Misión

El Método Aula Invertida además de ser una metodología activa, se puede utilizar para promover la captura de información que nos ayude a conocer el “estado del arte” de una clase, la cooperación transparente, la creación, organización y gestión de experiencia por parte del alumnado y el aprendizaje entre iguales. Este nuevo enfoque se puede enmarcar en la denominada Educación 4.0, que a su vez se origina para satisfacer las demandas de la Industria 4.0 [1].

Así mismo, cualquier método de innovación debe incorporar la experiencia de su uso durante la pandemia originada por Covid-19 y por consiguiente los métodos deben ser híbridos, es decir que se puedan utilizar tanto en formación presencial, a distancia, mixta y de forma dual.

El título trata de unir el Aula Invertida, la Educación 4.0 y la metodología adaptativa híbrida: “Aula Invertida Híbrida 4.0”

Justificación

En el año 2011, en la feria de Hannover, se acuñó el término industria 4.0 [1]. El gran potencial de esta industria está sostenida, entre otras cosas, por los datos y la forma creativa de aprovecharlos, para lo cual sería necesario utilizarlos en toda su cadena de producción y enfocados al cliente.

Según Roig [2] la industria 4.0 se presenta como una evolución de la primera revolución industrial (hacia el año 1800). La segunda revolución industrial (industria 2.0, en 1900) se basa en la energía eléctrica y la producción en cadena. A mediados de los años 90 la automatización y las tecnologías de la información marcan la tercera revolución industrial (industria 3.0) y es a partir del año 2000 cuando la hiperconectividad, el big data, la inteligencia artificial y los sistemas ciber-físicos originan la cuarta revolución industrial (industria 4.0).

Asociado al término de industria 4.0 definida como la integración entre lo digital, lo físico y lo biológico [3] nace el término de Educación 4.0. En esta educación los humanos y las tecnologías están alineados para producir nuevas posibilidades educativas, entre otras basadas en la significancia que cobran los estudiantes en su propio proceso de aprendizaje ya que unos pueden aprender de otros [4] y compartir su experiencia [5]. Por este motivo, es necesario satisfacer necesidades como la conectividad, el almacenamiento y procesamiento de datos en la nube [6].

Entre las tendencias asociadas al 4.0, definidas por varios autores [7], [8] está la diversidad de los métodos de aprendizaje (enfoque híbrido), evaluación como refuerzo positivo, competencias blandas como la organización de conocimiento, la colaboración, planificación del tiempo y el empoderamiento del estudiante. Otros autores [9] añaden además de las anteriores competencias blandas, el pensamiento crítico, la creatividad y la innovación.

Por otra parte, aunque existen estudios que indican que el método Aula invertida es una modalidad de aprendizaje válida para aplicarla en el modelo de educación 4.0 [5], [10], otros autores discrepan y reconocen que aún hay que profundizar en su aplicación [11].

Los procesos de educación 4.0 no se consideran modelo pedagógico ni teoría de aprendizaje, pero deben acompañar a los distintos en sus modelos didácticos [12], por tanto, el modelo puede ser exportable a cualquier tipo de asignatura.

Así pues y basándonos en las referencias anteriores, a través del modelo de Educación 4.0, el alumnado adquiere competencias blandas como el empoderamiento, la planificación y supervisión de su propio aprendizaje, la colaboración, la organización y la gestión del conocimiento / experiencia del alumnado. Algunas de estas competencias blandas también se consideran competencias que generan las metodologías ágiles [13] como la cooperación a través del networking, el empoderamiento y el aprendizaje a partir de los errores.

El método Aula Invertida ha demostrado [14-16] que además de conseguir que el alumnado incremente su participación activa, hay otros logros como conseguir competencias individuales en el alumnado, como pueden ser empoderamiento en su percepción de lograr tener éxito en su aprendizaje, en la creación del conocimiento, en la capacidad del alumnado para organizar y compartir su propia experiencia integrándola en el proceso de aprendizaje, en la adquisición de competencias basadas en metodologías ágiles + TIC como es el networking y la cooperación entre iguales.

Así pues, desde este proyecto de innovación se propone crear un modelo de Aula Invertida que sea flexible e híbrido, que se adapte a la educación 4.0 permitiendo que el alumnado genere experiencia, la organice y la comparta. Así como que desarrolle el máximo número de las competencias blandas citadas.

Modelo funcional

 La siguiente figura lo decribe

El modelo que se muestra en la figura 1 básicamente integra el Aula Invertida, el empoderamiento del alumnado para la creación de conocimiento y experiencia, la cooperación entre el alumnado y profesorado para gestionar la experiencia creada y la adaptabilidad del modelo a cualquier situación de aprendizaje.

Este modelo no es una continuación de ningún proyecto anterior de Innovación Educativa de la UPM, pero sí se puede considerar una integración de distintos modelos aplicados en proyectos de Innovación Educativa de la UPM: Sobre Aula Invertida (IE1617.0601, IE1819.0601) de cooperación (IE1920.0601) y de inteligencia colectiva (IE1718.0603, IE1819.0602). Junto a esta integración se añaden novedades como la adaptabilidad a aplicarlo a cualquier modalidad de enseñanza junto a la integración de competencias blandas, actuando éstas a modo de “pegamento” que une los diferentes procesos.

La figura 1-a representa el modelo de Aula Invertida Micro Flip Teaching (MFT). Es un modelo cuya característica principal es que se crea una actividad intermedia. En este proyecto se añade una nueva característica que se basa en que el profesorado puede obtener información de la “lección en casa” o de la microactividad para preparar de forma personalizada los recursos que se van a emplear en los “deberes en clase” (flujo f1).

La figura 1-b representa el conocimiento y experiencia del alumnado, tanto de forma grupal como individual. Este conocimiento y experiencia se genera desde cualquier proceso del método de Aula Invertida MFT. El conocimiento no es lineal, sino que sufre un conjunto de transformaciones (por ejemplo, el alumnado puede generar un contenido incompleto o parcial durante la micro-tarea y ese contenido se transforma en conocimiento durante los “deberes en clase” debido a la interacción entre el propio alumnado y el profesorado). Toda la secuencia, desde que el alumnado aporta contenidos hasta que se transforma en conocimiento, es la experiencia que acumula el alumnado sobre el aprendizaje. El flujo que representa esta transformación es el “f2”. Al modelo de la figura 1-b + el flujo “f2” es lo que se denomina “espiral cooperativa de creación de conocimiento” (figura 1-c).

La figura 1-d representa la clasificación, organización y uso del conocimiento y experiencia del alumnado. Si no se explicita y gestiona es como si no existiese. El objetivo es gestionarlo de forma eficaz para facilitar la transferencia y utilización en todo el proceso de aprendizaje, que al tratarse del método de Aula Invertida se utilizaría en la “lección en casa”, la micro-tarea y los “deberes en clase”. En la figura esta utilización es representada por el flujo “4”.

Este modelo tiene la característica que se puede aplicar por partes, es decir se podría trabajar en los modelos de las figuras 1-a, 1-b y 1-c de forma independiente y posteriormente se podrían unir siguiendo una secuencia de tiempo o bien integrarse entre distintas asignaturas.

Por otra parte, el modelo se puede aplicar en diversas situaciones de aprendizaje: totalmente presencial (figura 1-1), totalmente on-line y a distancia (figura 1-2), en sistemas de blended Learning (que es la modalidad utilizada hasta la fecha en la mayoría de los sistemas de aula invertida y se representa en la figura 1-3) y en sistemas duales, por ejemplo, teniendo a la mitad del alumnado de forma presencial y a la otra mitad a distancia y online (figura 1-4).

Referencias utilizadas en la justificación

[1]         FAZIT Communication GmbH, “Industria 4.0 en la Feria de Hannover,” 2014. https://www.deutschland.de/es/topic/economia/globalizacion-comercio-mundial/industria-40-en-la-feria-de-hannover (accessed Nov. 11, 2021).

[2]         C. Roig, “Industria 4.0: la cuarta (re) evolución industrial,” Harvard Deusto business review, ISSN 0210-900X, No 266, 2017, págs. 64-70, no. 266, pp. 64–70, 2017, Accessed: Nov. 11, 2021. [Online]. Available: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5909151&info=resumen&idioma=SPA

[3]         K. Schwab, La cuarta revolución industrial, Penguin Random. Barcelona, 2016.

[4]         P. Pérez-Romero, I. Rivera Zárate, and M. H. Bolaños, “La Educación 4.0 de Forma Simple Instituto Politécnico Nacional CIDETEC Ciudad de México”.

[5]         S. D. Abdul Bujang, A. Selamat, O. Krejcar, P. Maresova, and N. T. Nguyen, “Digital Learning Demand for Future Education 4.0—Case Studies at Malaysia Education Institutions,” Informatics 2020, Vol. 7, Page 13, vol. 7, no. 2, p. 13, Apr. 2020, doi: 10.3390/INFORMATICS7020013.

[6]         J. J. Fuertes, M. A. Prada, J. R. Rodriguez-Ossorio, R. Gonzalez-Herbon, D. Perez, and M. Dominguez, “Environment for Education on Industry 4.0,” IEEE Access, vol. 9, 2021, doi: 10.1109/access.2021.3120517.

[7]         P. Fisk, “Education 4.0 ... the future of learning will be dramatically different, in school and throughout life.,” https://thegeniusworks.com/, 2017. https://thegeniusworks.com/2017/01/future-education-young-everyone-taught-together/ (accessed Nov. 11, 2021).

[8]         M. Hernandez-de-Menendez, C. A. Escobar Díaz, and R. Morales-Menendez, “Engineering education for smart 4.0 technology: a review,” International Journal on Interactive Design and Manufacturing, vol. 14, no. 3, pp. 789–803, Sep. 2020, doi: 10.1007/S12008-020-00672-X.

[9]         J. Miranda et al., “The core components of education 4.0 in higher education: Three case studies in engineering education,” Computers & Electrical Engineering, vol. 93, p. 107278, Jul. 2021, doi: 10.1016/J.COMPELECENG.2021.107278.

[10]       Rahmadani, T. Herman, S. Y. Dareng, and Z. Bakri, “Education for industry revolution 4.0: using flipped classroom in mathematics learning as alternative,” Journal of Physics: Conference Series, vol. 1521, no. 3, p. 032038, Apr. 2020, doi: 10.1088/1742-6596/1521/3/032038.

[11]       M. C. Low, C. K. Lee, M. S. Sidhu, S. P. Lim, Z. Hasan, and S. C. Lim, “Blended Learning to Enhanced Engineering Education using Flipped Classroom Approach: An Overview,” electronic Journal of Computer Science and Information Technology, vol. 7, no. 1, p. 2021, Oct. 2021, doi: 10.52650/EJCSIT.V7I1.111.

[12]       S. L. Fernández Quiroz, “Educación 4.0 en el Instituto Politécnico Nacional: compromiso con la formación de ciudadanos para el siglo XXI,” Docencia Politécnico, vol. 2, pp. 10–10, 2020, Accessed: Nov. 11, 2021. [Online]. Available: https://www.ipn.mx/assets/files/seacademica/docs/Revista-Docencia-Politecnica/Docencia-Politecnica-No-2.pdf?fbclid=IwAR29kVN4K3Iiu4E9U3rCL7-lkVmZZQaMc0vdu_LVFjs1pOyd0KRQhroxPNc

[13]       J. Hermarij, Ed., IPMA Reference Guide ICB4 in an Agile World, 1st ed. Zurich: International Project Management Association, 2018. Accessed: Apr. 16, 2019. [Online]. Available: http://products.ipma.world/wp-content/uploads/2018/10/IPMA-ICB-Agile-2018-10-09__Web_mediamarket.pdf

[14]       A. Prieto Martín, J. Barbarroja, S. Álvarez, and A. Corell, “Effectiveness of the flipped classroom model in university education: A synthesis of the best evidence,” Revista de Educacion, vol. 2021, no. 391, pp. 143–170, 2021, doi: 10.4438/1988-592X-RE-2021-391-476.

[15]       Á. Fidalgo Blanco, M. Luisa Sein-Echaluce Lacleta, L. García Ruesgas, and D. Fonseca, “¿Crear y compartir conocimiento motiva a nuestro alumnado? Does creating and sharing knowledge motivate our students?,” in Innovaciones docentes en tiempo de pandemia, 2021, pp. 665–669. doi: 10.26754/CINAIC.2021.0128.

[16]       Á. Fidalgo Blanco, M. Luisa Sein-Echaluce Lacleta, F. José García-Peñalvo, and A. María Balbín Bastidas, “Critical review of the flipped classroom method from an experience-based perspective,” in Innovaciones docentes en tiempo de pandemia, 2021, pp. 659–664. doi: 10.26754/CINAIC.2021.0127.

Objetivo general: Diseñar, aplicar y validar un modelo de Aula Invertida aplicable al contexto de educación 4.0

Objetivos específicos

• Adquisición de competencias blandas (colaboración, empoderamiento, planificación del tiempo, pensamiento crítico y gestión de la experiencia) por parte del alumnado que siga el modelo de innovación propuesto.
• Uso intensivo de TIC tanto en el proceso de aprendizaje como en el de comunicación: Networking.
• Utilizar la retroalimentación del conocimiento creado como evaluación formativa.
• Desarrollar mecanismos de aprendizaje entre iguales aplicables tanto en el curso donde se aplique la innovación como en otros cursos posteriores.
• Incrementar la participación activa y cooperativa del alumnado.
• Crear un sistema de gestión de conocimiento de la experiencia del alumnado.

Resultados académicos:

Aprendizaje entre iguales. Para que se produzca aprendizaje entre iguales debe existir comunicación entre el alumnado, generación de conocimiento y utilización del mismo por parte del alumnado.

Indicadores: número y calidad del conocimiento creado por el alumnado, percepción de utilidad por parte del conocimiento creado por el alumnado que utilice otro alumnado.

Aprendizaje experiencial. Las competencias blandas no se enseñarán de forma teórica, ni utilizando material que describa la propia competencia. Se realizará a partir de las actividades que debe realizar el propio alumnado. A partir de la experiencia estará adquiriendo las competencias.

Indicadores: documentos online que permitan medir y seguir la transparencia del proceso, la cooperación, responsabilidad e implicación de los alumnos en el aprendizaje y la generación de recursos que reflejen la experiencia del alumnado (dichos recursos se han generado a través de metodologías ágiles y pensamiento crítico).

Mejora de las evaluaciones de teoría, trabajo en equipo y clases prácticas/Laboratorios. Se estudiará la correlación entre los indicadores anteriores y los resultados académicos (notas de las asignaturas).

Mayor asistencia a clase. Reducción de la tasa de abandono respecto a contextos de aprendizaje homogéneos donde o se aplique la innovación propuesta

Más implicación del alumnado tanto con sus propios compañeros como con la asignatura. Compromiso entre el alumnado y la asignatura. Este compromiso se puede medir con las acciones colaborativas y la participación en el sistema de gestión del conocimiento y en la experiencia.

Así mismo se pretende mejorar otros aspectos transversales a todos los proyectos de innovación educativa.

Promoción de la cultura en abierto y el respeto de las leyes de propiedad intelectual. Los recursos elaborados en la cooperación virtual serán en abierto y teniendo en cuenta las leyes de propiedad intelectual y derechos de autor.

Indicadores: Número de recursos en abierto creados.

Atención a la diversidad. El sistema se puede ajustar para que dé un servicio personalizado a distintos perfiles de alumnado, por ejemplo, para un alumno que por enfermedad no ha asistido a clase, por incorporación tardía al curso o por falta de conocimientos previos.  El sistema se puede personalizar cuando se disponga de distintos recursos creados por el alumnado (y supervisados por el profesorado).

CRONOGRAMA

DESCRIPCIÓN Y CATEGORIZACIÓN DE LAS FASES.

PREVIAS A LA APLICACIÓN DEL PROYECTO.

FASE 1. Adaptación del modelo a cada asignatura participante en el proyecto. El modelo se puede aplicar por partes o en su totalidad. Así mismo, se puede aplicar en distintos escenarios de aprendizaje (presencial, a distancia, mixta y dual). Se contemplan 3 escenarios de utilización en cuanto al modelo:

Modelo completo: los módulos de Aula Invertida con espirales de conocimiento y sistema de gestión.

                Modelo parcial: Aula Invertida con espirales de conocimiento

                Modelo parcial: Aula Invertida con gestión de conocimiento y experiencia.

Así mismo en esta fase se identificarán los indicadores a conseguir en cada asignatura y que los mismos puedan medir el éxito de los objetivos planteados en el proyecto.

También se establecerá el método de contraste de resultados que podrá ser: estudio de caso Pre y Post investigación e Investigación cuasi-experimental.

Indicador de logro: la aceptación de los distintos modelos por parte de las asignaturas participantes en el proyecto. Se deben contemplar la aplicación del modelo completo y al menos un parcial. Así mismo se deberá tener un listado de los indicadores que se van a medir durante la innovación educativa y que permitan verificar el grado de éxito de la misma. Junto con los indicadores se especificarán las herramientas de medición y el contraste de resultados a realizar.

FASE 2 Selección de las herramientas TIC.

Se identifican las distintas funcionalidades que deben cumplir las herramientas TIC a utilizar. Una vez definidas las funcionalidades, cada profesor/a participante seleccionará aquellas que le resulten más cercanas, innovadoras o habituales entre el alumnado.

Indicador de logro: Listado de tecnologías (plataformas y software) asociados a funcionalidades requeridas y compromiso de utilización.

FASE 3. Establecimiento de los comités de ética para cada asignatura participante. Cada vez son más los centros de formación que tienen sus propios comités de ética donde se da el visto bueno a los datos que se van a recoger del alumnado para comprobar tanto el seguimiento del proyecto como la valoración de los resultados. En caso de que no exista comité de ética en los centros, se sustituirá por una redacción de compromisos y transparencia para que el alumnado conozca el proyecto, la información a recoger, el tratamiento de la misma y la divulgación de resultados.

Indicador de logro: Documentos de ética.

EN LA APLICACIÓN DEL PROYECTO.

FASE 4. Aplicación del modelo de Aula Invertida Híbrida 4.0 en las distintas asignaturas participantes. En esta fase se implicará tanto el alumnado como el profesorado. Se detallarán los procesos y actividades que se realiza en cada asignatura. Se realizará un detalle de las actividades realizadas, así como su secuencia para un estudio posterior de la estrategia de aplicación.

Indicador de logro: “recta de cocina aplicada”: actividades, contenidos y tecnologías junto con su estrategia de aplicación (quitar hábitos pasivos del alumnado, crear inercia de cooperación, conseguir la implicación del alumnado, ...)

FASE 5. Seguimiento de indicadores y feedback entre las asignaturas participantes. Se realizará la captura de información en tiempo real y el análisis de la misma a través de herramientas de análisis estadístico.

Indicador de logro: recopilación con evidencias tomadas durante la aplicación de la asignatura que sirva para medir el logro de los objetivos.

POSTERIOR A LA APLICACIÓN

FASE 6. Estudio de contraste de resultados y correlación con el aprendizaje. A partir de los indicadores, los resultados de aprendizaje, el método de contraste utilizado (estudio de caso, pre-post innovación y cuasi experimental) se analizarán los datos de forma científica para la obtención de resultados y conclusiones.

Indicador de logro: tratamiento científico de evidencias y resultados.

FASE 7. Divulgación de resultados. Se divulgarán tres tipos de resultados: divulgativos, formativos y científicos. Los divulgativos se publicarán en los medios especificados en la convocatoria, los específicos se utilizarán en cursos de formación (en distintos ICEs e Institutos de innovación e investigación. Los datos científicos se publicarán en congresos y revistas científicas.

Indicador de logro: Materiales divulgativos y científicos publicados en medios de divulgación y científicos. Identificación de cursos donde se aplica la experiencia adquirida en el proyecto.

Cada fase tiene unos indicadores que servirán para medir el logro del proyecto.

Así mismo hay fases que trabajan con las evidencias generadas por el alumnado a través de la interacción con los procesos y actividades del modelo. En este caso se utilizará el método científico para la obtención, medición y tratamiento de datos.

La evaluación de los resultados del proyecto se realizará a través del contraste de resultados y estudio de correlación con las notas académicas obtenidas. Hay tres escenarios posibles:

• Estudio de caso. Al ser un método nuevo e innovador se puede plantear la validación del modelo a través de un estudio de caso. En esta situación, se contrastarán los resultados obtenidos con trabajos de innovación que hayan utilizado métodos de Aula Invertida y Educación 4.0
• Pre y Post Innovación. En este caso las innovaciones del proyecto no se introducirán al principio de curso, se realizará una vez comenzado el mismo. Se tomarán evidencias antes de comenzar la innovación, durante y de forma posterior. De esta forma la evaluación se realizará contrastando los datos obtenidos en las diferentes fases (pre, durante y post)
• Cuasi experimental. En este caso se aplicará a un grupo de alumnos el modelo de Aula Invertida Híbrida 4.0 y a otros grupos. Se comprobará la homogeneidad de los grupos y una vez comprobada se contrastarán los resultados obtenidos en los distintos grupos.

Independientemente del método de evaluación y contrate utilizado se realizará una correlación de los indicadores y evidencias con las notas obtenidas por el alumnado.

• Framework del modelo funcional. Procesos, funcionalidad y tecnologías.
• Sistema de gestión de conocimiento con la experiencia y conocimiento que genera el propio alumnado.
• Informes técnicos de seguimientos temporales. Se publicarán con DOI.
• Comunidades de aprendizaje entre el profesorado y alumnado participante.
• Recursos de aprendizaje en abierto

Píldoras de conocimiento en redes sociales especializadas: “Innovación Educativa con TIC”, “Material Educativo”, “Piratas Educativos”, “Educar, Innovar, Compartir ¿hablamos?” y “Maestros por la innovación”. Las citadas redes sociales tienen más de 900.000 miembros interesados en la temática.

Reflexiones en blog Innovación Educativa. Con más de 5.700.000 de visitas.

Artículos, capítulos de libro y ponencias en congresos internacionales. En anteriores proyectos de innovación Educativa se han conseguido capítulos de libro en editoriales internacionales, artículos indexados en Scopus y/o JCR y ponencias en congresos internacionales. Basándonos en experiencias anteriores se puede afirmar que el presente proyecto generará un mínimo de: 2 capítulos de libro en editorial internacional, tres artículos Scopus, 1 artículo JCR y 3 ponencias presentadas en congresos científicos internacionales. 

Material formativo utilizado en distintos cursos de formación del profesorado, tanto en la propia universidad como en otras universidades nacionales y extranjeras. Al menos se generarán recursos para cursos de formación en PDI en: UPM, Universidad de Zaragoza, Universidad de Sevilla y Universidad de Salamanca.

Laboratorio de Innovación en Tecnologías de la Información. LITI -UPM. Se encargará del soporte, mantenimiento y financiación del sistema de gestión de conocimiento y repositorio de divulgación.

Externos a la UPM.

• Grupo de investigación GRIAL Universidad de Salamanca.
• Grupo de investigación ETNOEDU. Universidad de Zaragoza.
• Departamento de Ingeniería Gráfica. Universidad de Sevilla.