Laboratorio de Experiencias de Aprendizaje Inmersivo - LEAI

Breve descripción de la práctica

El Laboratorio de Experiencias de Aprendizaje Inmersivas (LEAI) del Politécnico Grancolombiano tiene como propósito diseñar, estructurar e implementar dispositivos didácticos de alta complejidad tecnológica, como simuladores, juegos serios, laboratorios virtuales, softwares conceptuales, recorridos educativos 360 grados, realidad mixta (AR-VR) para fortalecer el proceso de aprendizaje de los estudiantes virtuales y presenciales tanto de pregrado como de posgrado.

Las experiencias buscan que los estudiantes apliquen sus conocimientos, tomen decisiones o propongan alternativas de solución en situaciones o contextos próximos a su realidad laboral.

Cada proyecto es propuesto por los profesores de la institución y el laboratorio provee de un equipo interdisciplinario compuesto de:

• Asesores pedagógicos que acompañan al profesor en el diseño pedagógico de la experiencia de aprendizaje, el diseño conceptual y modelamiento de la realidad y la construcción de las narrativas digitales para las situaciones de aprendizaje que vivirá el estudiante en el proceso de inmersión cognitiva a través del software.



• Un equipo de diseñadores gráficos y animadores 3D, quienes realizan las interfaces y la producción audiovisual que va en el software.



• Desarrolladores de software, quienes realizan el código fuente y programación.



• Ingenieros Q/A, quienes se ocupan de las pruebas de funcionamiento con tutores y estudiantes.



• Tutores de los módulos que acompañan la experiencia de aprendizaje con los estudiantes en las aulas.

A la fecha, se están realizando 40 proyectos, entre ellos: 13 simuladores, 9 laboratorios virtuales, 7 juegos serios, 7 softwares conceptuales, 2 recorridos 360, 2 storytelling en cómic interactivo, 1 PLE en la caja de herramientas. De los cuales, ya están en proceso de registro en DNDA 17 softwares educativos, e implementados en las aulas 7 de ellos, 1 Recorrido 360, 1 Caja de herramientas, 2 cómic educativos.

Además, están los proyectos para iniciar en 2021. Como productos derivados del proyecto, se han publicado 4 libros resultado de investigación llamados: Experiencias de Innovación Educativa tomo del 1 al 4. Se han presentado ponencias en Argentina, Brasil, Colombia, Estados Unidos, México y Portugal.

Palabras clave que definan la práctica

Ambientes inmersivos, experiencias de aprendizaje mediadas con tecnología, Dispositivos didácticos digitales, simuladores, juegos serios, weblabs, realidad virtual, aprendizaje situado, aprendizaje significativo, metanarrativas digitales.

Objetivo general

Diseñar e implementar en las aulas diferentes experiencias de aprendizaje a través de dispositivos didácticos mediados por tecnología que favorezcan la apropiación de competencias específicas, la toma de decisiones, la resolución de situaciones problémicas y un aprendizaje significativo en estudiantes de pregrado y posgrado.

Personas, áreas o procesos beneficiados con la práctica

• Los beneficiados son los estudiantes, que tienen la posibilidad de estudiar con ambientes inmersivos en sus aulas.



• Los docentes, que tienen la posibilidad de crear, diseñar, elaborar e implementar innovaciones metodológicas mediadas con dispositivos didácticos de alta complejidad.



• Las facultades de la institución, que pueden realizar diversos proyectos para fortalecer sus diferentes programas académicos.



• El Área de Investigaciones e Innovación, que puede presentar proyectos de investigación con productos como software especializado registrado, libros resultados de investigación y la incorporación de innovaciones metodológicas para sus programas que ayuden a su vez a los grupos de investigación.



• El Área de Calidad Educativa, que cuenta con nuevas estrategias y el reforzamiento curricular con dispositivos didácticos que ayuden por una educación de calidad.



• Las IES, que pueden realizar proyectos interinstitucionales con el laboratorio o procesos de licenciamiento o colaboración entre instituciones.

Problema o necesidad que originó la práctica

Una de las problemáticas más palpables que se presenta en la educación virtual de hoy es cómo evidenciar la adquisición de las competencias por parte de los estudiantes, es decir, cómo un estudiante virtual puede afrontar una situación laboral y aplicar u operar sus conocimientos para resolver tal situación.

Tal vez, la parte que más se ha trabajado en los diferentes programas educativos es la construcción de contenidos que permitan evidenciar el saber del estudiante, por lo tanto, la mayoría de las aulas virtuales cuenta con materiales y escenarios para el aprendizaje, instrumentos evaluativos hechos por competencias, proyectos de aula con estrategias colaborativas, proyectos de investigación, etc.

Estas estrategias no abarcan la posibilidad de enfrentar un estudiante a situaciones propias de su profesión, es decir, responder un cuestionario no significa que el estudiante esté preparado para enfrentar una situación real. Allí surge la pregunta de investigación que origina la práctica de innovación: ¿qué pasa si el diseño pedagógico no se hace desde la búsqueda de un resultado, sino desde la actuación del estudiante? Pensar desde esta perspectiva cambia de manera sustancial la forma tradicional en la que se realizan los materiales educativos.

Se debe diseñar desde el propósito de aprendizaje, planear la situación didáctica, construir un modelo de la realidad, crear una narrativa que sumerja al estudiante en la situación a resolver, crear las situaciones de aprendizajes acordes con los núcleos problémicos y la situación laboral que se quiere emular, en otras palabras, transforma de manera significativa las prácticas de enseñanza mediadas por tecnología.

Se piensa desde la actuación del estudiante, la operación de su conocimiento y la aplicación del aprendizaje, no desde un resultado. Estructurar la didáctica digital no desde el contenido, sino desde el estudiante como ser que va a enfrentarse a un entorno laboral con situaciones que debe resolver en su quehacer.

Una opción interesante para la educación es implementar lo que se conoce como ambientes inmersivos, allí la herramienta tecnológica tiene una función más de empoderamiento que de navegación o consulta, porque se le plantean situaciones al estudiante para que las confronte en ambientes controlados que permitan un proceso de aprendizaje más significativo y contextual.

Esto sin contar con el problema de producir un dispositivo tecnológico de alta complejidad, porque requiere de la creación de las narrativas de personajes con espacios y situaciones animadas en 3D que permitan la inmersión, de desarrollar software desde la pedagogía y no desde la tecnología; es decir, tener claro que el usuario final es un estudiante que está en su proceso de aprendizaje y requiere de orientaciones en el transcurso del software; de materiales didácticos complementarios para la elaboración de su producto académico resultante del proceso de simulación; del diseño de interfaces y elementos gráficos intuitivos; del desarrollo del lenguaje de programación; además, de la integración con las plataformas y sistemas operativos en los que funciona el ecosistema digital de una institución.

Para abordar esta problemática, se plantea la creación de experiencias de aprendizaje mediadas con tecnología, donde los softwares funcionan como dispositivos didácticos que permiten la relación entre lo que el estudiante aprende en el aula y lo que debe aplicar en su contexto profesional. Dichos ambientes, se trabajarán desde la inmersión tanto cognitiva como física, para ello cada experiencia se diseña con estrategias activas de aprendizaje hibridadas, ya que el diseño depende más de lo que se pretende lograr por el profesor en el estudiante y cuál resultado se espera, por lo tanto, el software se estructura con el fin de generar ambientes de alta interacción y carga cognitiva para el estudiante.

Dichos dispositivos didácticos funcionarán de manera paralela al desarrollo del curso, y con diversas estrategias colaborativas se convertirán en espacios de interacción, experimentación e inmersión en búsqueda de un proceso de aprendizaje significativo.

Proceso de identificación del problema o la necesidad de la práctica

El problema se identifica desde diferentes perspectivas: la primera, desde los docentes y sus necesidades en las aulas virtuales por encontrar otros escenarios de acción pedagógica donde los estudiantes puedan tomar decisiones y argumentarlas, enfrentarse a situaciones más próximas a la realidad. En este punto, los docentes manifestaban que en las aulas presenciales era más fácil hacerlo porque en las aulas virtuales, debido a la complejidad de la sincronía, era complejo desarrollar estrategias didácticas con esa finalidad.

La segunda, desde los equipos de producción de contenidos se evidencia que los materiales didácticos presentes en la mayoría de IES, entre ellas la IUPG, son de alta consulta y poca interacción; aunque hay una interacción entre baja y media, la mayoría de materiales educativos son pensados desde el recurso y uno que otro desde el instrumento didáctico, lo que hace que los materiales mediados por tecnología sean limitados. Si bien es imposible que exista un material que reproduzca la realidad en todas sus dimensiones, faltan dispositivos didácticos que permitan el empoderamiento y la actuación del estudiante, que dicha interacción le ayude a transformar su conocimiento, dispositivos que le permitieran a los estudiantes confrontar la teoría con la práctica, emular acciones y comportamientos del quehacer laboral.

La tercera, esta necesidad se fue haciendo más evidente en los estudiantes, quienes manifestaban que los programas virtuales que cursaban eran ricos en teoría, que los contenidos eran apropiados, pero que faltaba más estrategias en la universidad que les permitiera aplicar todo lo que habían visto.

Se optó como estrategia comprar herramientas de software en el mercado, se encontraron tres dificultades notorias:

1. Muchas de las herramientas no respondían a las necesidades del aula y los profesores debían cambiar sus acciones para acomodarse al software, en muchos casos se hizo la inversión, pero no se emplearon como se esperaba.

2. Muchas herramientas no estaban pensadas para un estudiante, por lo tanto, carecen de orientaciones, casos personalizados, diversas rutas para el aprendizaje. La mayoría son un caso estandarizado con el cual todos simulan.

3. La mayoría de las herramientas son de alta complejidad, por lo tanto, son muy costosas y muchas de ellas no se consiguen en temas específicos para ciertos programas educativos.

Estos tres elementos definieron que era necesario por parte de la institución apostarle a un proyecto que facilitara la innovación constante en las aulas y fortaleciera la calidad educativa con estrategias pedagógicas y didácticas diferentes mediadas con tecnología.

Los primeros proyectos se proponen como innovación metodológica en las aulas virtuales, se plantean más como softwares conceptuales donde el estudiante ingresa la información y el software da respuestas que facilitan el análisis del estudiante; sin embargo, la experiencia con los profesores demostró que si se les permite abrir su creatividad, nacen propuestas disímiles y pedagógicamente más valiosas.

Por eso se pensó en un laboratorio denominado, inicialmente, de innovación educativa, no obstante, la innovación educativa tiene otras dimensiones que no se alcanzan a abarcar en la práctica, de allí que el laboratorio se llevó a experiencias de aprendizaje y, como eran mediadas por tecnología al ser para programas virtuales, se llevó a los ambientes inmersivos.

Relación del problema identificado y la práctica como alternativa de solución a este

El problema identificado no era exclusivo de un programa en particular, sino que era transversal a todos los programas curriculares de la institución. Se evidenció que las necesidades en el aula no solo se limitaban a softwares conceptuales (que suelen confundirse con simuladores) o el uso de simuladores para emular los procesos y mejorar las habilidades, sino que requería la aplicación de diferentes estrategias pedagógico- didácticas en las que el estudiante tomara decisiones, confrontara la teoría con la práctica, jugara a partir de un rol laboral.

También era necesario crear ambientes de aprendizaje que permitieran abordar estrategias activas como el aprendizaje basado en problemas (ABP), en casos (ABC), en proyectos (APP) y por retos (ABR), combinadas con estrategias didácticas prosumidoras, visuales, auditivas y kinestésicas que permitan realizar un diseño pedagógico único, que será el insumo para la secuencia didáctica de cada experiencia.

Entonces se pensó en que dichas estrategias debían gestarse dentro del dispositivo didáctico o software, porque los ambientes inmersivos educativos trabajan con métodos activos de aprendizaje en los que predominan la participación del estudiante y su autonomía; de igual manera, en el ambiente desarrolla la capacidad de descubrimiento y autorregulación.

Algunas metodologías activas son: métodos explicativos-ilustrativos, (concepto – práctica), métodos reproductivos (se reproducen escenarios reales para ser simulados), métodos problémicos (se plantea un problema que el estudiante resuelve ayudado por la simulación).

Incluso, los medios pedagógicos que pueden trabajarse a través de la inmersión son:

• Medios de experimentación académica: con ellos los estudiantes pueden realizar trabajos experimentales.



• Medios de entrenamiento o ejercitación: sirven para imitar situaciones de aprendizaje utilizando parámetros reales.



• Medios de programación de la enseñanza: se caracterizan porque el simulador se confecciona dosificando la información y estableciendo la retroalimentación a cada paso. Es ideal para el auto estudio y el trabajo independiente.



• Medios de control del aprendizaje: se emplean para determinar en qué medida los educandos han asimilado los conocimientos.

De esa manera, se buscó una estrategia que permitiera fusionar todos los elementos y se pensó en un laboratorio de experiencias inmersivas desarrolladas inhouse. La palabra laboratorio permite la experimentación, el reto, el juego, el ensayo y el error, la deconstrucción y la reingeniería. ¿Por qué apostarle a un desarrollo inhouse? Porque el insumo creativo más importante que debe tener una IES son sus docentes. Ellos hicieron sus propuestas y las llevaron al laboratorio, iniciamos con 4 propuestas en 2017 y ahora tenemos más de 20 al año.

Con los docentes se empezó el proceso de diseño y estructuración de los ambientes inmersivos con cuatro lineamientos:

1. Las experiencias de aprendizaje deben recrear situaciones laborales donde el estudiante debe manifestar el dominio de sus conocimientos (aprendizaje situado).

2. Las experiencias de aprendizaje inmersivas no son para recrear contenidos, son para evidenciar la adquisición de aprendizajes y aplicarlos en diversas situaciones (aprendizaje significativo).

3. Los productos o resultados de cada experiencia deben responder a la acción del estudiante y su forma de reaccionar ante la situación (metodologías activas).

4. Todos los ambientes son dispositivos didácticos que hacen parte integral del desarrollo y proceso de evaluación del estudiante; es decir, son parte de la experiencia de aprendizaje con guías, instrumentos didácticos y productos académicos definidos que interactúan con el ambiente inmersivo.

De igual manera, es importante para cualquier práctica de innovación conocer nuestros alcances y limitaciones. Una de las responsabilidades más grandes que se les han dado a los docentes en las IES es que sean los responsables de los desarrollos e innovaciones para las aulas, sin tener en cuenta lo que esto implica. Los profesores no son desarrolladores de software, no son productores audiovisuales ni animadores 3D, por lo tanto, es fundamental rodear al profesor de un equipo interdisciplinario que le permita aterrizar su propuesta educativa a un producto real y aplicable con los estudiantes.

El LEAI se estructuró como un equipo interdisciplinario que le permita a los docentes desarrollar un software para su clase sin la preocupación del desarrollo tecnológico. Para todos en el laboratorio es claro que la tecnología en la educación carece de utilidad si no tiene un proceso pedagógico-didáctico que la estructure y la justifique, por lo tanto, la tecnología debe estar al servicio de lo que la academia requiere.

Resultados esperados en el desarrollo de la práctica

En el LEAI se han desarrollado los siguientes dispositivos didácticos: 13 simuladores, 9 laboratorios virtuales, 7 juegos serios, 7 softwares conceptuales, 2 recorridos 360, 2 storytelling en cómic interactivo, 1 PLE en la caja de herramientas.

Para el 2021 se inician 10 proyectos nuevos. Se cuenta con 6 herramientas implementadas en las aulas con los estudiantes:

1. Software conceptual para el análisis prospectivo. 2. Software para el diagnóstico de habilidades gerenciales. 3. Software para el diagnóstico empresarial. 4. Laboratorio virtual de física 1: Mecánica. 5. Laboratorio virtual de física 2: Electromagnetismo. 6. Laboratorio virtual de física 3.

Estas herramientas ya se han trabajado con más de 3.000 estudiantes. Se espera implementar en 2020-1, con los estudiantes, 11 dispositivos didácticos. Ya están en pruebas piloto con ellos:

1. Simulador de análisis financiero. 2. Simulador de costos por órdenes y por procesos. 3. Juego gerencial comercial. 4. Simulador de eventos discretos para análisis y control de eventos aleatorios. 5. Simulador de control de calidad. 6. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo natural. 7. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo de seguridad 8. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo biológico. 9. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo químico. 10. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo biomecánico. 11. Laboratorio de riesgos laborales – riesgo físico.

Se espera implementar en 2020-2, con los estudiantes, 8 proyectos. Ya están en versión alfa con los autores:

1. Juego de pensamiento estratégico. 2. Juego de gerencia financiera. 3. Simulador de finanzas corporativas. 4. Simulador de gestión fiscal territorial. 5. Simulador de mercado de capitales. 6. Simulador de evaluación financiera de proyectos. 7. Simulador de producción. 8. Software para el diagnóstico de la comunicación estratégica.

Se espera iniciar en el 2021 el desarrollo de software de los siguientes proyectos que serán implementados en 2022:

1. Simulador para la elaboración y seguimiento de un plan de desarrollo. 2. Simulador de pasivos y patrimonio. 3. Juego de Transacciones financieras en los establecimientos bancarios. 4. Simulador de Auditoría Operativa. 5. Software de modelo y plan de negocios. 6. Software para el diseño de productos turísticos. 7. Recorrido 360 - Protege tu páramo. 8. Juego de teoría de juegos para los procesos de negociación. 9. Simulador para introducción a la logística. 10. Juego para la resolución de problemas algorítmicos en programación. 11. Juego de Cuadro Integral de Mando.

Se va a iniciar con los siguientes 9 proyectos el trabajo de diseño pedagógico y modelamiento para implementar en el 2023:

1. Simulador para la gestión de inventarios y almacenamiento. 2. Laboratorio virtual ambiental: análisis de calidad del agua. 3. Laboratorio virtual ambiental: análisis de suelos. 4. Simulador sobre el cuerpo humano y las enfermedades laborales. 5. Simulador de psicología organizacional. 6. Simulador de psicología educativa. 7. Simulador psicología comunitaria. 8. Laboratorio de realidad mixta para operaciones aeronáuticas. 9. Juegos educativos para la primera infancia

Se pretende el desarrollo de nuevas experiencias que pueden ampliar su empleo a nivel educativo. Ya se implementó el área de recorridos con fotografía 360 con actividades didácticas que le den un uso diferente a un simple recorrido. Se espera implementar laboratorios de realidad mixta entre realidad aumentada y virtual con espacio reales. Ya se tiene el proyecto para iniciar en el 2021.

A mediano plazo, se espera realizar algunas apps educativas para dispositivos móviles. Un proceso de aprendizaje basado en juegos con impresoras y prototipos 3D. Un portal de gamificación y juegos educativos. Se espera elaborar proyectos con otras instituciones educativas que permitan desarrollos conjuntos. Se espera aplicar los instrumentos de investigación para medir el impacto y percepción de los estudiantes para investigaciones aplicadas con los proyectos del laboratorio. El LEAI está permanentemente incursionando en nuevas estrategias pedagógicas y nuevas tecnologías para aplicar en el aprendizaje, entonces siempre tendrá la posibilidad de realizar nuevos proyectos.