedagògica (conjunt d'activitats dissenyades) mitjançant jocs va permetre fomentar la motivació dels estudiants en el procés d'aprenentatge de les matemàtiques; estimulant la confiança, l'atenció, la rellevància, la satisfacció, l'emoció, la feina en equip, entre d'altres. En conclusió, l'aprenentatge basat en jocs fa possible enfortir la motivació dels estudiants en el procés educatiu de la matemàtica en enginyeria, generant com a impacte d'aquesta un compromís més gran amb el programa i millors resultats en el rendiment acadèmic.

[eng] Developing mathematical skills for future engineers is essential. Game-based learning-GBL and gamification have been widely used in basic education, however, it has not been as widespread in higher education. The main objective of this doctoral work is to implement a pedagogical strategy that, based on the methodology of learning based on games-GBL, allows to increase the motivation indexes of the first-year students of mathematics in Engineering at the Universidad Santo Tomás-Seccional Bucaramanga. For this purpose, the methodology of Research Based on Design-IBD was used with a mixed approach, implementing three iterations (0, 1 and 2), generating in each of these a portfolio of gamified activities for the teaching of mathematics and the redesign process between each cycle. The research had the participation of 25 students in the pilot iteration (iteration 0) and 81 students, distributed in iterations 1 and 2. The organization of the groups was not random and was previously organized by the Department of Basic Sciences of the University Santo Tomas-Bucaramanga Section. Differential Calculus was the academic space chosen for the intervention, this being the one with the highest disapproval before carrying out this research. The variable or category of greatest interest for this doctoral thesis was the motivation of the students towards their academic process. The reference framework used is Jhon Keller's Motivation-based Instructional Design Model, synthetically called the ARCS Model. The four dimensions of greatest interest of said variable or category are Attention, Relevance, Trust, and Satisfaction. From the qualitative approach, seven focus groups were organized. An analysis in context (KWIC) was implemented. From the quantitative approach, the survey to measure levels of motivation SIMMS was adapted and developed, as well as a survey on collaborative work. The research generated as results that the pedagogical strategy (set of designed activities) mediated by games allowed to promote the motivation of the students in the process of learning mathematics, stimulating confidence, attention, relevance, satisfaction, emotion, teamwork, among others. In conclusion, game-based learning makes it possible to strengthen the motivation of students in the educational process of mathematics in engineering, generating as an impact a greater commitment to the program and better results in academic performance.