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INTRODUCCIÓN
El crecimiento económico de una sociedad depende, en gran medida, del desarrollo de nuevas tecnologías que permitan afrontar los retos planteados por un complejo y cambiante entorno económico global. Esto hace impostergable la necesidad de mejorar la educación de la ciencia y la tecnología en México. La Comisión de los Estados Unidos para la Seguridad Nacional en el siglo 21 afirmó que es necesario administrar adecuadamente la ciencia, la tecnología y la educación para el bien común en el futuro (Lathrop & Mackenzie, 2001).
La educación de la ciencia, la tecnología, la ingeniería y las matemáticas (CTIM) es una propuesta educativa cuyo objetivo es fomentar las habilidades de los estudiantes en esas cuatro disciplinas, de forma que estas se relacionen entre sí para proporcionar una mejor experiencia educativa para los alumnos (Bybee, 2010). Esto es importante debido a que el número de empleos que tienen que ver con las CTIM creció el triple en comparación con otras áreas entre 2000 y 2010, y que una enorme cantidad de puestos de este trabajo no han podido ser cubiertos por la falta de personal capacitado (Smithsonian Science Education Center, 2019).
Por otra parte, los juegos poseen un gran potencial para motivar a los individuos (Sailer, Hensen, Mayr & Mandl, 2017) La teoría constructivista establece que el aprendizaje solo puede ocurrir cuando el educando conceptualiza nuevas experiencias de manera gozosa. Por lo tanto, el juego ha sido considerado como un elemento fundamental para que las personas logren aprendizajes significativos. Este potencial puede ser aplicado a la educación mediante los conceptos asociados a la “gamificación”, entendida como el uso de elementos de juego en contextos no lúdicos (Deterding, Dixon, Khaled & Nacke, 2011). La gamificación, tomada como estrategia educativa, fue documentada por primera vez en 2010 y ha ganado relevancia desde entonces (Llorens et al., 2016). Es, desde esta perspectiva, una excelente herramienta para facilitar el aprendizaje.
Este enfoque ha llamado la atención de los educadores en años recientes porque ofrece la posibilidad de lograr que el aprendizaje sea más atractivo para los educandos (Seixas, Gomes & Melo, 2016), lo cual ha conducido a un notable incremento del interés en este campo de estudio. La falta de motivación en clase es uno de los retos a los que se enfrenta el personal docente (Lee & Hammer, 2011). Considerando que el principal objetivo de la gamificación es mejorar la participación de los estudiantes en clase (Villagrasa, Fonseca, Redondo & Durán, 2014), resulta natural encontrar que esta estrategia ha sido aplicada con frecuencia en contextos educativos (De Marcos, García-Cabot & García, 2017).
De acuerdo con lo expuesto, nuestro estudio se enfoca en un análisis conceptual sobre la gamificación en la enseñanza de las CTIM, en el que utilizamos ocho categorías.
MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
Tipo de estudio
El estudio se realizó mediante la cartografía conceptual, que es un método de análisis documental eminentemente cualitativo para sistematizar los resultados que la literatura científica especializada ha efectuado antes sobre un tema en cuestión. El procedimiento general es seleccionar, analizar y sistematizar documentos publicados acerca del tema para responder preguntas de investigación sobre este (Bermeo, Hernández y Tobón, 2016).
Técnica de análisis
Como estrategia para el análisis documental, usamos ocho ejes de análisis: noción, categorización, caracterización, diferenciación, división, vinculación, metodología y ejemplificación (Tobón, 2012). La cartografía conceptual utiliza preguntas orientadoras que muestran los elementos que deben abordarse en cada uno de los ejes centrales y que sirven como guía de la búsqueda en el análisis y la organización del conocimiento adquirido en torno al concepto estudiado (ver tabla 1).
Tabla 1 Ejes clave de la cartografía conceptual
| Eje de análisis | Pregunta central | Componentes |
|---|---|---|
| Noción | ¿Cuál es la etimología del concepto de gamificación en la enseñanza de las CTIM, su desarrollo histórico y su definición actual? | Etimología de los términos Desarrollo histórico del concepto Definición actual |
| Categorización | ¿A qué clase mayor pertenece el concepto de gamificación? | Clase inmediata: definición y características Clase que sigue: definición y características |
| Caracterización | ¿Cuáles son las características centrales del concepto de gamificación? | Características clave del concepto teniendo en cuenta la noción y categorización Explicación de cada característica |
| Diferenciación | ¿De qué otros conceptos similares se diferencia el concepto de gamificación? | Descripción de los conceptos similares de los cuales se tiende a confundir el concepto central Definición de cada concepto Diferencias puntuales con el concepto central |
| Clasificación | ¿En qué subclases o tipos se clasifica el concepto de gamificación? | Definición de los criterios para establecer las subclases Descripción de cada subclase |
| Vinculación | ¿Cómo se vincula la gamificación con determinadas teorías, procesos sociales-culturales y referentes epistemológicos ajenos a la categoría? | Descripción de uno o varios enfoques o teorías que brinden contribuciones a la comprensión, construcción y aplicación del concepto Explicación de las contribuciones de esos enfoques Los enfoques o teorías tienen que ser diferentes a lo expuesto en la categorización |
| Metodología | ¿Cuáles son los elementos metodológicos mínimos que implica el abordaje de la gamificación? | Pasos o elementos generales para aplicar el concepto |
| Ejemplificación | ¿Cuál podría ser un ejemplo relevante y pertinente de aplicación del concepto de gamificación en la enseñanza de las CTIM? | Ejemplo concreto que ilustre la aplicación del concepto y aborde los pasos de la metodología El ejemplo debe contener detalles del contexto |
Fuente: Elaboración propia basada en Tobón (2012).
Criterios para la selección de los documentos
Durante esta etapa, seleccionamos tanto las palabras clave como las bases de datos a consultar. Para el trabajo, elegimos las bases de datos de literatura científica ScienceDirect y Web of Science. Los términos de búsqueda aplicados fueron “gamification” or “serious games” or “game-based learning” and “STEM”.
Cada documento debió cumplir los siguientes criterios para ser seleccionado:
■ Incluir las palabras clave de acuerdo con la expresión booleana especificada.
■ Enfocarse en la gamificación en el proceso de enseñanza-aprendizaje de las CTIM.
■ Tener autor, año y responsable de la edición (editorial, centro de investigación, universidad o revista).
■ Estar escritos en el idioma inglés.
■ Ser artículos publicados en revistas arbitradas durante el periodo 2014-2018.
Fases de estudio
La investigación documental se realizó siguiendo las siguientes fases:
■ Fase 1: búsqueda de las fuentes primarias pertinentes en las bases de datos seleccionadas. Obtuvimos 253 registros de ScienceDirect y 34 en Web of Science. En total fueron 287 textos.
■ Fase 2: selección de los documentos que cumplían los criterios establecidos. Tras una lectura de los resúmenes, descartamos 248 artículos que no observaban los criterios, y quedaron 39 para su revisión. La totalidad de los trabajos elegidos tuvieron como objetivo principal la enseñanza de las CTIM mediante la aplicación o propuesta de estrategias educativas centradas en el uso de juegos y mecánicas asociadas a estos.
■ Fase 3: elaboración de la cartografía conceptual con base en sus ocho ejes.
Cartografía conceptual
Noción
La idea de usar el juego como factor educativo no es nueva; por ejemplo, el filósofo Locke (1986) considera que el juego enseña a medir las propias fuerzas, a dominarse, a actuar con provecho sobre el mundo externo y a propiciar futuras enseñanzas intelectuales. El aprendizaje a través del juego recibe un impulso importante en las propuestas formativas que hacen uso de internet, ya que existe una multitud de oportunidades para enfocar el logro de competencias mediante tareas centradas en juegos digitales ampliamente accesibles.
El uso de videojuegos como auxiliares en la educación es un subconjunto de una idea más general, conocida como gamificación, cuyo término es la traducción del anglicismo gamification acuñado desde 2002 (Burke, 2014), y cuya etimología es derivada la palabra inglesa game (juego en español). La gamificación ha sido una tendencia vigente en la educación desde 2010 (Deterding et al., 2011) y consiste en la aplicación de estrategias y mecánicas de juego en contextos que no son de ocio ni de entretenimiento con el propósito de promover en el educando una conducta específica (Marín y Hierro, 2013).
Este enfoque ha sido ampliamente documentado (Kapp, 2012) y reporta varios beneficios, entre los cuales destaca el refuerzo de la capacidad lectora, el aprendizaje por descubrimiento y la creatividad, así como un aumento en la motivación para aprender. A lo anterior debemos añadir que la integración de entornos virtuales a modelos de aprendizaje basados en juegos resulta en contextos dinámicos y atractivos (Berns, Palomo-Duarte, Dodero & Valero, 2013), lo cual ofrece un gran potencial para facilitar la interacción entre los actores del proceso de aprendizaje. Sin embargo, también se presentan opiniones escépticas respecto a los beneficios que promete la gamificación (Bogost, 2011), lo cual es de esperarse, debido a que esta área de estudio se encuentra en una frontera del conocimiento.
Existe, además, un profundo interés por preparar a la juventud en temas relacionados con las CTIM, y promover la formación de profesionales de excelencia en dichas áreas (The EU Framework for Research and Innovation, 2011). Para esta investigación, en su definición más amplia, las CTIM abarcan los campos de química, informática, ingeniería, ciencias de la tierra, matemáticas, física, astronomía, ciencias de la salud y ciencias de la vida (incluyen las disciplinas de la biología, ecología y desarrollo sustentable en cuanto a su relación con la conservación del medio ambiente).
Categorización
La meta principal de la gamificación es elevar el nivel de involucramiento de los usuarios cuando realizan tareas específicas (Flatla, Gutwin, Nacke, Bateman & Mandryk, 2011). Dentro del marco de referencia de la enseñanza de las CTIM, la gamificación ha sido utilizada como estrategia didáctica en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la ingeniería (Area y González, 2015; Villegas & Alvarado, 2017). Una estrategia didáctica es un procedimiento sistemático para planificar las acciones del docente, con el propósito de que el estudiante logre un aprendizaje congruente con los objetivos educacionales establecidos. Esta planificación del proceso enseñanza-aprendizaje involucra un conjunto de decisiones que el facilitador toma de manera consciente y reflexiva acerca de las técnicas a utilizar para lograr las metas de aprendizaje. Por estas razones, la cartografía conceptual propuesta en nuestro trabajo considera que la clase conceptual inmediata anterior a la que pertenece la gamificación es la categoría de estrategia didáctica.
Las estrategias didácticas tienen en común varios aspectos, entre los cuales se destaca que pueden comprender varias técnicas o actividades de aprendizaje que persiguen un objetivo específico, siempre con el propósito de lograr las metas académicas vinculadas a esas actividades. El caso particular de la gamificación hace uso de mecánicas características de los juegos para promover la motivación en el aprendizaje.
Una estrategia didáctica debe entenderse como un instrumento sociocultural en el contexto de la interacción de los actores del proceso enseñanza-aprendizaje con su entorno (Díaz-Barriga y Hernández, 2002). Esta estrategia puede afectar la forma en que se adquiere e integra nuevo conocimiento, incluyendo la modificación del estado afectivo del estudiante, siempre y cuando esto propicie las condiciones para mejorar el aprendizaje de los contenidos y las habilidades propuestos.
Las estrategias didácticas abarcan todos los recursos cognitivos que utiliza el estudiante cuando se enfrenta al aprendizaje (Valle, González-Cabanach, Cuevas-González y Fernández-Suárez, 1998). En el caso particular de la gamificación, se consideran elementos vinculados a la motivación del estudiante y a las actividades de planificación, dirección y control del aprendizaje. La gamificación ha sido empleada con éxito como estrategia didáctica en la enseñanza de las CTIM, tanto de manera aislada como en combinación con otras estrategias (Revelo, Collazos y Jiménez-Toledo, 2018).
Caracterización
La gamificación se caracteriza por ser una técnica que emplea mecánicas de juego en entornos no lúdicos con el propósito de mejorar el compromiso de los usuarios con un producto o servicio. Las mecánicas de juego son constructos formados por reglas y lazos de retroalimentación, cuyo objetivo es proporcionar a los participantes una experiencia agradable al hacer uso de sus motivaciones intrínsecas.
La aplicación exitosa de las mecánicas de juego depende de una estrategia didáctica de gamificación bien diseñada, construida con base en un adecuado entendimiento del participante, su misión y la motivación que lo impulsa. La tabla 2 recopila las mecánicas de juego asociadas más comúnmente a la gamificación con el entendido de que pueden ser aplicadas de forma individual o combinada.
Tabla 2 Mecánicas de la gamificación
| Mecánica de juego | Descripción |
|---|---|
| Puntos | Recompensas virtuales por el esfuerzo del jugador. Son la unidad granular de medida en la gamificación |
| Logros | Completar metas específicas planteadas por el juego |
| Tableros de liderazgo | Despliegue visual de comparación social, basado en puntos y logros |
| Insignias | Visualización de los logros del jugador |
| Grafo social | Representación de la red social del jugador. Las relaciones entre participantes son un importante factor motivacional |
| Enfrentamientos con jefes | Retos especiales al final de cada nivel |
| Colecciones | Conjunto de objetos virtuales acumulados |
| Retos | Objetivos planteados para lograr la motivación del jugador |
| Desbloqueo de contenidos | Privilegio para los jugadores al conseguir logros |
| Restricciones | Limitantes al uso de tiempo y de recursos que promueven la automotivación del jugador |
| Niveles | Progreso del jugador, presentado como una jornada personalizada |
| Avatares | Visualización del personaje del jugador |
| Misiones | Retos predefinidos con un objetivo específico |
| Narrativa | Planteamiento de retos y objetivos en forma de una historia dentro de un contexto que involucra emocionalmente al jugador |
| Equipo | Grupo de jugadores con una meta común para promover el aprendizaje colaborativo |
| Bienes virtuales | Recursos utilizables en el juego, resultado de conseguir puntos y logros |
Fuente: Elaboración propia basada en Kumar & Herger (2013).
Diferenciación
La gamificación, considerada como estrategia didáctica, tiene una relación cercana con el aprendizaje basado en juegos y con los juegos educativos serios (JES). El aprendizaje basado en juegos se define como el uso de juegos en contextos educacionales como parte de los objetivos de aprendizaje (Wiggins, 2016). Aunque este enfoque no depende de modo necesario del uso de herramientas digitales, la presencia creciente de dispositivos móviles entre los estudiantes, aunada al abaratamiento de los dispositivos electrónicos y digitales, y a la facilidad para acceder a internet, hace que sea un tipo de aprendizaje, de facto, relacionado con la tecnología.
El aprendizaje basado en juegos tiene dos variantes. La primera consiste en hacer uso de herramientas educativas de fácil adquisición, como bloques Lego o sistemas Kinect, las cuales presentan una interfaz física para implementar estrategias de aprendizaje basadas en juego, y que han sido aplicadas con éxito en la enseñanza de la ingeniería (Hamada & Sato, 2011).
La segunda variante toma ventaja del uso frecuente de los dispositivos telefónicos inteligentes para desarrollar aplicaciones digitales que ofrezcan plataformas de aprendizaje móvil, y adquiere, usualmente, la forma de juegos de video. Estas aplicaciones ofrecen un gran atractivo a poblaciones que se cuentan en miles de millones, y tienen la ventaja de ofrecer una interfaz asíncrona que permite de manera permanente, móvil y personalizada el control del avance del aprendizaje de las CTIM (Leandro, Perry, Lima & Meléndez, 2018).
Por otra parte, es común encontrar aplicaciones didácticas digitales en la forma de JES, los cuales son considerados como “una aplicación computacional interactiva […] que ofrece una meta desafiante, es divertida de usar, incorpora algún tipo de puntuación, e imparte al usuario una habilidad, conocimiento o actitud que puede ser aplicada en el mundo real” (Bergeron, 2006, p. 398). Debemos destacar que la gamificación no requiere, necesariamente, el uso de juegos de video, sino que emplea elementos de diseño de juegos con el propósito intencional de promover el logro de objetivos de aprendizaje.
Ambas perspectivas se benefician de una política de uso de recursos cada vez más común en las instituciones educativas, conocida como “Trae tu propio dispositivo”, y permite que los estudiantes lleven al aula sus elementos tecnológicos. Esta política propicia la gamificación de la dinámica de la clase y promueve la integración de las estrategias de aprendizaje basadas en juego mediante el uso de las herramientas de software de JES existentes a un menor costo para las escuelas (Hung, 2017).
Clasificación
Con el propósito de contribuir al análisis conceptual de la gamificación en el aprendizaje de las CTIM, nuestro trabajo plantea una clasificación centrada en el tipo de herramienta reportada por los documentos analizados. Durante esta revisión, emergieron tres dimensiones distintivas de uso de la gamificación, que detallamos a continuación.
Entornos virtuales interactivos
En esta categoría agrupamos aquellos artículos centrados en aportar evidencia empírica de la aplicación de estrategias de gamificación mediante el uso de software en forma de juegos serios aplicados al aprendizaje de un tema de las CTIM. La tabla 3 muestra los documentos seleccionados -y hace referencia a los autores y año de publicación- que reportan un análisis cuantitativo de herramientas de software en forma de JES en la enseñanza de la CTIM. Los estudios mencionados en esta tabla señalan el manejo de un amplio rango de herramientas digitales para implementar los JES, y varían desde el uso de aplicaciones de presentación como PowerPoint hasta herramientas de desarrollo de aplicaciones web, aunque la herramienta de software más citada fue la plataforma de desarrollo de videojuegos Unity.
Algunos ejemplos ilustrativos del uso de la gamificación mediante juegos serios son la Isla de Cristal (Center for Educational Informatics, 2015) y el Juego de Aventura de Exploración Lunar Apolo (Cao, 2017).
Tabla 3 Artículos que analizan el uso de entornos gráficos interactivos
| Núm. | Autor y año de publicación | Enfoque del estudio |
|---|---|---|
| 1 | Adams & Clark, 2014 | Autoexplicación de respuestas en JES |
| Annetta et al., 2014 | Escenarios de preparación y seguridad en laboratorio simulado | |
| 3 | Lester et al., 2014 | Exploración y narrativa de un entorno virtual |
| 4 | Praet & Desoete, 2014 | Juegos educacionales adaptativos en intervención temprana |
| 5 | Gauthier, Corrin & Jenkinson, 2015 | Impacto del uso de auxiliar de estudio en línea basado en juego |
| 6 | Jagoda, Gilliam, McDonald & Russell, 2015 | Análisis de juegos de realidad alternativa fuera de clase |
| 7 | Lin, Park, Liebert & Lau, 2015 | Uso de plataforma de juegos para favorecer competencias de juicio clínico sobre habilidades técnicas |
| 8 | Braghirolli, Ribeiro, Weise & Pizzolato, 2016 | JES para enseñar elementos del campo profesional de la ingeniería |
| 9 | Derboven, Zaman, Geerts & Grooff, 2016 | Juegos educativos en el contexto del hogar |
| 10 | Freeman & Higgins, 2016 | Motivación en entornos digitales inmersivos |
| 11 | Jenson & Droumeva, 2016 | Pedagogía centrada en la construcción de juegos |
| 12 | Pedersen, Svenningsen, Dohn, Lieberoth & Sherson, 2016 | Ejercicios evaluados mediante mecánicas de juego |
| 13 | Morley, Khoury & Savić, 2017 | Competencia entre pares usando un JES en línea multijugador |
| 14 | Peng, Cao & Timalsena, 2017 | Manejo de equipo científico simulado en entornos virtuales |
| 15 | Sánchez-Martín, Cañada-Cañada & Dávila-Acedo, 2017 | Puntuación basada en índice-juego |
| 16 | Ameerbakhsh, Maharaj, Hussain & McAdam, 2018 | Comparación de métodos de uso de JES |
| 17 | De Carvalho et al., 2018 | Promoción de las carreras de ingeniería entre jóvenes |
| 18 | Hodges, Wang, Lee, Cohen & Jang, 2018 | Uso de ambientes de realidad mezclada en laboratorio |
| 19 | Kiili, Moeller & Ninaus, 2018 | Evaluación de método de entrenamiento aritmético basado en recta numérica |
| 20 | Mellor et al., 2018 | Promoción de la carrera de Química Verde entre jóvenes |
| 21 | Perini, Luglietti, Margoudi, Oliveira & Taisch, 2018 | Aprendizaje digital basado en juegos |
| 22 | Whalen, Berlin, Ekberg, Barletta & Hammersberg, 2018 | Pensamiento holístico en JES |
Marcos de referencia de la gamificación
En esta categoría incluimos aquellos artículos cuyo propósito principal es proponer teorías, herramientas, metodologías o esquemas para instrumentar la gamificación en la enseñanza de las CTIM, aunque no reportan, necesariamente, evidencia empírica sobre la aplicación de estos instrumentos (ver tabla 4).
Tabla 4 Artículos que analizan o proponen marcos de referencia para la gamificación
| Núm. | Autor y año de publicación | Enfoque del estudio |
|---|---|---|
| 23 | Vate-U-Lan, 2015 | Encuesta de actitud hacia la enseñanza “gamificada” de las CTIM |
| 24 | Riera, Annebicque & Vigário, 2016 | Marco de referencia de sistemas humano-máquina en la educación |
| 25 | Smith, Shull, Dean, Shen & Michaeli, 2016 | Caja de herramientas simbólica para gamificar las matemáticas |
| 26 | Fuentes & González, 2017 | Modelo TPACK para gamificación |
| 27 | Rowe et al., 2017 | Minería de datos educacional en la gamificación |
| 28 | Nathan & Walkington, 2017 | Teoría de cognición matemática corporizada y fundamentada |
| 29 | Anupam, Gupta, Naeemi & JafariNaimi, 2018 | Diseño y evaluación de JES |
| 30 | Anderson, Dalsen, Kumar, Berland & Steinkuehler, 2018 | Influencia del fracaso en las habilidades del pensamiento en un JES |
| 31 | Kim & Ho, 2018 | Influencia de la risa y el humor en el salón de clases |
| 32 | Taub, Azevedo, Bradbury, Millar & Lester, 2018 | Valoración de aprendizaje autorregulado y monitoreo metacognitivo durante el uso de un JES |
Estrategias educativas basadas en juegos con interfaz física
La tabla 5 incluye las investigaciones que reportan el uso de estrategias de aprendizaje basadas en juegos, cuya instrumentación no está limitada por una interfaz de software, sino que permiten la interacción de forma física con los instrumentos de enseñanza y una interacción social presencial entre los participantes, con lo cual se promueve, de forma activa, mecánicas de juego relacionadas con el trabajo colaborativo y el liderazgo en forma síncrona.
Tabla 5 Artículos que analizan el uso de entornos de aprendizaje con interfaz física
| Núm. | Autor y año de publicación | Enfoque del estudio |
|---|---|---|
| 33 | Li, Huang, Jiang & Chang, 2016 | Metodología basada en el diseño |
| 34 | Chappin, Bijvoet & Oei, 2017 | Cambio en aspectos conductuales por medio de juegos |
| 35 | Chu, Angello, Saenz & Quek, 2017 | Actividades fabricante (maker) integradas al currículo |
| 36 | Steghöfer, Burden, Alahyari & Haneberg, 2017 | Construcción Lego con metodología Scrum |
| 37 | Shih, Huang, Lin & Tseng, 2017 | Aprendizaje interdisciplinario basado en juegos |
| 38 | Johnson-Glenberg & Megowan-Romanowicz, 2017 | Corporización y narrativa con sensor Kinect |
| 39 | Rodríguez, Díaz, González & González-Miquel, 2018 | Metodología de enseñanza mixta con JES, aula invertida e instrucción por pares |
El uso de juegos en el diseño instruccional, cuando no está restringido a entornos virtuales, tiene varios efectos positivos; destaca el desarrollo de habilidades tanto sociales como emocionales, y la promoción de interacción y retroalimentación entre pares, lo que conduce a un empoderamiento en los procesos de colaboración entre los participantes (Vlachopoulos & Makri, 2017).
Vinculación
La gamificación, desde una perspectiva educativa, de forma inmediata se vincula al uso de los videojuegos: “En Educación Superior, estos entornos inspirados en los juegos transforman deberes en retos apasionantes, premian a los estudiantes por su dedicación y eficiencia, y ofrecen un espacio para que los líderes surjan de manera natural” (New Media Consortium, 2014, p. 55).
Debido a la importancia que tienen las nuevas tecnologías para el desarrollo económico de las sociedades (Velázquez y Salgado, 2016), existe una creciente investigación acerca de la asociación entre la gamificación y sus efectos en la educación de las CTIM. Sin embargo, hasta el momento, no existen estudios enfocados exclusivamente en el uso de la gamificación en la educación superior de la ciencia y la ingeniería (Ortiz, Chiluiza & Valcke, 2016). Si consideramos que existe una creciente demanda de profesionales en las CTIM a nivel global, resulta entonces de gran importancia realizar investigaciones al respecto a fin de contribuir a la formación de científicos e ingenieros de calidad.
La revisión de la literatura científica relevante sobre el impacto de los videojuegos en el campo de la educación sugiere que los juegos digitales pueden ser utilizados con éxito en todas las áreas del conocimiento, aunque hacen falta más estudios acerca del nivel de aprendizaje (Kangas, Koskinen & Krokfors, 2017). Es conveniente que hagamos hincapié, sin embargo, en la necesidad de capacitar a los docentes en las técnicas pedagógicas adecuadas para este enfoque, así como la tecnología involucrada, con la intención de lograr un aprendizaje significativo en el aula mediante estas herramientas.
Desde esta perspectiva, otro punto esencial de vinculación es la estrategia didáctica del aula invertida, definida como un enfoque pedagógico en el cual la noción tradicional del aprendizaje basado en el salón de clases es invertida: los estudiantes conocen el material antes de entrar al aula y el tiempo de clase se ocupa en actividades de resolución de problemas y discusiones grupales dirigidas por el facilitador. Este enfoque tiene una estrecha relación con el concepto de gamificación, ya que las actividades didácticas planificadas e implementadas en forma de JES, al ser interactivas y asíncronas, pueden ser usadas en el salón de clases como parte de la exploración y el aprendizaje propios del aula invertida. Esto es en particular cierto en el caso de la enseñanza de las CTIM, en las que son comunes los simuladores y entornos de laboratorio virtuales (Latulipe, Long & Seminario, 2015).
Método
Existen varios elementos metodológicos mínimos para desarrollar una estrategia instrumental basada en la gamificación, independientemente del medio utilizado para implementarla, aunque es frecuente que este sea a través de un software en la forma de juegos serios. Estos elementos están centrados en el proceso de diseño, el cual abarca trece pasos propuestos por Morschheuser, Hassan, Werder y Hamari (2018), luego de un análisis documental exhaustivo de la literatura científica y entrevistas con expertos en el área de la ingeniería de software de gamificación (ver tabla 6).
Tabla 6 Ejes metodológicos de diseño para aplicar el concepto de gamificación
| Núm. | Ejes metodológicos | Actividades clave |
|---|---|---|
| 1 | Análisis de contexto | • Establecer el perfil del usuario • Identificar sus motivaciones • Conocer sus necesidades |
| 2 | Objetivos del proyecto | • Identificar claramente los objetivos del proyecto, de modo que permitan: • Evaluar el éxito de la estrategia instruccional gamificada • Guiar el proceso en general |
| 3 | Prueba conceptual | Probar las ideas de gamificación tan pronto como sea posible |
| 4 | Proceso iterativo | El diseño de la estrategia gamificada debe seguir un proceso iterativo, que facilite: • La agilidad para verificar continuamente fallas en el diseño • Una rápida corrección de errores • La continua optimización de la experiencia del usuario |
| 5 | Conocimiento de dominio | Tener un conocimiento profundo de: • Diseño de juegos • Psicología de la motivación • Pedagogía Usualmente se lleva a cabo en equipos interdisciplinarios |
| 6 | Valoración de viabilidad | Evaluar si la gamificación es una estrategia viable para lograr los objetivos educativos, considerando: • Capacitación • Herramientas de desarrollo • Cultura organizacional • Recursos disponibles |
| 7 | Soporte institucional | Asegurar que los accionistas, directivos y docentes involucrados: • Comprendan el concepto de gamificación y su potencial impacto en la organización • Apoyen el proyecto y estén dispuestos a dar su retroalimentación al respecto |
| 8 | Enfoque en el usuario | Verificar que el proyecto tenga en consideración las necesidades de los usuarios finales, y no solo los objetivos organizacionales; el éxito de una estrategia de gamificación depende, en gran medida, de la motivación de los usuarios |
| 9 | Uso de métricas | • Identificar los criterios o las métricas que serán usadas para evaluar el éxito del proyecto • Las métricas seleccionadas deberán ser claras y permitir valorar si es necesario hacer ajustes durante el desarrollo del proyecto |
| 10 | Control de trampas | Limitar las posibilidades de abuso de las mecánicas de juego implementadas, pues esto puede llevar a una baja en la motivación del usuario |
| 11 | Monitoreo continuo | Establecer un proceso de monitoreo y optimización permanente para asegurar que la estrategia instruccional gamificada cumpla con las necesidades de usuario |
| 12 | Restricciones éticas | Incluir restricciones legales y éticas durante el diseño de la estrategia gamificada para evitar infringir derechos de autor y otras consideraciones similares |
| 13 | Involucrar a los usuarios | Tomar en cuenta la retroalimentación del usuario en todas las etapas del diseño para asegurar que cumpla con sus expectativas y necesidades |
Fuente: Elaboración propia basada en Morschheuser et al. (2018)
Debemos mencionar que diseñar estrategias de gamificación no es equivalente a desarrollar juegos, pues el objetivo no es solo lograr el entretenimiento del usuario, sino llevar a este a un cambio de conducta, lo cual implica el trabajo de un equipo interdisciplinario con conocimientos del área de dominio, psicología, pedagogía y, con frecuencia, ingeniería de software (Huotari & Hamari, 2017).
Ejemplificación
A continuación, presentamos el contexto de un caso que permite ilustrar algunos de los ejes metodológicos expuestos en el apartado anterior. El sistema del Tecnológico Nacional de México (TecNM) cuenta con más de 200 institutos tecnológicos que ofrecen una selección de carreras de ingeniería acordes con las necesidades regionales de cada entidad. El sistema tiene establecida como una meta a mediano plazo llevar su oferta educativa a un porcentaje significativo de la población joven del país que no tiene los recursos para estudiar de manera presencial una carrera en alguno de los institutos tecnológicos, por lo cual propone una modalidad de educación a distancia abierta a la población que utilice una estrategia instruccional basada en el aula invertida; esto, con la idea de aumentar el número de ingenieros egresados del TecNM.
Uno de los mayores obstáculos que enfrenta el proyecto es el bajo índice de eficiencia terminal; entre las causas, podemos mencionar una alta reprobación en las materias de ciencias básicas ofrecidas en los primeros semestres y la falta de recursos para instalar laboratorios adecuados en todas las escuelas del sistema.
En este caso particular, asumimos que el objetivo es lograr una mayor retención de estudiantes en los primeros semestres y motivar a los alumnos de las asignaturas de física a continuar sus estudios de ingeniería; del mismo modo, promover una mejora en la comprensión de los temas relacionados para obtener un mayor rendimiento académico y, así, disminuir los índices de reprobación (ver tabla 7).
Tabla 7 Ejemplificación de la aplicación de la metodología del concepto
| Núm. | Ejes metodológicos | Actividades clave |
|---|---|---|
| 1 | Análisis de contexto | Los usuarios son los estudiantes de las asignaturas de física en las carreras de ingeniería del TecNM. Su principal motivación es alcanzar un aprendizaje significativo del tema de forma que les resulte atractivo y les permita continuar con sus estudios. Debido a la carga académica asignada en los primeros semestres y a un alto índice de reprobación en las materias de ciencias básicas, necesitan estar motivados para continuar con su proceso de aprendizaje y poder asociar el conocimiento adquirido en asignaturas como las matemáticas, con los conceptos de física |
| 2 | Objetivos del proyecto | Se ha identificado la presencia de preconceptos erróneos como una de las principales causas del bajo rendimiento académico. El objetivo del proyecto es diseñar una estrategia instruccional basada en la gamificación para promover un cambio conceptual en los preconceptos erróneos de física de los estudiantes |
| 3 | Prueba conceptual | Se propone el uso de la física de los superhéroes como base narrativa para el planteamiento de actividades en una estrategia de aprendizaje basada en resolución de problemas, la cual será implementada como un JES y probada de manera escalonada conforme se desarrolle el sistema de software |
| 4 | Proceso iterativo | Se establecen mecanismos de evaluación del software mediante encuestas de retroalimentación con estudiantes y docentes que hagan uso del sistema, con una generación automática de reportes y análisis estadístico de uso y resultados del sistema |
| 5 | Conocimiento de dominio | Se involucra en el desarrollo del proyecto a docentes del área de ciencias básicas, ingenieros del centro de cómputo encargados del desarrollo de software, y personal del departamento de desarrollo académico responsable de los procesos de asesoría psicológica a los estudiantes |
| 6 | Valoración de viabilidad | Se analizan los recursos disponibles en el centro de cómputo del instituto. Se determina si los objetivos del proyecto son compatibles con el plan de desarrollo institucional. Se proponen procesos de capacitación continua al personal docente para familiarizarse con el sistema de software y la estrategia instruccional. En caso de contar con los recursos, y luego de determinar la pertinencia de los objetivos y la capacitación propuestos, se procede con la siguiente etapa |
| 7 | Soporte institucional | Se organizan reuniones informativas de manera periódica con los actores involucrados en el proyecto, en las que se explica el planteamiento y las bases que lo sustentan. Se toma en consideración la retroalimentación obtenida en estas sesiones de trabajo y se evalúa el nivel de comprensión de los objetivos del proyecto y la información pertinente para aclarar dudas. Se promueve una política de tipo “Trae tu propio dispositivo” y se brindan facilidades para lograr una conectividad adecuada dentro de las instalaciones |
| 8 | Enfoque en el usuario | Se llevan a cabo encuestas entre los estudiantes para determinar si se han cumplido sus expectativas. Se realizan entrevistas con los docentes del área de física para conocer sus opiniones y sugerencias |
| 9 | Uso de métricas | Se aplican inventarios conceptuales para evaluar la presencia de preconceptos erróneos de la física entre los estudiantes. Se realiza un análisis estadístico comparativo entre las respuestas de grupos control que han seguido la instrumentación didáctica convencional y los grupos experimentales que han usado la herramienta gamificada |
| 10 | Control de trampas | Se establecen límites a las acciones que pueden llevar a cabo en el espacio virtual los estudiantes, y se facilita el uso de mecánicas de juego específicas que promuevan el aprendizaje, basadas en la retroalimentación del personal docente |
| 11 | Monitoreo continuo | Se ofrecen espacios virtuales que promueven la participación de todos los usuarios, tanto en formatos estructurados como en redes sociales. Periódicamente, se efectúan análisis comparativos en forma automática usando registros históricos del comportamiento de las calificaciones de las asignaturas de física en cada unidad del programa de estudios |
| 12 | Restricciones éticas | Se fomenta el uso de herramientas de código abierto entre los usuarios y se ofrecen, periódicamente, charlas informativas entre los estudiantes para explicar la importancia de respetar las normas de la ética y los derechos de autor en entornos digitales. Se establecen rúbricas de evaluación que consideran aspectos éticos como parte de la calificación de las actividades de aprendizaje, con especial atención en el repudio al plagio |
| 13 | Involucrar a los usuarios | Se invita a grupos de estudiantes interesados en participar en el desarrollo del proyecto en todas sus etapas, y se promueve su participación, ya sea como programadores o como supervisores de procesos de calidad en el desarrollo del sistema |
Fuente: Elaboración propia basada en Morschheuser et al. (2018)
CONCLUSIONES
La gamificación es una estrategia de enseñanza que ha ganado interés creciente en el ámbito educativo por su facilidad de integración con entornos de aprendizaje digitales. Sin embargo, este concepto suele confundirse con otros similares como aprendizaje basado en juegos o juegos educativos serios.
La falta de un estudio conceptual de la gamificación en los procesos de aprendizaje de las CTIM provoca ambigüedades respecto al uso de la estrategia didáctica más adecuada para tal fin. El propósito de esta investigación documental, realizada con el método de la cartografía conceptual, fue hacer una distinción entre las estrategias más utilizadas al momento de aplicar orientaciones educativas lúdicas en el aprendizaje.
Existe un interés creciente entre la comunidad científica sobre los efectos del uso de la gamificación en los niveles educativos de todas las edades (Girard, Ecalle & Magnan, 2013). La literatura especializada ve con optimismo el desarrollo de la gamificación en la educación de las CTIM, y es de esperarse una proliferación en el uso de estrategias didácticas basadas en este enfoque en los próximos años; esto, si consideramos el acceso creciente a dispositivos digitales móviles, ante todo entre la población joven.
Sin embargo, fue relevante que los artículos analizados sobre la gamificación, en su mayoría, describen investigaciones empíricas cuantitativas del resultado de aplicar JES en la enseñanza y hacer uso de una variedad de instrumentos que incluyen videojuegos, construcción con piezas Lego e interacción con Kinect, entre otras herramientas. Datos destacados muestran que el 79% de las investigaciones reportan el uso de software en forma de entornos virtuales interactivos.
Esto también se refleja en el enfoque del aprendizaje basado en juegos, en el cual la mayoría de las investigaciones analizadas están centradas en comparar la efectividad de implementar juegos educativos en línea con opciones instruccionales convencionales.
Por otro lado, existen pocos estudios encaminados a proponer o evaluar marcos de referencia y modelos de aprendizaje usando la gamificación. Hay evidencia documental de que el aprendizaje basado en la gamificación ha sido empleado con éxito en la educación superior, así como en una amplia variedad de países, temas, culturas y formatos (Subhash & Cudney, 2018). La gamificación puede convertirse en un método importante para motivar al estudiante y despertar su creatividad en la solución de problemas complejos (Zatarain, 2018), lo cual hace de este enfoque educativo una opción adecuada para su aplicación en el aprendizaje de las CTIM.
A pesar de la gran cantidad de literatura acerca de la gamificación y sus efectos en la educación, hasta el momento no hay estudios enfocados exclusivamente al uso de esta en la educación de la ciencia e ingeniería (Ortiz, Chiluiza & Valcke, 2016). De esto, podemos concluir que, aun cuando el concepto gamificación despierta mucho interés y aumenta el número de investigaciones al respecto, todavía falta un cuerpo teórico general que permita establecer un marco de referencia para modelar y dar una explicación satisfactoria a este fenómeno, empezando por la carencia de definiciones compartidas o una taxonomía necesaria para una clasificación común de este concepto, lo que resulta en ambigüedades en la terminología utilizada (Klabbers, 2009).
Aunque esta cartografía conceptual presenta un análisis exhaustivo de los artículos publicados en revistas indizadas, con las características señaladas, debe subrayarse que se presenta una limitante en los resultados obtenidos, dado que no fue considerada la literatura gris como fuente información, a pesar de que, al recurrir a las bases de datos científicas, encontramos que, por cada artículo en una publicación arbitrada, identificamos varios documentos relacionados con el tema, reportados en conferencias, congresos, manuales, entre otros. Este criterio de exclusión fue adoptado para establecer un nivel de confiabilidad en la información recopilada.
La cartografía conceptual desarrollada sugiere que se está presentando un cambio pedagógico: de un entorno centrado en la clase a uno enfocado en el estudiante, y que el uso creciente de juegos como tecnologías innovadoras de aprendizaje requiere una profunda transformación de la educación en las CTIM. No obstante, hace falta más investigación conceptual y empírica para fundamentar las decisiones pedagógicas al respecto.
