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Tema A5 Educación en Ingeniería Mecánica: Aprendizaje por medio de elementos dinámicos e interactivos “Desarrollo de apuntes interactivos para la mejora del proceso enseñanza- aprendizaje de asignaturas de Ingeniería Mecánica” José Antonio Silva-Ricoa,b, Diana Inés Ramírez-Garcíaa,c, Francisco Cuenca-Jiméneza,d a División de Ingeniería Mecánica e Industrial, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior S/N, Ciudad Universitaria, Ciudad de México, C.P. 04510, México. Dirección de correo electrónico: jose.silva@ingenieria.unam.edu Dirección de contancto: b jose.silva@ingenieria.unam.edu,cdiana.ramirez@ingenieria.unam.edu, d francisco.cuenca@ingenieria.unam.edu R E S U M E N Debido a la actual crisis sanitaria, los alumnos deben contar con elementos que favorezcan un aprendizaje óptimo que pueda ser desarrollado a distancia y que sea de fácil acceso. La formación de profesionistas de las áreas de Ingeniería requiere de herramientas que les ayuden a la comprensión de diversos temas, incluso si la enseñanza de estos temas no se puede dar de manera presencial sincrónica o en caso de que no se cuente con laboratorios. Teniendo en consideración los avances tecnológicos que permiten generar material de enseñanza que van más allá de solo texto o videos, este trabajo presenta una aproximación a la generación de apuntes interactivos que cuenten con elementos dinámicos que puedan ser manipulados por los estudiantes de tal forma que se cuente con un número mucho mayor de posibilidades para entender conceptos y de la misma forma tengan la libertad reforzar o profundizar temas vistos en clase o tener herramientas que permitan realizar el aprendizaje de estos temas con un mayor grado de manera autonomía. Palabras Clave: Mecanismos. Interactivo, Apuntes A B S T R A C T Due to the current health crisis, students must have elements that favor optimal learning that can be developed remotely and that are easily accessible. The training of professionals in the areas of Engineering requires tools that help them understand various topics, even if the teaching of these topics cannot be given in a synchronous face-to-face manner or if laboratories are not available. Taking into account the technological advances that allow the generation of teaching material that goes beyond just text or videos, this work presents an approach to the generation of interactive notes that have dynamic elements that can be manipulated by students in such a way that have a much greater number of possibilities to understand concepts and in the same way have the freedom to reinforce or deepen topics seen in class or have tools that allow learning these topics with a greater degree of autonomy. Keywords: Mechanisms, Interactive, Notes 1. Introducción La experiencia educativa vivida durante la pandemia de la covid-19 hizo evidente una necesidad que muchos académicos e investigadores ya señalaban en años anteriores a este suceso y en diversos espacios y proyectos de investigación: el diseño, uso e implementación de tecnologías y recursos digitales para su integración en los procesos de enseñanza-aprendizaje dentro del aula y fuera de ella. El cierre de Universidades y Centros de investigación con el subsecuente aislamiento y resguardo en casa derivado de la pandemia no sólo puso a prueba las tecnologías de la Información y las Comunicaciones digitales con las que ya contaban algunos centros educativos para sus modalidades de educación en línea y a distancia; sino que permitió el repensar el diseño de modelos híbridos y la integración de los elementos digitales en espacios donde el énfasis en su uso no era tan visible o palpable para los modelos de educación presencial en el aula. El siguiente trabajo propone el diseño de apuntes interactivos para la asignatura de mecanismos, impartida en las carreras de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería de la UNAM. En la primera EIM 60 XXVIII Congreso Internacional Anual de la SOMIM VI Congreso Internacional de Energía y Desarrollo Sostenible VII Simposio Internacional de Ingeniería Industrial ISSN 2954-4734 Derechos Reservados © 2022, SOMIM mailto:jose.silva@ingenieria.unam.edu mailto:jose.silva@ingenieria.unam.edu mailto:diana.ramirez@ingenieria.unam.edu parte se dan antecedentes de las TICs y del B-Learnig para posteriormente destacar algunas experiencias en otros centros educativos alrededor del mundo para dar cuenta de dónde se inserta nuestra propuesta de investigación. En la última parte, se realiza un esbozo de cómo ha sido el proceso de desarrollo de apuntes interactivos para la mejora del proceso de enseñanza- aprendizaje de asignaturas en el área de Ingeniería Mecánica en esta universidad mexicana. 1.1 Antecedentes de la educación digital: las TIC y el B-Learning Con el surgimiento del internet y el establecimiento de la llamada sociedad del conocimiento, surge la necesidad de estar conectados de manera global. Para ello, se volvió indispensable tener acceso a recursos y herramientas digitales que potencialicen el desarrollo individual y educativo de los individuos. Lo que conocemos como sociedad del conocimiento “surge gracias a los procesos de mundialización y globalización, que generan un sistema comunicativo que se construye desde la tecnología” (Balart, 2012: 3). Esto da como resultado una “apertura e intercambio de información que circula a gran velocidad gracias a los avances tecnológicos” (Balart, 2012: 4), lo cual impacta en todas las esferas de vida, incluida la educativa. De este modo, autores como Balart señalan la expansión de los espacios y los tiempos del proceso de aprendizaje, el cual se ve cada vez más obligado a “responder a las características de una sociedad abierta, que está cruzada por redes virtuales de comunicación” (Balart, 2012: 3). Siguiendo en esa misma línea, este autor señala que: “Históricamente, la información había sido difícil de alcanzar; pero, en la actualidad está cada vez más disponible y accesible. Hasta cierto tiempo atrás, la función de entregar conocimientos provenía de forma protagónica del profesor, lo que simplificaba y hacía exitoso el rol formativo-social de la escuela y de la Universidad”. (Balart, 2012: 6). Esto significa que, en la actualidad, se espera que la actividad del profesor no se limite a un ambiente tradicional en donde la tiza, el pizarrón, el lápiz, el cuaderno, el libro impreso sean los únicos recursos implicados en los procesos de enseñanza: “el ambiente tecnológico ha cambiado todo este contexto con la incorporación de las TIC, lo que ha traído la conexión en redes, dejando atrás al establecimiento escolar como exclusivo centro de entrega de conocimiento” (Balart, 2012: 9). Así, los modelos híbridos comienzan a asomarse en el ámbito educativo y de la investigación docente en aras del mejoramiento de las habilidades de estudiantes y académicos, un fenómeno que también se conoce bajo el nombre de B-Learning. El Blended Learning o B-Learning, “es el aprendizaje facilitado a través de la combinación eficiente de diferentes métodos y modelos de enseñanza y estilos de aprendizaje, y basado en una comunicación transparente de todas las áreas implicadas en el curso” (Heinze y Procter, 2004; citado por Valverde, 2017). El fenómeno del B-Learning no sólo remite a los elementos a los que pueden tener acceso los alumnos, sino que incluye la presencia social y virtual del docente como facilitador de dichos espacios virtuales, metodologías y herramientas de enseñanza. Lo anterior significa que el proceso de aprendizaje no solo atañe a la sala de clases, sino que es permanente y los profesores formadores tanto de alumnos como de otros colegas académicos deben lograr que se adquiera un mayor número de conocimientos, de mejor calidad y siempre evaluando los procedimientos, herramientasy métodos para mejorar (Balart, 2012). Un caso ilustrativo en cuanto a apuntes interactivos se refiere, es el caso de herramientas digitales como los libros de texto interactivos. Al respecto, el trabajo de Ordoñez resalta que los medios educativos poseen cuatro niveles de interactividad en sus contenidos digitales (Ordoñez 2020) ● Interactividad informativa ● Interactividad funcional ● Interactividad explícita ● Interactividad más allá del medio El primer nivel se refiere a que la información que reciben los sujetos se da de forma lineal; el segundo alude al intercambio que tienen los actores con las funcionalidades y estructuras del medio; en el tercer nivel los sujetos pueden modificar los contenidos y tomar decisiones sobre los mismos; y finalmente en el cuarto nivel la posibilidad de interacción va más allá de lo generado por el contenido del medio, con actividades que van más allá del “docente” (Ordoñez, 2020). Es importante señalar estos niveles porque los apuntes desarrollados en nuestro proyecto tienen como meta que la interacción que los estudiantes generen con este medio educativo vaya más allá del uso informativo de los recursos digitales para convertirse en herramientas de seguimiento, reforzamiento y proactividad de aquellos estudiantes que requieran fortalecer o actualizar sus conocimientos adquiridos en el aula. 2. Otras experiencias del uso de recursos digitales durante la pandemia. Desde hace un par de décadas, diferentes países de América y el Caribe han llevado a cabo diversas acciones que se han propuesto atendiendo a la agenda regional. EIM 61 XXVIII Congreso Internacional Anual de la SOMIM VI Congreso Internacional de Energía y Desarrollo Sostenible VII Simposio Internacional de Ingeniería Industrial ISSN 2954-4734 Derechos Reservados © 2022, SOMIM Algunas de las más relevantes están orientadas a cumplir la agenda de desarrollo impulsada por la Organización de las Naciones Unidas y plasmada en los Objetivos de Desarrollo del Milenio. Particularmente, el Objetivo número ocho plantea la urgencia de “fomentar una Alianza Mundial para el Desarrollo con la colaboración de las TIC, las que han revolucionado la forma en que las personas se comunican, trabajan y viven” (Balart, 2012: 6). Esta necesidad de hacer accesible la innovación tecnológica, fomentar el incremento de las redes y la extensión de aplicaciones y contenido es primordial para lograr una mayor equidad y luchar contra la pobreza. Particularmente en el ámbito educativo, el acceso a internet y los recursos digitales propios de las TIC son “de vital importancia, ya que se consideran claves para el crecimiento económico inclusivo, para el progreso cultural y social de la región y para el desarrollo innovador de la educación” (Balart, 2012: 12). De este modo, puede verse que los países de la región si bien ya venían encaminados a la implementación y uso de recursos digitales como respuesta a los retos de la sociedad global y del conocimiento que se ha mencionado con anterioridad, tendrían que adaptarse con rapidez a un nuevo y desafiante escenario. En el año 2020, el mundo se enfrentaría a un fenómeno que haría necesario acelerar los procesos de incorporación de las TIC y de otras herramientas para la generación de habilidades de aprendizaje autónomo en el sistema de enseñanza tradicional: el confinamiento derivado de la pandemia por el virus SARS-Cov-2. Este panorama hizo más evidente que la "educación no solo es transmisión y adquisición de conocimiento; [sino que] es el medio que permite desarrollar competencias, incrementar habilidades, moldear la personalidad, favorecer las emociones en cuanto impulsoras del proceso de aprendizaje profundo, promover las inteligencias múltiples, enseñar valores, ayudar a que el estudiante examine y reconozca sus propias potencialidades y las exteriorice (Balart, 2012: 7; Valverde 2017; Díaz et. al 2021). Diversos autores coinciden en señalar que la pandemia “ha generado un punto disruptivo en la educación universitaria en general y, particularmente, en la formación de profesionales ingenieros vinculados a la ciencia y tecnología” (Díaz 2021: 3). Varias experiencias en Universidades latinoamericanas en países como Chile, Cuba, Colombia y Argentina -sólo por mencionar algunas-, han mostrado la necesidad de las instituciones educativas de reinventarse y generar nuevos materiales didácticos, además de utilizar las TICs en espacios virtuales. Si bien en la mayoría de las asignaturas se emplearon herramientas de interacción síncrona como las videoconferencias por Zoom para impartir clases al alumnado, lo interesante para resaltar son las diversas herramientas y recursos didácticos que se utilizaron durante dichas clases (Culzoni 2021). En el caso de la Facultad Regional Rafaela, por ejemplo, para la impartición de asignaturas como matemáticas para las carreras de ingeniería, los recursos más empleados por los profesores para dictar la clase fueron escritorios con cámaras para emular un pizarrón, softwares específicos como GeoGebra, para cálculo, etc., videos de YouTube y documentos en PDF (Culzoni 2021). En esa misma línea, académicos de la Universidad Tecnológica de la Habana, destacan la exigencia que impera en la actualidad de diseñar e implementar productos informáticos, como los libros de texto interactivos por su papel significativo en la configuración de un nuevo paradigma de la educación digital (Rodríguez-Rivero et. al, 2014). Los libros de texto electrónicos interactivos, se consideran un medio de enseñanza-aprendizaje, para la transmisión y apropiación de la información […] Además, este tipo de material, “trasciende el componente medio en el sistema de categorías de la didáctica, porque es portador de contenido digital interactivo (videos interactivos, cuestionarios, calculadoras, mapas interactivos, infografías interactivas, entre otros” (Ordoñez 2020). Sin embargo, aunque en todos los casos aquí presentados las y los estudiantes mostraron un dominio muy bueno de las herramientas tecnológicas, algunas de ellas no resultan de fácil acceso, manejo o comprensión. En este sentido, si bien es cierto que el papel del docente ha cambiado en la transmisión de conocimiento, éste no ha dejado de ser un actor fundamental en los procesos de enseñanza-aprendizaje aún fuera del aula. La experiencia docente logra trascender e impactar de manera positiva la comprensión de temas que requieren el análisis 3D a través de apuntes interactivos que responden a las necesidades del plan de estudios y de los estudiantes adscritos a él, tal como veremos en la siguiente sección. 3. Breve esbozo de un proceso de diseño e implementación de Apuntes Interactivos en el área de la Ingeniería Mecánica. El principal método de enseñanza que actualmente se usa en la Facultad de Ingeniería de la UNAM es la exposición frente a grupo por parte del profesor tanto para temas teóricos como prácticos. En lo referente a las asignaturas del área de Ingeniería Mecánica en ocasiones se requiere también elementos físicos para demostrar algunos principios o el funcionamiento de elementos. Como se ha podido observar a lo largo de la actual pandemia, la enseñanza síncrona con la metodología anteriormente mencionada no resulta conveniente para todo el estudiantado, debido a que no todos los alumnos cuentan con los elementos para seguir una clase en vivo transmitida por internet o porque una clase grabada, a la cual puede acceder en cualquier momento, no les permite una interacción con el profesor o con los elementos que el profesor muestra. De este modo, se generó una propuesta de Apuntes Interactivos para la asignatura de “Mecanismos”, EIM 62 XXVIII Congreso Internacional Anual de la SOMIM VI Congreso Internacional de Energía y Desarrollo Sostenible VII Simposio Internacional de Ingeniería Industrial ISSN 2954-4734 Derechos Reservados © 2022,SOMIM impartida a las carreras de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Mecatrónica con la finalidad de que los alumnos cuenten con elementos didácticos que favorezcan un aprendizaje óptimo que pueda ser desarrollado a distancia y de fácil acceso. A través del diseño de este material los estudiantes pueden adquirir, confirmar y profundizar conocimientos adquiridos dentro y fuera de las aulas. 3.1 Objetivos del material La creación de apuntes que contienen elementos dinámicos interactivos permite a los estudiantes la adquisición o profundización de conocimiento a través de la manipulación de estos elementos, obteniendo de esta forma un mayor número de casos o ejemplos que estén relacionados con parámetros que el alumno establezca libremente. Además, gracias al aumento del número de posibles ejemplos o casos, el alumno adquiere la capacidad de controlar en tiempo y forma su proceso de aprendizaje, puesto que tiene la ventaja de que estos apuntes se encuentran disponibles en el momento que él mismo lo requiera. Esto resulta de gran utilidad no sólo por el valor de la comprensión, de la práctica y de la repetición, sino en situaciones donde el alumno requiera reafirmar el conocimiento de algún tema visto en clase o aprenderlo por su cuenta. 3.2 Metodología Como primer paso para el diseño de estos apuntes como recurso digital, se realizó un análisis detallado del programa actual de la materia de “Mecanismos” para establecer el marco teórico de los apuntes y herramientas interactivas por desarrollar. Asimismo, se hizo una exploración de la literatura de temas relacionados con elementos didácticos interactivos para la educación, tanto en libros como en artículos especializados, algunos de los cuales ya se han señalado en este espacio. Se llevaron a cabo reuniones de trabajo para establecer los temas que incluirán los apuntes y la profundidad que se abordarán cada uno de ellos, así como para la selección del software que mejor se adapta a los requerimientos de los elementos interactivos a desarrollar. El formato seleccionado para la creación de los apuntes interactivos fue .cdf (Computable Document Format). Este formato fue seleccionado ya que puede ser leído a través del programa CDF Player, el cual puede ser descargado de forma gratuita de la red. Además, el uso de este tipo de formato ayuda a simplificar la codificación de los elementos interactivos ya que está basado en el software Wolfram Mathematica, el cual tienes una amplia librería de funciones, que facilitan en gran medida el cálculo de elementos matemáticos que son necesarios para la generación de los elementos interactivos. De este modo, se desarrollaron los apuntes que se consideraron pertinentes con sus respectivos elementos interactivos que permiten la impartición de la materia de mecanismos en un sistema de enseñanza híbrida que es cada vez más demandado en la actualidad. 3.3 Pruebas y retroalimentación del alumnado Cabe señalar que, gracias al empleo de cuestionarios y grabaciones con recursos digitales convencionales del uso de la herramienta generada, se lograron mejoras en el diseño de la interfaz y del contenido tanto de los apuntes como de los elementos interactivos. En este sentido, la evaluación realizada con apoyo de los profesores y alumnos vinculados a la asignatura, aunque fue realizada a distancia, favoreció en gran medida la claridad de exposición, la facilidad de movimiento y de manejo de los elementos interactivos. Se realizó un cuestionario que fue enviado vía electrónica a alumnos de la materia de mecanismos de la Facultad de Ingeniería, a los cuales se les había facilitado previamente los apuntes digitales para que los conocieran, los manipularan y los examinaran en función de sus recursos y necesidades de aprendizaje. Los resultados de este ejercicio fueron muy estimulantes, ya que le herramienta interactiva no sólo fue bien evaluada, sino que se lograron desarrollar un conjunto de métricas para hacer este tipo de evaluaciones de manera sistemática e incluso, aplicada a otros materiales correspondientes a otros cursos. En la Figura 1 a) y b) se comparte algunas imágenes que corresponden a apuntes convencionales, las cuales tienen imágenes fijas, las cuales son seleccionadas a criterio del autor, considerando que de esta forma, los alumnos podrán tener un mejor entendimiento del tema que se intenta explicar, aun así, debido a que se trata de un ejemplo o configuración del ejemplo que se está mostrando, este no podría resultar suficiente para varios de los estudiantes que usan este apunte para poder entender el tema. Por tal motivo, al implementar elementos interactivos como los que se muestran en los ejemplos de la Figura 1 c) y d), los alumnos tienen la posibilidad de manipular los ejemplos empleando las barras de desplazamiento de color azul, o hasta poder cambiar la perspectiva desde la que se está mostrando el ejemplo. Esto ayuda a que el alumno pueda manipular el ejemplo de tal forma en el que pueda encontrar una configuración o vista que le resulte adecuado, para así poder entender mejor el tema que se está explicando, reduciendo así las limitaciones que podría haber tenido la selección de la configuración que el autor había realizado. EIM 63 XXVIII Congreso Internacional Anual de la SOMIM VI Congreso Internacional de Energía y Desarrollo Sostenible VII Simposio Internacional de Ingeniería Industrial ISSN 2954-4734 Derechos Reservados © 2022, SOMIM a) b) c) d) Figura 1 – a) y b). Apuntes tradicionales con imágenes fijas. c) y d). Apuntes interactivos que permiten la manipulación por parte del alumno para visualizar diversas características. 3.4 Sobre la evaluación Otro de los resultados derivados de la evaluación de los apuntes digitales también incluyó el conocimiento de las dificultades a las que los estudiantes se enfrentaron durante la pandemia en lo que respecta al acceso a materiales de sus cursos. El 60% de ellos señaló haber tenido problemas para conectarse a clases, mientras que el 66.7 % los tuvo para acceder a libros, manuales o apuntes en general. Lo anterior, reafirma la necesidad de proporcionar a los alumnos apuntes digitales como los desarrollados en el marco del presente proyecto, para que puedan acceder a los mismos sin importar el horario o el lugar en el que se encuentren. En este sentido, resaltó que el 100% de los encuestados considera que el acceso a Apuntes interactivos como los mostrados, sí les da una ventaja en cuanto a la comprensión de los temas del curso y en comparación con los apuntes convencionales. En adición a ello, todos los alumnos encuestados encontraron que los Apuntes son lo suficientemente dinámicos para aprender sobre los temas que ilustran, y que los elementos interactivos demuestran con claridad los principios y/o funcionamiento que pretenden explicar. El área de oportunidad para la mejora de nuestro instrumento las encontramos en la facilidad de manipulación de los elementos interactivos (el 26.7% concluyó que este aspecto puede mejorar). A pesar de ello, el 85.7 % de los alumnos utilizarían este tipo de recursos digitales para reafirmar el conocimiento obtenido en clase o para aprenderlo por su cuenta (el 14.3% dijo que “era probable” y nadie mencionó que no los utilizaría). También destaca que el 93.3% recomendaría estos apuntes a sus compañeros o EIM 64 XXVIII Congreso Internacional Anual de la SOMIM VI Congreso Internacional de Energía y Desarrollo Sostenible VII Simposio Internacional de Ingeniería Industrial ISSN 2954-4734 Derechos Reservados © 2022, SOMIM compañeras que necesiten aprender o reafirmar los temas. Un último resultado a destacar es que los alumnos mostraron interés en colaborar en la generación de este tipo de materiales, como se puede observar en la Figura 2, lo cual, podría hacer de este tipo de proyectos una punta de lanza para una incorporaciónmás proactiva del alumnado en el diseño e implementación de este y otro tipos de recursos digitales. Figura 2 -Evaluación del interés de los alumnos por participar en la generación de apuntes interactivos. Estos resultados de la evaluación y los comentarios de los alumnos, son una buena referencia para que el trabajo que aquí ha iniciado, pueda ser continuado e incluso llevado a cabo en otras áreas de la Ingeniería Mecánica o incluso otros campos afines. 4. Conclusión El proceso de desarrollo de recursos digitales como los Apuntes Interactivos aquí presentados, tuvo como principal objetivo apoyar al proceso enseñanza- aprendizaje a nivel licenciatura, en específico a los alumnos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México que cursan, entre otras, la asignatura de Mecanismos y, aunque contempla a estudiantes de las carreras de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica para su impartición, consideramos que el material resultante puede dar pauta a la creación de material similar para otras asignaturas del área de Ingeniería de Diseño de la carrera de Ingeniería Mecánica, solo por mencionar una de tantas. Asimismo, observamos que los productos generados a través de este proyecto permitirán explorar tecnologías existentes, pero poco explotadas, para mejorar los procesos de enseñanza-aprendizaje y permitir reducir la dependencia del alumno a las clases presenciales o sincrónicas, de tal forma que se incentivará más la búsqueda del aprendizaje independiente. Agradecimientos Este trabajo de investigación fue realizado con el apoyo del Programa UNAM-DGAPA-PAPIME PE109321 “Desarrollo de apuntes interactivos para la mejora del proceso de enseñanza-aprendizaje de asignaturas del área de Ingeniería Mecánica”. Asimismo, agradecemos a los estudiantes que participaron en las entrevistas y grabaciones. REFERENCIAS [1] B. Díaz-Garay, M. Noriega-Araníbar, M. Ruíz-Ruíz (2021) “Experiencias y desafíos en la formación de ingenieros durante la pandemia de la covid-19”. Desde el Sur 13 (2) e0019. [2] C. Culzoni, C. Panigatti, C. 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