Análisis de una herramienta educativa remota sobre procesadores digitales de señal desde la perspectiva de los modelos de aceptación tecnológica

ANÁLISIS DE UNA HERRAMIENTA EDUCATIVA REMOTA SOBRE PROCESADORES DIGITALES DE SEÑAL DESDE LA PERSPECTIVA DE LOS MODELOS DE ACEPTACIÓN TECNOLÓGICA Sergio Luis Toral Marín Sergio Gallardo Vázquez Federico José Barrero García Departamento de Ingeniería Electrónica. Rocío Martínez Torres Dpto. de Administración de Empresas y Comercialización e Investigación de Mercados (Marketing) Universidad de Sevilla. RESUMEN Este artículo presenta un estudio exploratorio sobre el desarrollo de un modelo estructural y de medida basado en el Modelo de Aceptación Tecnológica (TAM, Technology Acceptance Model) para una herramienta educativa con acceso remoto vía Web. El objetivo del trabajo consiste no sólo en medir el uso de la herramienta sino obtener también las variables externas con una influencia significativa en su uso, para poder planificar futuras mejoras de la herramienta. La herramienta, diseñada con Shockwave™ y Macromedia Director™, es un entorno educativo con acceso Web aplicado en una asignatura del grado de ingeniería de telecomunicación relacionada con modernas arquitecturas microprocesadoras y sus aplicaciones, aunque la metodología propuesta podría ser extendida a herramientas similares. Uno de los objetivos del trabajo es precisamente cubrir la falta de estudios científicos en la validación de este tipo de herramientas educativas. Palabras clave: Sistemas de información, Modelo de Aceptación Tecnológica, entornos distribuidos de aprendizaje, sistemas multimedia, laboratorios remotos. ABSTRACT This paper is presenting an exploratory study about the development of a structural and a measurement model based on the Technological Acceptance Model (TAM) to be applied to a Web remote learning tool. The goal of this work is not only to measure the use of the tool but to obtain the external variables with a significant influence over this use, for future improvements planning. The tool, designed using Shockwave™ y Macromedia Director™, is a Web educational environment applied in an undergraduate advanced microprocessor course, although this methodology could be easily extended to similar tools. Another goal of this work is precisely to fill the lack of scientific studies about the validation of e-learning educational tools. Keywords: Information Systems, Technological Acceptance Model, distributed learning environments, multimedia, remote lab. I. Introducción A lo largo de los últimos años se han producido cambios importantes en el campo de la enseñanza de la ingeniería, especialmente en el ámbito de la electrónica y la computación, tanto en la definición de los contenidos como de las metodologías docentes (Carley y otros, 2000; Wilson y Jennings, 2000; Taylor y otros, 2003). Desde la aparición de los PC, el aprendizaje a través de medios informáticos se ha incrementado drásticamente (Herramientas multimedia (Bagui, 1998; Aedo y otros, 2000), soportes educativos a través de Internet (Pahl, 2003; Almeida y otros, 2003; Metzger y otros, 2003), entornos de simulación (Conole y otros, 2004; Christian y otros, 2001), etc.). Aunque muchas de estas herramientas pueden resultar satisfactorias para asignaturas con una fuerte componente teórica, no lo son tanto en materias donde existe también una fuerte componente práctica a desarrollar en laboratorio, como ocurre con el aprendizaje de Procesadores Digitales de Señal (DSP, Digital Signal Processors) (Felder y otros, 1998; Roppel, 2000; Milliken y Barnes, 2002). A esto hay que añadir otras dos restricciones que suelen aparecer frecuentemente en la enseñanza universitaria: · El coste en tiempo y dinero requerido para la puesta en marcha de estas enseñanzas de laboratorio es extraordinariamente elevado y, en muchos casos, quedan fuera del alcance de muchas instituciones. · La masificación de estudiantes en las asignaturas de grado dificulta en gran medida las enseñanzas prácticas y de laboratorio, que normalmente sólo dispone de un espacio limitado y de un número de puestos reducido. En este contexto, una posible solución consiste en definir y desarrollar herramientas educativas con acceso remoto que den cobertura no sólo a enseñanzas de carácter teórico sino también de carácter práctico y de laboratorio mediante los denominados laboratorios remotos o virtuales. Este tipo de soluciones no pretende en ningún caso sustituir sino complementar la enseñanza presencial (Sánchez y otros, 2002; Guimarães y otros, 2003). En este artículo se presenta en particular una herramienta accesible remotamente a través de Internet que permite el acceso a diferentes elementos didácticos relacionados con los DSPs y sus aplicaciones de laboratorio. Al permitir un acceso asíncrono evita gran parte de los problemas causados por la masificación de estudiantes. El ámbito de laboratorio no queda reducido a las limitaciones físicas del aula ni del puesto físico en el que se sientan los alumnos. El valor pedagógico de las herramientas informáticas resulta hoy en día incuestionable. Por eso resulta especialmente notoria la ausencia de estudios científicos que validen estas herramientas en cuanto a su capacidad de mejorar el aprendizaje. Frecuentemente se diseñan e implementan numerosas herramientas educativas informáticas, pero raramente se validan. Habitualmente, son dos las aproximaciones sobre la validación de herramientas de e-learning que pueden encontrarse en la literatura: La primera consiste en un simple cuestionario seguido de un tratamiento estadístico básico. En esta línea se encuentran la mayoría los trabajos científicos sobre herramientas de e-learning que abordan la cuestión de validación de las mismas. En ocasiones solamente se consideran respuestas de carácter cognitivo (Fuller y Moreno, 2004). Otras veces, se añaden algunas dimensiones relativas a las percepciones de los usuarios. En Abdel-Qader y otros, 2003, la satisfacción global del usuario y la calidad de los materiales son las únicas variables que se tienen en cuenta. Cuestionarios algo más elaborados con un mayor número de dimensiones pueden encontrarse en Chevalier y otros, 2000, Avouris y otros, 2001, Hurley y Lee, 2005. Sin embargo, en todos los casos el tratamiento de los datos se reduce a mostrar la frecuencia de la respuesta de los usuarios. La segunda de las aproximaciones consiste en cuestionarios más complejos seguidos de un tratamiento estadístico avanzado, normalmente mediante un análisis estadístico multivariante. En este caso existe una clara diferencia respecto a la aproximación anterior: el foco de atención no recae únicamente en el uso, satisfacción o eficiencia de la herramienta, sino también en aquellas variables o dimensiones con una incidencia importante sobre el resultado final, así como en las relaciones causales existentes entre ellas. Algunos intentos en este sentido pueden también encontrarse en la literatura. En Avouris y otros, 2001, se utiliza un cuestionario para comprobar la satisfacción, la efectividad y la calidad de una herramienta de e-learning. Este cuestionario incluye cuestiones relativas a dimensiones específicas como la claridad de la información, facilidad de uso, utilidad, etc. Otras dimensiones específicas pueden encontrarse en Hurley y Lee, 2005, Cappel y Hayen, 2004, Toral y otros, 2005. En este caso se lleva a cabo un análisis de correlación para extraer algunas conclusiones sobre las relaciones entre las dimensiones consideradas. Este trabajo se centrará en la validación de la herramienta propuesta siguiendo la segunda de las opciones. Para ello se tomará como punto de partida uno de los modelos más ampliamente utilizado en ciencias sociales dentro de los sistemas de información, como es el modelo de aceptación tecnológica (TAM). Básicamente, trata de modelar cómo los usuarios usan una determinada tecnología. En Selim, 2003, Ngai, 2005, Ong y otros, 2004, TAM es aplicado a una herramienta web y una herramienta de e-learning asíncrono. En el primer caso se usa el modelo TAM original en tanto que en los otros dos se añade alguna dimensión externa. El artículo se organiza en varias secciones. En primer lugar, se presenta la herramienta de e-learning propuesta así como la asignatura en la cual ha sido aplicada. A continuación se detalla la metodología utilizada para validar la herramienta. En la sección III se muestra y se valida mediante el alfa de Cronbach el cuestionario empleado. Posteriormente, en la sección IV se propone el modelo final estructural y de medida, que se valida mediante los Modelos de Ecuaciones Estructurales. Las conclusiones y futuras mejor se detallan en la sección final. II. Descripción de la herramienta web La titulación de Ingeniería de Telecomunicación lleva impartiéndose en la Universidad de Sevilla desde el año 1991. Como parte de esta titulación y en el tercer curso, se imparte una asignatura sobre sistemas electrónicos digitales avanzados y DSPs. La ausencia de suficiente trabajo práctico y de laboratorio motivó un cambio posterior de la titulación en 1998, impulsando un incremento de las prácticas en general. Este hecho, junto a la necesidad de mejorar la metodología docente en clases de más de 300 alumnos, fue el detonante del desarrollo de nuevas metodologías docentes basadas en las nuevas tecnologías, aprovechables también para el próximo marco dentro del Espacio Europeo de Educación Superior y de los créditos ECTS (Communiqué of the Conference of Ministers responsible for Higher Education, 2003, Joint declaration of the European Ministers of Education, 1999), que en breve plazo modificarán profundamente el panorama actual de la educación superior a nivel Europeo. La asignatura objeto de este estudio se centra en arquitecturas microprocesadores avanzadas, con especial hincapié en los procesadores digitales de señal. La familia de Texas Instruments TMS320C3x fue la elegida para particularizar los conocimientos impartidos y para la realización de las prácticas de laboratorio. Se trata de una familia de DSPs de propósito general de 32 bits en punto flotante suficientemente representativa de las arquitecturas típicas de los procesadores digitales de señal Para apoyar la docencia de esta asignatura se desarrolló un portal web para dar soporte a un aprendizaje asíncrono y al trabajo colaborativo. El portal web contempla diferentes escenarios: lecciones teóricas, ejercicios prácticos y prácticas de laboratorio. Los alumnos que acceden al portal pueden participar en foros y chat, descargar material de la asignatura (apuntes y notas de clase), realizar autoevaluaciones, tablones de dudas, notas, etc. Las Figuras 1 a 4 muestran algunas pantallas del portal. Figura 1. Pantalla de bienvenida. Figura 2. Descarga del material de referencia (I). Figura 3. Descarga del material de referencia (II). Figura 4. Tablón de dudas. El contenido multimedia del portal ha sido diseñado con el software Macromediaä Director, y puede ser utilizado tanto en sesiones presenciales como no presenciales. Figura 5. Descripción de la arquitectura interna del TMS320C3X. Figura 6. Registro de estado del TMS320C3X. Figura 7. Modo de direccionamiento a registro. Figura 8. Base de datos de instrucciones. MacromediaDirector permite el desarrollo de páginas web dinámicas gracias a las técnicas de compresión Shockwave, que requiere que el navegador tenga instalado el Shockwave Player plug-in (este plug-in se autodetecta y se auto-instala gratuitamente en caso de necesidad). El contenido multimedia es una mezcla de texto, ilustraciones y video o animaciones que integra conceptos teóricos difícilmente explicables de una manera estática. Las figuras 5 a 8 muestran algunos ejemplos relativos a animaciones que muestran el funcionamiento de la arquitectura interna, la descripción dinámica de registros (al pasar el ratón por cada bit nos muestra su significado), animaciones sobre el funcionamiento de los modos de direccionamiento y una base de datos con las instrucciones del procesador. Para la resolución de las prácticas se ha integrado un laboratorio remoto que permita el acceso a un puesto de laboratorio real. Este puesto utiliza tres equipos de instrumentación: un osciloscopio Agilent 54603B, una fuente de alimentación Agilent E3631A y un generador de ondas Agilent 33220A. Estos son controlados desde un PC servidor a través de un bus GPIB (General Purpose Interface Bus) mediante una tarjeta PCI. Finalmente, la tarjeta con la que se realizan las prácticas, el DSP Starter Kit basado en la familia TMS320C3x, se encuentra también conectada a este PC a través del puerto paralelo. La Figura 9 detalla el esquema. Figura 9. Esquema del laboratorio remoto basado en la tarjeta DSK. El laboratorio remoto permite el acceso a través de Internet, de modo que los estudiantes pueden descargar programas en la tarjeta y comprobar su funcionamiento mediante los equipos de instrumentación conectados sin las barreras físicas y horarias que impone la clase presencial. Desde el punto de vista software, existe por una parte el lado del programa cliente y el lado del programa servidor, que permite el acceso remoto vía Internet. Figura 10. Interfaz gráfica cliente. La parte cliente consiste en una interfaz EGUI (Experimentation Graphic User Interface) diseñada para el control remoto de una laboratorio real mediante LabVIEWä (entorno de desarrollo gráfico creado por National Instrument para aplicaciones de control, medidas o test). La Figura 10 muestra la interfaz gráfica del programa cliente, que permite interaccionar con los equipos de instrumentación, descargar programas sobre la tarjeta de desarrollo y obtener medidas de la entrada y la salida analógica de dicha tarjeta. La interfaz gráfica trata de proporcionar a los usuarios exactamente la misma interfaz física real de los equipos que se usan en el laboratorio. La Web-cam de la parte inferior del panel proporciona una vista on-line de los equipos reales controlados remotamente. III. Validación del cuestionario La validación de la herramienta descrita en la sección anterior se va a realizar mediante un cuestionario que permita medir las dimensiones del Modelo de Aceptación Tecnológica. Con este modelo se persigue no sólo determinar el uso de la herramienta sino las dimensiones con una especial incidencia en su uso. El cuestionario se distribuyó entre 142 estudiantes del curso y consiste en 62 preguntas a contestar sobre una escala tipo Likert 1-7 (con el significado de 1: fuertemente en desacuerdo y 7: fuertemente de acuerdo). La Tabla 1 resume los datos estadísticos del estudio. El cuestionario (detallado en la Tabla 2) define grupos de cuestiones para medir las dimensiones que intervienen en el modelo TAM y que han sido frecuentemente incluidas en la literatura previa: aprendizaje orientado a objetivo, auto-eficacia de la aplicación y disfrute (Yi y Hwang, 2003; Agarwal y Karahanna, 2000), concentración, curiosidad, diversión y voluntariedad (Agarwal y Karahanna, 2000; Hsu y Lu, 2004) y facilidad de uso, utilidad, intención de uso y uso (Davis y Venkatesh, 2004; Laitenberger y Dreyer, 1998; Hubona y Geitz, 1997; Lee y otros, 2003). Las últimas cuatro variables representan el modelo TAM como fue originalmente propuesto por Davis (Davis y Venkatesh, 2004). Todas las demás son las variables externas que pueden tener una influencia significativa en este modelo. Tabla 1. Ficha técnica del studio. Universo Estudiantes con experiencia en el uso de la herramienta de e-learning Método de recopilación de información Encuesta personal Unidad de muestreo Estudiantes matriculados en la asignatura Censo de población 155 Tamaño de muestra 142 Error de muestreo 3.15% Nivel de confianza 99%, Z=2.58, p=q=0.5 Procedimiento de muestreo La encuesta estaba dirigida a los estudiantes matriculados en la asignatura Fecha del estudio Mayo, 2005 El primer paso consiste en demostrar la fiabilidad del cuestionario propuesto. Es decir, demostrar que ese conjunto de cuestiones siempre suscita respuestas consistentes y fiables, incluso si fueran reemplazas por otras cuestiones similares. El alfa de Cronbach es un índice de fiabilidad asociado con la variación explicada de la variable subyacente. Mide el grado en el que un conjunto de indicadores miden la variable o constructo latente. La fórmula que permite medir este índice es: donde N es el número de indicadores y es la correlación media entre indicadores. La Tabla 2 muestra el valor de alfa (en la columna de la izquierda, bajo el nombre de la variable entre paréntesis) y la correlación entre indicadores asociada a cada cuestión (en la columna de la derecha, también entre paréntesis). El rango de alfa es un valor entre 0 y 1, de modo que cuanto mayor sea su valor, más fiable resulta la escala generada. Generalmente, un valor por encima de 0.7 puede ser un valor aceptable de fiabilidad aunque umbrales menores se usan a veces en la literatura [35]. El cuestionario validado de la Tabla 2 claramente consigue esta condición para cada variable, que pasa a tener 57 elementos de los 62 de partida. Tabla 2. Cuestionario validado mediante el alfa de Cronbach Variable (Fiabilidad) Item (Correlación item-variable) Orientación al aprendizaje por objetivo (0.8000) 1 Tengo interés en participar en tareas de las que pueda aprender (0.3580) 2 Busco con frecuencia oportunidades para desarrollar nuevas habilidades y conocimientos (0.5779) 3 Disfruto participando en tareas que, aunque sean difíciles, me permiten obtener nuevas habilidades (0.6614) 4 Desarrollar nuevas habilidades en mi formación es lo suficientemente importante como para dedicarles el tiempo “extra” necesario (0.5495) 5 Me gusta trabajar en cosas que requieran un alto nivel de habilidad y talento (0.5801) 6 Me gusta experimentar con nuevas tecnologías (0.6191) 7 Soy pionero en el uso de nuevas tecnologías entre mi círculo de conocidos (0.3606) Auto eficacia en la aplicación (0.8390) 1 Poseo la capacidad de acceder a los contenidos de la herramienta(0.3761) 2 Poseo la capacidad de navegar por los contenidos de la página web según la forma preestablecida (0.5994) 3 Poseo la capacidad de navegar por los contenidos de la página web siguiendo mi propio camino de navegación (0.4253) 4 Puedo navegar fácilmente de la parte teórica a la parte práctica y viceversa cuando trabajo con la herramienta (0.4843) 5 Poseo la capacidad de crear programas para el DSP si dispongo de la herramienta web (0.4164) 6 Comprendo mejor el examen de prácticas gracias a la herramienta web (0.3690) 7 Entiendo mejor los modos de direccionamiento con la herramienta web (0.4227) 8 Soy capaz de programar más fácilmente los periféricos internos del DSP con la herramienta web (0.4780) 9 Poseo la capacidad de acceder a la base de datos de instrucciones de la herramienta web (0.5995) 10 Poseo la capacidad de acceder a la base de datos de registros internos (0.6513) 11 Puedo trabajar con la herramienta web, aunque no haya usado nada parecido anteriormente (0.4284) 12 Puedo usar la herramienta web sin necesidad de que me expliquen detalladamente su uso (0.4466) 13 Puedo usar la herramienta web si he visto cómo alguien la usa anteriormente (0.3933) 14 Puedo usar la herramienta multimedia si dispongo de manuales de ayuda (0.3150) 15 Puedo usar la herramienta multimedia si dispongo del tiempo suficiente (0.5003) Disfrute (0.8389) 1 Es divertido usar la herramienta web (0.5340) 2 El uso de la herramienta web resulta agradable (0.5408) 3 Encuentro que usar el curso multimedia puede ser una experiencia Chin, W.W. 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