Uno de los grandes retos de la educación universitaria es la transición desde un sistema de aprendizaje basado en la enseñanza a otro basado en el proprio aprendizaje, centrado en el estudiante, favoreciendo su implicación y fomentando su interés en el aula. En consecuencia, el profesorado universitario tiene que responder a las nuevas demandas de los estudiantes de esta generación, los denominados nativos digitales (o millennials). Estas nuevas generaciones han crecido en un entorno digital e interconectado, y responden a estímulos e intereses de forma diferente a las generaciones anteriores (Serrano and Fajardo, 2017). Por esto, en los últimos años, las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC), combinada con el empleo de nuevas dinámicas de clase, como la gamificación, ocupan un papel muy importante en la enseñanza universitaria (Licorish et al., 2018; Marín Suelves et al., 2018; Martínez et al., 2019).

La “Gamificación” en educación consiste en aplicar aspectos básicos del diseño de juegos para estimular y hacer más atractiva la interacción del alumnado con el proceso de aprendizaje (Sánchez-Martín et al., 2017). La idea es que, a través de la dinámica lúdica, y todos los aspectos relacionados con el juego, como la competencia, la implicación y la diversión, el alumno desarrolle un aprendizaje profundo. Añadir diversión al sistema educativo no solo hace que el aprendizaje sea mucho más estimulante y atractivo, sino también mucho más efectivo (Prensky, 2001). Aunque el concepto parece haber nacido para áreas financieras, de marketing y económicas, la gamificación ha ganado atención también en contextos educativos. La inclusión de dinámicas de gamificación en el aula presenta una clara eficacia para promover el proceso de aprendizaje en estudiantes de educación superior (Sánchez-Martín et al., 2017). Otros investigadores muestran evidencias de que la gamificación en la educación superior es eficaz para mejorar el proceso de aprendizaje (Iosup and Epema, 2014; Marín Suelves et al., 2018; Nevot and Marcet Rodriguez, 2018).

Diferentes experiencias a nivel nacional e internacional han demostrado la posibilidad de incorporar en las aulas universitarias elementos de gamificación, utilizando los que se denominan “sistemas de respuesta de estudiantes (SRS)”. Los SRS son tecnologías interactivas que permiten a los profesores plantear preguntas de opción múltiple a los estudiantes y permite que los estudiantes envíen las respuestas a las preguntas de forma electrónica y anónima (Mu and Paparas, 2015). Cuando se introducen elementos de gamificación en los SRS, se habla de “sistemas de respuesta de estudiantes basados en el juego, (GSRS).

La finalidad fundamental del presente PIE es la evaluación de la eficacia de estos sistemas de respuesta de estudiantes basados en el juego y en el aprendizaje de los alumnos de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la UPM. En concreto, el proyecto girará alrededor de la aplicación de la herramienta WOOCLAP. El objetivo se enmarca en la línea E2. Actividades de Gamificación de la presente convocatoria.

La creación del GIE Transports en 2012 se produjo en un contexto de reciente aprobación del Espacio Europeo de Educación Superior, en el cual se favorecía incrementar el énfasis en la docencia universitaria sobre el desarrollo de estrategias transferibles y utilizables por parte del alumno, para el aprendizaje a lo largo de su vida y para su futura etapa laboral. En este contexto, con la aprobación entonces reciente de las nuevas titulaciones de Grado y Máster, se creó este GIE por parte de profesores del área de Transportes en la ETSI Caminos, Canales y Puertos de la UPM con el objetivo de mejorar la calidad de la enseñanza en dicha Escuela y experimentar nuevas metodologías docentes. Desde su creación, se han realizado 7 proyectos de innovación educativa financiados por la UPM, y se ha desarrollado una importante labor paralela de difusión de sus resultados en Congresos de Innovación Educativa y Revistas indexadas de Educación.

En la actualidad, el GIE se encuentra en una etapa de maduración, siendo una de sus principales líneas de actuación la enseñanza experiencial en ingeniería civil (trabajos de proyecto) centrada en el trabajo cooperativo (trabajos en grupo), con un porcentaje elevado de aprendizaje invertido (aula invertida). El último proyecto financiado a este GIE por parte de la UPM (convocatoria 2020-2021) se enfocaba en la implantación de nuevas actividades de aprendizaje activo, como es el caso de la evaluación por compañeros o evaluación entre iguales.

En línea con el enfoque basado en el aprendizaje activo, el presente PIE tiene como objetivo general la creación en aula de un entorno para favorecer el aprendizaje profundo, a través de la incorporación de elementos de gamificación.

La idea del presente PIE surge de la experiencia positiva realizada en los últimos años por algunos miembros del GIE sobre estrategias de dinamización en aula. Es especialmente destacable que en la asignatura “Firmes y Pavimentos para la especialidad de Transportes y Servicios Urbanos” del Grado en Ingeniería Civil y Territorial se utilizó un sistema de respuesta de estudiantes basados en el juego (GSRS) utilizando la plataforma Kahoot! durante dos cursos académicos (2016-2017 y 2017-2018). En aquel entonces, el enfoque se centró en la posibilidad de utilización de esta plataforma como un sistema de soporte para los profesores en la fase de diseño de las pruebas de evaluación de los alumnos. Además, se realizaron encuestas para evaluar el nivel de satisfacción de los alumnos en la utilización de dicha plataforma. Los resultados que se obtuvieron fueron prometedores. Se demostró que el empleo de simples modelos de estadística paramétrica permite analizar la bondad del diseño de las pruebas, comparar diferentes Kahoot! realizados por un mismo grupo o grupos diferentes. Un análisis estadístico de componentes principales permitió también analizar los resultados de las encuestas de satisfacción de los alumnos en la utilización de estrategias de gamificación. Pese al nivel generalmente alto de satisfacción, el uso de Kahoot! como herramienta de evaluación no fue generalmente apoyada por el alumnado. Los resultados obtenidos durante esta experiencia se han presentado en dos congresos internacionales de educación (Gallego et al., 2020a, 2020b).

Sin embargo, se comprendió que la experiencia realizada era solamente un punto de partida para la incorporación de estrategias de gamificación en aula. Uno de los aspectos más importantes que no se analizó fue la real eficacia de esta estrategia para fomentar el aprendizaje profundo de los alumnos. El aprendizaje profundo se contrapone al aprendizaje “superficial”, en el que los alumnos se limitan a recordar algo el tiempo suficiente para aprobar el examen. Con el aprendizaje profundo, los alumnos pueden aprender nuevas ideas y hechos críticamente, e incorporarlos a su estructura cognitiva existente. Es decir, según esta visión, es posible poner en contacto las numerosas ideas y poder llevar a cabo la migración de los conocimientos existentes a nuevas situaciones, hacia la toma de decisiones y resolución de problemas (Álvarez Cedillo et al., 2019). Diferentes estudios demostraron que la incorporación de elementos de gamificación en la enseñanza universitaria favorecen el aprendizaje profundo (Catindig and Prudente, 2019; Serrano and Fajardo, 2017). Por esta razón, uno de los objetivos del presente PIE es la incorporación de estrategias de gamificación en aula para fortalecer el aprendizaje profundo de los alumnos de ingeniería.

Otro aspecto importante es la influencia de las estrategias de gamificación en la motivación de los alumnos. Numerosos estudios muestran que la utilización de motivadores extrínsecos (notas) tiende a disminuir el interés intrínseco una vez desaparece el primero. Es decir, si los alumnos estudian solo porque quieren sacar buenas notas, no les irá tan bien como si estudiasen por un interés intrínseco (Bain, 2007). Sin embargo, el efecto de la aplicación de estrategias de gamificación en la motivación intrínseca de los alumnos es incierto. Resultaría interesante evaluar si los efectos benéficos de la gamificación dependen de la presencia de un motivador extrínseco (puntos adicionales en la nota final) o si, por otro lado, esta técnica permite estimular el desarrollo de un interés intrínseco por la materia, independientemente de la recompensa externa.

Álvarez Cedillo, J.A., Álvarez Sánchez, T., Sandoval Gómez, R.J., Aguilar Fernández, M., 2019. La exploración en el desarrollo del aprendizaje profundo. RIDE Rev. Iberoam. para la Investig. y el Desarro. Educ. 9 18 , 833–844. doi:10.23913/ride.v9i18.474

Bain, K., 2007. Lo que hacen los mejores profesores de Universidad, Lo que hacen los mejores profesores de Universidad.

Catindig, J., Prudente, M.S., 2019. Effectiveness of kahoot as a revision tool in studying waves, in: Proceedings of the 10th International Conference on E-Education, E-Business, E-Management and E-Learning  - IC4E ’19. ACM Press, New York, New York, USA, pp. 119–123. doi:10.1145/3306500.3306550

Gallego, J., Gulisano, F., Sánchez, L.A., Marcobal, J.R., 2020a. CONSIDERATIONS ON THE RESPONSE TIME IN GAME-BASED STUDENT RESPONSE SYSTEM, in: INTED2020 Proceedings. IATED, pp. 3441–3448. doi:10.21125/inted.2020.0976

Gallego, J., Gulisano, F., Sánchez, L.A., Marcobal, J.R., 2020b. PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS (PCA) FOR ASSESSING THE STUDENTS’ PERCEPTION TOWARD THE USE OF KAHOOT! IN HIGHER EDUCATION, in: EDULEARN20 Proceedings. IATED, pp. 6404–6411. doi:10.21125/edulearn.2020.1683

Iosup, A., Epema, D., 2014. An experience report on using gamification in technical higher education, in: Proceedings of the 45th ACM Technical Symposium on Computer Science Education - SIGCSE ’14. ACM Press, New York, New York, USA, pp. 27–32. doi:10.1145/2538862.2538899

Licorish, S.A., Owen, H.E., Daniel, B., George, J.L., 2018. Students’ perception of Kahoot!’s influence on teaching and learning. Res. Pract. Technol. Enhanc. Learn. 13 1 , 9. doi:10.1186/s41039-018-0078-8

Marín Suelves, D., Vidal Esteve, M.I., Peirats Chacón, J., López Marí, M., 2018. Gamificación en la evaluación del aprendizaje: valoración del uso de Kahoot! Marín, D., Vidal, Ma.I., Peirats, J., y López, M. (2018). Gamificación en la evaluación del Aprendiz. valoración del uso Kahoot! En REDINE (Ed.), Innov. Strateg. High. Educ. Spain (pp. 8-17). Eindhoven, NL Adaya Press.

Martínez, P.M., Gómez Carrasco, C.J., Fernández, J.M., 2019. Perceptions on the use of ict resources and «mass-media» for the teaching of history. a comparative study among future teachers of spain-england. Educ. XX1 22 2 , 187–211. doi:10.5944/educxx1.21377

Mu, H., Paparas, D., 2015. Incorporating the advantages of clickers and mobile devices to teach Economics to non-economists. Cogent Econ. Financ. 3 1 . doi:10.1080/23322039.2015.1099802

Nevot, M., Marcet Rodriguez, V., 2018. La competencia digital en la universidad con la aplicación Kahoot!

Prensky, M., 2001. Digital Game-Based Learning, McGraw-Hill, New York. doi:10.1145/950566.950567

Sánchez-Martín, J., Cañada-Cañada, F., Dávila-Acedo, M.A., 2017. Just a game? Gamifying a general science class at university: Collaborative and competitive work implications. Think. Ski. Creat. 26, 51–59. doi:10.1016/J.TSC.2017.05.003

Serrano, J.J., Fajardo, F., 2017. the ICT and gamification: tools for improving motivation and learning at universities, in: 3rd International Conference on Higher Education Advances, HEAd’17. doi:http://dx.doi.org/10.4995/HEAd17.2017.5286

En relación con lo arriba expuesto, los objetivos que se pretenden alcanzar con el presente PIE son los siguientes:

OBJETIVO 1. Fomentar el aprendizaje profundo de los alumnos a través de la incorporación de elementos de gamificación y dinamización en el aula.

La utilización de sistemas de gamificación en aula crea un entorno que puede favorecer la construcción de nuevos modelos de aprendizaje profundo para los alumnos. Los sentimientos de competencia, implicación y diversión que se desarrollan por medio de los juegos impulsan este proceso de aprendizaje. A lo largo del PIE, se pretende evaluar la eficacia de estos sistemas de gamificación (utilizando WOOCLAP como elemento central) en asignaturas de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la UPM.

Asimismo, se analizarán otras aplicaciones complementarias de las herramientas utilizadas que dinamicen el aprendizaje del alumno.

OBJETIVO 2. Evaluar el efecto de la gamificación en la motivación intrínseca de los alumnos.

Otro objetivo es la evaluación del efecto de motivadores extrínsecos o intrínsecos en la eficacia de los sistemas de gamificación y de dinamización en general. Se pretende investigar la capacidad que tienen estos sistemas de gamificación en la generación de un interés intrínseco por la materia.

Asimismo, dado que tenemos estudiantes muy diversos (grado, máster, etc.), se analizará si es posible extraer alguna conclusión en función de la madurez del alumno.

Por último, dado que hay varias asignaturas que tienen muchos alumnos extranjeros, se podrá contrastar entre estudiantes nacionales y extranjeros.

OBJETIVO 3. Estudiar el nivel de satisfacción de los alumnos en la utilización de sistemas de gamificación y dinamización.

La satisfacción y la percepción del nivel de aprendizaje de los alumnos representa una información valiosa para evaluar la eficacia de las estrategias de gamificación y permite la continua retroalimentación para mejorar la actividad docente. Por esto, se realizará una campaña de encuestas en la fase final del proyecto.

Las actividades educativas apoyadas en la Gamificación van a estar presentes en la Universidad. El proyecto trata de definir algunos aspectos importantes, en particular valorar el aprendizaje profundo del alumno, y cómo el incentivo de obtener una calificación por su desempeño en los juegos puede mejorar o no ese aprendizaje.

A partir del mejor conocimiento de estas técnicas, y la metodología que se establezca a partir del proyecto, mejorará la aplicación real de esta innovación educativa en la Universidad.

FASE 1. ANALISIS BIBLIOGRAFICO

En esta primera fase, se estudiarán las experiencias nacionales e internacionales en temas de gamificación del aula universitaria. Se analizarán las posibles herramientas que se pueden utilizar para desarrollar estrategias de gamificación haciendo especial hincapié en la herramienta Wooclap, de la cual la UPM dispone de licencia. Este tipo de herramientas son un sistema de respuesta de los estudiantes basado en juegos. El profesor juega el papel de presentador del juego y ​​los estudiantes son los competidores. El profesor proyecta la pregunta y opciones de respuesta en una pantalla del aula, y los estudiantes pueden responder usando sus propios dispositivos, generalmente sus Smartphones. Cuando termina el tiempo, se muestra la respuesta correcta y los estudiantes reciben feedback sobre los resultados. También se proyecta la clasificación acumulada entre los cinco primeros alumnos. Al final del juego, se anuncia el ganador. Wooclap, además, presenta la ventaja de estar integrada en Moodle. Wooclap no sólo es una herramienta de gamificación sino que también permite la interacción con el alumno durante la clase para realizar preguntas, encuestas u otro tipo de interacciones. Sin embargo, Wooclap no es la única herramienta que se ha utilizado para dinamizar el aula y promover estrategias de gamificación. En esta fase, se evaluará la posibilidad de utilizar diferentes herramientas similares, como Genially, Quizizz, Socrative, Poll Everywhere, Plickers, Quizlet, etc. Y muy especialmente herramientas incluidas en Moodle. Se evaluarán las ventajas de cada herramienta, y la posibilidad de adaptación a un entorno universitario y a materias de la Ingeniería Civil.

FASE 2. PLANIFICACIÓN DE LA EXPERIENCIA

Los miembros del GIE seleccionarán las asignaturas en las que se implementará la estrategia de gamificación en aula. Se pretende realizar la experiencia en diferentes asignaturas de las siguientes titulaciones:

• Grado en Ingeniería Civil y Territorial
• Master en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
• Máster Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil (MUSIC).

De forma concreta, las asignaturas en las que se pretende implementar la herramienta Wooclap en sus diferentes formas de dinamización son (se incluye entre paréntesis el profesor que será responsable de las actividades desarrolladas en cada asignatura):

• Grado en Ingeniería Civil y Territorial
  • “Ferrocarriles” Juan Gómez
  • “Ingeniería Portuaria” Rafael Molina, Alberto Camarero, Nicoleta González
  • “Tráfico y Seguridad Viaria” Rafael Jurado
  • “Firmes y pavimentos para la especialidad de Transportes y Servicios Urbanos” Juan Gallego, Federido Gulisano
• Doble Grado Ingeniería Civil y AdE
  • “Firmes y pavimentos” José Ramón Marcobal
• Master en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos
  • “Planificación y gestión de carreteras” Manuel Romana
• Master Universitario en Sistemas de Ingeniería Civil
  • “Gestión de la circulación viaria” Begoña Guirao, José Manuel Vassallo, Daniel Gálvez, Inmaculada Mohino
  • “Diseño viario” María Castro
  • “Sistemas de Explotación de Carreteras” Manuel Romana

Para la selección del número y la tipología de asignatura, se realizará una planificación coordinada entre los miembros del GIE, PARA GARANTIZAR UNA MUESTRA REPRESENTATIVA Y HOMOGÉNEA DE LOS DATOS A RECOGER EN LAS DIFERENTES ASIGNATURAS QUE PARTICIPARÁN EN EL PROYECTO, y para que la muestra sea la más variada posible, en términos de tipología de alumnado, número de estudiantes en cada clase, tipología de asignatura (teórica o practica), etc. En esta fase, los responsables de cada asignatura seleccionada prepararán un plan de trabajo para el desarrollo del proyecto. Dicho plan tendrá en cuenta los temarios de cada asignatura, el calendario académico y el perfil de los estudiantes.

Se realizarán entonces diferentes sesiones de gamificación en aula a lo largo del curso académico, en las cuales los alumnos se enfrentarán a varios temas de la materia en un entorno lúdico, utilizando una herramienta especifica de gamificación.

Para evaluar el efecto de la gamificación en la motivación intrínseca de los estudiantes, se analizarán los resultados obtenidos en DOS grupos diferentes:

• Un grupo de alumnos que habrá recibido las sesiones de gamificación CON una motivación extrínseca. Es decir, en este grupo, los alumnos que habrán obtenido las mejores puntuaciones durante la sesión de gamificación tendrán una recompensa de hasta  +1 en la nota final de la asignatura (proporcional a su desempeño en las pruebas).

• Un grupo de alumnos que habrá recibido las sesiones de gamificación SIN una motivación extrínseca. En este grupo, los alumnos no tendrán ninguna recompensa para haber ganado en el juego.

Estos dos grupos se seleccionarán por orden alfabético del apellido, y se alternarán entre el primer y el segundo parcial de la asignatura, de modo que los resultados obtenidos no estén afectados por un sesgo en los alumnos del grupo.

Para la evaluación de la eficacia de la estrategia de gamificación en el proceso de aprendizaje, se valorará el conocimiento adquirido en los dos grupos evaluando las notas finales de la asignatura. Además, las pruebas de examen de cada asignatura constarán de preguntas sobre temas que se habrán afrontado en las sesiones de gamificación y otras que no, para evaluar si la estrategia de gamificación permite potenciar el aprendizaje profundo de la materia.

Por último, se planificará una campaña de encuestas para valorar el nivel de satisfacción del alumnado y su percepción de aprendizaje por medio de estrategias de gamificación. La definición de los ítems de la encuesta se realizará a través de un análisis previo de las experiencias existentes a nivel nacional o internacional sobre estrategias de gamificación. Las encuestas serán únicas para todos los alumnos de las asignaturas seleccionadas que hayan participado a la experiencia.

FASE 3. TOMA DE DATOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS

La recolección de los datos es una parte fundamental de la experiencia del presente PIE. Por esto, a partir del protocolo establecido en la fase 2, se definirá un formato de datos únicos que todos los responsables de las asignaturas seleccionadas utilizarán en las diferentes fases del proyecto (puntuaciones gamificación, encuestas, calendario de actividades, etc.). Se evaluará la posibilidad de utilización de las plataformas de cloud disponible en la UPM y de creación de bases de datos.

Una vez recogida la información generada en el proyecto, el análisis de los resultados se realizará mediante modelos de estadística inferencial, como t-test, ANOVA, análisis de componentes principales, regresión y otros. Esto permitirá evaluar la eficacia de las estrategias de gamificación, evaluando diferencias significativas entre grupos de alumnos y modelando otros parámetros de interés (puntuaciones, tiempos de respuestas, etc.). Durante esta fase, se evaluarán los softwares/lenguajes de programación más adecuados para este tipo de análisis, como SPSS, Statgraphics, R, Python entre otros.

FASE 4. DIFUSIÓN DE LOS RESULTADOS Y GENERACIÓN DE INFORMACIÓN.

Está prevista la difusión de los resultados del proyecto en Revistas o Congresos especializados. Esta fase se completará con la redacción de una Guía metodológica, apoyada con la elaboración de videoclips ilustrativos de los trabajos realizados.

FASE 5. SEGUIMIENTO

Esta fase abarca toda la duración del proyecto. El seguimiento del proyecto se realizará de forma periódica por medio de reuniones con todos los miembros del GIE. Esta fase es esencial para obtener información y datos que permitan tomar decisiones rápidas y preventivas, monitorear el progreso del proyecto, detectar posibles criticidades en su desarrollo y planificar cambios sobre la marcha para conseguir los objetivos establecidos. Las reuniones de seguimiento se llevarán a cabo con una periodicidad de dos meses.

Como se ha indicado anteriormente, el seguimiento del proyecto se realizará de forma periódica por medio de reuniones con todos los miembros del GIE. Esta fase es esencial para obtener información y datos que permitan tomar decisiones rápidas y preventivas, monitorear el progreso del proyecto, detectar posibles criticidades en su desarrollo y planificar cambios sobre la marcha para conseguir los objetivos establecidos. Las reuniones de seguimiento se llevarán a cabo con una periodicidad de dos meses.

En las reuniones de seguimiento se comprobará que se hayan alcanzado los objetivos previstos en cada fase del proyecto. A continuación, se describen los procedimientos de evaluación de las evidencias de logro para el seguimiento del proyecto:

Fase 1. Análisis bibliográficos. Se evaluará que la información recopilada sobre los temas de análisis se haya almacenado en una base de datos que permite el acceso a todos los miembros del GIE, y que permita de esta manera una evaluación coordinada de los pasos a seguir para la planificación del proyecto.

Fase 2. Planificación de la experiencia. Se evaluará la calendarización de las experiencias de gamificación para detectar posibles incongruencias y criticidades. Durante el desarrollo de la experiencia, se evaluará la continua actualización de las bases de datos creadas para almacenar los resultados del proyecto. Se establecerá un plan de contingencias que permita la recalendarización o modificación de las actividades debido a posibles imprevistos.

Fase 3. Toma de datos y análisis de los resultados. En esta fase, se comprobará la coherencia entre los datos recopilados durante las actividades en las diferentes asignaturas, y la correcta implementación de los modelos estadísticos para el análisis de los resultados.

Los productos tangibles resultantes del proyecto (guías metodológicas, informes, recursos educativos…), con descripción de su potencial de transferencia interna y externa a la UPM

1) Guía Metodológica para implementar estrategias de gamificación en una asignatura en todas sus fases, desde la planificación, el desarrollo hasta el análisis de los resultados.

2) Biblioteca de micro-vídeos expositivos de la experiencia

Publicación (Revista especializada o ponencia en Congreso) sobre el efecto de gamificación en el aprendizaje de los alumnos en materias de Ingeniería Civil. Su potencial de transferencia externa en la UPM es alto.