Relación entre el aprendizaje invertido y la competencia digital de docentes en contextos educativos

Introducción

Actualmente, las tecnologías de la información y comunicación (TIC) son fundamentales para el desarrollo diario de los países, ya que el progreso y las estructuras de las naciones dependen en gran medida de estas tecnologías. Este fenómeno ha generado transformaciones significativas en las administraciones públicas y privadas, y ha promovido la digitalización de las sociedades. Las políticas orientadas al fomento de la competencia digital en las comunidades urbanas han sido cruciales para facilitar la modernización tecnológica, y se encaminan a asegurar que tanto ciudadanos como instituciones puedan adaptarse a estos cambios con eficacia y eficiencia (López-Belmonte et al., 2021; Rodríguez et al., 2023).

En el ámbito educativo, el uso de las TIC en la enseñanza y el aprendizaje ha aumentado considerablemente, impulsado por los beneficios que estas proveen a los procesos pedagógicos. Entre los más destacados se encuentran la innovación en las metodologías de enseñanza, la motivación de los estudiantes y el acceso a una gran cantidad de recursos educativos que antes no estaban disponibles (Álvarez-Rodríguez et al., 2019; Khine et al., 2017). Estos recursos incluyen material didáctico tradicional y herramientas interactivas y multimedia que facilitan una comprensión más profunda de los temas estudiados. A medida que los educadores reconocen estos beneficios tangibles, se fortalece su compromiso con la innovación y la creación de entornos de aprendizaje más dinámicos y participativos.

Las TIC se están convirtiendo en una parte esencial de la formación educativa, ya que ofrecen oportunidades sin precedentes para el desarrollo de habilidades digitales que resultan cruciales en el mundo contemporáneo. Las futuras generaciones de educadores y estudiantes solicitan su implementación para promover contextos educativos de calidad, donde el aprendizaje sea más personalizado y adaptado a las necesidades individuales de los estudiantes (Nikolopoulou et al., 2019; Cuevas et al., 2019). Además, la inclusión de la tecnología educativa en la enseñanza y el aprendizaje es apreciada por los escolares cuando se vincula a metodologías activas basadas en recursos digitales, y así favorece un aprendizaje más interactivo y colaborativo (López-Quintero et al., 2019; Marín-Marín et al., 2021). Estas metodologías no solo mejoran el rendimiento académico, sino que también fomentan el desarrollo de competencias críticas para el siglo XXI, como el pensamiento crítico, la creatividad y la colaboración.

Todo ello promueve la disposición de una serie de habilidades en el uso pedagógico de la tecnología. Una de ellas es la competencia digital, considerada como una de las siete competencias claves que nuestra sociedad ha de lograr durante su formación para constituir una ciudadanía digital (Aristizábal y Cruz, 2018; Pérez-Velasco, 2023). Además, esta integración tecnológica en el ámbito educativo promueve la capacidad de adaptación y el pensamiento crítico frente a los constantes avances en la era digital. La competencia digital no solo implica dominar herramientas digitales, sino también saber discernir la información veraz de la falsa en un entorno cada vez más saturado de datos y opiniones.

La competencia digital es de gran relevancia a nivel social, hecho que demuestra el debate desarrollado en la Agenda Digital para Europa, planteado en el marco de la Estrategia Europa 2020 (Durán et al., 2019). Esta competencia digital se estructura en varias dimensiones y áreas ([1] información y alfabetización informacional; [2] comunicación y colaboración; [3] creación de contenidos digitales; [4] seguridad; [5] resolución de problemas), según dicta el Marco común de competencia digital docente, promovido por el instituto Nacional de Tecnología Educativa y Formación del Profesorado (INTEF, 2017).

La educación es uno de los campos donde realmente adquiere relevancia la competencia digital, debido al crecimiento de los recursos y medios tecnológicos que confluyen en las actuaciones pedagógicas del profesorado en el día a día (Gudmundsdottir y Hatlevik, 2018; López-Belmonte et al., 2019). Se ha demostrado que los docentes con niveles apropiados de competencia digital benefician tanto la inclusión como la eficacia de métodos didácticos innovadores (Casillas et al., 2018), a la vez que promueven procesos de enseñanza y aprendizaje activos (Moreno-Guerrero et al., 2021).

El hecho de crecer en la era actual -considerada como tecnológica- no genera personas competentes en términos digitales (Kim et al., 2018), por lo que la identificación de dichas competencias en los propios docentes -los cuales deben transmitirlas a la sociedad- se plantea como una necesidad (Lázaro et al., 2019). En este sentido, la identificación y fortalecimiento de estas competencias en los educadores se convierte en una necesidad para garantizar una educación adaptada a las demandas del siglo XXI. El aprendizaje invertido, o flipped learning, es un ejemplo paradigmático de enfoque pedagógico que exige una sólida competencia digital por parte de los docentes para su implementación efectiva. También, requiere que los profesores dominen herramientas tecnológicas para facilitar un aprendizaje más dinámico y autónomo por parte del alumnado. Es reconocido como un enfoque que permite a los estudiantes tener flexibilidad en el tiempo para adquirir los conocimientos antes de ir a clase, mientras que en esta se aplica lo aprendido y se interactúa con sus compañeros y con el profesor (Chen y Hwang, 2019). En definitiva, el tiempo en clase se dedica a la realización de actividades, resolución de dudas y profundización de los contenidos, mientras que fuera del aula se promueve el aprendizaje teórico mediante la visualización de videos y otros medios tecnológicos (López-Belmonte et al., 2023). De tal manera, se invierte y transforma el método tradicional de enseñanza en acciones prácticas y dinámicas (Brewer y Movahedazarhouligh, 2018), dando origen a un enfoque innovador (López et al., 2019). En este caso, el papel de los actores cambia: el docente pasa a ser un guía en el proceso formativo, mientras que el alumno se convierte en el centro del acto pedagógico (Altemueller y Lindquist, 2017); así, se mejoran tres aspectos: aumento del tiempo en clase para la tarea/práctica, integración del nuevo conocimiento con las creencias existentes y la retroalimentación en tiempo real (Lo et al., 2017).

En este sentido, el aprendizaje invertido -al modificar los tiempos de clase- permite a los docentes una mayor dedicación para la orientación y la práctica de diferentes habilidades y colaboraciones entre los agentes que intervienen (Halili et al., 2019; Gündüz y Akkoyunlu, 2019), con lo cual se obtienen mejores resultados en rendimiento académico que con los métodos tradicionales (Karagol y Esen, 2019). Sin embargo, si los estudiantes no se involucran en esta dinámica de trabajo, sus logros de aprendizaje pueden no ser los esperados (Carpena Arias y Esteve Mon, 2022; Wang et al., 2022).

Resultan especialmente necesarios nuevos planteamientos para el aprendizaje concreto de contenidos que requieran un alto grado de abstracción, un elemento preponderante en el ámbito matemático, tal y como se han venido desarrollando en los últimos años en la enseñanza de operaciones básicas (Díaz-Cárdenas et al., 2019; Hinojo-Lucena et al., 2020), reconocimiento y uso de unidades en situaciones multiplicativas (Martínez et al., 2018), estadística (Fioravanti et al., 2019), geometría (Mithalal-Le Doze, 2014), y problemas artiméticos y algebraicos (Gasco-Txabarri, 2017). Bajo esta perspectiva, las metodologías didácticas que otorguen protagonismo a las TIC en el proceso enseñanza/aprendizaje podrán ofrecer herramientas innovadoras, actualizadas y adaptadas a las necesidades del alumnado del mundo actual, que cada vez demanda mayor preponderancia de los espacios digitales en el aula (Steegman et al., 2016).

En el contexto de la enseñanza de las matemáticas, el aprendizaje invertido emerge como una estrategia prometedora para fomentar una comprensión más profunda de los conceptos matemáticos, así como para mejorar la habilidad de los estudiantes para aplicar estos conceptos en diferentes contextos. Al desplazar la instrucción directa fuera del aula, los profesores pueden aprovechar el tiempo en clase para enfocarse en actividades de mayor valor añadido, como la resolución de problemas en grupo, discusiones conceptuales y ejercicios prácticos que promuevan la consolidación de los conocimientos adquiridos.

En el contexto del álgebra, el aprendizaje invertido puede aplicarse mediante la creación de videos que expliquen conceptos fundamentales como ecuaciones lineales, sistemas de ecuaciones y funciones polinomiales (Aznar y Distéfano, 2023). Estos recursos pueden complementarse con ejercicios interactivos en línea que permitan a los estudiantes practicar la resolución de problemas y recibir retroalimentación inmediata sobre su desempeño. Durante las sesiones en clase, los estudiantes pueden trabajar en grupos para aplicar estos conceptos en contextos del mundo real, como la modelización de situaciones económicas o el análisis de datos financieros.

Para la enseñanza de la geometría, el aprendizaje invertido puede emplearse mediante la creación de videos que visualicen conceptos geométricos abstractos, como ángulos, figuras planas y sólidos tridimensionales (Casimiro-Urcos et al., 2023). Los estudiantes pueden utilizar herramientas de software de geometría dinámica para explorar estos conceptos de manera interactiva y manipulativa, lo que facilita una comprensión más profunda de las propiedades y relaciones geométricas. Durante las clases presenciales, los estudiantes pueden participar en actividades prácticas, como la construcción de modelos geométricos y la resolución de problemas de geometría analítica, que les permitan aplicar los conceptos aprendidos en situaciones concretas.

Además, el aprendizaje invertido puede ser una herramienta efectiva para enseñar estadística y probabilidad, ya que proporciona a los estudiantes acceso a recursos multimedia que explican conceptos como distribuciones de frecuencia, medidas de tendencia central y cálculo de probabilidades (Pérez-Medinilla, 2023). Los estudiantes pueden utilizar software estadístico para analizar conjuntos de datos reales y realizar experimentos de simulación para comprender conceptos probabilísticos de manera intuitiva. Durante las clases presenciales, el alumnado puede trabajar en proyectos de investigación que involucren la recopilación y análisis de datos, lo que les permite aplicar sus habilidades estadísticas en situaciones del mundo real y desarrollar su pensamiento crítico y analítico.

Por otra parte, algunos procedimientos habituales empleados durante la aplicación del aprendizaje invertido como la evaluación mediante el uso de herramientas online (García et al., 2016), o mediante la creación de un porfolio de aprendizaje matemático (Dias y Santos, 2016), mejoran destrezas determinantes en el éxito del alumnado en el ámbito matemático, como la resolución de problemas y la capacidad de autorregulación. Asimismo, la implementación del aula invertida (flipped classroom) viene apoyada por otras acciones formativas que propician resultados positivos en el alumnado, como la visualización de videos que ayudan a vincular la teoría y la práctica durante los procesos reflexivos (Climent et al., 2013), el uso de la tecnología en la resolución de tareas matemáticas que requieran una aproximación visual (Pochulu et al., 2016) y la inversión en el reparto de roles, por la que el docente adquiere un rol de guía para el aprendizaje, un aprendizaje centrado en el alumno (Sáenz y Lebrija, 2014).

Los estudios sobre el estado de la cuestión registran que el profesorado hace uso del aprendizaje invertido. Estos trabajos han sido orientados hacia el conocimiento de los indicadores de los logros de aprendizaje, la motivación (De Araujo et al., 2017), la satisfacción (Love et al., 2013), la colaboración (Lopes y Soares, 2016) y la conciencia comunicativa de los estudiantes (Yang et al., 2019). Asimismo, la implementación del aprendizaje invertido en el ámbito matemático propicia una mejora en la autoeficacia (Lai y Hwang, 2016), así como las estrategias de planificación y uso del tiempo de estudio (Lo et al., 2017). Esas investigaciones muestran, primero, que el aprendizaje invertido mejora el rendimiento y la motivación (Amstelveen, 2019; Chien y Hsieh, 2018), y segundo, una gran predisposición hacia este método, tanto por docentes como por discentes (Dafonte-Gómez et al., 2018; Sacristán et al., 2017), quienes ofrecen valoraciones positivas acerca de tal innovación (Cid-Cid et al., 2018), especialmente de aquellas que propician una mejora en el rendimiento del alumnado y -en particular- de las calificaciones obtenidas (Adams y Dove, 2018; Amstelveen, 2019; Sun et al., 2018).

Por todo lo expuesto, los docentes que recurren a este tipo de metodologías deben disponer de niveles adecuados en las competencias concernientes con la autonomía e iniciativa personal, la competencia digital, social y ciudadanía (Merono et al., 2018). A pesar de ello, la literatura revela que el nivel del profesorado en competencia digital suele ser medio bajo, hecho que condiciona en gran medida la eficacia de métodos innovadores de aprendizaje (Martín-Párraga et al., 2023).

Método

Resultados

En este apartado se ofrecen los resultados del análisis de las variables anteriormente indicadas, y del nivel de competencia digital de los docentes de la materia de Matemáticas. Según los datos de la figura 1, el 54,33 % de los encuestados han usado -en distinto grado- el aprendizaje invertido, en contraposición del 45,67 % que no lo ha usado nunca, lo que muestra que es un método de interés entre los docentes.

Figura 3: Utilización del aprendizaje invertido por parte del profesorado

Aquellos profesionales que no hacen uso del aprendizaje invertido en los procesos formativos, se escudan en el déficit formativo que presentan en competencia digital y a la negativa hacia el uso de las TIC en los procesos de enseñanza y aprendizaje, como se muestra en la figura 2.

Figura 4: Motivos por los que el profesorado no utiliza el aprendizaje invertido

Los docentes revelan diversos niveles de competencia digital. En este caso, tal y como se observa en la tabla 3, presentan un nivel conocimiento bajo en lo alusivo a las destrezas de comunicación y colaboración (CD2), mientras que muestran altos niveles aptitudinales en las destrezas concernientes a la información y alfabetización informacional (CD1) y en creación de contenidos digitales (CD3). De forma más específica, el área competencial de identificación de lagunas en la competencia digital es el que alcanza mayor nivel. Por el contrario, el que refleja un nivel más bajo es la netiqueta.

En la figura 3 se muestra la comparación entre las puntuaciones medias obtenidas en cada una de las áreas competenciales analizadas. En este caso, se puede observar que, de forma general, el nivel de calificación de los docentes está por encima de la media ideal. Como se indicó anteriormente, las dimensiones competenciales conexas a la información y alfabetización informacional, y a la creación de contenidos digitales, son las que se encuentran por encima de la media, al igual que parte de las relacionadas con el área de resolución de problemas. Las dimensiones del área de seguridad se encuentran situadas cercanas a los valores centrales, salvo la protección de la salud que adquiere puntuaciones por debajo de lo deseado. En cambio, las dimensiones que aglutina el área de comunicación y colaboración se sitúan por debajo de la media, tanto de la totalizada como de la ideal.

Figura 3: Distribución de las medias en las áreas competenciales

Respecto a la relación establecida entre la frecuencia de uso del aprendizaje invertido y el área de información y alfabetización informacional, las pruebas de ji al cuadrado revelan que las correlaciones son significantes a nivel estadístico en las tres dimensiones que conforman tal área competencial. En este caso, las dimensiones relacionadas con la navegación, búsqueda, filtrado de información, datos y contenidos digitales y en información, datos y contenidos digitales muestran una fuerza de relación media, mientras que en almacenamiento y recuperación de datos y contenidos digitales se muestra una relación baja, según los valores obtenidos en la prueba de V de Cramer (tabla 4).

En el área de comunicación y colaboración no se observan correlaciones significantes a nivel estadístico, no ofreciendo ningún tipo de incidencia en el uso del aprendizaje invertido (tabla 5).

En creación de contenidos digitales, se alcanzan relaciones significativas a nivel estadístico en todas las áreas que la componen. En todos los casos, la fuerza de relación resultante es baja, según marca el estadístico V de Cramer (tabla 6).

En seguridad, las dimensiones en protección de datos personales e identidad digital, en protección de la salud y en protección del entorno ofrecen relaciones significativas con la variable de frecuencia de uso del aprendizaje invertido. La fuerza de asociación en todos los casos es baja, según marca el test V de Cramer (tabla 7).

En el área de resolución de problemas, los resultados se muestran dispares. En las dimensiones en innovación y uso de la tecnología digital de forma creativa y en identificación de lagunas en la competencia digital, las relaciones señaladas revelan significancia estadística, con una fuerza de relación de tipo medio, según la prueba V de Cramer. En cambio, el resto de dimensiones no ofrecen datos significativos a nivel estadístico (tabla 8).

La relación establecida entre las variables que componen las diferentes dimensiones, consideradas en este caso como variables independientes, sobre la frecuencia de uso del aprendizaje invertido (tabla 9), los estadísticos empleados en el modelo de regresión múltiple alcanzan la significancia [F(124,309) = 34,237; p< 0,001], explicando el 74,6% de la varianza. Las variables que reflejan un efecto significativo y que condicionan a la variable dependiente FUTFL son la navegación, búsqueda, filtrado de información, datos y contenidos digitales; almacenamiento y recuperación de datos y contenidos digitales; interacción mediante las tecnologías digitales; participación en línea; desarrollo de contenidos digitales; programación; protección de dispositivos; protección de datos personales e identidad digital; protección de la salud; protección del entorno; innovación y uso de la tecnología digital de forma creativa e identificación de lagunas en la competencia digital.