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Sistema de actividades en
Arduino móvil para programación de microcontroladores y su aprendizaje en la
figura profesional electrónica de consumo
Mobile
Arduino-based activity system for microcontroller programming and learning for
consumer electronics professionals
|
Lic. Genith Maribel Mina Segura [1] |
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Ing. Eddison Javier Haro Garcia[2] ORCID: https://orcid.org/0009-0001-4993-9911 |
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PhD. Hevia
Segress Garcia[3] |
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PhD. Roberto Milanés Gómez[4] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6879-3559 |
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Cita sugerida (APA, séptima
edición)
Mina, G.M., Haro, E.J., Segress, H. y Milanés, R. (2025). Sistema de actividades en Arduino móvil para programación
de microcontroladores y su aprendizaje en la figura profesional electrónica de
consumo. Revista Mapa, 7(38), 137 – 164.
http://revistamapa.org/index,php/es
RESUMEN
El presente
artículo presenta un sistema de actividades de aprendizaje de Programación de
Microcontroladores estudiantes del bachillerato técnico de la figura
profesional de Electrónica de Consumo. La
investigación incluye una serie de actividades prácticas que integran el uso de
Arduino en una aplicación móvil para desarrollar competencias técnicas y
habilidades de resolución de problemas en los estudiantes. Se utilizó una
metodología de investigación dialéctica en plena interacción de métodos,
técnicas e instrumentos de recopilación y análisis de datos, para construir la
propuesta y su evaluación de efectividad del sistema de actividades creado. Los
resultados indican una mejora significativa en las habilidades de programación
de los estudiantes, así como un aumento en su motivación y compromiso con el
aprendizaje. El artículo concluye que la implementación de un sistema de
actividades basado en Arduino móvil mejora las competencias técnicas de los
estudiantes e incrementa su motivación y compromiso con el aprendizaje.
Palabras claves: aprendizaje
asistido por tecnología móvil; conectivismo en educación, constructivismo en
educación, sistema de actividades de aprendizaje
ABSTRACT
This article
presents a system of learning activities of Microcontroller Programming for
students of the technical baccalaureate of the professional figure of Consumer
Electronics. The research includes a series of practical activities that
integrate the use of Arduino in a mobile application to develop technical
competencies and problem-solving skills in students. A dialectical research
methodology was used in full interaction of methods, techniques and instruments
of data collection and analysis, to build the proposal and its evaluation of
effectiveness of the created system of activities. The results indicate a
significant improvement in the students' programming skills, as well as an
increase in their motivation and commitment to learning. The article concludes
that the implementation of a mobile Arduino-based activity system improves
students' technical skills and increases their motivation and engagement in
learning.
Keywords: mobile technology assisted learning, connectivism in
education, constructivism in education, learning activity system
INTRODUCCIÓN
Los
ingentes cambios en la tecnología de la Informática y las Comunicaciones han
influido directamente en evolución acelerada de todos ámbitos de la sociedad,
de manera particular la Educación y muy singular su proceso de
enseñanza-aprendizaje se transforman con celeridad hacia lo virtual, el trabajo
en línea y los métodos mediados por tecnologías.
En los
subsistemas educativos, sin lugar a duda las tecnologías exigen nuevos procesos
de dirección pedagógica y en particular la Educación Técnica y Profesional en
su carácter vinculante a los procesos productivos que se enseñan y aprenden. En
el caso de este subsistema, donde se desempeñan los autores de este artículo,
en la Figura Profesional Electrónica de Consumo, enfrenta el desafío constante
de mantenerse actualizada frente a los rápidos avances tecnológicos. Ejemplo de
ello los contenidos sobre programación de microcontroladores, requiere de
enfoques pedagógicos que combinen la teoría con la práctica de manera efectiva
y atractiva para los estudiantes nativos digitales.
En este
contexto, la aplicación Arduino
se ha posicionado como una plataforma educativa de referencia, gracias a su
código abierto y facilidad de uso. Esta herramienta permite introducir de
manera intuitiva y práctica conceptos complejos de electrónica y programación,
aplicación que para esta investigación se constituye en recurso y objeto
epistémico para la construcción de nuevos procesos de enseñanza-aprendizaje
asistido por tecnologías.
La creciente demanda de
profesionales en electrónica con habilidades en programación y el desarrollo de
dispositivos inteligentes ha llevado a la búsqueda de herramientas pedagógicas
innovadoras y accesibles. En este contexto, los sistemas de actividades basados
en Arduino móvil se presentan como una alternativa prometedora para facilitar
el aprendizaje de la programación de microcontroladores en el ámbito de la
electrónica de consumo.
Al combinar
la filosofía del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) con la versatilidad de
la plataforma Arduino y la accesibilidad de los dispositivos móviles, se ha
creado un ecosistema de aprendizaje dinámico y eficaz. Como señalan Majaro (2014) y Banzi (2011), la naturaleza de código
abierto de Arduino, sumada a su interfaz de programación intuitiva, lo
convierte en una herramienta ideal para introducir conceptos complejos de
electrónica de manera práctica y accesible.
La
movilidad que aportan los dispositivos inteligentes ha ampliado aún más las
posibilidades pedagógicas de Arduino. Aplicaciones como ArduinoDroid
permiten a los estudiantes programar y cargar bocetos directamente desde sus
smartphones o tablets, fomentando un aprendizaje
ubicuo y flexible (Aparicio-Pérez, Llorente-Vidrio, & Ramírez-Rodríguez,
2019). Esta movilidad, combinada con la capacidad de Arduino para interactuar
con el mundo físico a través de una amplia variedad de sensores y actuadores,
estimula la creatividad y la experimentación.
Los
proyectos basados en Arduino abarcan un amplio espectro de aplicaciones, desde
la automatización del hogar hasta la robótica educativa. Ward y Meadows (2015)
ofrecen una amplia gama de proyectos para diferentes niveles de experiencia,
demostrando la versatilidad de esta plataforma. La realización de proyectos no
solo permite a los estudiantes consolidar conocimientos teóricos, sino que
también desarrolla habilidades de resolución de problemas, pensamiento crítico
y trabajo en equipo.
Los
sistemas de actividades en Arduino móvil representan una evolución
significativa en la enseñanza de la electrónica y la programación. Al
proporcionar un entorno de aprendizaje activo, práctico y motivador, estos
sistemas contribuyen a formar profesionales competentes y capaces de enfrentar
los desafíos de un mundo cada vez más tecnológico.
Durante el
proceso inicial de la investigación se develaron hallazgos empíricos en los
contenidos de Programación de Microcontroladores relacionados con las
posibilidades de aumentar significativamente la motivación y el compromiso de
los estudiantes en el aprendizaje de conceptos electrónicos mediante el uso de
tecnologías móviles, teniendo en cuenta que en el 90% de los estudiantes
encuestados poseen un teléfono inteligente con posibilidad de instalación de la
aplicaciones; ello lleva a la posibilidad de crear proyectos tangibles y
personalizados fomenta el interés, la curiosidad y comprensión de los conceptos
y procesos teóricos, de todo lo anterior de develó como interrogante científica
esencial para esta investigación: ¿cómo desarrollar el proceso de enseñanza-aprendizaje
de programación de microcontroladores y
su aprendizaje en la figura profesional electrónica de consumo mediado por
tecnología móvil?
La presente
investigación se propone como objetivo general: ofrecer un sistema de
actividades basado en Arduino móvil en el aprendizaje de programación de
microcontroladores para el desarrollo de competencias técnicas en estudiantes
de Bachillerato Técnico de la Figura Profesional de Electrónica de Consumo en
Ecuador.
METODOLOGÍA
Se realiza
una investigación del tipo Acción-Participación donde los autores actúan como
sujetos involucrados durante todo el desarrollo científico en relación con la
revisión teórica, recopilación y análisis de datos que se hacen constantemente
para mejorar la práctica pedagógica de la Figura profesional Electrónica de
Consumo.
Para
validar el resultado de investigación se utiliza un diseño cuasiexperimental
con grupo de control no equivalente, pre-test y post-test que permite validar la calidad del sistema
propuesto
La
población de investigación está conformada por 59 estudiantes de 2do año de
Bachillerato Técnico en la especialidad de Electrónica de Consumo en la Unidad
Educativa Jorge Álvarez, del Cantón Píllaro, provincia Tungurahua, del Ecuador.
Por lo reducido de la muestra se trabajará con los paralelos existentes en la
institución, con los cuales trabaja un autor-investigador y se le facilita por
parte de la Institución Educativa la autorización para ello. Para la
implementación de la propuesta se aplicará a los 59 estudiantes, divididos en
dos grupos: Grupo experimental (Paralelo A) con 30 estudiantes y Grupo de
control (Paralelo B) con 29 estudiantes.
Dentro de
los métodos de recopilación de datos se emplean varias técnicas de
investigación, a saber: observación, entrevista y encuestas. Los cuales
generaron instrumentos de investigación que se explican a continuación.
La
observación sistemática al proceso de enseñanza-aprendizaje tuvo como objetivo
recopilar evidencias fácticas en clases sobre los contenidos de Programación de
Microcontroladores para registrar el comportamiento y participación de los
estudiantes durante la docencia. Dentro de los indicadores destacan: niveles de
participación, motivación hacia el contenido, utilización de tecnología móvil,
tipos de actividad de aprendizaje y formas organizativas, orientación y
cumplimiento del trabajo autónomo escolar y extraescolar.
La
entrevista semiestructurada se aplicó a estudiantes y docentes para obtener
información detallada sobre sus experiencias y consideraciones acerca de la
clase de Programación de Microcontroladores, con indicadores vinculados con:
expectativas docentes y estudiantiles sobre el trabajo con la asignatura y el
uso de tecnologías móviles, posibilidades de aplicación en clases, criterios
personales sobre el contenido, métodos y recursos utilizados por docentes y
estudiantes.
La encuesta
se aplicación con la intención de recopilar datos más generales y de manera
acelerada a estudiantes sobre la experiencia previa y las actitudes de los
estudiantes hacia la programación de microcontroladores y el uso de
aplicaciones móviles educativas, así como la percepción de los estudiantes
sobre su experiencia de aprendizaje y su impacto en sus habilidades en la
asignatura.
Adicionalmente,
se analizan los datos de uso de las aplicaciones ArduinoDroid
y Arduino Play como contenidos que se modelan en esta investigación y precisan
ser sistematizados en el proceso de enseñanza aprendizaje. El estudio se
desarrolla durante un trimestre académico (aproximadamente 12 semanas), dividido
en fases de preparación, implementación y evaluación final.
La
aplicación de la propuesta se extendió por 10 semanas. En el grupo
experimental, se integraron ArduinoDroid y Arduino
Play en las clases de programación de microcontroladores, se asignaron
actividades semanales que incluían el uso de ambas aplicaciones, y se
realizaron proyectos y ejercicios prácticos con las aplicaciones móviles. El
grupo de control continuó con el método tradicional de enseñanza y se le
asignaron actividades y proyectos convencionales. En ambos grupos se realizaron
observaciones estructuradas durante las sesiones de clase y se dio seguimiento
al progreso de los estudiantes a través de las actividades y proyectos
asignados.
RESULTADOS
Los
resultados de investigación se presentan, en aras de sintetizar su redacción
desde una triangulación de hallazgos obtenidos mediante la aplicación de los
instrumentos observación, entrevista y encuestas.
En un
primer bloque de resultados se obtuvo el nivel de experiencias previas y
actitudes de los estudiantes hacia la programación de microcontroladores. Donde
se encontró un bajo conocimiento previo sobre el contenido de programación
microcontroladores, hasta llegar a la asignatura, sin embargo, como se muestra
en la tabla 1, las actitudes, predisposición mostrada por los estudiantes se
consideran elevadas, teniendo en cuenta que al menos el 96% de los estudiantes
se muestran motivados hacia este contenido.
Tabla 1
Experiencias previas y
actitudes de los estudiantes hacia la programación de microcontroladores
|
Estudiantes |
Si |
No |
% |
|
Experiencias previas en programación de microcontroladores |
1 |
58 |
98% |
|
Estudiantes |
Bajas |
Medias |
Altas |
|
Actitudes de los estudiantes hacia la programación de
microcontroladores |
2 |
12 |
45 |
Otro punto
de análisis fue el proceso de utilización de aplicaciones móviles educativas y
posibilidades de aplicación en clases. En este indicador se hace importante
referir que tanto por la observación, como por las indagaciones en encuestas y
entrevistas se aprecia un insuficiente uso de aplicaciones móviles para el
desarrollo del contenido de la asignatura, como se muestra en la Tabla
2. Por su
parte se corrobora que en ninguna clase observada se emplearon los dispositivos
móviles como recurso de enseñanza aprendizaje de programación en
microcontroladores.
Tabla 2
Utilización de aplicaciones móviles educativas y posibilidades
de aplicación en clases
|
Indicador |
Siempre |
Casi siempre |
A veces |
Casi nunca |
Nunca |
|
|
Utilización de aplicaciones móviles educativas y posibilidades de
aplicación en clases |
0 |
0 |
39 |
20 |
0 |
|
También fueron valorados de
manera conjunta, de acuerdo con los instrumentos aplicados, los indicadores: niveles de
participación, tipos de actividad de aprendizaje formas organizativas, y
criterios personales sobre el contenido, métodos y recursos utilizados por
docentes y estudiantes (
Tabla 3). En el
caso de la participación estudiantil en clases se aprecia como adecuada, lo
cual expresa gustos hacia la asignatura que se observa y disposición hacia la
actividad conjunta que en ella se desarrolla. Los tipos de clases esencialmente
son teóricas y prácticas en un adecuado equilibrio entre estos componentes, lo
cual facilita la aplicación de tecnologías para la educación, tanto en las
conferencias como en las clases prácticas. Sobre los contenidos de la
asignatura se puedo observar y constatar en las encuestas que la asignatura
posee adecuados niveles de preferencia entre los estudiantes, sobre la base de
las valoraciones, en mayor porcentaje, entre Muy positivos y neutrales.
Tabla 3
Niveles de participación, tipos de actividad de
aprendizaje formas organizativas, y criterios personales sobre el contenido,
métodos y recursos utilizados por docentes y estudiantes
|
Indicador |
Muy Alto |
Alto |
Promedio |
Bajo |
Muy Bajo |
|
Niveles de participación en clases de PMP |
21 |
13 |
14 |
9 |
2 |
|
Indicador |
Clase Teórica |
Clase Práctica |
Clase Mixta |
Talleres |
Otras |
|
Tipos de actividad de aprendizaje y formas organizativas en los
contenidos de PMP |
35% |
45% |
14% |
0% |
6% |
|
Indicador |
Muy Positivos |
Positivos |
Neutral |
Negativos |
Muy Negativos |
|
Criterios personales sobre el
contenido, métodos y recursos utilizados por docentes y estudiantes PMP |
11 |
9 |
23 |
7 |
9 |
Leyenda: PMP es Programación de Microcontroladores
Se
encontraron hallazgos en cuanto al desarrollo del trabajo autónomo escolar y
extraescolar con aplicaciones móviles en relación con el no uso de estas
tecnologías para reforzar académicamente los contenidos tratados en clases, lo
cual constituye una falencia que puede ser perfeccionada desde una propuesta de
activación de estas herramientas móviles para enriquecer el proceso de
enseñanza-aprendizaje de la programación de microprocesadores.
Como último
indicador de valoración se tuvo la percepción de los estudiantes sobre su
experiencia de aprendizaje y su impacto en sus habilidades en la asignatura. En
este se apreció como positivo las valoraciones concordantes entre docentes y
estudiantes sobre el nivel de desarrollo alcanzado en las habilidades de aprendizaje,
lo cual se corroboró con la observación a actividades a clase y a la
observación del modo de actuación de estudiantes.
Desde la
lógica de los indicadores valorados, que devienen hallazgos de investigación,
se hace preciso concluir con severidad en este artículo que la utilización de Arduino móvil para programación de
microcontroladores y su aprendizaje en la figura profesional electrónica de
consumo, se constituye en una necesidad para el desarrollo de la Figura
Profesional, así como en una posibilidad para el mejoramiento perspectivo de
las habilidades profesionales de los estudiantes de este Bachillerato Técnico
en el Ecuador.
Durante las clases, se observó que los estudiantes tenían dificultades
para concentrarse durante las explicaciones teóricas prolongadas, lo que
afectaba su comprensión de los conceptos. Asimismo, mostraban problemas al
aplicar estos conocimientos en ejercicios prácticos. Además, se identificó una
falta de iniciativa para aprender de forma autónoma y una limitada interacción colaborativa
con sus compañeros fuera del entorno del laboratorio.
Es por lo anterior que se
presenta como un resultado de construcción epistémica fundamental en el
presente artículo el sistema
de actividades en Arduino móvil para programación de microcontroladores y su
aprendizaje en la figura profesional electrónica de consumo, que tiene como
objetivo esencial es: desarrollar un sistema de aprendizaje que permita a
estudiantes de la figura Electrónica de Consumo la asimilación de conocimientos
sólidos en programación de microcontroladores utilizando la plataforma Arduino,
mediante el empleo de dispositivos móviles.
Desde el
diseño de la propuesta se pretende al cumplimiento de su objetivo general se
facilite el aprendizaje de programación de Arduino sin requerir equipos
informáticos de alto rendimiento y desde el alcance de la tecnología celular
que posee el estudiante, todo ello tiende a la promoción, experimentación y
resolución de problemas a través de actividades prácticas y proyectos reales a
ejecutar en clases teóricas y prácticas de la asignatura; por su parte también
se pretende una adecuada personalización del contenido y la dificultad de las
actividades a las necesidades y conocimientos previos de cada estudiante lo
cual lleve la creación de una comunidad de aprendizaje donde todos los alumnos
puedan compartir sus proyectos, dudas y conocimientos.
Los
fundamentos de la propuesta se sustentan desde tres bases teóricas, a saber:
teoría del aprendizaje, tecnología educativa y teorías de la electrónica y
programación.
El
Constructivismo es el modelo de aprendizaje esencial que se asume para el
diseño de la propuesta, desde la idea central que el conocimiento se construye
activamente a través de la experiencia. Al crear y manipular sistemas físicos y
digitales móviles, los estudiantes internalizan conceptos abstractos de
programación. También de ella se asume la teoría del Aprendizaje Basado en
Problemas, por cuanto los proyectos con Arduino fomentan la resolución de
problemas auténticos, lo que motiva a los estudiantes y refuerza su aprendizaje
colaborativo, la comunicación, la participación y el intercambio de ideas.
Desde la
Tecnología Educativa, Arduino móvil permite adaptar la enseñanza a los
diferentes estilos de aprendizaje y ritmos de cada estudiante, con
posibilidades de conectividad, colaboración en línea y resolución de problemas
de la Electrónica de Consumo desde la participación conectada y medida por
móviles, todo lo cual tiende a enriquecer la experiencia de aprendizaje al
proporcionar visualizaciones interactivas de los circuitos y sistemas.
En cuanto a
la Electrónica y Programación, destacan Arduino móvil como una plataforma de
hardware libre basada en un microcontrolador, lo que permite a los estudiantes
experimentar con la programación a bajo nivel. El lenguaje de programación de
Arduino es relativamente sencillo, lo que facilita su aprendizaje por parte de
principiantes y posee una variedad diversa de componentes electrónicos, tales
como sensores, actuadores y otros que permiten crear una amplia variedad de
proyectos.
El sistema de actividades en Arduino móvil para
programación de microcontroladores y su aprendizaje está compuesto por cuatro
subsistemas que permiten su representación, funcionamiento y aplicación
práctica. La figura 1 muestra los tipos de subsistemas, estos son: Subsistema
Gestión de contenidos y actividades de aprendizaje; Subsistema de programación
e interacción móvil; Subsistema de Comunicación de aprendizajes y Subsistema de
evaluación de aprendizajes.
Figura 1
Subsistema de programación
e interacción móvil Subsistema de evaluación
de aprendizajes Subsistema gestión de
contenidos y actividades de aprendizaje Subsistema de comunicación
de aprendizajes
Este sistema
de aprendizaje se sustenta en la concepción de componentes (subsistemas),
estructura, relaciones y cualidades que dimanan de su concepción. La lógica
sistémica permite construir una propuesta que armoniza con los aprendizajes,
los contenidos, los métodos y los logros cognitivos que se solicitan al
estudiante de la Figura Profesional Electrónica de Consumo, en el caso
particular de Programación de Microprocesadores.
El
subsistema gestión de contenidos y
actividades de aprendizaje, tiene como objetivo contextualizar a los
estudiantes con los conocimientos, habilidades y valores que deben aprenderse a
través de la interacción con la aplicación móvil, la visualización de proyectos
de programación de microprocesadores, simuladores virtuales entre otros
recursos de aprendizaje.
Para este subsistema de sugiere la creación de una base de datos de
actividades de aprendizaje, que contenga información detallada sobre cada
actividad, incluyendo objetivos de aprendizaje, materiales necesarios, instrucciones
paso a paso, código de ejemplo, diagramas de flujo y posibles soluciones. Que
puedan ser consultados por el estudiante y el docente previo a la actividad de
aprendizaje. También es recomendable una guía orientadora con actividades
personalizadas en función del nivel de conocimiento del estudiante, sus
intereses y los progresos alcanzados. También se hace necesario considerar un
plan de seguimiento al aprendizaje, que permita el registro de los avances de
los estudiantes en cada actividad y facilite la generación de informes de
progreso.
Este
subsistema prepara al estudiante y su docente para adentrarse en el siguiente
subsistema de programación e
interacción móvil, que tiene como objetivo ofrecer los problemas profesionales
que deben ser resuelto por el estudiante, su orientación para la superación
profesional del mismo, cual logro de una actividad motivada desde la concepción
de un editor de códigos adaptado a Arduino, con resaltado de sintaxis,
autocompletado y otras funcionalidades que facilitan la escritura de código,
así como un compilador y cargador que permite compilar el código y cargarlo en
el microcontrolador de forma sencilla de acuerdo con las particularidades y
niveles de complejidad de cada ejercicio y las características propias de cada
estudiante. Por demás se precisa de un depurador que facilite la identificación
y corrección de errores en el código, mientras el estudiante ejecute la
programación en su móvil.
El subsistema de comunicación de aprendizajes actúa como componente interactivo
de presentación de resultados de aprendizaje al grupo de estudiantes, en el
caso particular de esta propuesta se sugiere pueda hacer con carácter
presencial o mediado por tecnologías que puedan usarse tales como conexión
Bluetooth/Wi-Fi para establecer conexión entre el
dispositivo móvil y la placa Arduino desde ciertos protocolos de comunicación:
Define el formato de los mensajes intercambiados entre el dispositivo móvil y
la placa Arduino. Por su parte también se crean librerías que proporciona una
serie de archivos para facilitar la interacción con sensores, actuadores y
otros componentes, todo ello que coadyuve de manera directa a la interacción de
lo que se aprende, no solo como resultado sino también durante el proceso de la
actividad de aprendizaje con la aplicación móvil y la asistencia del docente.
Al interior de las actividades docentes que se desarrollen se consideran
necesario el uso de aplicaciones móviles para facilitar el aprendizaje de
programación con Arduino; a saber, ArduinoDroid, un
IDE para programar desde dispositivos Android y Arduino Play, una app educativa
con tutoriales interactivos.
Cada sesión iniciará con 15 minutos de teoría en Arduino Play, seguidos
de una demostración práctica de 10 minutos con ArduinoDroid.
Luego, los estudiantes practicarán individualmente o en parejas durante 50
minutos. Se destinarán 10 minutos para resolver dudas y se asignarán tareas
para realizar fuera de clase en horarios de aprendizaje práctico autónomo.
A través de lecciones interactivas, ejercicios prácticos, proyectos
guiados y desafíos abiertos, fomentaremos el aprendizaje autónomo y la
colaboración. Los estudiantes recibirán retroalimentación continua y tendrán la
oportunidad de aplicar sus conocimientos en proyectos reales.
Como cierre del sistema de aprendizaje propuesto se ofrece el subsistema
de evaluación de aprendizajes, cuyo propósito es la valoración de los
contenidos aprendidos, las actividades realizadas y los productos de la
actividad a través de demostraciones sencillas y prácticas de ejercicios
resueltos, programas creados y compilación de códigos que permitan superar los
problemas de aprendizaje planteado al estudiante, similar a como pueden
sucederse en el futuro graduado de Bachiller Técnico en Electrónica de Consumo.
Un sistema de actividades en Arduino móvil debe ofrecer una experiencia
de aprendizaje completa y atractiva, desde la planificación de las actividades
hasta la implementación y evaluación de los proyectos. Al combinar una interfaz
intuitiva, herramientas de programación poderosas y elementos de gamificación,
se puede fomentar el aprendizaje activo y la creatividad de los estudiantes.
La aplicación de esta propuesta de investigación se llevó a cabo mediante
un cuasiexperimento pedagógico con un grupo de experimentación al cual se
aplicó el resultado de investigación y otro grupo de control el cual recibió la
docencia con la normalidad del desarrollo de la asignatura. Los
ejercicios prácticos se realizaban en el laboratorio con equipos físicos de
Arduino, mientras que los proyectos y tareas se asignaban de manera
convencional.
Las sesiones del grupo experimental se estructuraron de la siguiente
manera: introducción teórica en Arduino Play (15 min), demostración práctica
con ArduinoDroid (10 min), práctica individual o en
parejas (50 min), resolución de dudas (10 min) y asignación de tareas para
realizar fuera del aula (5 min).
Para el
análisis de la validación de la propuesta se asumieron 4 indicadores de medidas
comprobados antes y después de su aplicación, estos fueron: percepciones de los
estudiantes hacia la programación de microprocesadores, autovaloraciones del
aprendizaje por los estudiantes, resultados de aprendizaje por tipos de
conocimientos teóricos y prácticos, evaluación de los resultados de la
actividad de aprendizaje y calificaciones finales obtenidas.
En cuanto a las percepciones de los
estudiantes hacia la programación de microprocesadores, se pudieron obtener
valoraciones acertadas sobre la percepción significativamente más positiva del
método de enseñanza basado en aplicaciones móviles en comparación con el grupo
de control ver
Tabla 4. Los puntajes más altos en todas
las afirmaciones para el grupo experimental reflejan que estos estudiantes
consideran que el método de enseñanza facilitó su aprendizaje, aumentó su
confianza en las habilidades de programación, mejoró su disfrute en los
proyectos de aprendizaje y les permitió aplicar sus conocimientos en proyectos
reales. Además, los estudiantes del grupo experimental se mostraron más
dispuestos a recomendar este método de enseñanza. Estos hallazgos sugieren que
el uso de tecnologías interactivas no solo contribuye al rendimiento académico,
sino también mejora la actitud y percepción.
Tabla 4
Percepciones
de los estudiantes hacia la programación de microprocesadores
|
Afirmación |
Experimental |
|
Control |
|
El método de enseñanza facilito
mi aprendizaje |
4,62 |
|
3,45 |
|
Me siento confiado en mis
habilidades de programación |
4.37 |
|
3,31 |
|
Disfruta del proceso de
aprendizaje |
4,53 |
|
3,38 |
|
Puedo aplicar lo aprendido en
proyectos reales |
4,41 |
|
3,17 |
|
Recomendaría
este método de aprendizaje |
4,58 |
|
3,24 |
Nota. Esta tabla muestra la comparación de las
respuestas promedio entre el grupo experimental y el grupo control en una
encuesta de satisfacción y percepción del aprendizaje con el uso de una escala
Likert de 5 puntos.
En la
aplicación del sistema se obtuvieron logros en cuanto autovaloraciones del
aprendizaje por los estudiantes, como se muestra en la Tabla 5 se reflejan cambios notables en las
percepciones de los estudiantes hacia la programación y su relevancia para sus
futuras carreras, especialmente en el grupo experimental. En comparación con el
grupo de control, el interés por la programación aumentó de manera
significativa en el grupo experimental. De forma similar, la confianza en sus habilidades
de programación y la percepción de relevancia para sus carreras futuras también
mejorarán más en este grupo. Estos resultados sugieren que el enfoque
interactivo y práctico del grupo experimental no solo potencia las habilidades
y el rendimiento académico, sino que también motiva a los estudiantes y les
ayuda.
Tabla 5
Autovaloraciones
del aprendizaje por los estudiantes
|
Actitud |
Grupo |
Pre |
Post |
Cambio (%) |
|
Interés en
la Programación |
Experimental Control |
3,28 3,31 |
4,45 3,62 |
+35,7 +9,4 |
|
Confianza en las habilidades de
programación |
Experimental Control |
2,76 2,79 |
4,37 3,24 |
+58,3 +16,1 |
|
Percepción de relevancia para
futura carrera |
Experimental Control |
3,62 3,59 |
4,58 3,86 |
+26,5 +7,5 |
Nota: Los datos muestran el cambio porcentual en las autovaloraciones de los
estudiantes hacia el aprendizaje antes y después de la intervención para cada
grupo.
Para la
aplicación del experimento fue necesario medir los resultados de aprendizaje
por tipos de conocimientos teóricos y prácticos, indicador que arrojó los
siguientes resultados como se muestran en la Tabla 6
sobre los componentes de evaluación, mostrando mejoras en conceptos
teóricos y en ejercicios prácticos para ambos grupos. Sin embargo, el grupo
experimental evidenció incrementos significativamente mayores en ambos
componentes en comparación con el grupo de control. En el componente teórico,
el grupo experimental mejoró en 1,79 puntos, frente a los 0,83 puntos del grupo
de control. En el componente práctico, el grupo experimental aumentó en 2,30
puntos, mientras que el grupo de control solo mostró un incremento de 0,81
puntos. Estos resultados indican que el sistema de actividades basado en
aplicaciones móviles no solo es más efectivo para la comprensión teórica, sino
también para la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos. Esto
respalda la idea de que la integración de tecnologías educativas interactivas
puede mejorar significativamente tanto la adquisición de conceptos teóricos
como la práctica en la formación técnica.
Tabla 6
Comparación
de resultados por componentes de evaluación
|
Componente |
Grupo |
Pre-test |
Post-Test |
Mejora |
|
Conceptos teóricos |
Experimental |
6,31 |
8,10 |
1,79 |
|
|
Control |
6,27 |
7,10 |
0,83 |
|
Ejercicios
Prácticos |
Experimental |
5,60 |
7,90 |
2,3 |
|
|
Control |
5,10 |
5,91 |
0,81 |
Nota. La mejora representa la diferencia entre los puntajes obtenidos en el pre-test y post-test para cada
grupo en los componentes de evaluación. Los puntajes están en una escala de 1 a
10.
Por último, en la etapa experimental se hizo
necesario una evaluación de los resultados de la actividad de aprendizaje y
calificaciones finales obtenidas lo cual reveló los niveles de validez de la
propuesta a partir de las siguientes apreciaciones que se ofrecen de manera
sintética en la
Tabla 7.
Tabla 7
Evaluación de proyectos finales
(puntuación media sobre 10)
|
Criterio |
Experimental |
Control |
|
Funcionalidad |
8,9 |
7,2 |
|
Complejidad del código |
8,3 |
6,8 |
|
Eficiencia del programa |
8,1 |
6,5 |
|
Innovación |
8,5 |
6,9 |
|
Documentación |
8,2 |
7,4 |
|
Puntuación global |
8,4 |
7,0 |
Nota. La tabla muestra la puntuación
media en diferentes criterios de evaluación de los proyectos finales de dos
grupos.
Los
estudiantes del grupo experimental, quienes utilizaron las aplicaciones móviles
ArduinoDroid y Arduino Play, lograron puntajes
superiores en aspectos clave como funcionalidad, complejidad del código,
eficiencia del programa, innovación y documentación. Además, su puntuación
global fue notablemente más alta que la del grupo de control. Estos resultados
sugieren que el uso de herramientas interactivas y prácticas no solo potencia
el rendimiento académico, sino que también eleva la calidad de los proyectos
finales, promoviendo un enfoque más innovador y detallado en el trabajo de los
estudiantes.
Los
proyectos desarrollados por el grupo experimental destacaron por un nivel
significativamente mayor de calidad y complejidad. Entre los ejemplos más
sobresalientes se encuentran un sistema de control de temperatura y un
dispositivo de seguridad con sensores de movimiento, mientras que los proyectos
del grupo de control fueron generalmente más básicos, incluyendo sistemas de
semáforos o controles de LED simples.
Los
resultados sugieren que el enfoque educativo basado en tecnologías móviles no
solo eleva las calificaciones promedio, sino que además garantiza una tasa de
aprobación completa, como se comprueba en la Tabla 8.
Tabla 8
Comparación
de calificaciones del módulo
|
Grupo |
Calificación Media |
Estudiantes aprobados |
|
Experimental |
8,6/10 |
30/30 |
|
Control |
7,3/10 |
29/29 |
Nota. Esta tabla muestra la comparación
de las calificaciones medias y el número de estudiantes aprobados entre el
grupo experimental y el grupo control del módulo.
La
diferencia en las calificaciones promedio y la tasa de aprobación destaca la
efectividad del método de enseñanza interactiva y práctica implementada en el
grupo experimental, mejorando significativamente la comprensión y el
rendimiento académico de los estudiantes en comparación con los métodos
tradicionales empleados en el grupo.
Las
principales ventajas observadas en el grupo experimental son diversas y
notables. Los estudiantes demostraron un mayor compromiso y participación en
clase, creando un ambiente de aprendizaje más dinámico y enriquecedor.
Asimismo, se observará un importante desarrollo de habilidades de aprendizaje
autónomo, lo que les permitirá asumir mayor responsabilidad en su proceso
educativo. También se registró una mejora significativa en su capacidad de
resolución de problemas, lo cual les facilitó abordar desafíos más complejos
con confianza y eficacia. Otro aspecto destacado fue el aumento en la
colaboración entre pares, promoviendo un aprendizaje cooperativo y un
intercambio enriquecedor de ideas. Como resultado de estas mejoras, los
estudiantes del grupo experimental lograron desarrollar proyectos más complejos
e innovadores, demostrando así una práctica y creativa de los conocimientos
adquiridos.
Estos hallazgos sugieren que la integración de aplicaciones móviles
específicas como ArduinoDroid y Arduino Play en la
enseñanza de la electrónica de consumo puede ser una estrategia efectiva para
mejorar el aprendizaje y preparar mejor a los estudiantes para los desafíos del
campo profesional. Sin embargo, se recomienda realizar estudios adicionales con
muestras más grandes y en diferentes contextos educativos para confirmar la
generalización de estos resultados.
DISCUSIÓN
Los resultados de este estudio demuestran la eficacia del sistema de
actividades basado en Arduino móvil para mejorar el aprendizaje de programación
de microcontroladores en estudiantes de bachillerato técnico en Electrónica de
Consumo. El grupo experimental mostró mejoras significativas en rendimiento
académico, habilidades prácticas y actitudes hacia la programación en
comparación con el grupo de control. Esto se alinea con investigaciones previas
sobre el potencial de Arduino en la educación STEM
La integración de ArduinoDroid y Arduino Play no
solo mejoró las calificaciones, sino que también fomentó un aprendizaje más
autónomo, colaborativo e innovador. Los estudiantes del grupo experimental
mostraron un aumento notable en su interés por la programación, confianza en
sus habilidades y percepción de la relevancia de estos conocimientos para su
futura carrera. Esto sugiere que el enfoque basado en aplicaciones móviles no
solo mejora el rendimiento académico, sino que también tiene un impacto
positivo en la motivación y las perspectivas profesionales de los estudiantes.
El análisis de los proyectos finales reveló una diferencia significativa en
la calidad y complejidad de los trabajos realizados por el grupo experimental.
Esto indica que el uso de herramientas interactivas y prácticas con
aplicaciones móviles puede fomentar un pensamiento más innovador y una mejor
aplicación de los conceptos aprendidos en proyectos del mundo real.
Los patrones de uso de las aplicaciones móviles muestran un alto nivel de
compromiso por parte de los estudiantes, con un promedio semanal de uso
significativo tanto para ArduinoDroid como para
Arduino Play. Esto sugiere que las aplicaciones móviles pueden extender
eficazmente el aprendizaje más allá del aula, al permitir que los estudiantes
puedan practicar y reforzar sus habilidades en su propio tiempo y ritmo.
Es importante destacar que el estudio también reveló algunas limitaciones,
como el tamaño relativamente pequeño de la muestra y la duración limitada del
experimento. Además, las diferencias individuales en la familiaridad con
dispositivos móviles pueden haber influido en los resultados. Futuras
investigaciones podrían abordar estas limitaciones mediante estudios a mayor
escala y a más largo plazo.
A pesar de estas limitaciones, los resultados obtenidos son prometedores y
sugieren que la integración de aplicaciones móviles específicas en la enseñanza
puede ser una estrategia efectiva para mejorar el aprendizaje y preparar mejor
a los estudiantes para los desafíos del campo profesional. Este enfoque no solo
mejora las habilidades técnicas, sino que también fomenta el desarrollo de
competencias clave como el aprendizaje autónomo, la resolución de problemas y
la colaboración, que son fundamentales en el actual mercado laboral
tecnológico.
CONCLUSIONES
La integración de tecnologías móviles en la Educación Técnica y
Profesional, constituye un reto contemporáneo en sentido genera y en particular
para la enseñanza de Programación de Microcontroladores, puede tener un impacto
positivo significativo en el aprendizaje y desarrollo de habilidades de los
estudiantes. En ello radicó el propósito de la investigación, sobre la base de
caracterizar el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Figura Profesional
Electrónica de Consumo, la cual precisa de transformación constantes en sus
métodos de educación y mejoramiento.
Se asumen como fundamentos esenciales de la propuesta el constructivismo
como teoría del aprendizaje que permite
caracterizar el cómo aprenden los estudiantes de la Educación Técnica y
Profesional de acuerdo a sus etapas del desarrollo el método asistido por
tecnología educativa y teorías de la electrónica y programación que potencian
el andamiaje pedagógico esencial para que se alcancen logros cognitivos óptimos
en una educación mediada por tecnología móvil.
El diseño del sistema de actividades en Arduino móvil
para programación de microcontroladores y su aprendizaje tiene cuatro
subsistemas que permiten su construcción epistémica, funcionamiento y
aplicación en la práctica práctica de la Figura
Profesional Electrónica de Consumo, desde cuatro subsistemas: Subsistema
Gestión de contenidos y actividades de aprendizaje; Subsistema de programación
e interacción móvil; Subsistema de Comunicación de aprendizajes y Subsistema de
evaluación de aprendizajes. En la estructuración de estos se gestiona un
aprendizaje con tecnología móvil con carácter procesual y de acuerdo con los
estándares y demandas de la Educación Técnica y Profesional contemporáneas.
Este estudio concluye que la implementación de un sistema de actividades
basado en Arduino móvil mejora significativamente el aprendizaje de
programación de microcontroladores en estudiantes de bachillerato técnico en
Electrónica de Consumo. Los resultados sugieren que este enfoque no solo
aumenta el rendimiento académico y las habilidades prácticas, sino que también
mejora la motivación, el aprendizaje autónomo y la capacidad de resolución de
problemas de los estudiantes.
La diferencia en el rendimiento entre el grupo experimental y el grupo de
control fue notable en varios aspectos. Los estudiantes que utilizaron las
aplicaciones móviles ArduinoDroid y Arduino Play
mostraron una mejora más significativa en sus conocimientos teóricos y
habilidades prácticas, como se evidenció en los resultados de los exámenes pre-test y post-test.
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