Estudio sobre la utilización de las tecnologías IOT y wearable en procesos de aprendizaje para mejorar la motivación de los alumnos

Resumen

El abandono escolar temprano es un problema importante de las sociedades actuales y sus sistemas educativos. Uno de las factores principales es la falta de motivación de los alumnos, lo que provoca su desvinculación con el proceso educativo. Detectar el nivel de motivación de los alumnos puede ayudar a tomar decisiones estratégicas para reducir su desvinculación. Entre las diferentes herramientas, metodologías, estrategias y técnicas educativas para aumentar la motivación en el proceso de aprendizaje, los expertos proponen y validan de forma positiva el uso de las TIC (Tecnologías de la información y la comunicación) en el aula. La transformación digital de la sociedad, impulsada en gran medida por el uso generalizado de dispositivos móviles, teléfonos inteligentes, tabletas, wearables (dispositivo que se puede llevar en le cuerpo), aparatos IoT (Internet of Things), etc., también permite trasformar los procesos educativos mejorando la aplicación clásica de las TIC. Esta tesis se centra en el estudio, análisis y aplicación de las tecnologías IoT y Wearable en actividades educativas, con el objetivo de mejorar la motivación de los alumnos. Para ello, se han integrado estas tecnologías en actividades educativas con la función principal de conectar al usuario de forma intuitiva con el entorno digitalizado. Después de analizar, investigar y mejorar el desarrollo del prototipo se ha integrado en diferentes contextos educativos reales. De esta forma se han recogido datos y se han analizado las ventajas y desventajas. Se ha podido ver cómo estas pueden ayudar a los alumnos en dos sentidos. El primero, por la generación de motivación intrínseca en su uso, y el segundo, por la capacidad de recolección de datos, detección y análisis de la motivación que ofrecen. Para los educadores el uso de estas tecnologías resulta beneficioso al obtener registros automáticos de las tareas realizadas por cada uno de los alumnos, también permite a los educadores crear un ambiente agradable y fomentar la participación de los alumnos. Esta tesis presenta el diseño de una plataforma de software y hardware que integra las tecnologías IoT y Wearable para realizar y apoyar actividades educativas. Uno de los objetivos principales se ha fijado en el diseño integrado, la implementación y la validación de un dispositivo wearable a medida para la interacción de los estudiantes con objetos inteligentesIoT. Gracias a los avances realizados en los últimos años en la miniaturización de los componentes electrónicos, ha sido posible incorporar las tecnologías de comunicación y sensorización necesarias para su uso en el aula. La plataforma y el dispositivo han sido diseñados y validados involucrando al usuario final, a los estudiantes y educadores, y a las personas con necesidades especiales en un ciclo de desarrollo continuo a través de numerosas evaluaciones. La tesis presenta los resultados obtenidos durante varias campañas de evaluación que cubren una completa validación operativa en términos de efectividad en las actividades de aprendizaje, usabilidad y satisfacción del usuario. Por otro lado, el uso de las metodologías de Learning Analytics y Multi Modal Learning Analytics es un campo con un papel clave en las instituciones educativas en los próximos años. Puede ayudar a tomar decisiones estratégicas para reducir la desvinculación de los estudiantes. Aprovechando las capacidades de captura de datos de las tecnologías IoT y Wearable, en esta tesis se ha analizado, a través de un estudio a largo plazo durante un curso académico completo, cómo aplicar Multi Modal Learning Analytics para la detección de la motivación de los alumnos. Se ha definido una taxonomía de patrones de comportamiento sobre cómo los alumnos interaccionan con la plataforma cuando realizan las actividades educativas. Con esta taxonomía, los datos capturados y el uso de técnicas basadas en Machine Learning se ha obtenido un modelo que es capaz de determinar si los alumnos están o no motivados cuando utilizan la plataforma. Esto permite al educador tomar las medidas oportunas con el fin de aumentar la motivación de los alumnos en la actividad, y evitar su desvinculación. Por tanto, la plataforma desarrollada basada en el nuevo dispositivo Wearable, diseñado para un escenario IoT, puede dar soporte a las profesores en el proceso educativo, ayudando a determinar la motivación de los alumnos, factor clave contra el abandono escolar. La plataforma es abierta, de bajo coste y ha sido desarrollada teniendo en cuenta a los agentes principales del sistema educativo como son los alumnos y los profesores.