Experiencia blended learning apoyada en un laboratorio virtual para educación de materias STEM

• Autores: Elena Arce Fariña , Francisco Zayas-Gato, Andrés Suárez García , Álvaro Michelena Grandío, Esteban Jove Pérez , José-Luis Casteleiro-Roca , Héctor Quintián Pardo , José Luis Calvo Rolle
• Localización: Bordón: Revista de pedagogía, ISSN-e 2340-6577, ISSN 0210-5934, Vol. 74, Nº 4, 2022 (Ejemplar dedicado a: Educación STEM: tecnologías emergentes para el aprendizaje científico), págs. 125-143
• Idioma: español
• DOI: 10.13042/Bordon.2022.95592
• Títulos paralelos:
  • Une expérience d’apprentissage mixte (blended learning) soutenue par un laboratoire virtuel pour l’enseignement des matières STEM
  • Blended learning experience supported by a virtual laboratory for STEM subjects training
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• Resumen
  • español

    INTRODUCCIÓN. La reciente pandemia provocada por la COVID-19 ha supuesto numerosos cambios en los protocolos de salud pública, así como un profundo impacto socioeconómico. Políticas como el distanciamiento social y los confinamientos han condicionado las relaciones interpersonales y derivado en consecuencias dramáticas para muchas empresas y trabajadores. Concretamente, en el marco educativo, las universidades se han visto obligadas a adaptar las metodologías docentes a causa de las políticas de control implantadas por las autoridades. Por ello, el uso de herramientas para la docencia online, combinadas con experiencias en docencia presencial (blended learning, BL), constituye un interesante enfoque dentro de este contexto. MÉTODO. BL permite la reducción de la ratio de estudiantes por aula, evitando la supresión total de la presencialidad, y permitiendo también aprovechar las ventajas de ambas modalidades. En este sentido, una interesante propuesta es la implementación de un entorno de simulación virtual para estudiantes de ingeniería, cuyo objetivo es la emulación de un sistema real de control de nivel de líquido, disponible en los laboratorios de la Escuela Politécnica de Ingeniería de Ferrol, de la Universidad de A Coruña. Con el objetivo de evaluar el efecto de la metodología BL en el rendimiento académico del alumnado, se compararon las calificaciones obtenidas en el trabajo tutelado en dos cursos académicos. RESULTADOS. Para llevar a cabo este trabajo, se propone una experiencia BL apoyada en un laboratorio virtual construido a partir de la integración de dos novedosas la frase correcta sería: “herramientas de software”. Factory I/O como sistema de virtualización y emulación de escenas y plantas industriales reales y Node-RED como entorno de programación para el diseño de sistemas de control y comunicación. Con base en los resultados académicos, se concluye que esta metodología tiene un efecto positivo en el rendimiento de los estudiantes. DISCUSIÓN. Este entorno realista de simulación y de visualización 3D en tiempo real aporta flexibilidad a los estudiantes facilitando la organización de sus tareas y les permite trabajar de forma autónoma aplicando los conceptos base de la ingeniería de control. Además, esta experiencia BL ayuda a los estudiantes a desarrollar competencias básicas (duras) y transferibles (blandas).

  • English

    INTRODUCTION. The recent pandemic caused by COVID-19 has led to numerous changes in public health protocols, as well as a deep socioeconomic impact. Policies such as social distan-cing and lockdowns have conditioned interpersonal relations and resulting in dramatic conse-quences for many companies and workers. Specifically, in the educational context, universities have been forced to adapt teaching methodologies due to the control policies applied by autho-rities. Therefore, the use of on-line teaching tools, combined with face-to-face teaching expe-riences (blended learning, BL), represents an interesting approach within this context. METHOD. BL allows the reduction of the student’s ratio per classroom, avoiding a total sup-pression of face-to-face teaching, taking advantage of both modalities. Hence, an interesting proposal is the implementation of a virtual simulation environment for engineering students, with the aim of emulating a real liquid level control system, located at the laboratories of the Escuela Politécnica of Engineering of Ferrol, of the University of A Coruña. The marks obtained in the tutored work in two academic years were compared to evaluate the effect of the BL methodology on students’ academic performance. RESULTS. To carry out this work, we propo-se a BL experience supported by a virtual laboratory built from the integration of two novel software tools: Factory I/O as a virtualization and emulation system of real industrial scenes and plants and Node-RED as a programming environment for the design of control and commu-nication systems. Based on the academic results, it can be concluded that this methodology has a positive effect on students’ performance. DISCUSSION. This realistic real-time 3D simula-tion and visualization environment provides flexibility to students by simplifying the organiza-tion of their tasks and allowing them to work autonomously by applying the basic concepts of control engineering. In addition, this BL experience helps students to develop hard and soft skills.

  • français

    INTRODUCTION. La récente pandémie causée par la COVID-19 a entraîné des nombreux chan-gements dans les protocoles de santé publique, ainsi qu’un profond impact socio-économique. Des politiques de distanciation sociale et les confinements ont conditionné les relations interpersonne-lles et ont entraîné des conséquences dramatiques pour beaucoup d’entreprises et travailleurs. Plus précisément, dans le cade éducatif, les universités ont été obligés d’adapter leurs méthodes d’enseignement à cause des politiques de contrôle mises en œuvre par les autorités. Par consé-quent, l’utilisation des outils pour l’enseignement en ligne, combinée avec des expériences d’’enseignement en présentiel constitue une approche (d’apprentissage mixte ou blended learning, BL), intéressante dans ce contexte. MÉTHODE. Le BL permet de réduire le ratio des étudiants par classe en évitant l’élimination totale de l’enseignement en présentiel et en permettant, égale-ment, d’en profiter des avantages des deux modalités. Dans ce sens, une proposition intéressante est la mise en œuvre d’un environnement de simulation virtuelle pour les étudiants en ingénierie, dont l’objectif est la simulation d’un système réel de contrôle du niveau de liquide, étant disponi-ble dans les laboratoires de l‘École Polytechnique d’Ingénierie de Ferrol de l’Université de A Co-ruña. Afin d’évaluer l’effet de la méthodologie BL dans le rendement académique des étudiants, nous avons comparé les notes obtenues lors du travail tutoré au cours de deux années académi-ques. RÉSULTATS. Pour réaliser ce travail, nous avons proposé une expérience BL soutenue par un laboratoire virtuel construit à partir de l’intégration de deux logiciels innovants : le Factory I/O comme système de virtualisation et d’émulation de scènes et des installations industrielles réelles, et le Node-RED comme environnement de programmation pour la conception de systèmes de contrôle et de communication. Sur la base des résultats académiques observés, il est conclu que cette méthodologie a un effet positif sur le rendement des étudiants. DISCUSSION. Cet en-vironnement réaliste de simulation et de visualisation en temps réel en 3D offre un cadre d’étude flexible aux étudiants en leur facilitant l’organisation de leurs tâches et en leur permettant de progresser de manière autonome en appliquant les concepts de base de l’ingénierie de contrôle. En outre, cette expérience BL aide les étudiants a développer autant des compétences de base (dures) que transférables (douces).

• Referencias bibliográficas
  • Abdul-Karim, A. M., Abdullah, N., Abdul-Rahman, A. M., Noah, S. M., Wan-Jaafar, W. M., Othman, J. et al. (2012). A nationwide comparative...
  • Al-Samarraie, H. y Saeed, N. (2018). A systematic review of cloud computing tools for collaborative learning: opportunities and challenges...
  • Comisión Europea (2007). Science education now: a renewed pedagogy for the future of Europe (vol. 22845). Office for Official Publications...
  • Daniel, S. J. (2020). Education and the COVID-19 pandemic. Prospects, 49(1), 91-96. https://doi.org/10.1007/s11125-020-09464-3
  • De Jong, T., Linn, M. C. y Zacharia, Z. C. (2013). Physical and virtual laboratories in science and engineering education. Science, 340(6130),...
  • Deschacht, N. y Goeman, K. (2015). The effect of blended learning on course persistence and per- formance of adult learners: a difference-in-differences...
  • Domínguez, M., González-Herbón, R., Rodríguez-Ossorio, J. R., Fuertes, J. J., Prada, M. A. y Morán, A. (2020). Development of a remote industrial...
  • Fernández-Miranda, M., Dios-Castillo, C. A., Sosa-Córdova, D. M. y Camilo Cépeda, A. (2022). Método invertido y modelo didáctico: una perspectiva...
  • Granado, E., Colmenares, W., Strefezza, M. y Alonso, A. (2007). A web-based virtual laboratory for teaching automatic control. Computer Applications...
  • Herga, N. R., Grmek, M. I. y Dinevski, D. (2014). Virtual laboratory as an element of visualization when teaching chemical contents in science...
  • Jena, P. K. (2020). Impact of Covid-19 on higher education in India. International Journal of Advanced Education and Research (IJAER), 5(3),...
  • Jove, E., González-Cava, J. M., Casteleiro-Roca, J. L., Quintián, H., Méndez-Pérez, J. A., Vega-Vega, R. et al. (2021). Hybrid intelligent...
  • Llamas, B., Storch-de Gracia, M. D., Mazadiego, L. F., Pous, J. y Alonso, J. (2019). Assessing transversal competences as decisive for project...
  • Míguez-Álvarez, C., Crespo, B., Arce, E., Cuevas, M. y Regueiro, A. (2020). Blending learning as an approach in teaching sustainability. Interactive...
  • Mula, I. y Tilbury, D. (2009) A United Nations decade of education for sustainable development (2005-14). What difference will it make? Journal...
  • Naciones Unidas (2021). The 17 goals. Departamento de Asuntos Económicos y Sociales. Desarrollo sostenible. Sustainable development. https://sdgs.un.org/goals
  • Nicola, M., Alsafi, Z., Sohrabi, C., Kerwan, A., Al-Jabir, A., Iosifidis, C. et al. (2020). The socio- economic implications of the coronavirus...
  • Perignat, E. y Katz-Buonincontro, J. (2019). STEAM in practice and research: an integrative literature review. Thinking Skills and Creativity,...
  • Potkonjak, V., Gardner, M., Callaghan, V., Mattila, P., Guetl, C., Petrović, V. M. y Jovanović, K. (2016). Virtual laboratories for education...
  • Potkonjak, V., Vukobratović, M., Jovanović, K. y Medenica, M. (2010). Virtual mechatronic/robotic laboratory–A step further in distance learning....
  • Rizzi, V., Pigeon, C., Rony, F. y Fort-Talabard, A. (2020). Designing a creative storytelling work-shop to build self-confidence and trust...
  • Sa, M. J. y Serpa, S. (2018). Transversal competences: their importance and learning processes by higher education students. Education Sciences,...
  • Singer, S. R., Hilton, M. L. y Schweingruber, H. A. (2005). America’s lab report: investigations in High School science. En America’s lab...
  • Spooren, P., Mortelmans, D. y Denekens, J. (2007). Student evaluation of teaching quality in higher education: development of an instrument...
  • Yildiz, İ, Topçu, E. y Kaymakci, S. (2021). The effect of gamification on motivation in the education of pre-service social studies teachers....
  • Zayas-Gato, F., Quintián, H., Jove, E., Casteleiro-Roca, J. L. y Calvo-Rolle, J. L. (2020). Diseño de controladores PID. Servicio de Publicaciones...