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Aprendizaje basado en proyectos

Nuevas metodologías docentes ante el EEES: Aprendizaje Basado en Proyectos y su implementación con tecnologías para el trabajo colaborativo

Introducción

El Aprendizaje Basado en Proyectos o Project Based Learning (PBL), es una metodología didáctica en la que el alumno aprende los conceptos de la asignatura mediante la realización de un proyecto o resolución de un problema adecuadamente diseñado y formulado por el profesor. Un proyecto está adecuadamente diseñado si para concluir de manera exitosa necesariamente obliga al estudiante a adquirir los conocimientos que el profesor desea transmitir.

El PBL nace en la década de los 60 en la Universidad de McMaster (Canadá) para combatir la desmotivación de los alumnos de medicina, y a pesar de ser un método bastante extendido en el mundo anglosajón, no lo es tanto en las universidades de tradición latina.

Diversos estudios muestran que el PBL fomenta habilidades muy importantes, tales como el trabajo en grupo, el aprendizaje autónomo, la planificación del tiempo, el trabajo por proyectos o la capacidad de expresión oral y escrita, y mejora la motivación del alumno, lo que se traduce en un mejor rendimiento académico y una mayor persistencia en el estudio. No obstante este modelo de aprendizaje plantea inicialmente dificultades de adaptación tanto para profesores como para alumnos, porque cambia los roles tradicionales.

Consideramos que este tipo de experiencias pueden ser beneficiosas tanto para el estudiante, que desarrolla nuevas habilidades que ya hemos comentado, como para el profesor, que debe adaptarse a las nuevas exigencias tanto del entorno académico que plantea la adaptación al EEES como del mercado de trabajo.

El Aprendizaje Basado en Proyectos tiene unos requerimientos importantes de comunicación y de intercambio y gestión de información. En un ámbito como éste es fundamental cubrir estas necesidades, y el uso de Tecnologías de la Información adecuadas puede ser de gran ayuda. En el mercado, existe un importante número de herramientas, tanto de uso libre como bajo licencia y, en ocasiones es difícil decidir cuales son las más adecuadas a cada necesidad.

Con el presente proyecto, planteamos una experiencia que nos pueda servir como banco de pruebas con dos objetivos fundamentales: determinar la conveniencia de la implantación del PBL en los planes del estudio de las Ingenierías Informáticas e identificar y utilizar adecuadamente las herramientas tecnológicas disponibles. Esta experiencia comenzaría el próximo curso con un proyecto conjunto entre varias asignaturas que nos permitiera valorar la idoneidad de la propuesta.

Así, como paso inicial se plantea el desarrollo de un conjunto de cuatro asignaturas optativas de los planes de estudio de las Ingenierías Informáticas mediante este método docente. En concreto se trata de las asignaturas “Razonamiento” y “Modelos de Fabricación Asistidos por Computador”, del primer cuatrimestre, y “Gráficos Avanzados y Animación” y “Juegos y Realidad Virtual”, del segundo cuatrimestre, todas ellas con 3 créditos teóricos y 3 prácticos en el actual plan de estudios (24 créditos entre todas las asignaturas). Nuestra propuesta es la desarrollar un proyecto conjunto a lo largo de todo el curso en el que participen los alumnos matriculados de las 4 asignaturas, que sustituirían su participación en la docencia tradicional de las asignaturas por el aprendizaje basado en proyectos. Para su desarrollo se les proporcionarían herramientas software para gestión del proyecto y para el intercambio de información.

Motivación

Los cambios tecnológicos se suceden cada vez con mayor rapidez. Peter Scholtes señala que hoy en día un joven de 18 años será testigo a lo largo de su vida de al menos 4 o 5 renovaciones tecnológicas. Esto hace que cada vez tengan menos importancia los contenidos, y sea mayor la necesidad de enseñar a aprender por encima transmitir conocimientos. Se trata de preparar a nuestros jóvenes para el aprendizaje continuo.

La docencia tradicional se basa en cuatro principios fundamentales: la fragmentación del conocimiento en asignaturas, la clase expositiva como medio para la transmisión del conocimiento, el estudio individual y la evaluación a través de exámenes. Esta metodología tiene las ventajas de permitir que el profesor transmita la información de manera rápida y a muchos alumnos a la vez y resulta también cómoda para el estudiante porque le permite decidir voluntariamente su grado de implicación en el proceso de aprendizaje. Tiene, sin embargo, grandes limitaciones: la fragmentación no favorece la interdisciplinariedad, no promueve el pensamiento o la discusión, no facilita la aplicación del conocimiento a casos reales, la toma de decisiones, etc. En definitiva, es un modo de docencia que tiene sentido en un contexto de masificación, pero no es un modelo adecuado para formar profesionales que trabajen adecuadamente en equipo, que desarrollen su imaginación, que se expresen adecuadamente o que asuman responsabilidades y tomen decisiones.

Ante esta situación, algunas nuevas formas de entender el proceso de enseñanza-aprendizaje han ido apareciendo en los últimos años. Entre estas propuestas destaca el aprendizaje basado en proyectos PBL, que intenta minimizar las limitaciones de la docencia tradicional. El PBL es una estrategia didáctica en la que los estudiantes, organizados en grupos, desarrollan proyectos. Fomenta habilidades muy importantes como son el trabajo en grupo, el aprendizaje autónomo, la planificación del tiempo, las capacidades de expresión oral y escrita, las habilidades intelectuales de nivel alto o la capacidad de autoevaluación.

Por otro lado, en nuestra titulación estamos formando a profesionales para la creación de software a base de crear pequeños programas de forma individual, cuando esta una actividad compleja que requiere de la colaboración de grandes equipos de personas que deben organizarse. Plantear un modelo como el PBL nos permite aproximarnos más a una situación real, donde se tienen grandes necesidades en cuanto al flujo de la información: por un lado, la información debe pasar de unos componentes del grupo a otros de forma rápida y fiable, y debe estar actualizada y disponible para todos los miembros del grupo. Además, la información que se maneja puede tener un gran volumen y ser muy heterogénea. Estas características, junto con la necesidad de cumplir los requerimientos de tiempo y de objetivos del proyecto, llevan a que la gestión de todo el proceso no sea sencilla. Para cubrir estas necesidades existen en el mercado un buen número de aplicaciones software que pueden ser de utilidad. Sin embargo, no siempre es fácil determinar cuáles son las más adecuadas para cada necesidad. Muchas veces, incluso no es posible encontrar una herramienta que se adapte convenientemente a nuestro problema.

Unido a todo esto, la universidad se encuentra en estos momentos inmersa en el proyecto de construcción del Espacio Europeo de Enseñanza Superior. Entre otros cambios, este nuevo contexto va a suponer la implantación del sistema europeo de créditos (ECTS) que, como sabemos, pasará a medir las horas de trabajo del estudiante frente a las horas de docencia presencial que se medían con el sistema tradicional. Aún así, se sigue manteniendo una visión básicamente cuantitativa. Sin embargo, en el propio Real Decreto se hace referencia a que “Esta medida del haber académico comporta un nuevo modelo educativo que ha de orientar las programaciones y metodologías docentes centrándolas en el aprendizaje de los estudiantes, y no exclusivamente en horas lectivas”. En definitiva se trata de realizar una programación centrada en el aprendizaje. El modelo PBL puede cubrir convenientemente estas nuevas necesidades

En definitiva, a la vista de los tiempos de renovación que corren para la universidad, los criterios de convergencia educativa emanados del proceso de Bolonia, las virtudes y oportunidades que para el alumno supone el PBL, y el estado de madurez e la tecnología, se concluye que puede darse en estos momentos la coyuntura ideal para implantar el PBL.

Antecedentes

El Aprendizaje Basado en Proyectos ha ido incorporándose a la vida universitaria durante los últimos 50 años, especialmente en el mundo anglosajón. Las primeras experiencias se deben a la McMaster University en Notario, aplicada a los estudios de medicina. Algunas universidades del centro y el norte de Europa también han aplicado estos modelos en sus estudios: Aalborg o Roskilde en Dinamarca, Maastricht y Twente en Holanda o Linköpings en Suecia. En España también existen experiencias de este tipo especialmente en las universidades catalanas.

El ámbito de aplicación del PBL es muy variado: desde la aplicación a todo el plan de estudios, hasta la implementación en el segundo ciclo o en una asignatura o un conjunto de éstas. A continuación presentamos una pequeña muestra de las experiencias en la universidad española. Por ejemplo, La Universitat Pompeu Fabra introdujo en 2004 el PBL en el primer curso de la licenciatura en Biología, con el consiguiente rediseño de la organización horaria y de los programas de las asignaturas. La Universitat Autónoma de Barcelona, en su Escuela Universitaria de Enfermería Vall d'Hebron completó en 2004 un cambio en la metodología docente basado en el aprendizaje basado en problemas y desarrollado en grupos pequeños (8-10 estudiantes) con un tutor de acuerdo con unas fases establecidas. Este proceso se inició de forma pionera en el curso 1999 y se ha implementado de manera progresiva curso a curso. Paralelamente, se ha seguido un doble proceso de formación del profesorado y de elaboración de documentación. Este proyecto ya ha alcanzado la titulación completa. La Facultad de Medicina de la Universidad de Castilla-La Mancha ha trabajado desde su creación mediante aprendizaje basado en proyectos (PBL), asistiendo a profesores, PAS y alumnos en la formación continua específica para este tipo de enseñanza. La primera promoción salió el curso 2002-2003.

La Ingeniería de Telecomunicaciones de la Universitat Politècnica de Catalunya se estructura completamente siguiendo el modelo PBL. En concreto, en cada cuatrimestre el estudiante tiene que cursar uno o dos bloques que constituyen un bloque curricular, es decir, se evalúa globalmente. Cada bloque está formado por uno o dos módulos presenciales y un módulo no presencial denominado proyecto, que para los estudiantes supone aproximadamente la mitad de la actividad del bloque y en el cual, divididos en grupos de 5 u 8, han de analizar y resolver diferentes problemas aplicados, relacionados con los contenidos de los módulos presenciales de este bloque o de bloque anteriores.

Unida a las experiencias docentes, aparece siempre la necesidad de contar con un soporte tecnológico que facilite la implantación de estas nuevas formas de trabajo. En el mercado existe software para la gestión de proyectos y para el trabajo colaborativo, tanto libre como bajo licencia, aunque no siempre se adapta fácilmente a la utilización en las aulas o no integra la funcionalidad completa exigible.

Por ejemplo, Microsoft Project es una herramienta que permite planificar un proyecto y realizar el seguimiento del mismo.

Microsoft Visio es un conjunto de herramientas para crear diagramas de Gantt y de Pert. Facilita la especificación, diseño y planificación de un proyecto.

Alternativamente, el entorno de uso libre Eclipse proporciona también aplicaciones útiles para el diseño, implementación y pruebas de programas.

Open Workbench, es una aplicación libre con buenas capacidades para planificar.

Otra herramienta que proporciona numerosas características para gestión de proyectos y control de versiones, listas de correo, gestión de tareas y de errores, etc. es SourceForge.

Por último, BSCW es una herramienta de uso libre que está pensada para trabajo colaborativo: permite intercambio de información en tiempo real, agenda compartida, foros, tablón de anuncios, control de versiones, listas de correo, etc.

Metodología

En la metodología tiene una doble faceta en un proyecto como este: por un lado los aspectos metodológicos del modelo planteado para el proyecto que deben realizar los alumnos para superar las asignaturas, y por otro lado, la metodología aplicada para llevar a cabo esta experiencia. En cuanto a la organización del trabajo de los alumnos, planteamos la siguiente estructuración del proceso docente:

Organización en grupos

  • Alumnos: Grupos de 20 alumnos máximo (dado el número actual de alumnos matriculados en las asignaturas, no será necesario más de un grupo). Equipos de 3-4 alumnos
  • Profesores: Los profesores del equipo se organizan de las siguiente manera:
    • Tutores: Cada equipo de alumnos contará con un tutor que realizará el seguimiento de su equipo.
    • Supervisores: Los actuales profesores de las asignaturas se distribuirán las tareas de supervisión de cada una de las sesiones presenciales.
    • Expertos: Todos los profesores del presente proyecto, a su vez, actuarán como expertos en una materia, realizando seminarios y tutorías.

Proyecto

  • Un único proyecto para todos los equipos, convenientemente diseñado para que permita desarrollar toda la materia contenida en las 4 asignaturas.

Sesiones de trabajo

  • Sesiones presenciales: sesiones a realizar en un aula, con los equipos de alumnos y los profesores implicados. Estas sesiones podrán ser de presentación de los problemas o actividades a desarrollar, de presentación y debate de los resultados del trabajo, o sesiones prácticas de laboratorio.
  • Sesiones no presencial: Sesiones semanales, en las que cada equipo por separado, realizará de las actividades propuestas.
  • Seminarios: Sesiones cortas, donde se impartirán los complementos docentes necesarios, por parte de los profesores expertos en cada tema o de expertos externos.
  • Tutorías con los diferentes profesores para resolver dudas. Individuales o por equipos.

Actividades

  • Resolución de los diferentes problemas o casos asociados al proyecto.
  • Visitas a organismos, centros, instituciones, empresas…
  • Trabajo práctico en el aula informática.
  • Búsqueda de información a través de internet y en la biblioteca.
  • Documentación del proyecto.
  • Pruebas de evaluación.
  • Cuestionarios de seguimiento.

Materiales de estudio

  • Libros y manuales
  • Artículos y monografías cortas
  • Material informativo: prensa, webs…
  • Ejercicios de autoevaluación
  • Foros de debate
  • Material audiovisual: videos, presentaciones…

Herramientas

  • Software de desarrollo
  • Software de trabajo en grupo y gestión de proyectos
  • Campus Virtual
  • Software ofimático: browser, procesador de textos, presentaciones, hoja de cálculo…

Evaluación

  • Evaluación por el equipo docente de la carpeta del equipo, informes escritos y presentaciones orales.
  • Evaluación peer review (unos equipos evalúan a otros)
  • utoevaluación mediante tests, planificados o por sorpresa.
  • Evaluación de la actitud: Participación en el grupo y en el equipo, iniciativa, argumentación, implicación, creatividad…

Métodos

  • Trabajo de los profesores en equipo.
  • Determinación de expertos en cada materia.
  • División de las actividades entre los profesores implicados.
  • Uso del Campus Virtual, especialmente de sus utilidades para el trabajo en grupo.
  • Cuestionarios y encuestas para recopilar información sobre el desarrollo de la experiencia.
  • Utilización de los modelos estadísticos adecuados para el análisis de los resultados y la extracción de conclusiones.

Objetivos

El objetivo principal del proyecto es la realización de una experiencia piloto sobre aprendizaje basado en proyectos y las tecnologías de la información adecuadas para este modelo de docencia. Esta experiencia nos debe permitir valorar la conveniencia de implantar este modelo de docencia y en qué grado es conveniente su desarrollo, así como identificar ventajas, inconvenientes y dificultades. Además, debe permitirnos identificar las herramientas disponibles más adecuadas e integrarlas convenientemente, incluso con el desarrollo adicional de pequeños módulos. Se hará hincapié, además, en que el software utilizado sea de uso libre, siempre que sea posible.

Los objetivos concretos son:

  • Realización de una experiencia piloto de docencia basada en PBL que implique a cuatro asignaturas optativas de las Ingenierías Informáticas.
  • Desarrollo de un proyecto para los alumnos que se adapte convenientemente a los objetivos de las asignaturas implicadas y a los objetivos finales de aprendizaje.
  • Realización de un estudio cuantitativo y cualitativo de los resultados de la experiencia.
  • Identificación de ventajas, inconvenientes y dificultades de este modelo.
  • Valoración del grado de desarrollo más conveniente, con la determinación de la idoneidad de implantar este sistema en otras asignaturas e incluso en todo el plan de estudios.
  • Refuerzo de la interdisciplinariedad de las asignaturas, actualmente muy atomizadas.
  • Estimulo del profesorado, llevando la filosofía del trabajo en grupo a los propios profesores.
  • Especificación de los requerimientos que debería tener un software adecuado para apoyar la implantación del PBL.
  • Estudio del software de apoyo para gestión de proyectos y para trabajo colaborativo existente en el mercado, especialmente el de uso libre, e identificación de las capacidades de estas herramientas.
  • Integración de las herramientas para su uso por parte de alumnos y profesores y eventual desarrollo de algún módulo adicional.

Informe final

Nuevas metodologías docentes ante el EEES: Aprendizaje Basado en Proyectos y su implementación con tecnologías para el trabajo colaborativo.  

P. Arques Corrales, F. Aznar Gregori, L. Carbonell Soto, P. Compañ Rosique, F. Gallego Duran, R. Molina Carmona, J.A. Puchol García, J. R. Reverte Bernabeu, R. Satorre Cuerda, C. Villagrá Arnedo

Grupo i3a: Informática Industrial e Inteligencia Artificial

Proyectos de Innovación Tecnológica-Educativa 2006 del Vicerrectorado de Tecnología e Innovación Educativa

Informática Industrial e Inteligencia Artificial (i3a)


Universidad de Alicante
Dpto.Ciencia de la Computación e Inteligencia Artificial
Grupo Informática Industrial e Inteligencia Artificial

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