Fecha de recepción: 13 de junio de 2020
Fecha de aceptación: 5 de septiembre de 2020
Este estudio se centró en identificar la variedad de aspectos motivacionales que se pueden implementar en los Ambientes Virtuales de Aprendizaje. Se utilizó el paradigma de investigación cuantitativa, a partir del modelo experimental, donde la variable independiente es el estímulo (motivación) y la variable dependiente es el resultado obtenido en los campos cerebrales que mostraron activación. Para el análisis estadístico se utilizó la suite de office Microsoft Excel con la herramienta de análisis de datos. El estudio permitió observar un aumento leve de la actividad cerebral en el área prefrontal del hemisferio derecho, moderado en las áreas temporal y parietal del mismo hemisferio, y leve en el área central y las áreas frontales en ambos hemisferios. El área frontal está relacionada con la construcción y diseños de objetos y figuras, al tiempo que interviene en la memoria de trabajo para el material visual. Esto indica que las personas deben ser estimuladas de diferentes formas, entre las que se encuentran los aspectos motivacionales, para generar estados óptimos en el cerebro para los procesos de aprendizaje. Por lo tanto, se pueden definir estrategias tecnopedagógicas para el diseño de cursos que mejoren la atención, incidan en el aprendizaje significativo y garanticen la permanencia en la modalidad virtual.
Palabras clave: ambientes virtuales de aprendizaje, electroencefalograma, estrategias pedagógicas, neuroeducación.
This study aimed to identify the variety of motivational aspects that can be implemented in Virtual Learning Environments. A quantitative research paradigm was used, based on the experimental model, where the independent variable is the stimulus (motivation) and the dependent variable is the result obtained in the brain fields displaying activation. The Microsoft Excel office suite with the data analysis tool was used for statistical analysis. The study showed a slight increase in brain activity in the prefrontal area of the right hemisphere, moderate in the temporal and parietal areas of the same hemisphere, and slight in the central and frontal areas in both hemispheres. The frontal area is related to the construction and designs of objects and figures, as well as to the working memory for visual material. This suggests that people must be stimulated in different ways, including motivational aspects, to generate optimal states in the brain for learning processes. Therefore, techno-pedagogical strategies can be defined for the design of courses that improve attention, have an impact on meaningful learning and guarantee permanence in the virtual modality.
Keywords: Virtual Learning Environments, electroencephalogram, pedagogical strategies, neuroeducation.
Uno de los principales problemas que enfrenta el sistema de educación superior colombiano concierne a los altos niveles de deserción académica en el pregrado, principalmente en los primeros semestres. «Según estadísticas del Ministerio de Educación Nacional, de cada cien estudiantes que ingresan a una institución de educación superior cerca de la mitad no logra culminar su ciclo académico y obtener la graduación» (
La educación superior comprende una compleja dinámica que ha llevado a la combinación de estrategias y procedimientos en los cuales incorporar Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), lo que ha permitido dotar y/o ampliar la infraestructura de los servicios educativos en los diferentes grados y niveles de los sistemas educativos. La variedad de este soporte, cuyo elemento nodal es el uso de la Internet para ofertar dichos servicios con denominaciones diversificadas (p. ej. “educación a distancia”, “educación en línea”, etcétera), incluye múltiples recursos tales como redes, plataformas, softwares, repositorios, cursos en línea masivos y abiertos (MOOCS), entre otros (
Para Colombia, el modelo de educación a distancia que se ha venido desarrollando desde décadas atrás, se ramifica y «se presenta como una metodología que tiene dos modalidades, distancia tradicional y distancia virtual, con una oferta de programas en crecimiento y de alta aceptabilidad en la población como una alternativa para satisfacer las necesidades de educación del país» (
De igual forma, se evidencia que los AVA (Ambientes Virtuales de Aprendizaje) son una importante herramienta tecnológica que permite atender las exigencias de las nuevas generaciones, para lo cual se deben desarrollar al interior OVA (Objetos Virtuales de Aprendizaje) que respondan al contexto en el cual serán implementados. Estos objetos virtuales deben desarrollarse a través de un proceso curricular estricto, que no se limite solamente a formular una experiencia desde la intuición, sino que es necesario generar análisis más detallados. Se trata de un proceso cíclico que exige la revisión permanente de los diseños de AVA para responder a los retos de las generaciones actuales (
Reinventar los ambientes de aprendizaje a partir del uso y de la apropiación de la tecnología implica: innovar los procesos de enseñanza, aprendizaje y evaluación, teniendo como base nuevas teorías como la constructivista, donde se considera que el individuo continúa desarrollando su inteligencia, luego de la interacción con el medio natural y social “dotándose de estrategias y modelos multifacéticos”, estableciendo un dialogo con herramientas y recursos adicionales que favorezcan habilidades de síntesis, observación y análisis (
Es de mencionar que además de la incursión del enfoque constructivista en la educación superior también se ha abierto la puerta a considerar los aspectos emocionales dentro de ese proceso de enseñanza-aprendizaje que se viene transformando, esto gracias a que la neuroeducación le ha dado el lugar que le corresponde a dichos aspectos, los cuales generalmente no han sido tenidos en cuenta: “La aportación fundamental de la Neurociencia reside en hacer ver a todos los docentes que la puerta de entrada al conocimiento es la emoción. Y que es con la emoción como despierta la curiosidad de la que se sigue la apertura automática de las ventanas de la atención, lo que pone en marcha los mecanismos neuronales del aprendizaje y la memoria” (Mora, citado por
Disciplinas como la neurociencia se han ocupado de hacer un reconocimiento de las áreas cerebrales que intervienen en los diferentes procesos que en la cotidianeidad debe realizar el ser humano. Los estudios en educación han favorecido, entre otras cosas, «el reconocimiento de áreas específicas implicadas en trastornos del aprendizaje y del desarrollo, lo cual ha favorecido en la identificación de estrategias de intervención puntuales» (
En el reconocimiento de las áreas cerebrales se identifica la flexibilidad en la comunicación entre neuronas (sinapsis), es decir, «utilizarlo de forma no habitual estimula la formación de conexiones neuronales. Al cerebro le estimulan los cambios, lo desconocido excita las redes neuronales, por esa razón los ambientes fluidos y variados despiertan la curiosidad favoreciendo el aprendizaje» (
El aspecto motivacional de las personas es importante en el proceso de aprendizaje como se ha explicado en los referentes anteriormente mencionados; en ese sentido, para el proceso experimental en esta investigación, en primera instancia, se ha pretendido comprender los diferentes estímulos y la posible actividad eléctrica existente en determinadas zonas del cerebro, o lóbulos cerebrales, a través de la medición de las ondas y sus principales bandas espectrales: delta (0-4 Hz), theta (3-7 Hz), alfa (8-12 Hz), beta (13-30 Hz) y Gamma (30-40 Hz) (
Para llevar a cabo los procesos de estimulación y motivación en los procesos de enseñanza - aprendizaje, las plataformas digitales se convierten en un herramienta clave dado que permite sistematizar datos desde el diagnóstico hasta la evaluación en el proceso de aprendizaje, explorando cómo las tecnologías digitales influyen en la forma en que el cerebro ejecuta acciones de aprendizaje y memorización, analizando las dimensiones cognitivas, emocionales y de comportamiento para promover el proceso de aprendizaje e identificación de la efectividad en las estrategias pensadas desde el funcionamiento del cerebro y soportadas en plataformas multimedia para un aprendizaje permanente (
La gamificación en la educación superior se muestra como una herramienta eficaz para mejorar el grado de percepción de diversas competencias; además, se percibe aumentos en la motivación por parte de los estudiantes (
Es así que en el diseño de la investigación se indagaron diferentes estrategias que permiten realizar tanto la captura de la información para la evaluación de actividades educativas que influyen positiva o negativamente en el proceso de aprendizaje como son las señales EEG (
La presente investigación se realizó bajo el paradigma cuantitativo, aplicando el modelo de diseño experimental, teniendo en cuenta una muestra aleatoria de personas que se les aplicó los estímulos que se consideran como variable independiente (VI), con la cual, se pudo medir la incidencia en las variables dependientes (VD) que se reflejan en las ondas eléctricas que se reproducen en los equipos de adquisición de datos.
De acuerdo con
El equipo utilizado para el proceso de adquisición de datos es un polígrafo ADInstruments Octal bio Amp 16/35, conformado por un sistema de adquisición de datos hardware y software que dispone de 7 canales bipolares, una cinta de trasmisión de datos y un casco con la disposición internacional 10/20 (ver imagen 5 y 6) para la toma de señales con sus respectivos electrodos; también se tuvo en cuenta gel conductor para mejorar las señales eléctricas emitidas por el cerebro, una jeringa desechable para su aplicación y un computador portátil con el software PowerLab para la toma y registro de las señales EEG (
Procesamiento
Este es un procedimiento no invasivo, el cual usa interfaces humano-computador para recoger las señales emitidas por el cerebro, estas son recibidas por electrodos de registro de alta resolución mientras se estimula a la persona mediante objetos; las señales que recibe el software PowerLab (R) son almacenadas en tiempo real, permitiendo ver expresiones faciales y movimientos de la persona frente a lo que percibe.
Procesamiento de la señal aspectos previos
Condiciones físicas del entorno
Es muy importante el espacio físico donde se desarrollan este tipo de señales. Para este estudio se tuvieron en cuenta los siguientes aspectos:
Sistemas de Posicionamiento 10/20
El sistema 10/20 es un método reconocido internacionalmente para describir la ubicación de los electrodos y su ubicación en el cuero cabelludo (
Electrodo | Lóbulo |
F | Frontal |
T | Temporal |
C | Central * |
P | Parietal |
O | Occipital |
Se da inicio a la prueba y, previamente, se le pide al participante cerrar los ojos para evitar señales de ruido e interferencias externas en la señal. Una vez superado este proceso, y luego de esperar que dichas señales se estabilizaran, se le solicitó al participante que procediera a abrir sus ojos; luego, con los ojos abiertos, se procedió con el siguiente paso, que fue la aplicación de algunos estímulos visuales relacionados con el afecto de la persona que participó en esta primera prueba.
Seguidamente, y bajo la influencia de un ambiente agradable y de camaradería entre el participante y el técnico, se procedió a enseñarle fotografías de familiares cercanos con los que no había tenido contacto o encuentro personal por asuntos de distancia, debido a lo cual se logra evidenciar aumento de intensidad en algunos canales que a continuación serán descritos en las Tablas 2 y los resultados en la Tabla 3.
Ch 1 | FP 4 Vs FP2 | Prefrontal 4 y Prefrontal 2 - hemisferio derecho |
Ch 2 | T3 Vs P3: | Temporal 3 y Parietal 3 hemisferio izquierdo |
Ch 3 | T4 Vs P4 | Temporal 4 y parietal 4 hemisferio derecho |
Ch 4 | O1 Vs O2 | Occipital 1 y Occipital 2 hemisferio derecho |
Ch 5 | Cz Vs Fz | Central - frontal cero o línea media |
Ch 6 | C3 Vs C4 | Central ambos hemisferios |
Ch 7 | F3 Vs F4 | Frontal ambos hemisferios |
ChannelTitle= | Channel 1 | Channel 2 | Channel 3 | Channel 4 | Channel 5 | Channel 6 | Channel 7 |
113,905 | -0,08 |
-0,3 | -0,15 |
0 | 0,02 | -0,02 | 0,04 |
113,906 | -0,08 |
-0,3 | -0,15 |
0 | 0,02 | -0,02 | 0,05 |
113,907 | -0,08 |
-0,3 | -0,15 |
0 | 0,02 | -0,02 | 0,05 |
113,908 | -0,09 |
-0,3 | -0,15 |
0 | 0,02 | -0,02 | 0,06 |
113,909 | -0,09 |
-0,3 | -0,15 |
0 | 0,02 | -0,02 | 0,06 |
113,937 | -0,09 |
-0,02 | -0,12 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,07 |
113,938 | -0,09 |
-0,01 | -0,12 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,07 |
113,939 | -0,09 |
0 | -0,12 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,07 |
113,94 | -0,09 |
0,01 | -0,12 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,08 |
113,941 | -0,09 |
0,02 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,08 |
113,942 | -0,08 |
0,02 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,08 |
0,08 |
113,943 | -0,08 |
0,03 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,09 |
0,08 |
113,944 | -0,08 |
0,03 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,09 |
0,09 |
113,945 | -0,08 |
0,04 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,09 |
0,09 |
113,946 | -0,08 |
0,04 | -0,11 |
0,04 | -0,02 | -0,09 |
0,1 |
113,947 | -0,08 |
0,04 | -0,11 | 0,04 | -0,02 | -0,09 |
0,1 |
Luego de la realización de los pasos anteriormente descritos, y después de varios intentos con los estímulos de las imágenes, se detuvo la prueba que, según el técnico, estaba generando mucho ruido en el equipo, lo que estaba afectando la toma de señales, por lo cual se propuso dos estrategias para analizar dichos resultados, cuyo análisis se generó a partir de los cambios que se definen mediante los valores máximos y mínimos de cada una de las señales fisiológicas de los sujetos que participan en el estudio.
De acuerdo con los valores observados en la Tabla 3, se aprecia aumento leve en los canales 1, que corresponden a las áreas prefrontal del hemisferio derecho, moderado en canal 3, que corresponde a las áreas temporal y parietal del mismo hemisferio y leve en canales 6 y 7, que corresponden al área central y las áreas frontales en ambos hemisferios. Cabe anotar que a pesar de que el polígrafo empleado en este estudio para la toma de las señales EEG presentó ruidos, lo que pudo dificultar de alguna manera la nitidez de la señal y confundir un poco su interpretación (
En el caso de la intensidad de las señales de los canales 6 y 7, que corresponden a las áreas central y frontal de ambos hemisferios, se apreciaron movimientos leves que coinciden con los aumentos de la intensidad de la señal del canal 1, que mide las áreas prefrontales del hemisferio derecho, aspecto que, de acuerdo con
Por otro lado, otras de las condiciones necesarias para que la aplicación de las señales EEG den cuenta de la nitidez de la misma, es que las personas que participen en este proceso preferiblemente no cuenten con cabello, porque el mismo también puede generar ruido en la señal que se toma (
Aún con algunas de las dificultades enunciadas anteriormente, y aunque la fiabilidad de los resultados esperados no es del 100 %, sí fue posible observar algunos indicios o intuiciones que nos dan luces para afirmar que el ambiente agradable y las emociones positivas podrían intervenir de manera positiva en los procesos de enseñanza - aprendizaje, y que, de acuerdo con
... el objetivo de la neuroeducación es fomentar el desarrollo de la memoria por parte de los estudiantes, así como proponer estrategias didácticas que ayuden a los docentes en el proceso de enseñanza, estrategias que tomen en cuenta la importancia de las emociones como mediadoras del aprendizaje, en función de los impulsos positivos o negativos que fortalezcan o inhiban el mismo (p. 29).
Se logró comprender las ondas eléctricas que se emiten por el cerebro, además que estas se pueden observar mediante la implementación de diferentes equipos que se denominan ICC, cuyas siglas hacen referencia a una interfaz cerebro computador, y con ellos se logra recoger, procesar y analizarlas. Estos métodos computacionales permiten identificar los rasgos distintivos de las emociones, los cuales constituyen actualmente un amplio campo de estudio; mediante el uso de herramientas EEG poder observar las emociones y reacciones de los alumnos durante el proceso de aprendizaje es un nuevo reto para los investigadores en neuroaprendizaje mediado por las TIC.
Para lograr un efecto positivo de los estudiantes en su proceso de aprendizaje, es importante generar actividades que incentiven la zona parietal y frontal del cerebro, esta zona genera las ondas Beta, las cuales, una vez estimuladas, activan las ondas Gamma que permiten la cognición (
A partir de los planteamientos anteriores, se considera relevante y pertinente estudiar en primera instancia si un dispositivo EEG de bajo costo permite identificar los diferentes estados emocionales de los individuos que intervienen en los estudios, aún más relevante cuando se está estudiando el comportamiento de las ondas con la estimulación externa, donde se pueda evidenciar en tiempo real los cambios emocionales y físicos que muestren un cambio en la intensidad eléctrica de las ondas que se están adquiriendo; la desventaja en los procesos investigativos sin los elementos apropiados provocan posibles alteraciones en los análisis de resultados. En esta oportunidad los equipos utilizados permitieron obtener algunos datos que podrían catalogarse científicos, a pesar de las altas interferencias causadas por agentes externos en las pruebas que, a pesar de los filtros usados, se evidenció demasiado ruido al procesar las señales recogidas. Es recomendable para futuras investigaciones buscar equipos más apropiados en la adquisición de datos.
Se ha reconocido, como lo expresa Morgado, citado por
Lo anterior lleva a considerar que los procesos de aprendizaje se pueden ver afectados por factores motivacionales que se encuentran en los ambientes de los estudiantes, teniendo en cuenta que el ambiente está «conformado por las circunstancias físicas, sociales, culturales, psicológicas, pedagógicas que rodean a una persona, por lo cual tiene la característica de ser peculiar en relación con las características de estos elementos» (
La prueba realizada lleva a comprender la necesidad de realizar nuevos estudios donde se presenten diferentes factores motivacionales incluyendo aspectos emocionales a estudiantes mediante el uso de ambientes virtuales de aprendizaje con el ánimo de identificar posibles causas de deserción dentro de dichos factores, considerando que se ha registrado cómo los aspectos emocionales juegan un papel importante en dicho proceso, las emociones mantienen la curiosidad, y las emociones positivas facilitan la memoria y el aprendizaje (
Este tipo de estudios también permite reconocer que «los aportes de las neurociencias, en cuanto a las investigaciones sobre el cerebro, han dado una mayor comprensión de cómo funciona y ello repercute en el mejoramiento de la habilidad del docente para enseñar, [y de la] habilidad del estudiante para aprender» (
Se considera pertinente tener en cuenta la relación entre las funciones del cerebro con los procesos de enseñanza - aprendizaje en la creación de los procesos curriculares desde factores motivacionales y afectivos para los estudiantes, tal vez de este modo se podrían diseñar estrategias pedagógicas que posibiliten el aprendizaje con una mirada más holística y que saquen del analfabetismo emocional, que expresa Bisquerra, citado por
Análisis estadístico
ChannelTitle= | Channel 1 | Channel 2 | Channel 3 | Channel 4 | Channel 5 | Channel 6 | Channel 7 | |
Media | 113,931063 | -0,084375 | -0,08125 | -0,125 | 0,0275 | -0,0075 | -0,064375 | 0,073125 |
Error típico | 0,00424801 | 0,00128087 | 0,03831748 | 0,00447214 | 0,00478714 | 0,00478714 | 0,0077979 | 0,00444585 |
Mediana | 113,9395 | -0,08 | 0,005 | -0,12 | 0,04 | -0,02 | -0,08 | 0,075 |
Moda | #N/A | -0,08 | -0,3 | -0,11 | 0,04 | -0,02 | -0,08 | 0,08 |
Desviación estándar | 0,01699203 | 0,00512348 | 0,15326991 | 0,01788854 | 0,01914854 | 0,01914854 | 0,03119161 | 0,01778342 |
Varianza de la muestra | 0,00028873 | 0,00002625 | 0,02349167 | 0,00032 | 0,00036667 | 0,00036667 | 0,00097292 | 0,00031625 |
Curtosis | -1,37902783 | -2,21873365 | -1,40388662 | -1,46119505 | -1,39060939 | -1,39060939 | -1,40352741 | -0,67035903 |
Coeficiente de asimetría | -0,81346513 | -0,27882859 | -0,85219544 | -0,71873614 | -0,89525652 | 0,89525652 | 0,82822228 | -0,21622867 |
Rango | 0,042 | 0,01 | 0,34 | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,07 | 0,06 |
Mínimo | 113,905 | -0,09 | -0,3 | -0,15 | 0 | -0,02 | -0,09 | 0,04 |
Máximo | 113,947 | -0,08 | 0,04 | -0,11 | 0,04 | 0,02 | -0,02 | 0,1 |
Suma | 1822,897 | -1,35 | -1,3 | -2 | 0,44 | -0,12 | -1,03 | 1,17 |
Cuenta | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
Mayor (1) | 113,947 | -0,08 | 0,04 | -0,11 | 0,04 | 0,02 | -0,02 | 0,1 |
Menor (1) | 113,905 | -0,09 | -0,3 | -0,15 | 0 | -0,02 | -0,09 | 0,04 |
Nivel de confianza (95,0 %) | 0,00905441 | 0,00273011 | 0,08167177 | 0,00953213 | 0,01020354 | 0,01020354 | 0,01662084 | 0,00947612 |
De acuerdo con los estadísticos presentado en la Tabla 4 se puede inferir que los valores de las medias para cada uno de los canales se comportan de manera similar, aunque hay una diferenciación alta entre los canales 3 , 4 y 5. Dada que la desviación estándar presenta valores muy bajos, indica que los datos relacionados se encuentran poco dispersos; asimismo el error típico presenta valores muy cercanos a ceros lo que demuestra que las variaciones producidas en los datos por factores distorsionantes son mínimos con un nivel de confianza del 95 %.
La medición realizada en la prueba experimental permite reconocer que las imágenes positivas influyen en los cambios que se generan al interior de zonas cerebrales, coincidiendo con investigaciones de
Actualmente se han desarrollado plataformas educativas que buscan mejorar los niveles de aprendizaje de los estudiantes, las cuales involucran ejercicios de caracterización, acompañamiento y diálogo permanente como lo son las plataformas Smile (
En este aspecto investigativo de las emociones vinculadas al proceso de aprendizaje, según la neurociencia educativa o neuroaprendizaje, se puede vincular con estrategias pedagógicas y didácticas activas de aprendizaje, enfatizando en la importancia de la motivación, la emoción y el despertar la curiosidad en los estudiantes (
Otro de los aspectos importantes a considerar, y de acuerdo con los planteamientos de
A Juan Pablo Murillo y Alexandra Patricia Bedoya, ingenieros biomédicos, quienes colocaron su experticia y conocimiento en el área Biomédica, facilitaron el préstamo de laboratorio, sus equipos y su valioso aporte en el procesamiento de datos en esta primera toma de señales en el presente estudio. Igualmente, a Carolina Betancourt, por su constante apoyo y motivación.