Realidad virtual y otras tecnologías emergentes en educación primaria, secundaria y la formación inicial docente con un enfoque STEM de enseñanza
- Autores: Francisco Raúl Silva Díaz
- Directores de la Tesis: Javier Carrillo Rosúa (codir. tes.), Rafael Marfil-Carmona (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Granada ( España ) en 2024
- Idioma: español
- ISBN: 9788411954808
- Número de páginas: 539
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Reyes Ruiz Gallardo (presid.), Alicia Benarroch Benarroch (secret.), Rafael López-Gay (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias de la Educación por la Universidad de Granada
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGIBUG
- Resumen
RESUMEN Se presenta una tesis doctoral que aborda la integración de Tecnologías Emergentes en la educación STEM, explorando su impacto en la Formación Inicial Docente y en los procesos de enseñanza-aprendizaje en Educación Primaria y Secundaria con énfasis en contextos educativos retantes, situados en zonas de vulnerabilidad social. A lo largo de este proceso de investigación, hemos examinado el potencial de tecnologías como la Realidad Virtual Inmersiva, la Robótica Educativa y la Cultura Maker, por medio de la Impresión 3D, para revitalizar el interés por las disciplinas STEM y fomentar experiencias de aprendizaje más atractivas y significativas.
En esta tesis destacamos la importancia del enfoque STEM en la educación contemporánea, donde la tecnología juega un papel crucial en la sociedad y la economía del siglo XXI. A medida que los centros educativos buscan adaptarse a las demandas cambiantes de la sociedad, la integración de Tecnologías Emergentes en la educación (entendidas como aquellas que están siendo aplicadas a la educación en la última década) se ha vuelto cada vez más relevante para enriquecer el proceso de enseñanza-aprendizaje. Sin embargo, esta integración presenta desafíos, especialmente en contextos vulnerables, donde, además, las condiciones socioeconómicas pueden limitar el acceso a recursos tecnológicos.
Los resultados de la tesis se estructuran en cuatro artículos publicados en revistas de alto impacto y en un quinto manuscrito que se encuentra en proceso de envío y al que hemos denominado "Estudio 5", cada uno de los cuales aborda aspectos específicos relacionados con la educación STEM y las Tecnologías Emergentes. A partir de los objetivos que guían esta Tesis Doctoral, se establecen las siguientes preguntas de investigación, las cuales nos permitirán abordar los objetivos de forma específica: 1. ¿Es posible la integración de Tecnologías Emergentes para el diseño de propuestas didácticas efectivas en la educación científica y matemática para estudiantes de Educación Primaria y Secundaria? 2. ¿Cuáles son las tendencias y avances en la investigación sobre la integración de Tecnologías Emergentes en la educación STEM y cómo pueden estas informaciones orientar el diseño de propuestas didácticas? 3. ¿Cómo perciben los futuros profesionales de la educación la inclusión de Tecnologías Emergentes como recursos pedagógicos en la enseñanza STEM? ¿Qué barreras y facilidades enfrentan, y cómo perciben su formación para el uso de estos recursos? 4. ¿Cuál es el impacto de una propuesta didáctica basada en Tecnologías Emergentes, como la robótica educativa y la realidad virtual, en la actitud y rendimiento de los estudiantes en las disciplinas STEM? A partir de estas preguntas, se desarrollan los siguientes objetivos de investigación que orientan esta tesis: 1. Revisar la literatura en relación a las Tecnologías Emergentes y a la educación STEM. [OE1] 2. Diseñar propuestas didácticas STEM, particularmente relacionadas con la educación científica y matemática, para Educación Primaria y Educación Secundaria Obligatoria, usando metodologías activas, Tecnologías Emergentes (robótica educativa, sensores, realidad virtual, e impresión 3D). [OE2] 3. Diseñar una propuesta de formación complementaria para docentes en formación inicial, que incluya el uso de Tecnologías Emergentes como recursos para la enseñanza STEM, evaluando su implementación y caracterizando las opiniones de los participantes en cuanto a la integración de estas tecnologías en la educación STEM. [OE3] 4. Implementar las propuestas didácticas diseñadas y evaluarlas en función de las variables actitud y rendimiento escolar en el ámbito STEM (Educación Primaria y Educación Secundaria Obligatoria) y las variables actitud y desarrollo de competencias académicas y profesionales (formación de profesorado y formación universitaria en general). [OE4] 5. Conocer la valoración que realizan los estudiantes implicados sobre las propuestas didácticas diseñadas. [OE5] 6. Profundizar en lo que el enfoque STEM y Tecnologías Emergentes (robótica educativa, sensores, realidad virtual, impresión 3D, ...) aportan a la enseñanza de las ciencias y formación del profesorado. [OE6] PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 1 - [OE2] Para responder a la primera pregunta de investigación, se analizó el diseño e implementación de una propuesta didáctica STEM enfocada en la integración de Tecnologías Emergentes, con particularidad en la Realidad Virtual, utilizando metodologías activas como la gamificación del proceso de enseñanza aprendizaje y el enfoque integrador para la enseñanza de disciplinas científicas STEM. Esta propuesta didáctica, que fue desarrollada como una investigación preliminar por el mismo autor de esta Tesis Doctoral, se validó empíricamente mediante un estudio cuasi-experimental pre-post de un solo grupo, aplicado a estudiantes de Educación Secundaria Obligatoria en contextos de exclusión social. Los resultados, presentados en el Artículo 1 (ver apartado 4.1.1.), mostraron que la integración de tecnologías inmersivas mejora la percepción y motivación de los estudiantes hacia las ciencias y las matemáticas. Esto permitió contar con una base de actividades que permitieron abordar el desafío de diseñar nuevas propuestas didácticas que abordaran el uso de otras Tecnologías Emergentes teniendo como enfoque metodológico la educación STEM.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 2 - [OE1] La segunda pregunta de investigación se abordó mediante un estudio bibliométrico en el que se revisó la literatura existente sobre Tecnologías Emergentes en la educación STEM. Utilizando un diseño de investigación bibliométrica de 5 pasos, propuesto por Zupic y Carter (2015), se analizaron publicaciones de Scopus y Web of Science-Clarivate para el periodo 2010-2020. Los resultados, descritos en el Artículo 2 (ver apartado 4.2.1.), evidenciaron un crecimiento acelerado en el interés por estas tecnologías, destacando la realidad virtual como una de las más utilizadas dentro de este campo de investigación. Esta revisión permitió identificar las tendencias más recientes respecto del uso de Tecnologías Emergentes como recursos pedagógicos para la educación STEM, lo que permitió caracterizar las cualidades de las tecnologías utilizadas con mayor frecuencia, destacando la importancia de la investigación continua y la diversidad en la práctica educativa para aprovechar plenamente el potencial de las Tecnologías Emergentes.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 3 [OE3-OE6] La tercera pregunta de investigación se enfocó en las percepciones y actitudes de los futuros docentes hacia la inclusión de Tecnologías Emergentes en la educación STEM. Se llevaron a cabo estudios empíricos descritos en los Artículos 3 y 4. El Artículo 3 (ver apartado 4.3.1.) utilizó un diseño cuasi-experimental con pretest y postest, combinando datos cuantitativos y cualitativos para evaluar las percepciones de los docentes sobre las Tecnologías Emergentes. Los resultados indicaron una valoración positiva, destacando el potencial de estas tecnologías para mejorar la motivación y el rendimiento de los estudiantes. El Artículo 4 (ver apartado 4.3.2.) complementó estos hallazgos mediante un estudio mixto que incluyó una intervención práctica con Tecnologías Emergentes, mostrando mejoras significativas en la comprensión y motivación de los estudiantes.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 4 - [OE4-OE5] La cuarta pregunta de investigación examinó el impacto de propuestas didácticas basadas en Tecnologías Emergentes en la actitud y rendimiento de los estudiantes en las disciplinas STEM. El Estudio 5 (ver apartado 4.4.1.) empleó un diseño cuasiexperimental con un enfoque mixto para evaluar una experiencia gamificada utilizando realidad virtual, robótica e impresión 3D en estudiantes de Primaria y Secundaria. Los resultados preliminares evidenciaron algunas mejoras en la actitud y satisfacción de los estudiantes hacia las disciplinas STEM, así como una alta valoración del proyecto por parte de los participantes.
CONCLUSIONES La presente Tesis Doctoral ha sido un desafío significativo tanto en aspectos personales como profesionales, su desarrollo busca no solo ofrecer una visión de cómo la educación STEM ofrece un enfoque pedagógico que propicia el desarrollo de habilidades necesarias para el siglo XXI a la vez que promueve el aprendizaje científico y matemático, sino que también ofrece una nueva propuesta de formación para escolares y docentes en Formación Inicial a las ya existentes, trasladando los avances de la investigación didáctica a un programa completo de actividades que promueven el enfoque STEM con Tecnologías Emergentes. Los resultados obtenidos muestran una evolución positiva en las actitudes de los estudiantes hacia la ciencia y la tecnología, así como en su conocimiento de contenidos científicos y matemáticos. Además, se destaca un alto grado de satisfacción entre los participantes, lo que respalda la viabilidad y efectividad de la integración de tecnologías emergentes en el currículo educativo.
El diseño de la propuesta de formación complementaria para docentes en formación inicial que incorpora tecnologías emergentes se identifica como una necesidad urgente. La formación docente en el uso de estas tecnologías es crítica para su integración exitosa en la educación STEM. Los participantes en el estudio demostraron una actitud positiva hacia estas tecnologías, pero también expresaron la necesidad de una formación más integral y práctica. La brecha entre el potencial percibido y la aplicación efectiva en el aula subraya la importancia de programas de capacitación que permitan a los futuros docentes adquirir experiencia práctica y orientación para usar tecnologías como la Realidad Virtual Inmersiva, la robótica educativa y la cultura Maker.
La implementación y evaluación de propuestas didácticas indican que la formación complementaria debe ir más allá de la simple introducción de tecnologías emergentes. Los resultados sugieren que es necesaria una capacitación integral que incluya experiencia práctica y orientación efectiva para una integración exitosa. Aunque los participantes se mostraron entusiastas y conscientes de los beneficios, también reconocieron los desafíos, especialmente en términos de dificultad de uso e implementación. Las actividades experienciales y manipulativas se destacaron como clave para maximizar el impacto de estas tecnologías en el proceso de enseñanza-aprendizaje.
La valoración de los estudiantes sobre las propuestas didácticas resalta un fuerte interés en el uso de tecnologías emergentes, especialmente las inmersivas. La integración de estas tecnologías mejora significativamente la motivación, participación y comprensión del contenido, ofreciendo experiencias de aprendizaje más envolventes y significativas. Estos resultados refuerzan la idea de que las tecnologías emergentes pueden ser un recurso valioso para fomentar el aprendizaje en disciplinas STEM y despertar el interés en campos científicos y tecnológicos.
En cuanto al objetivo de profundizar en el aporte del enfoque STEM y tecnologías emergentes a la enseñanza de las ciencias y formación del profesorado, las conclusiones enfatizan la necesidad de integrar estas tecnologías en la formación del profesorado, particularmente en enfoques STEM. La investigación sugiere oportunidades para diseñar prácticas de enseñanza más efectivas mediante el uso de estas tecnologías. Se destaca la importancia de estrategias de formación que no solo introduzcan, sino que también permitan la integración efectiva de estas tecnologías en el aula. El enfoque STEM, con su combinación de disciplinas científicas y tecnológicas, se identifica como un elemento relevante para promover experiencias de aprendizaje significativas. Los resultados sugieren que la integración de estas tecnologías puede potenciar la motivación y el compromiso de los estudiantes, permitiéndoles adquirir habilidades fundamentales para su desarrollo académico y profesional.
