Resumen: Las matemáticas están presentes y son necesarias en nuestra vida cotidiana. Las utilizamos en multitud de acciones, desde edades tempranas, en tareas habituales como ir a comprar o en el trabajo. En la enseñanza de las matemáticas, se observa cómo muchos alumnos presentan dificultades con esta materia, proporcionando respuestas erróneas o directamente no son capaces de dar respuesta alguna. Por lo general, existen dificultades en la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas, debido a lo abstracto y lo complejo que son estos conceptos. El objetivo principal es que los alumnos aprendan el temario, contextualizado con ejemplos de la vida real, enfocados a la Industria 4.0. Se quiere conseguir que los alumnos aprendan conceptos matemáticos utilizando las TIC (Tecnologías de la Información y la Comunicación), con la metodología de clase invertida y el aprendizaje basado en problemas (ABP), y lo relacionen con esta otra temática que está muy presente en nuestra sociedad actual. La utilización de nuevas metodologías para explicar estos conceptos, junto con la contextualización gracias a ejemplos reales que encontramos en el día a día, hace que la motivación aumente y que los alumnos sean más participativos.
Palabras clave: Industria 4.0; TIC; clase invertida y ABP.
Abstract: Recently, there has been a great deal of interest in the subject of mathematics since it is present and necessary in our daily lives. We use mathematics in a multitude of actions from an early age in everyday tasks such as shopping or at work. In the teaching of mathematics, it is observed that the student has difficulties with this subject, providing wrong answers or is not able to give any answer at all. In general, there are difficulties in teaching and learning mathematics, due to the abstract and complex nature of these concepts. The main objective is that students learn the subject matter in context with real-life examples focused on Industry 4.0. The aim is to get students to learn mathematical concepts, using ICT (Information and Communication Technologies), with the flipped classroom methodology and problem-based learning (PBL), and to relate it to another subject that is very present in our current society. The use of another methodology to explain these concepts, together with the contextualization thanks to real examples that we find in the day to day, makes the motivation increase and the students are more participative.
Keywords: Industry 4.0; ICT; flipped classroom and ABP.
LA INDUSTRIA 4.0 COMO HERRAMIENTA EDUCATIVA
Índice de contenidos
Nuevas tecnologías y sociedad infantil
Vivimos en una sociedad en constante cambio. El cambio de mentalidad junto con el desarrollo radical de las nuevas tecnologías, ha dado lugar a que todo sea más tecnológico hasta el punto de convertirse casi en imprescindible.
La sociedad actual ya no concibe un mundo sin tecnologías y, es por ello, que cada vez están más presentes en nuestro día a día. Los niños y niñas crecen teniendo a su alcance todas estas tecnologías, haciendo que su uso sea frecuente en todas las actividades que realizan y, en la mayoría de las ocasiones, los más pequeños emplean estas nuevas tecnologías mejor que gente de edad adulta.
Es por ello que, en las escuelas, este cambio de la sociedad también ha repercutido y se han planteado nuevas formas de enseñar para buscar alternativas respecto al sistema educativo tradicional. Los estudiantes deben aprender de forma activa y participativa, dejando atrás las clases magistrales donde se limitan a escuchar. A día de hoy, el papel del docente tiene que cambiar al de guía y acompañar al alumno en su formación.
Por otro lado, existe una creciente preocupación por el hecho de que muchos alumnos generalmente presentan dificultades para comprender y usar los conocimientos matemáticos. Esto se corrobora con los índices de fracaso escolar en esta materia, ya que estos son elevados y en los últimos años han aumentado progresivamente.
Tal y como se observa en los resultados de matemáticas en las últimas pruebas de selectividad en la Comunidad Valenciana, sólo cuatro de cada diez alumnos han superado las pruebas. Esto supone a una nota media de 4,47, la más baja de la última década en esta materia (Guindo, 2019).
En cuanto a los resultados en las últimas pruebas PISA, España obtiene sus peores resultados en ciencias y se estanca en matemáticas. Los alumnos de 15 años se sitúan por debajo de la media de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo (OCDE). En matemáticas, la media ha sido de 481 puntos, cinco menos que en la última edición de 2015 (Torres, 2019).
Esto es debido a que el aprendizaje de las matemáticas es complejo y se ve afectado por diferentes factores que dificultan su estudio y asimilación de conceptos.
Lo que se pretende con la contextualización de la cuarta revolución industrial es mostrar cómo este mundo, cada vez más tecnológico, ha cambiado afectando a diversos ámbitos como es el caso de la educación y la industria.
En la educación, con el uso de las TIC, y en el sector industrial, con la automatización industrial. De este modo, se pretende mostrar cómo es posible, desde el ámbito educativo, enseñar a los alumnos de manera diferente otros sectores que están presentes en nuestra sociedad como puede ser el sector automovilístico.
El sector industrial, en este caso el del automóvil, se ha vuelto más automatizado y en las líneas de producción se observa que los trabajadores están empezando a ser sustituidos por robots. La era de la automatización industrial está en pleno auge y cada vez es más importante su conocimiento, siendo su uso visto como algo normal.
Cuarta revolución industrial
Se entiende por revolución industrial todo aquello que engloba avanzar con la tecnología, permitiendo optimizar los recursos. Este término comenzó a utilizarse hace más de 200 años, concretamente en el año 1765, con la primera revolución industrial gracias a la máquina de vapor y la mecanización de los procesos de producción. Posteriormente, con el desarrollo de la electricidad se consiguió́ optimizar la fabricación para producir en masa hasta llegar a la segunda revolución industrial en el año 1870. Más tarde, los descubrimientos de la electrónica y la informática, dieron lugar a la tercera revolución industrial en los años sesenta.
La Industria 4.0, cuarta revolución industrial, surgió en la feria de Hannover en el año 2011. Esta se diferencia de todas la demás porque engloba un amplio rango de tecnologías y se caracteriza por cambiar de forma drástica el sistema de producción. Esta cuarta revolución industrial surge cuando la tercera revolución industrial todavía no ha terminado, por lo que podemos hablar de una fusión entre ambas revoluciones (Torres, 2018).
Las claves de esta revolución industrial son la programación, conectividad, inteligencia artificial, internet de las cosas, robótica, impresión 3D y la conducción autónoma. Esto engloba un amplio abanico de tecnologías que han revolucionado nuestra sociedad y lo continuarán haciendo. La inteligencia artificial se prevé que va a ser uno de los grandes ejes de esta revolución.
El Internet de las cosas implicará que cada vez haya más objetos conectados a la red, permitiendo que se envíen datos y, por tanto, que se pueda hacer un seguimiento de todo lo que se envía acabando así con la privacidad de las personas. Las impresoras 3D jugarán también un papel importante, puesto que se basará en información que, en el último término, será software abierto y permitirá a cualquier persona fabricar prácticamente cualquier cosa como coches, casas e incluso robots (Schwab, 2015).
Esta cuarta revolución industrial tiene muchos aspectos positivos, como por ejemplo mejorar la calidad de las personas o la economía, pero tiene también aspectos negativos, principalmente en la desigualdad y en el estancamiento de los salarios y el trabajo. Cada vez se están automatizando más empleos, lo que lleva a sustituir a hombres y mujeres por máquinas o robots. Muchas máquinas podrán tomar decisiones de forma autónoma, habrá problemas medioambientales cuyas consecuencias ven reflejadas en el cambio climático y la superpoblación (Schwab, 2015).
Herramientas TIC para mejorar el aprendizaje
Las aulas de los centros educativos están compuestas por una gran diversidad de alumnado. Algunos alumnos son capaces de asumir los conceptos con cualquier método educativo empleado, incluyendo la metodología tradicional, mientras que otros presentan dificultades con cualquier metodología. Teniendo en cuenta que esto implica atender a todo tipo de alumnos, es comprensible que se opte por la enseñanza basada en el uso de metodologías menos convencionales.
La idea que se defiende en este artículo es emplear la revolución industrial como herramienta educativa para aprender otros conceptos matemáticos. En todas las sesiones de un bloque concreto, hacer uso de la Industria 4.0 para impartir esta temática y relacionarlo con unos conceptos determinados. Con el fin de lograr esto, previamente se explica en qué consiste la Industria 4.0, incluyendo todo lo que engloba.
Una vez visto su significado, se relaciona mediante ejemplos que relacione conceptos de estadística con situaciones (problemas) de la cuarta revolución industrial. Por ejemplo, si se explica en clase en que consiste la media, la moda y la varianza, posteriormente, verán un problema sobre un proceso de fabricación de piezas donde trabajen con robots y se les pedirá que calculen esos conceptos matemáticos. Una vez visto esto, mediante el ABP trabajarán con sus compañeros en grupos problemas similares a este.
La manera de aprender estos conceptos matemáticos será mediante explicaciones en clase y también, utilizando la metodología de clase invertida. De este modo, los alumnos no sólo atienden a las explicaciones en clase, sino que estudian los conceptos en casa mediante vídeos, que serán puestos en práctica en clase a través de la resolución de una serie de ejercicios.
Para controlar la visualización de los videos de clase invertida, se empleará la plataforma web EDPuzzle. Esta plataforma permite subir vídeos que serán lecciones interactivas y educativas. Proporciona dos tipos de cuenta, una para profesores y otra para estudiante.
Todo el contenido es privado, es el profesor quien manda invitaciones a los alumnos para poder ver los vídeos. Entre otras opciones, EDPuzzle permite hacer un seguimiento de los estudiantes mostrando el porcentaje visto en cada vídeo para cada alumno y también si han contestado correctamente a las cuestiones propuestas.
Esto permite evaluar al estudiante e intentar ayudarle, si se aprecia que ha tenido dificultades en alguna parte concreta del vídeo. EDPuzzle tiene variedad de herramientas que permite algunos aspectos de edición o personalización de vídeos, añadiendo comentarios o cuestiones al final para ver la comprensión de los contenidos.
El Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) y clase invertida
El Aprendizaje Basado en Problemas no es un método novedoso, puesto que surgió hace más de 30 años. Llegó a Europa en el año 1974. Se trata de un modelo de enseñanza- aprendizaje que se centra en el estudiante y pretende que adquiera conocimientos y actitudes con tal de resolver un problema.
El Aprendizaje Basado en problemas es similar al aprendizaje por proyectos, pero el basado en problemas es menos complejo. Este aprendizaje permite analizar problemas (con distintos grados de complejidad) y encontrar una solución o las posibles soluciones (Barrell, 1998). El objetivo es proponer a los alumnos que resuelvan y comprendan un problema sobre el que tienen que investigar.
Es importante que el estudiante sea capaz de identificar las dificultades y los errores que comente cuando realiza el ejercicio con la finalidad de superarlos. Se trabaja en grupos pequeños con el apoyo del instructor que hace el papel de facilitador en este proceso de aprendizaje. Es importante que los alumnos estén dispuestos a trabajar en grupo y toleren la opinión del resto de compañeros (García, 2006). El alumno pasa a tener un aprendizaje activo, tomando el papel de protagonista de su propio aprendizaje.
El ABP permite desarrollar diversas competencias que serán valoradas en el ámbito laboral, entre ellas destacan: la resolución de problemas, toma de decisiones, investigación, habilidad de comunicación, favorece el aprendizaje colaborativo y vincula el mundo académico con el mundo laboral (García, 2006).
Flipped classroom o aula invertida es una metodología que fue creada por Jonathan Bergmann y Aaron Sams, profesores de matemáticas y ciencias en un instituto en Colorado. La idea de grabar videos comenzó a raíz de querer solucionar la problemática de los alumnos que no podían asistir a clase y, por tanto, perdían el ritmo respecto al resto de sus compañeros. A partir de ahí, comenzaron a grabar vídeos y los alumnos que no podían asistir preguntaban las dudas que tuvieran al respecto (Bergmann y Sams ,2012).
En una clase tradicional, el profesor explica a un grupo de alumnos y ellos atienden y toman notas en clase para que luego en casa, de manera individual, asimilen los conceptos por su cuenta. La metodología de clase invertida funciona diferente respecto a la clase tradicional, ya que se invierte el orden y primero el alumno adquiere los conocimientos individualmente viendo vídeos en casa. De esta manera el alumno asiste a clase con los conocimientos previos ya aprendidos y en clase, el docente puede dedicar tiempo a resolver dudas mientras los alumnos trabajan en pequeños grupos.
Esto significa que, en la clase tradicional, el profesor invierte la mayor parte de la clase en enseñar, es decir, en el conocimiento y en la aplicación y una vez están en casa, tienen que poner en práctica la teoría vista en clase esto corresponde a analizar, evaluar y crear. La clase invertida es justo al revés, evitando que la parte más dura o compleja tenga que ser asimilada de manera individual por el alumno en casa, dejando así tiempo para el aprendizaje interactivo en clase (Bergmann y Sams ,2012).
Necesidad de cambio metodológico
La mayoría de los estudiantes tienen dificultades en el aprendizaje de las matemáticas. Esto se debe a que existe una falta de comprensión de la materia y hay un desinterés general en su estudio. Los alumnos la estudian por obligación y tienen otras motivaciones. Por lo general, hay una falta de estrategias que ayuden al estudio de las matemáticas.
Esto es debido a que la metodología de enseñanza muchas veces se aplica de manera tradicional, empleando métodos poco novedosos, donde el alumno no participa activamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Esto quiere decir que, en las aulas, muchas veces existe poca interacción entre el alumno y profesor, siendo considerado como un sistema educativo poco dinámico donde no se aplican prácticamente métodos que influyan en la vida del estudiante.
Entre las posibles estrategias que se pueden emplear, es posible contextualizar conceptos vistos en clase y relacionarlos con un tema que esté presente en nuestra sociedad. Tal y como se ha comentado en este artículo, contextualizando un bloque de las matemáticas, como, por ejemplo, el bloque de la estadística y la probabilidad, con la cuarta revolución industrial. Es decir, utilizando la Industria 4.0 como herramienta de aprendizaje para aprender otros conceptos matemáticos mediante el uso de las TIC.
Esto se consigue fomentando el trabajo en equipo, ayudando al resto de compañeros y distribuyéndose las tareas. A través de la Industria 4.0, también es posible acercar a los alumnos a la realidad puesto que implica que el alumno relacione conceptos con ejemplos de la vida real, ayudando al estudiante en sus estudios y en su posterior inserción laboral.
El uso de las TICs tiene varios beneficios que son positivos tanto para alumnos como para el profesor. Entre estos aspectos destacan la motivación, el interés, interactividad, cooperación, comunicación, autonomía, iniciativa y creatividad. El alumno estará más motivado si participa en la clase y no tiene que limitarse a escuchar al profesor. El estudiante puede trabajar con sus compañeros en grupo, fomentando así́ otro tipo aprendizaje con el empleo de las TIC.
Para concluir, hay que comentar que existen unas limitaciones ligadas a los contenidos del currículo. Contextualizar las matemáticas con situaciones de nuestra vida real implica que se impartan contenidos extra que no aparecen dentro del currículo del curso. El tiempo disponible por el profesor para explicar la materia en clase es limitado y esto implica que el docente no pueda extenderse en explicar y trabajar temas que están fuera del temario.
De esta forma, una propuesta como la que se presenta en este artículo es posible que se trabaje en clase, pero de manera puntual. Si se impartiera a lo largo de todo el curso, no se estaría cumpliendo con lo definido dentro del marco legislativo.
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