Apertura

En los últimos años, la conjunción de la pedagogía y la tecnología ha brindado a los docentes la oportunidad de enriquecer significativamente su labor en el aula. Un ejemplo de este avance es el modelo de conocimiento pedagógico didáctico tecnológico (TPACK, por sus siglas en inglés), que ha demostrado ser una herramienta muy útil para el desarrollo de prácticas educativas (Muñoz-Delgado, 2020).

En la enseñanza de materias relacionadas con conceptos técnicos y de programación, se enfrenta el desafío de garantizar que los estudiantes no solo adquieran conocimientos, sino que también los comprendan y puedan aplicarlos de manera efectiva en la práctica. Esto implica desarrollar en los alumnos capacidades específicas, como la abstracción, la representación de conceptos y el análisis detallado (Martínez Allende et al., 2022). Sin embargo, muchos estudiantes encuentran dificultades para adquirir estas habilidades debido a la complejidad inherente de los problemas que deben resolver, lo que resalta la necesidad de implementar estrategias pedagógicas efectivas que promuevan un aprendizaje profundo y significativo en estas áreas (Narváez-Díaz y López-Martínez, 2022).

Al combinar el modelo TPACK (que incluye conocimientos tecnológicos, pedagógicos y de contenido), con la realidad virtual (RV), es posible proporcionar a los estudiantes una experiencia de aprendizaje más efectiva y significativa. Esta integración mejora la comprensión de los conceptos de programación, a la vez que fomenta las capacidades de abstracción, representación y análisis, requeridas para resolver problemas complejos en este campo (Hernández-Valerio, 2021). De esta manera, la RV emerge como una herramienta prometedora para abordar los desafíos inherentes a la enseñanza de programación y la preparación de los estudiantes para enfrentar los retos del mundo digital actual (Hernández-Valerio, 2021).

La RV, definida como la interacción del usuario con un mundo generado en 3D, ofrece una experiencia inmersiva que rompe la barrera humano-máquina: los usuarios pueden explorar entornos virtuales mediante movimientos realizados con la cabeza o el cuerpo que son trasformados al escenario digital donde se encuentran, lo que provoca en el usuario una sensación de participación y presencia activa (Toala-Palma et al., 2020).

Dada la proliferación de ambientes de RV, es posible crear espacios educativos virtuales que permitan a los estudiantes explorar conceptos de programación de manera práctica y visualmente estimulante (Agoi & Muraina, 2022). En estos, los alumnos pueden interactuar en entornos de programación virtuales, donde conceptos abstractos como el código y sus estructuras se visualizan de manera tangible y manipulable en un espacio tridimensional, lo que facilita una comprensión más profunda de dichos términos, y ofrece a cada participante rutas de aprendizaje personalizadas y adaptativas (Magallanes-Rodríguez et al., 2021).

Así, el objetivo de esta investigación fue desarrollar una herramienta de realidad virtual gamificada que sirviera como recurso para transformar y mejorar el proceso de enseñanza de la programación a través del modelo TPACK.

Para el presente proyecto se seleccionó una muestra por conveniencia de 49 estudiantes provenientes de los diversos planes de estudio que integran la Facultad de Informática de la Universidad Autónoma de Querétaro, México. Los criterios tomados en cuenta para los participantes fueron: estar inscrito en la Facultad de Informática, pertenecer al primer semestre de cualquier plan de estudios y estar cursando la materia de Introducción a la Programación. La muestra estuvo compuesta por 35 estudiantes de Ingeniería de Software, seis estudiantes de Ingeniería en Computación, cinco estudiantes de la Licenciatura en Informática, dos estudiantes de Ingeniería en Telecomunicaciones y un estudiante de la Licenciatura en Administración de Tecnologías de la Información.

El enfoque adoptado para este estudio fue cuantitativo, elegido por su idoneidad para recolectar y analizar datos con el fin de reducirlos, categorizarlos, clarificarlos, sintetizarlos y compararlos. Este enfoque proporciona una visión más completa de la realidad en relación con el objeto de estudio (Sampieri et al., 2014). La investigación se llevó a cabo con un diseño experimental, permitiendo determinar, a través de métodos estadísticos, si la transformación y mejora de la enseñanza de las materias de programación mediante una herramienta de realidad virtual y la implementación del modelo TPACK son variables comprobables. Entre las variables dependientes se consideraron aspectos contextuales, técnicos y pedagógicos, mientras que la variable independiente fue el nivel de conocimiento adquirido.

El proceso de investigación se desarrolló de la siguiente manera. En un primer momento se definió el problema y se llevó a cabo una revisión bibliográfica sobre la RV, el modelo TPACK y la implementación de la gamificación. Posteriormente, se aplicó un instrumento para recopilar la información necesaria, permitiendo así realizar un análisis que sirvió como base para comprender las características indispensables para la aplicación de RV en la enseñanza de programación. Estos datos fueron fundamentales para el análisis y la posterior creación de la aplicación de RV denominada Hello Bomb.

Este juego está diseñado para que un estudiante observe en la pantalla el menú donde se exponen dos fólderes con opciones seleccionables y el otro estudiante le proporcione las instrucciones que debe seguir dentro del juego. Al inicio, mediante el uso del casco de realidad virtual, se proporciona un videotutorial donde se explica la secuencia del juego y la interfaz de este. Una vez desarrollado y puesto en práctica el videojuego Hello Bomb, se procedió a recopilar los resultados a través de encuestas aplicadas a estudiantes y docentes, con la finalidad de determinar si se cumplió el objetivo de la investigación.

Como primer punto de esta investigación, es crucial resaltar el desarrollo de la aplicación de realidad virtual Hello Bomb. Para ello, se empleó un casco standalone denominado Oculus Go, diseñado por Meta Platforms (anteriormente conocida como Facebook Inc). Este dispositivo cuenta con una capacidad de almacenamiento de 64 GB y funciona bajo su propio sistema operativo, basado en Android. Equipado con un procesador Qualcomm Snapdragon 821 y 3 GB de memoria RAM, el Oculus Go presenta una pantalla LCD integrada de 5.5 pulgadas, con una resolución de 2560x1440 y una frecuencia de actualización de 60 a 72 Hz, respaldada por una tarjeta gráfica Adreno 530. Además, tiene bocinas estéreo integradas, un control manual, conectividad Bluetooth 4.1 y wifi, así como una tienda en línea para la adquisición de aplicaciones (Hernández-Valerio, 2021).

La plataforma seleccionada para crear el videojuego fue Unity, debido principalmente a la corta curva de aprendizaje que ofrece, gracias a su interfaz intuitiva. Esta característica la convierte en una herramienta ideal para el desarrollo de la aplicación, facilitando el proceso y permitiendo una rápida familiarización con sus funciones y herramientas. La biblioteca que se utilizó para realizar la aplicación fue XR Toolkit, la cual permite crear elementos con los que el usuario podrá interactuar con su entorno a través del control.

La aplicación Hello Bomb está compuesta por cuatro módulos que van avanzando de acuerdo con el entendimiento y la comprensión de los estudiantes. Se optó por el diseño de la desactivación de una bomba debido a que es un juego en el que los estudiantes pueden encontrar interés de acuerdo con su edad y las características encontradas tras la aplicación del instrumento de diagnóstico. A continuación, se describe cada uno de los módulos incluidos en el videojuego.

El primer módulo consiste en la desactivación general de la bomba, en donde se muestra la cuenta regresiva, un contador de intentos erróneos, un foco rojo que indica que la bomba está activa y un botón para apagarla en caso de haber cumplido con los demás módulos (ver figura 2).

El segundo módulo tiene como objetivo reforzar el tema de variables entre los estudiantes, por lo que se presentan cuatro pantallas con diferentes mensajes para el usuario, donde deben identificarse los distintos tipos de datos mostrados. En el lado derecho de cada pantalla se encuentra un botón que cambia de color al ser presionado, entre morado, azul, verde y amarillo. Además, junto a cada pantalla se muestra un foco rojo que indica que la sección aún no ha sido resuelta. Al hacer clic en el botón de validación que se encuentra debajo, en caso de solucionarse, cambiará a color verde (ver figura 3).

El tercer módulo aborda el tema de la toma de decisiones, relacionado con las estructuras de flujo en la programación. En esta sección se presentan tres pantallas con mensajes que el jugador debe verificar para determinar si cumplen o no con las instrucciones del otro jugador. Cada pantalla muestra dos botones con los textos “sí” y “no”, los cuales el jugador debe presionar según las indicaciones de su compañero. Asimismo, este módulo incluye un botón de validación y una serie de indicadores luminosos que señalan si la sección está activa o inactiva (ver figura 4).

El cuarto módulo se enfoca en enseñar las estructuras de control. En este se presenta una única pantalla, donde se realiza la acción de girar una perilla un número determinado de veces. Posteriormente, se valida esta acción mediante un indicador luminoso, lo que permite desactivar esta sección (ver figura 5).

Una vez implementada el juego de RV, se aplicaron los instrumentos a docentes y estudiantes. Como se mencionó, los resultados obtenidos de los estudiantes se categorizaron en tres variables. En el aspecto contextual, se les preguntó sobre su uso de videojuegos en la vida diaria; la mayoría de los participantes informó que juega videojuegos regularmente, e indicaron que lo hacen como una forma de entretenimiento y relajación. Sin embargo, una minoría no juega videojuegos, citando la falta de interés o tiempo como las razones principales. De igual forma, se indagó sobre sus preferencias de tipos de juegos, revelando que los favoritos pertenecen al género de acción. Este hallazgo sugiere que la aplicación, concebida como un juego de acción, fue bien recibida. La última pregunta de esta variable se centró en la frecuencia con la que los estudiantes utilizan la realidad virtual en los videojuegos, y se encontró que los participantes no suelen emplear la realidad virtual en sus juegos, lo que indica que la aplicación resultó innovadora en su enfoque educativo.

Figura 2 Fuente: captura de pantalla de Hello Bomb.

Figura 3 Fuente: captura de pantalla de Hello Bomb.

Figura 4 Fuente: captura de pantalla de Hello Bomb.

Figura 5 Fuente: captura de pantalla de Hello Bomb.

En cuanto al aspecto técnico, las preguntas más relevantes para su análisis se centraron en la dificultad para captar la atención de los estudiantes, la cual fue considerada normal por 63.3% de los encuestados. Otro ítem importante buscaba evaluar la facilidad de comprensión de los elementos de RV y su relación con los conceptos de programación para alcanzar los objetivos establecidos. En este sentido, 40.8% de los participantes consideró que esta facilidad se ubicaba en una escala de normal a fácil, seguido por 12.2% que la clasificó como difícil y 6.1% que la encontró muy fácil. Finalmente, se evaluó el nivel de habilidad requerido por parte de los estudiantes para superar los desafíos del juego. De los encuestados, 51% consideró que tenían la habilidad suficiente para afrontarlos, mientras que 34.7% lo percibió como un desafío moderado, y 8.2% como muy exigente.

Por último, en el aspecto pedagógico se buscó resaltar la importancia significativa de la integración de herramientas de RV en la educación. Esta variable evaluó el nivel de aprendizaje que los estudiantes pudieron alcanzar mediante el uso de la aplicación, por lo que las preguntas más relevantes abordaron la atracción que sintieron hacia la idea de incorporar videojuegos en las clases de programación. Poco más de la mitad de los encuestados (57.1%) estuvo totalmente de acuerdo con esta afirmación. De igual forma, se preguntó la percepción sobre el uso de videojuegos para facilitar un mayor aprendizaje en relación con los conceptos de programación, obteniendo que 44.9% creía que estos elementos influían bastante en su aprendizaje en esta materia. En última instancia, se midió la frecuencia con la que se empleaban los conceptos teóricos para resolver los desafíos del juego, aspecto considerado fundamental en la materia de programación. En este sentido, 38.8% de los estudiantes lo clasificó como “casi siempre” en una escala de frecuencia.

Por su parte, con el instrumento aplicado a los docentes se buscó determinar si los profesores percibían una transformación en las clases gracias a la aplicación de RV. Los resultados revelaron que 95.5% de los participantes estuvo muy de acuerdo con esta afirmación; además, resalta que encontraron atractiva la herramienta en el contexto de la enseñanza de programación. En cuanto al área de programación, 90.9% de los docentes estuvo de acuerdo en que el uso de software educativo permitiría a los estudiantes un mayor aprovechamiento de los conceptos de programación, mientras que 81.8% opinó que en el videojuego se utilizan los conceptos teóricos para resolver problemas de forma frecuente.

La relación entre los videojuegos, la toma de decisiones y la práctica educativa ha sido ampliamente discutida en la literatura reciente. Diversos estudios han explorado cómo estas herramientas pueden ser aprovechadas en contextos educativos, subrayando tanto sus beneficios como sus posibles limitaciones. A continuación, se presenta una comparación entre nuestra investigación y otros estudios relevantes en el campo.

Es importante mencionar que esta investigación tiene similitud con la de Rodríguez et al. (2022), quien piensa que los videojuegos proporcionan una combinación entre la práctica, la toma de decisiones y el análisis de las consecuencias, que son aprovechadas por los docentes para poder hacer uso de herramientas de RV. Asimismo, cabe señalar que tiene ligeras diferencias con el estudio hecho por Fienco Campozano (2023), donde se habla sobre la preparación de los docentes en cuanto a sus limitaciones tecnológicas; esto, aunque es un buen punto a tener en cuenta en otras áreas en donde se deban implementar tecnologías, no es un factor presente en este estudio, ya que los profesores involucrados en esta investigación estaban preparados en el ámbito de las tecnologías de información.

Por último, es relevante destacar la similitud con el estudio realizado por Salcedo et al. (2021), donde el uso del modelo TPACK en la enseñanza de matemáticas contribuyó a que los estudiantes desarrollaran conocimientos teóricos de manera instruccional, basados en aspectos emocionales, pedagógicos, disciplinares y tecnológicos. Este enfoque también influyó positivamente en la materia de programación, al promover una transformación y mejora significativa en el proceso de aprendizaje.

Es crucial reconocer que el proceso de enseñanzaaprendizaje debe ajustarse a las particularidades de las materias impartidas para favorecer la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en clase. Esta necesidad es especialmente relevante en las materias consideradas “duras”, donde los requisitos de abstracción y comprensión de conceptos teóricos dificultan la aplicación práctica de manera significativa.

También puede precisarse que la aplicación de RV tiene la capacidad de transportar al estudiante fuera de su entorno habitual, esto tiene el potencial de cumplir con una de las principales características de la gamificación: que el estudiante aprenda mientras juega. Con el uso de la aplicación, el estudiante puede liberarse de la presión o la inseguridad asociada con la falta de comprensión de los conceptos vistos en clase, esto los lleva a sentirse más interesados y capacitados para aprender.

El uso de la metodología TPACK resultó fundamental en este proyecto, ya que permitió a los docentes integrar eficazmente la aplicación de RV en las actividades de clase de manera fluida. Esto facilitó una aceptación inmediata tanto por parte de los estudiantes como de los profesores, y contribuyó a resolver los principales desafíos asociados con la enseñanza. Estos resultados sugieren que esta herramienta podría ser aplicada con éxito en otras materias.

Al realizar una investigación con rigor metodológico, es esencial identificar y discutir los factores que limitaron el estudio para una evaluación más completa de los resultados. Una de las restricciones principales de esta investigación fue el tamaño de la muestra, lo cual podría haber afectado la validez y la generalización de los resultados. Una muestra más amplia habría permitido validar los hallazgos obtenidos de forma más eficaz. Por esta razón debe reconocerse que no es posible generalizar que todos los estudiantes que utilicen la herramienta obtendrán los mismos resultados. Además, otros posibles factores limitantes incluyen la duración del estudio, la disponibilidad de recursos y las restricciones de tiempo. Estos aspectos deben tenerse en cuenta al interpretar los resultados y al considerar posibles áreas de mejora para futuras investigaciones.