1. Contexto

El título de graduado en Ingeniería Informática tiene por objeto formar profesionales con una sólida base científica y tecnológica. Se busca que estén capacitados para el desarrollo, mantenimiento y aplicación de las tecnologías de la información y comunicación (TIC). En el caso concreto del grado en Ingeniería de Computadores, se combina las Ciencias de la Computación con la Ingeniería Electrónica. Un Ingeniero de Computadores es capaz de diseñar, implementar y validar todo tipo de sistemas informáticos, incluyendo sus componentes hardware, los algoritmos de control y software empotrado necesarios, y los mecanismos precisos para su interconexión segura con otros sistemas.

El estudio de la asignatura Estructura de Datos en el marco del grado de Ingeniería de Computadores es fundamental para el desarrollo de la capacidad para concebir, organizar, planificar y ejecutar proyectos complejos relacionados con la programación y el manejo de datos. Esta asignatura permite a los estudiantes adquirir competencias esenciales, tales como la capacidad de analizar problemas, aplicar estructuras de datos eficientes y diseñar algoritmos para resolver problemas de programación de forma modular y eficiente (CT2, CC6, CC7). Para lograr la adquisición de todas las competencias deseadas es esencial partir de una base teórica y práctica suficiente que les permita desarrollar las herramientas de manera eficaz, sabiendo reconocer sus propias fortalezas y flaquezas. La asignatura “Estructura de Datos” se imparte en el primer curso, segundo cuatrimestre y está asociada a competencias específicas como la CE8 (habilidades para implementar estas estructuras en software), siendo fundamental su correcto desarrollo para el posterior avance a lo largo del grado y la vida profesional. Esta asignatura tiene cinco prácticas de las cuales la primera es introductoria y las restantes son evaluables. El objeto de las prácticas es llevar el conocimiento teórico a la práctica para el desarrollo de pequeños proyectos con las estructuras de datos introducidas en las clases teóricas.

2. Identificación de problemas y oportunidades

En los últimos años, se ha identificado una creciente dificultad en los alumnos para comprender textos largos, especialmente en materias técnicas como la programación[1]. Esto se puede debe en parte, entre otras razones, al uso intensivo de redes sociales que promueven formatos de contenido más cortos y tiempos de exposición reducidos[2]. Este fenómeno ha tenido un impacto directo en la capacidad de los estudiantes para entender ejercicios complejos, detectar errores y asimilar las nuevas estructuras de lenguaje que aprenden al iniciar su formación en programación. Esta limitación en la comprensión afecta no solo a su rendimiento en las actividades prácticas, sino también a su capacidad para leer e interpretar mensajes de error, lo que les impide solucionar problemas de manera eficiente y, por tanto, obstaculiza su progreso.

3. Experiencia propuesta

Para abordar este problema, se propone una solución basada en la autoevaluación mediante una aplicación de preguntas tipo test. Esta herramienta permitirá a los estudiantes evaluar su comprensión tanto de la teoría como de la práctica de la programación. A través de preguntas cortas relacionadas con la interpretación de mensajes de error y la ejecución de pruebas unitarias, los estudiantes podrán reflexionar sobre lo que están haciendo durante el desarrollo de los proyectos prácticos. Este enfoque ayudará a los alumnos a identificar de forma autónoma sus fortalezas y flaquezas, proporcionándoles una visión más clara de las áreas en las que necesitan mejorar, lo que mejorará su preparación para los exámenes finales y, en última instancia, su formación para el mundo laboral.

El PIE tiene como objetivo desarrollar una herramienta que ayude tanto a estudiantes como profesorado a evaluar el aprendizaje continuo durante el desarrollo de asignaturas de programación, suponiendo una mejora en el aprendizaje profundo y su analítica dada la diferencia conceptual con el modo de evaluación actual. Para alcanzar este objetivo principal, este se ha desglosado en objetivos específicos divididos en tres niveles diferentes:

Objetivos de aprendizaje de los estudiantes

El objetivo global es favorecer la comprensión en el desarrollo de proyectos informáticos. Concretamente, se busca los siguientes objetivos específicos:

• [OB1] Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos tecnológicos mediante la autoevaluación de los conocimientos adquiridos.

• [OB2] Autoevaluar la comprensión de la implementación de algoritmos y estructuras de datos aprendidos en la asignatura.

• [OB3] Mejorar la comprensión lectora en el desarrollo de aplicaciones en Java.

• [OB4] Mejorar el entendimiento del entorno de programación y la comprensión del proceso en el desarrollo y testeo de los proyectos en las prácticas.

• [OB5] Mejorar el desarrollo autónomo de las prácticas de la asignatura.
• [OB6] Mejorar el aprendizaje profundo, reforzando la conexión de los conocimientos adquiridos mediante la teoría y la práctica.

Objetivos de la comunidad educativa

• [OB7] Identificar modelos de autoevaluación y puntos de dificultad durante el desarrollo de las prácticas de programación.
• [OB8] Facilitación del aprendizaje y evaluación autónomos del estudiante para el desarrollo de primeras prácticas de programación en grupos grandes de alumnos.
• [OB9] Desarrollo de aplicaciones de autoevaluación para la facilitación de gestión del aprendizaje de grupos grandes de alumnos.

Objetivos de los docentes

• [OB10] Creación de recursos docentes, este objetivo está vinculado con los objetivos OB8 y OB9 del apartado anterior.
• [OB11] Mejora de la eficiencia del proceso de aprendizaje y evaluación, relacionado con el objetivo OB7.
• [OB12] Favorecimiento de la autoevaluación.

Este PIE asume como premisa que la asignatura de Estructura de Datos, en el segundo cuatrimestre del primer curso del grado en Informática no sólo debe consolidar las habilidades técnicas del estudiante para manejar estructuras y algoritmos, sino también convertirse en una oportunidad para fomentar la capacidad crítica y analítica desde una etapa temprana. Con su implantación se pretende mejorar la calidad del proceso de aprendizaje desde tres perspectivas: el proceso de aprendizaje del estudiantado, la mejora de las herramientas de evaluación de las que dispone la comunidad educativa y la mejora en la eficiencia del proceso de aprendizaje y evaluación desde el punto de vista docente.

Mejora de la calidad del proceso de aprendizaje del estudiantado

Con el desarrollo del proyecto se pretende ayudar a los estudiantes a mejorar las capacidades crítica y lectora para garantizar un desarrollo correcto y eficaz de aplicaciones informáticas. Se genera así una base sólida con enfoque en la implementación pero que ayudará posteriormente en la evaluación rigurosa y continua de sus elecciones técnicas. Este enfoque ayudará a los estudiantes contextualizar, argumentar y defender sus decisiones en la construcción de software, favoreciendo el desarrollo de un pensamiento estructurado que será clave en su progreso académico y profesional. Así, resultará en una experiencia formativa integral, donde el aprendizaje de conceptos fundamentales se complementa con la capacidad de criticar y mejorar su propio conocimiento. Esto contribuye directamente a la mejora de la calidad de la enseñanza y la preparación del alumno para los posteriores desafíos complejos en cursos avanzados y durante el ejercicio profesional.

Mejora de la calidad de las herramientas para la comunidad educativa

La aplicación dará lugar a un nuevo estudio de modelos de autoevaluación que permitirá identificar puntos de dificultad en el desarrollo de las prácticas de programación, desarrollándose una herramienta que permitirá actuar de manera escalable sobre esos puntos débiles a lo largo de la impartición de las asignaturas. Esto permitirá una enseñanza un poco más individualizada para cada estudiante, al poderse ajustar las preguntas cuando sea necesario en tiempo y características cuando sea necesario en función de las capacidades del estudiante.

Mejoras desde el punto de vista de los docentes

Además, la creación de estos recursos permitirá a los docentes una mayor eficiencia en el planteamiento y ejecución de las asignaturas, permitiendo una mejor dedicación de los esfuerzos. Al tratarse de una aplicación, sin interacción directa estudiante-docente, se conseguirá una herramienta de evaluación y autoevaluación independiente que resultará en una mejora de la eficiencia en el proceso de aprendizaje y evaluación.

El desarrollo del proyecto tendrá lugar a lo largo del segundo cuatrimestre, conteniendo las fases siguientes:

• [F1 | 1 mes] Planificación. Responsable: Sergio Alejandro D’Antonio Maceiras 
  • Identificación de métricas específicas de éxito.
  • Diseño del software y planificación del desarrollo.
  • Diseño y desarrollo de la página web del proyecto: se utilizará para publicar todo el material docente y los resultados de este.

• [F2 | 2 meses] Prueba de concepto. Responsable: María Inmaculada Santamaria Valenzuela
  • Diseño de las primeras preguntas de las dos primeras prácticas
  • Aplicación de la metodología 
  • Análisis de resultados utilizando un grupo piloto y encuestas de satisfacción con comentario de retroalimentación al finalizar la corrección de las prácticas 2 y 3.

• [F3 | 1 mes] Recopilación de información y diseño de preguntas. Responsable: Helena Liz López
  • Análisis de los resultados obtenidos en la práctica 3.
  • Diseño de las preguntas para las prácticas 4 y 5.
• [F4 | 3 meses] Segunda aplicación de la metodología. Responsable: María Inmaculada Santamaria Valenzuela
  • Aplicación de la herramienta en las prácticas 4 y 5 y para el repaso con vistas a los exámenes.
• [F5|1mes] Evaluación. Responsable: Sergio Alejandro D’Antonio Maceiras
  • Análisis de la evolución de los resultados
  • Estudio de escalabilidad para grandes grupos
  • Estudio de adaptabilidad para el uso de la herramienta en diferentes asignaturas
  • Identificación de deficiencias: analizar los resultados obtenidos para identificar posibles deficiencias en el aprendizaje de los estudiantes y mejorar la precisión de las preguntas para futuras aplicaciones.
• [F6 |6meses] Difusión de los resultados. Responsable: María Inmaculada Santamaria Valenzuela
  •  Difusión de las actividades y los resultados en la web del proyecto.
  •  
  • Presentación de los resultados a lo comunidad investigadora y educativa mediante:
    • Redacción de artículos científicos
    • Presentación de los resultados en congresos y jornadas de innovación educativa

Resumen temporal

Las fases F2 y F3 se solapan durante un mes para el correcto desarrollo de la actividad dado que la F3 se trata de una recopilación intermedia de información para poder aplicar los conocimientos adquiridos durante la práctica 2 en el desarrollo de las preguntas de las prácticas 4 y 5.

Procedimiento de seguimiento del proyecto

• Reuniones de seguimiento. Se realizarán reuniones bisemanales para actualizar el estado del proyecto, analizándose los avances y las dificultades encontradas.
• Bitácora. Se tendrá un documento colaborativo para compartir de manera periódica las tareas realizadas, los obstáculos encontrados y cualquier pregunta o inquietud de los integrantes.
• Revisión del código. En caso de existir la colaboración de un becario, se procurará llevar una revisión periódica del código para garantizar buenas prácticas de programación y la alineación con los objetivos temporales y conceptuales del proyecto.

Medición de resultados

• Medición de los resultados del proyecto: Para el análisis de mejora respecto a la planificación original de la asignatura se analizarán diferentes marcadores de rendimiento a definir en la fase F1 comparándolos con un grupo de control:
  • resultados académicos.
  • Encuestas de satisfacción.
  • Tasa de asistencia.
• Medición de los avances competenciales: en caso de existir la colaboración de un becario y con el fin de analizar la metodología de trabajo, se le solicitará una autoevaluación (puede ser un autoanálisis en la última reunión bisemanal) sobre las competencias adquiridas durante el desarrollo del proyecto.

• Documentación: donde se explicará cómo se debe usar la herramienta y su aplicación en la asignatura con el objetivo de que se pueda adaptar la aplicación a otras asignaturas y por otros docentes. 
• Informe final del proyecto: resumen de las actividades realizadas, los resultados obtenidos y el aprendizaje adquirido. Servirá para dar una visión detallada de la implementación y los resultados para facilitar la mejora de la herramienta.
• Código: el código será público y estará disponible en GitHub para su transferencia.

Los resultados obtenidos de este PIE se publicarán a través de diferentes vías:

• Ámbito científico: congresos de innovación educativa. El análisis de los resultados obtenidos tras la aplicación de la herramienta se presentará en congresos internacionales del área como el Congreso Internacional de Innovación Docente, Educación y Transferencia del Conocimiento (CIINECO).
• Ámbito UPM: Jornadas de Innovación Educativa de la UPM. Se mostrarán los resultados obtenidos tras la aplicación de la herramienta en las Jornadas de Innovación Educativa de la ETSISI.
• Ámbito general: página web. Se mantendrá actualizado el apartado Pages de GitHub con acceso al material público de la experiencia y descripción de objetivos y resultados. Esta documentación tendrá un carácter informativo dirigido al público general, investigadores y estudiantes interesados en obtener detalles más amplios sobre el proyecto.

El desarrollo del PIE se enmarcará en el grupo de investigación educativa GIE-EDUCAR de la ETSI de Sistemas Informáticos (grupo en proceso de formación). De este modo, se colaborará con los distintos integrantes del GIE en el desarrollo y uso de la herramienta.