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Pontificia universidad javeriana facultad de ingenieria systems engineering program

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CIS1710CP08

MULTIC Sistema personalizado de apoyo al aprendizaje de la multiplicación







Andrea Carolina Bayona Guáqueta

Andrés Camilo Tao Romero

José Camilo Villagrán Gutiérrez









PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

SYSTEMS ENGINEERING PROGRAM

BOGOTÁ, D.C.

2017

CIS1710CP08

MULTIC Sistema personalizado de apoyo al aprendizaje de la multiplicación





Autor(es):

Andrea Carolina Bayona Guáqueta

Andrés Camilo Tao Romero

José Camilo Villagrán Gutiérrez





MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADO REALIZADO PARA CUMPLIR UNO DE LOS REQUISITOS PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO DE SISTEMAS



Director

Ángela Carrillo Ramos

Jurados del Trabajo de Grado

Página web del Trabajo de Grado

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1710CP08/



PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

BOGOTÁ, D.C.

Noviembre de 2017



PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS









Rector Magnífico

Jorge Humberto Peláez Piedrahita, S.J.

Decano Facultad de Ingeniería

Ingeniero Jorge Luis Sánchez Téllez

Director de la Carrera de Ingeniería de Sistemas

Ingeniera Mariela Curiel

Director Departamento de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero Efraín Ortiz Pabón

Artículo 23 de la Resolución No. 1 de Junio de 1946

“La Universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus proyectos de grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral católica y porque no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que se vean en ellos el anhelo de buscar la verdad y la Justicia”


AGRADECIMIENTOS

Andrea Bayona

Quiero extender mis agradecimientos principalmente a Germán Soto, Jorge Andrés De los Ríos y a David Calle Restrepo, quienes además de contribuir en el proceso de construcción y desarrollo de este maravilloso proyecto fueron refugio, apoyo y motivación. Sin ellos no hubiera sido posible lograrlo.

Con el mismo afecto, agradezco a mis padres y hermanos por la formación, las posibilidades y el apoyo que me han brindado en cada paso de la vida. Sus consejos siempre me han permitido cumplir todas las metas y mantenerme en continuo aprendizaje y mejoramiento.

Finalmente agradezco a mis compañeros de tesis por su compromiso, dedicación y comprensión. Al igual que a nuestra directora Angela Carrillo por creer en nosotros.



Andrés Tao

Inicialmente quiero agradecer a Dios por permitirnos cumplir con este gran objetivo, también a mis padres por brindarnos todo su apoyo, disposición y recursos para poder realizar este trabajo tan importante para nosotros.

Especialmente quiero agradecer de forma muy especial a Dahyana Katherine González, dado que con el apoyo de ella pudimos seguir adelante y finalizar esta etapa.

Quiero también dar mis agradecimientos a nuestras asesoras Sandra Rubiano, Monica Brijaldo y Maria teresa Romero, por concedernos el tiempo y disposición para resolver todas las dudas que nos surgió, aparte de darnos el mejor en foque con base en la profesión de cada una. Además, queremos expresar nuestra gratitud con Diego Rojas, el rector del colegio Centro educativo distrital El Jazmín, por abrirnos las puertas en su colegio y apoyarnos con todo lo que requeríamos para poder cumplir con este trabajo.

Por último, pero no menos importante queremos agradecer a nuestra increíble directora de trabajo de grado Angela Cristina Carrillo, por acogernos en su batería, permitirnos ser parte del proceso de apoyo al aprendizaje infantil, por guiarnos para cumplir nuestros objetivos y por aconsejarnos en todo momento antes de iniciar este trabajo hasta finalizarlo.



Camilo Villagrán

Inicialmente, quiero brindar mis más grandes y sinceros sentimientos de agradecimiento a mis padres Alfredo y Cristina ya que, sin ellos este proceso académico y de crecimiento personal no habría sido posible, por estar pendientes y vivir junto a mí todas las dificultades, alegrías y tristezas presentadas y en especial por el amor que me brindan día a día. A mi hermana Laura por siempre estar en mis momentos difíciles y ser incondicional para mí.

Quiero dar un especial agradecimiento a mi mentora, profesora y amiga Angela Carrillo puesto a que su devoción profesional, ha permitido obtener las mejores experiencias y aprendizajes tanto personal como profesionalmente. Por ayudarme y preocuparse en los momentos que más necesitaba.

Finalmente quiero agradecerles a mis compañeros por el tiempo, el esfuerzo y la dedicación brindada durante el desarrollo de este proyecto. A Andrés, por estar siempre como un confidente y compañero de momentos alegres y en los que no.











CONTENIDO

CONTENIDO 6

INTRODUCCIÓN 10

I - DESCRIPCIÓN GENERAL 11

1.Descripción de MULTIC 11

1.1.Oportunidad, Problemática, Antecedentes 11

1.2.Formulación del problema que se resolvió 13

1.3.Propuesta de la solución 13

1.4.Justificación de la solución 14

2.Descripción del Proyecto 15

2.1.Objetivo general 15

2.2.Objetivos específicos 15

3.Metodología 16

3.1.Fase Metodológica 16

3.2.Fase Metodológica 2 16

3.3.Fase Metodológica 3 17

3.4.Fase Metodológica 4 17

II – MARCO TEÓRICO / ESTADO DEL ARTE 19

4.Marco Conceptual 19

4.1.Multiplicación 20

4.2.Personalización 23

4.3.TIC en multiplicación 24

5.Trabajos Relacionados 25

III – CONTRIBUCIONES 31

6.Identificar actividades 31

6.1.Entrevista con Experta de Educación 31

6.2.Prueba de diagnóstico 32

6.3.Prueba multiplicación 36

6.4.Prueba de interacción 38

7.Caracterizar Usuarios 40

7.1.Fuentes de información 40

7.2.Perfiles de Personalización 41

7.3.Priorización 44

7.4.Proceso de personalización 44

8.Desarrollo 46

8.1.Análisis de herramientas tecnológicas 46

8.2.Proceso de Desarrollo 54

8.3.Arquitectura de MULTIC 60

9.Pruebas a MULTIC 64

9.1.Pruebas funcionales 64

9.2.Pruebas con y sin Personalización 66

9.3.Preguntas a docentes y asesores 67

9.4.Pruebas de usabilidad 68

IV – CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO 79

10.Lecciones aprendidas 79

11.Impacto 80

12.1.Pedagógico 80

12.2.Social 81

12.Conclusiones 81

13.1.Conclusiones Generales 82

13.2.Conclusiones específicas 82

13.Trabajo futuro 84

V- REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA 85

Lista de Tablas 89

Lista de figuras 89

Anexos para registro 92

























ABSTRACT

The insufficiency of applied pedagogic strategies on education thought technologic tools is one of the causes of learning difficulties on academic institution students. As a result, it is presented MULTIC a learning support software, with the objective to accompany, strengthen and improve the learning process to the students and teaching for elementary grades school teachers, thought a software implementation which include ludic activities which support on pedagogic strategies.

RESUMEN

La falta de estrategias pedagógicas aplicadas en la educación a través de herramientas tecnológicas es una causa de dificultades en el aprendizaje de los estudiantes en las instituciones académicas. De lo anterior se presenta MULTIC un software de apoyo al aprendizaje, con el objetivo de acompañar, fortalecer y mejorar los procesos de aprendizaje a los estudiantes y enseñanza a los profesores de los grados de primaria en los colegios, mediante la implementación de un software que contenga actividades lúdicas las cuales se apoyan en estrategias pedagógicas.



INTRODUCCIÓN

En América Latina y en la zona Caribe se han adoptado estrategias para incrementar las posibilidades educativas de los estudiantes. Sin embargo, en la gran mayoría de los países se encontraron altos índices de desigualdad, lo que conlleva a situaciones económicas no favorables dificultando el acceso a diversos factores como cultura y educación.

A esto se le suma el auge de las nuevas tecnologías, cuya integración con los sistemas educativos abre la posibilidad a los estudiantes de tener una educación que integre la tecnología y la academia.

Por lo que surge MULTIC, una herramienta para el apoyo del aprendizaje de la multiplicación a través de una aplicación que integra estrategias pedagógicas, junto a herramientas TIC para enseñar, reforzar y potenciar el aprendizaje de las operaciones multiplicativas.

En este documento se encuentra consignado el proceso de desarrollo de MULTIC, estableciendo inicialmente la caracterización del problema y los métodos destinados a atacarlo. Posteriormente, se presentan algunos conceptos teóricos aplicados a este proyecto, junto con trabajos relacionados que se han realizado y que inspiraron el desarrollo final de MULTIC.

En el capítulo de contribuciones, se documenta el proceso realizado para el desarrollo de MULTIC y su validación. Finalmente, el ultimo capitulo contiene las conclusiones, resultados del proceso, trabajo futuro, el impacto a nivel tecnológico y social.

.











I - DESCRIPCIÓN GENERAL

  1. Descripción de MULTIC

En la presente sección se describe el proceso de desarrollo de MULTIC con respecto a una problemática encontrada en la educación matemática actual y como está influenciando el ámbito tecnológico en este.

    1. Oportunidad, Problemática, Antecedentes

Según el segundo estudio regional comparativo y explicativo (SERCE)[1] realizado en el año 2006 en Latinoamérica, se identificó que el desarrollo de la competencia matemática de los estudiantes no presenta los avances significativos en cuanto a la resolución de problemas y el razonamiento necesario para el desarrollo de tales estudiantes. En este estudio se determinó el nivel de aprendizaje que poseen los niños en los diferentes países latinoamericanos con el fin de clasificarlos según su capacidad en cuanto a resolución de problemas matemáticos. Dentro de las cifras identificadas se estableció que los estudiantes de Colombia tienen un porcentaje de 28.26 en los niveles de desempeño y la resolución de problemas de este ámbito.

El Instituto Colombiano para la Evaluación de la Educación Superior (ICFES)[2] se encarga de realizar anualmente las pruebas de estado Saber, las cuales tiene como fin evaluar:[3] la capacidad de reconocer diferentes representaciones de un número natural, la resolución de operaciones mentales, la extracción de información a partir de una gráfica, la capacidad de analizar y solucionar un problema. Con base a esto, en el año 2015, esta entidad publicó el análisis de resultados sobre dichas pruebas [3], indicando el nivel de desempeño que tienen los estudiantes de colegio en el área de matemáticas. Una de tales pruebas se practica en estudiantes de grado tercero, quienes, de acuerdo con el currículo, deben poder realizar: cálculos mentales, los cuales les permiten tener la memoria disponible para centrarse en otras operaciones de un problema matemático. De igual manera deben realizar estimaciones, las cuales permiten desarrollar en el alumno, el conocimiento para generar una aproximación real sobre objetos. Finalmente, los estudiantes deben tener desarrollada la habilidad de razonamiento matemático, ya que, con éste se mide la habilidad para procesar, analizar y utilizar información en la solución de los planteamientos matemáticos. Las pruebas realizadas a los estudiantes en el 2015 arrojaron como resultado que el 19% presentan un nivel Insuficiente, el 28% tienen un nivel mínimo, el 26% un nivel satisfactorio y un 27% presentan un nivel avanzado [3].

Analizando los resultados mencionados previamente, se determinó que los estudiantes que se encuentran en los niveles insuficiente y mínimo presentan dificultades con: preguntas de menor complejidad, identificación de datos importantes o figuras semejantes, resolución de problemas aditivos en operaciones con dos dígitos y relación de la suma con la multiplicación. Estas dificultades conllevan a que los alumnos desarrollen un aprendizaje sin comprensión[4] en el cual, crean un conocimiento a partir de pedazos fragmentados de lo aprendido sin poder conectar nuevos tipos de problemas, dando lugar a que existan dificultades especialmente en la multiplicación, donde se debe aplicar y conectar el conocimiento previamente adquirido.

Se ha identificado que no sólo se tienen los anteriores problemas a la hora de multiplicar. Entre los conceptos previos y que, en algunas ocasiones no están en el proceso de aprendizaje multiplicativo, se encuentran: memorización de las tablas de multiplicar, la suma (considerando la multiplicación como un proceso de sumas sucesivas) y la falta de ejercitación en el proceso mismo de multiplicación [5]. Además, algunos estudiantes quisieran conocer métodos o “trucos” para hacer la operación de una manera más ágil [9].

Con lo anterior, los niños tienen problemas al presentar conocimiento fragmentado a la hora de multiplicar. Otros de los problemas consisten en la falta de contextualización para aplicar la multiplicación en el mundo real. Además, al no saber el proceso y aplicación de la multiplicación, se extiende la problemática al incursionar en temas como la división larga, las fracciones, el álgebra e incluso a largo plazo esto también puede afectar la economía mundial.[4]

Adicionalmente, las estrategias pedagógicas actuales utilizadas en la enseñanza de matemáticas no corresponden muchas veces a la forma de aprendizaje de los niños hoy en día [6]. Cabe destacar que se han encontrado aproximaciones como la de Piaget [7]en la que se usan métodos no convencionales para explicar un tema. Dentro de las características de esta aproximación se encuentra el rol activo del estudiante, así como la incursión del juego como una estrategia funcional para el desarrollo cognitivo del estudiante. De lo anterior, podría deducirse que una aproximación adecuada para la enseñanza de las matemáticas es la integración de actividades lúdicas que implementen estas estrategias pedagógicas.

También, dentro de la literatura revisada, se ha encontrado software de apoyo dedicado a la enseñanza de conceptos multiplicativos, orientados al aprendizaje de las tablas de multiplicar. Sin embargo, no abarcan temas como realimentación para su proceso educativo, identificación de falencias y ayuda correspondiente, ni el nivel de avance o progreso del estudiante, con el fin de proponerle actividades de diversos niveles de dificultad [8]. Además, se presentan los mismos escenarios para cualquier niño, lo que podría producir desmotivación a la hora de usarlo.

    1. Formulación del problema que se resolvió

¿Cómo utilizar tecnología informática con el fin de apoyar el proceso de aprendizaje de la multiplicación en estudiantes de formación básica primaria?

    1. Propuesta de la solución

Con relación a la problemática mencionada se plantea una solución dirigida a niños de primaria en las instituciones académicas a través del Software o herramienta TIC con la cual se busca que los estudiantes aprendan a multiplicar mediante diferentes actividades lúdicas que implementen estrategias pedagógicas, identificadas como las más adecuadas para la enseñanza de este concepto (la multiplicación).

Según las estrategias pedagógicas que se definirán para el Software, es necesario definir escenarios de aprendizaje, enfocados hacia los intereses de los aprendices. Esto con el fin de incentivar al estudiante en el uso de la herramienta y que, a partir del uso de esta, se tenga una adecuada estrategia para interiorizar los conceptos de la multiplicación. Para esto Software tendrá en consideración:

  • Selección de escenarios de acuerdo con los intereses y gustos del aprendiz,

  • Proposición de actividades con respecto a su conocimiento y progreso en su proceso de aprendizaje,

  • Sugerencia de ayuda y realimentación en conceptos pre-requisito para reforzar, potenciar, ejercitar y contextualizar la aplicación del concepto de multiplicación.

Con lo que se podría fortalecer las habilidades cognitivas de los usuarios, habilidades necesarias para lograr los problemas relacionados con multiplicar y así mismo, para que los estudiantes encuentren la motivación para seguir con el proceso de aprendizaje mediante la TIC propuesta[9].

    1. Justificación de la solución

Según esta solución, el software planteado pretende resolver las dificultades con el aprendizaje de la multiplicación. Para esto se implementaron estrategias pedagógicas que estaban acordes a las necesidades de los estudiantes hoy en día, las cuales se basaron en actividades lúdicas. Además, se realizó una interfaz que relacionada con los gustos del estudiante.

La herramienta buscó en los estudiantes aumentar la motivación y el gusto por las actividades multiplicativas. Por ende, el componente visual e interactivo es uno de los principales factores de agrado en el desarrollo de las actividades lúdicas en el software.

Otras de las características de esta herramienta es ayudar a los estudiantes por medio de los conocimientos adquiridos de la suma para desarrollar actividades multiplicativas, conectándolos con experiencias de la vida cotidiana aplicados en las actividades lúdicas.

También se brindó un apoyo al estudiante en su proceso de aprendizaje, identificando posibles falencias en conceptos pre-requisito. Para esto, se propusieron diferentes niveles de dificultad y en cada uno de ellos, se proporcionaron ayudas, si el estudiante así lo requería.

Al final de cada actividad se genera un reporte con su respectiva realimentación el cual puede ser consultado por el docente.

En conclusión, la solución propuesta tiene como factores diferenciadores:

  1. Estrategias Pedagógicas que corresponden a las necesidades de los aprendices de hoy en día. Estas son basadas en actividades lúdicas.

  2. Un servicio de realimentación que cubra o refuerce conceptos de base que son pre-requisitos: suma, tablas de multiplicar, entre otros

  3. Conocer al estudiante con el fin de apoyar su proceso de aprendizaje, particularmente, sus conocimientos, la forma en que aprende, su progreso, etc.

  4. Un servicio de ayudas de manera implícita brindada por el sistema ante fallas o números de intentos o tiempo o explícita a solicitud del estudiante.

  5. Un mecanismo de contextualización sobre la aplicación de este concepto en la vida cotidiana y su uso en conceptos que serán aprendidos posteriormente. Tal mecanismo se ambientará en una serie de escenarios.

  6. Una interfaz que será acorde o ajustado a los intereses, gustos, preferencias del niño con el fin de motivar su uso.

  1. Descripción del Proyecto

En esta sección se encuentran los propósitos identificados que estarán presentes y que serán guía para el desarrollo de este proyecto.

    1. Objetivo general

Desarrollar un software que apoye el proceso de aprendizaje de la multiplicación para estudiantes de formación básica primaria.

    1. Objetivos específicos

A continuación, se describen los objetivos específicos planteados para la solución de la propuesta, estos son:

  • Crear un modelo de personalización que se integre a las estrategias pedagógicas que implementen actividades lúdicas en el aprendizaje de la multiplicación.

  • Diseñar un software que implemente el modelo de personalización basado en sus características y conocimientos.

  • Desarrollar el software basado en el diseño anteriormente mencionado.

  • Ejecutar pruebas de usabilidad del software a través de un prototipo funcional, con usuarios finales que estén en proceso de aprendizaje de la multiplicación.

  1. Metodología

En esta sección se encuentran las metodologías para las cuatro fases realizadas en el proyecto.

    1. Fase Metodológica

En esta fase se pretende identificar las principales características de los usuarios con el fin de crear un modelo de personalización para las actividades lúdicas utilizando estrategias pedagógicas con énfasis en el aprendizaje de la multiplicación. Además, se pretende identificar las fuentes de información para realimentar el modelo de personalización.

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