La enseñanza en entornos virtuales de aprendizaje es una tendencia que muchas Universidades de Antioquia están incorporando por las necesidades en cuanto a nuevas formas de acceder a la educación sin limitantes de ubicación geográfica. La educación virtual también se convierte en un escenario propicio para explorar nuevos métodos de enseñanza y aprendizaje, buscando mejorar los índices de deserción en pregrados asociados a ingeniería. Aunque la virtualidad ofrece excelentes posibilidades, aún tiene muchos retos por superar, y uno de ellos es la personalización de contenidos acorde a las necesidades de cada estudiante. Aspecto que debe ser apoyado por plataformas tecnológicas que son los contenedores de todos los cursos que se imparten en la modalidad virtual.
En el presente proyecto se hizo un proceso de desarrollo para adicionar funcionalidades a una plataforma virtual de aprendizaje –LMS-. Las nuevas prestaciones permiten desplegar secuencias de contenidos diferenciadas acorde al estilo de aprendizaje del individuo. También se incluyeron cambios que permiten a un docente configurar su curso bajo la metodología de Aprendizaje Basado en Problemas -ABP-. Se usan las redes neuronales para lograr la personalización.
Mediante la combinación del método abductivo y un desarrollo de software bajo los principios ágiles se logra el producto antes descrito. Posterior a la revisión de literatura se decidió emplear redes neuronales artificiales tipo SOM -Self-Organizing Maps-, por tener aprendizaje no supervisado y competitivo. Las redes SOM facilitan la categorización de estudiantes con formas de aprendizaje similar, y el posterior despliegue de una ruta de aprendizaje acorde al estilo identificado. Lo anterior agiliza la personalización y adaptación sin incurrir en reprocesos ni tiempos adicionales por parte del docente para ofrecer recursos discriminados acorde al tipo de alumno.
Este desarrollo fue probado en el curso de Resistencia de Materiales de la Universidad de Medellín, que se convierte en la piedra angular de cualquier Ingeniero Civil. Históricamente este curso presenta preocupantes índices de pérdida de hasta el 85% por semestre académico en la institución.
Hasta el momento el curso piloto se dictaba bajo esquemas tradicionales de clase magistral y un conjunto de evaluaciones escritas de carácter individual. Mediante el uso de ABP y plataformas virtuales tipo LMS que personalizan contenidos se detectó una mejora en la evaluación y el proceso personal de cada estudiante, donde se favorece la conformación de grupos que resuelven problemas propios de su vida profesional además de usar las tecnologías de Información y Comunicación -TIC-
La anterior se constituye además en una buena opción para promover la creatividad y la innovación, al implementar procesos formativos que parten del análisis y solución de problemas contextualizados. También se buscó generar mayor recordación de los temas que se imparten en la materia, garantizando así una preparación adecuada para intervenir situaciones de la vida real que comprometen muchas vidas. Es importante recordar que la formación en resistencia de materiales de ingenieros civiles es crítica y no hacerlo bien ocasiona desastres como el colapso en 2013 de la etapa 6 del Edificio Space (Antioquia) que se debió a la falta de capacidad estructural de las columnas para soportar cargas normales. La construcción de cualquier obra de ingeniería (por ejemplo, un puente, un edificio, un túnel, etc.) requiere el uso de materiales que serán sometidos en toda su vida útil a la acción de fuerzas internas y externas, las cuales producirán esfuerzos y deformaciones en su estructura.
Como conclusiones de esta propuesta (el desarrollo de software y su posterior despliegue en el curso de resistencia de materiales) se tienen: Existen pocas plataformas virtuales que ofrecen opciones personalizadas acorde al estilo de aprendizaje del estudiante, y un porcentaje menor ofrecen elementos que permitan configurar un curso bajo la metodología de Aprendizaje Basado en Problemas. En este sentido se identificó un nicho muy interesante por explorar, no solo desde lo científico, sino desde lo comercial. Hay una oportunidad de mejorar las plataformas virtuales y ofrecer opciones a los estudiantes para que sientan que el docente en realidad se preocupa por su proceso de aprendizaje. Para la personalización de contenidos en plataformas virtuales se encontró que hay diversas técnicas vinculadas al área de inteligencia artificial -IA-. Las redes neuronales artificiales -RNA-son las más usadas, ya que son un mecanismo poderoso para el reconocimiento y clasificación de patrones, lo cual facilita la personalización de contenidos. Se debe comenzar por un diagnóstico (test de estilo de aprendizaje) que facilitará la detección de rasgos del estudiante. El uso de RNA en el ámbito educativo, específicamente para caracterizar un estudiante, resulta apropiado por varias razones: 1) se facilita la identificación de patrones en conjuntos de datos no estructurados; 2) se logra encontrar conjuntos o categorías cuyos datos cuentan con características similares que no son detectadas a simple vista; 3) estudios realizados por diversos autores sugieren que se pueden obtener predicciones precisas en cursos virtuales de 10 semanas a partir de la tercera semana; 4) si se hace una elección correcta del tipo de RNA a emplear, el algoritmo de entrenamiento y los datos iniciales, la RNA logra predecir de forma acertada hasta en un 70% el estilo de aprendizaje del estudiante.
De otro lado, al analizar los resultados del piloto se disminuyó en un 5% el nivel de pérdida y deserción. Esto se puede justificar porque las estrategias activas de aprendizaje facilitan en el estudiante el desarrollo de capacidades para resolver problemas, potencian la independencia, sentido crítico, pensamiento innovador e investigativo y posición activa en la sociedad a través de aportes significativos para la solución de necesidades. Sentirse comprometido con la solución de un problema real puede impactar el factor motivacional, y los resultados mejoran.
Para garantizar un óptimo desempeño en ambientes virtuales de enseñanza-aprendizaje, los usuarios requieren de un conjunto de destrezas y actitudes como: autonomía; habilidad para manejar el tiempo; autodisciplina para realizar todo el trabajo que exija el curso; buenos hábitos y estrategias de estudio; organización y eficacia en el trabajo; disposición a aprender en un nuevo ambiente.