Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales

Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Experiences in the Application of an Improvement Cycle in the practices of Digital Electronic Circuits INGENIERÍAS Betsaida Alexandre Barajas ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5200-7103 Universidad de Sevilla Departamento de Tecnología Electrónica balexandr[email protected] DOI: http://dx.doi.org/10.12795/9788447231003.026 Pp.: 555-572 Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 556 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Contexto educativo La experiencia de diseño y aplicación de este Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) se desarrolló en las Practicas de Laboratorio de la asignatura Circuitos Electrónicos Digitales (CED). Es una asignatura de primer curso que se imparte en el primer cuatrimestre de forma simultánea en varias titulaciones del Grado en Ingeniería Informática: Ingeniería de Computadores, Ingeniería de Tecnologías e Ingeniería del Software. En las Prácticas de Laboratorio los alumnos deben montar circuitos previamente explicados en clase, y usando los equipos de laboratorio toman las medidas que les permitan comprobar el funcionamiento de los circuitos. Las sesiones de practica tienen una duración de 2 horas. Cada una de estas, parte de unos enunciados o boletines que el profesor ha proporcionado con antelación. Previo a la práctica, el alumno debe haber leído los enunciados, así como hacer un estudio teórico y el esquemático de los circuitos para llegar al laboratorio a montarlos para poder tomar las medidas. Pero la realidad es que un gran porcentaje de alumnos carece de la motivación para revisar conscientemente los enunciados antes de llegar al laboratorio, por lo que al inicio de las sesiones para ponerlos en contexto el profesor a través de una pequeña presentación explica lo que se va a hacer en la práctica y les indica los esquemas que deben montar. Los alumnos parten de estos esquemáticos y montan los circuitos. En la gran mayoría de los casos ocurre que el circuito no funciona adecuadamente y como los estudiantes no han asimilado el esquemático y menos aún el funcionamiento correcto del circuito, dedican la mayor parte del tiempo a buscar donde está el fallo y a solucionarlo. Generalmente no pueden tomar medidas, ni culminar con éxito las practicas. Esto genera estrés en el alumnado y en el profesorado, ya que no se cumplen los objetivos. Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 557 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Diseño previo del Ciclo de Mejora en el Aula Con la intención de mejorar la situación antes mencionada, se plantea el diseño de un Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) en las Practicas de Laboratorio de CED. Primero se definieron los contenidos que se deseaba que los estudiantes aprendieran durante el CIMA a través de problemas claves que describen los aprendizajes deseables; luego se diseñó el Modelo Metodológico posible a emplear, posteriormente se proyectó la secuencia de las actividades a realizar y por último se diseñaron los cuestionarios inicial-final a través de los cuales se podía hacer un seguimiento de la evolución del aprendizaje de los alumnos. A continuación, se detallan cada una de estas fases. Mapa de Contenidos Generalmente cuando se programan los contenidos se hace referencia a conceptos de la disciplina, pero la realidad es que no es lo único que se debe tener en cuenta. Por lo que se diferenciaron tres grupos de contenidos: los conceptuales, estos se refieren a conceptos y principios de la disciplina; los procedimentales, aquí se engloban las habilidades y destrezas, bien sean psicomotrices intelectuales y finalmente los actitudinales, los cuales están relacionados con valores y actitudes (Porlán, 2017). También se propuso una organización en red, tramas o mapas (García, 1998), en donde también se encuentran contenidos cuya función es la de organizar a otros de menor grado, los cuales hemos identificado como contenidos estructurantes (Porlán, 2017). Los contenidos se refieren siempre a preguntas o problemas que nos hacemos para comprender y actuar en la realidad (Porlán, 2017). Para el CIMA se plantearon 4 problemas claves. En la Figura 1, se muestra el mapa de contenidos y problemas asociado a las sesiones del CIMA. Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 558 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Figura 1. Mapa de contenidos asociados a las sesiones del CIMA Modelo metodológico empleado El modelo metodológico comprende las pautas, rutinas y esquemas que utilizamos en el aula. El modelo basado en la transmisión es el predominante en la docencia universitaria, pero para este CIMA se planteó un cambio Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 559 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) basado en comenzar con los estudiantes en lugar de con la disciplina, de manera que permita a los alumnos construir su propio aprendizaje, orientándolos a desarrollar sus propias explicaciones y a defenderlas, dirigiéndolos para conseguir el razonamiento disciplinar (Bain, 2007). En la Figura 2 se muestra el modelo metodológico diseñado para el CIMA. Previo a cada sesión, el estudiante desarrolla un cuestionario inicial (CI) el cual es enviado al profesor antes de comenzar la práctica. Cada sesión se inicia creando un contexto intrigante que plantea un problema (C/P), seguidamente los alumnos realizan un foro de debate donde plantean sus ideas (IAG), posteriormente se plantea la primera actividad de contraste (AC1) en donde se ponen en común las ideas y son orientadas por el profesor, luego los alumnos de forma individual organizan sus ideas (IA) para después desarrollar la práctica de Laboratorio (AC2), la cual constituye la segunda actividad de contraste. Finalmente se plantea realizar dentro de cada sesión, un cuestionario final (CI-F) y las conclusiones por parte del profesor. Secuencia de actividades del CIMA Para el CIMA se diseñó una secuencia de actividades para cada una de las sesiones, prácticamente iguales, cuya única diferencia estaba en el contexto o problema clave a trabajar. La Tabla 1 muestra la secuencia de actividades para cada sesión. Figura 2. Modelo Metodológico empleado en el CIMA Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 560 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Tabla 1. Secuencia de actividades para cada sesión del CIMA 1 Contexto y Problema Fase: C/P T=5min Explicación del Contexto: Somos un Laboratorio muy prestigioso en el campo de Testado de Chips. El docente es el coordinador del Laboratorio y los alumnos los Ingenieros de Testado. Han contratado al Laboratorio para diseñar un sistema de testado. Explicación del problema clave, y el conjunto de preguntas que se necesita resolver Recursos: Presentación en PDF y video Beem 2 Grupos de Trabajo Fase: IAG T=30min Se forman grupos de trabajo Discuten en el grupo las respuestas que los alumnos han hecho en el cuestionario inicial. Y formulan una o dos hipótesis para resolver el problema Establecen respuestas en común. Recursos: Foro de Debate 3 Actividad de Contraste 1 Fase: AC1 T=15min Un representante de cada grupo interviene y expone las respuestas a las preguntas, defendiendo el por qué su grupo ha respondido de esa manera. Al final de cada intervención, animo al grupo para que de sus observaciones. El docente da sus observaciones orientando hacia la respuesta adecuada. Recursos: Exposición y Debate 4 Ideas de los Alumnos Fase: IA T=5min Los alumnos ponen en limpio sus ideas de cara a lo que se va a hacer en la practica Recursos: Apuntes 5 Desarrollo de la Practica de Laboratorio Fase: AC2 T=50min Montan los circuitos y les hacen las mediciones para probar las hipótesis planteadas Recursos: Trabajo experimental Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 561 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) 6 Cuestionario Inicial-Final Fase: CF T=10min Aplicación del Cuestionario Final Recursos: Cuestionario 7 Conclusiones Fase: C T=5min Conclusiones del docente sobre la actividad Recursos: Exposición Cuestionarios inicial y final Para centrar la atención de los estudiantes en aspectos específicos del problema es necesario plantear una serie de preguntas con las que se mantenga la curioszdad y se pueda construir el conocimiento (Bain, 2007). De igual forma, para conocer y analizar los modelos mentales de los estudiantes a través de los cuales es posible inferir la evolución del aprendizaje es necesario utilizar instrumentos como cuestionarios con los que se obtiene información que permite inferir la progresión del conocimiento (Porlán, 2017). En base a esto se diseñaron 4 cuestionarios iniciales para ser aplicados previamente en cada sesión y al final. A modo de ejemplo las preguntas que se hicieron en el cuestionario inicial de la segunda sesión son las siguientes: 1. ¿Cómo implementarías el circuito combinacional de la siguiente función usando los Operadores Lógicos Básicos? Ten en cuenta que las variables están en único raíl. Puedes dibujar el circuito a mano y poner la foto. Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 562 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) 2. ¿Cómo implementarías el circuito combinacional de esta función usando exclusivamente puertas NAND de 2 entradas? Ten en cuenta que las variables están en único raíl. Puedes dibujar el circuito a mano y poner la foto. 3. En relación con las dos respuestas anteriores: Indica y explica todas las diferencias que encuentras 4. Imagina que estas en el Laboratorio, para el circuito de solo compuertas NAND: ¿Qué harías para ver simultáneamente la señal a y la salida f? Intenta convencerme con tu argumentación Diario de las sesiones A pesar de las condiciones especiales de docencia online que vivimos actualmente por la pandemia, mi asignatura no estaba enmarcaba en esta forma, debido a que en los grados de Ingeniería Informática las prácticas de laboratorio siguen siendo presenciales, por lo que todo mi CIMA estaba diseñado para hacerlo de esta forma presencial. Pero los días previos a la aplicación me indicaron que tenía que estar en confinamiento preventivo, así que sobre la marcha diseñe la forma de hacerlo online. Cuando le comunique a mi coordinador que estaba confinada, me dijo que lo mejor era que la práctica se cancelara porque debía ser presencial, casi me da algo, después de haber trabajado bastante en la preparación de las actividades, me hacía ilusión esta nueva forma de trabajar y tenía grandes expectativas; así que me llené de valor y le escribí que yo quería hacer las sesiones de forma online porque tenía preparado los contenidos de la práctica para la aplicación de un ciclo de mejora en la docencia; gracias a esto él me aprobó que trabajara de esta forma. A la primera sesión asistieron 12 de los 15 alumnos. Previamente, el cuestionario inicial lo había aplicado de forma online. Estaba super nerviosa ya que no había trabajado Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 563 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) de forma online desde junio y más porque la parte practica la tenía que hacer a través de simulaciones. Presenté el contexto en el que íbamos a trabajar junto con la metodología que íbamos a usar. Les recordé que la aplicación de este proceso requería de un compromiso por su parte y de una participación. Seguidamente forme los grupos (de tres personas), a través de la plataforma online y les indique que durante los siguientes 30 minutos ellos iban a discutir las respuestas del cuestionario e iban a tratar de llegar a acuerdos para después ponerlos en común, también les recordé que alguno de los integrantes del grupo tenía la función de secretario. Yo me pasé por cada grupo y fui resolviendo dudas sobre algunas preguntas que no tenían claras. Me llamo la atención la autonomía y el interés con el que estaban trabajando. A mi parecer hubo grupos que terminaron muy pronto ya que tenían muy recientes sus respuestas en el cuestionario online. Debo reconocer que todo esto lo hice gracias a la sesión que habíamos tenido el día anterior sobre Enseñanza Virtual en el curso de Docencia Universitaria. La puesta en común era mi primera actividad de contraste, pedía a un grupo que contestara a una pregunta y los otros comentaban después si habían encontrado más información o la habían enfocado de otra forma. En esta actividad yo había previsto 15 minutos, pero tardamos el doble. Por muchos factores, ellos tenían que compartir sus pantallas para mostrar los dibujos y esto consume más tiempo. Además, si me descuidaba me ponía a hablar y a explicar, mi tendencia a las clases magistrales se reflejaba, y la de los alumnos a dejarme hacerlo; lo difícil de cambiar hábitos que he practicado durante muchos años. Me di cuenta de lo complicado que es dirigir una puesta en común. Me percate que había planificado poco tiempo debido a mi inexperiencia en este tipo de actividades; ya que los alumnos tienen un ritmo diferente en las exposiciones por lo que necesitan más tiempo. El darme cuenta de que había consumido el doble de tiempo me causo cierto nerviosismo, pero me calme y continúe con la Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 570 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) acomoden demasiado y mantener un cierto nivel de tensión intelectual. • Pedir siempre a los alumnos compromiso con su proceso de aprendizaje y con el desarrollo de la clase (Bain, 2007). Vincular ese compromiso, al menos al principio, con la calificación de alguna forma. • En todas las clases plantear a los estudiantes alguna actividad intelectual que vaya más allá de escuchar y anotar (Finkel, 2008), que tengan que producir algún resultado, preferentemente escrito., de manera que puedan concretar sus ideas, cuestionárselas y razonarlas. • Terminar cada tema con una pregunta que puedan considerar interesante, y no necesariamente contestarla (Bain, 2007). Darles la oportunidad de probar lo que han aprendido dejándoles una cuestión en la que aplicarlo, si lo desea. Principios Didácticos en los que se basa el Ciclo de Mejora de Aula Los Principios Didácticos que han fundamentado esta experiencia se basan principalmente en actividades en las que el alumno es el sujeto protagonista de su aprendizaje y el docente un orientador, las cuales deben tener en cuenta lo siguiente. — Iniciar con el diseño de una metodología de enseñanza donde abunden actividades en las que los estudiantes desarrollen el proceso de investigación, es decir, formulen hipótesis, realicen la práctica de esas hipótesis, para llegar a sus propias conclusiones. — Seguir con la definición de los contenidos que se desea que el alumno aprenda, con la premisa “menos es más”, donde escogiendo menos contenidos se logra un mayor aprendizaje. Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 571 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) — Crear ambientes de aprendizaje interesantes y más reales para el alumno que logren efectos de enganche para obtener los mejores resultados. — Explorar de forma anónima los modelos mentales de los estudiantes, a través de cuestionario iniciales y finales; para poder observar la evolución del aprendizaje y así determinar los obstáculos que ayuden a ajustar y mejorar el diseño. — Incorporar diversos elementos y actividades de contraste que le permitan al docente guiar al alumno en la búsqueda de la verdad. — Integrar instrumentos y herramientas para evaluar y tener una visión holística del proceso (diarios docentes, cuestionarios, tareas de clases, evidencias, herramientas tecnológicas, fotografías, vídeos, reflexiones de los estudiantes…). Experiencias en la Aplicación de un Ciclo de Mejora en las prácticas de Circuitos Electrónicos Digitales Betsaida Alexandre Barajas 572 Ciclos de Mejora en el Aula (2020). Experiencias de Innovación Docente de la US Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Palabras clave: Circuitos electrónicos digitales, grado en Ingeniería Informática, docencia universitaria, experimentación docente universitaria, prácticas de laboratorio. Key words: Digital Electronic Circuits (DEC), Computer Engineering Degree, University Teaching, Experimental University Teaching, Laboratory Practice. Bibliografía Bain, K. (2007). Lo que hacen los mejores profesores universitarios. Valencia: Publicaciones Universidad de Valencia. Finkel, D. (2008). Dar clases con la boca cerrada. Valencia: Publicaciones Universidad de Valencia. Porlán, R. (2017). Enseñanza Universitaria, Cómo Mejorarla. Madrid. Ediciones Morata.