3.01 Escuela de Ingeniería

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Análisis de clusters y de trayectorias de motivación de estudiantes de un curso de programación en modalidad remota de emergencia
(2022) Jahr Andrade, Andrés Sebastián; Herskovic, Valeria; Muñoz Gama, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La pandemia de COVID-19 trajo consigo consecuencias no solo en el ámbito de salud y económico, sino que también en educación. Las personas se vieron obligadas a cumplir estrictos protocolos sanitarios los cuales implicaron, entre otras cosas, restricciones de desplazamiento y cuarentenas. En consecuencia, sin mas opción, los centros educacionales se vieron obligados a pasar a un formato remoto, modalidad conocida como aprendizaje remoto de emergencia, o emergency remote teaching (ERT). ERT tiene consecuencias para profesores y estudiantes, las cuales podrían afectar la motivación y, por ende, el aprendizaje de estos últimos. Con la finalidad de analizar dicha situación se realizaron 3 encuestas en un curso universitario de programación, las cuales incluían preguntas del Motivated Strageties for Learning Questionnaire (MSLQ), cuestionario autoreporte que evalúa la motivación académica de los estudiantes en distintas escalas; preguntas demográficas y descriptivas, y preguntas respecto a la preocupación por el COVID-19. A partir de lo anterior, se generaron perfiles de estudiantes utilizando el método de clusterización k-means y se analizaron sus diferencias con diversas pruebas estadísticas. Adicionalmente, se generaron trayectorias de motivación considerando los 3 periodos estudiados. A raíz de ello se descubrió la existencia de 4 perfiles de estudiantes. El perfil más adaptativo tuvo una alta motivación, además de verse más preparado y menos frustrado con las condiciones del ERT. Sin embargo, tuvo los niveles mas altos de preocupación por el COVID-19. El perfil menos adaptativo, se comporto en general como un espejo de las variables del más adaptativo, siendo el cluster con mayor representación de mujeres. En lo que respecta a trayectorias, se evidenciaron diversas variaciones motivacionales a través del tiempo. Por último, se mostraron claras diferencias entre las trayectorias de los estudiantes más y menos preocupados por el COVID-19.
Análisis de la relación entre las componentes de creatividad y madurez lingüística en escolares de octavo básico y primero medio
(2022) Castillo Gutiérrez, Franco Fabián; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El papel de la creatividad en el medio educativo es innegable. Es una herramienta facilitadora de medios y procesos (Lara, 2012). A pesar de estas cualidades, el sistema educativo chileno no se ha encargado de fomentar esta característica en sus estudiantes y solo ha cumplido con los aspectos curriculares que exige el estado (Araya, 2020). En investigaciones recientes, se ha buscado implementar nuevas metodologías de enseñanza, que buscan fortalecer el pensamiento creativo. Una de ellas, corresponde a la metodología de enseñanza por analogía, donde se busca enseñar un concepto desconocido, a través de un concepto conocido, teniendo en cuenta que ambos conceptos pertenecen a áreas de conocimiento distintas. Sin embargo, las áreas de conocimiento en cada estudiante son subjetivas, y en versiones anteriores de la aplicación de esta metodología se planteaba la interrogante de cómo estandarizar estos dominios. Ante la problemática anterior, aparece el concepto de madurez lingüística, que es una variable ideal para medir el conocimiento del mundo, además de ser un aspecto cuantificable. Así, en esta investigación, se plantea la necesidad de analizar la relación que existe entre la creatividad y la madurez lingüística, a partir de la respuesta de 249 alumnos de octavo básico y primer año de enseñanza media de 7 colegios de la ciudad de Santiago de Chile. A través de la aplicación de análisis estadísticos a los resultados de las pruebas que miden madurez lingüística (test SELMA y pruebas de fluidez verbal) y creatividad (Test de usos múltiples de Guildford), se logró observar que ambos conceptos están correlacionados positivamente y de manera significativa con un valor de 0,76. Además, de que la madurez lingüística permita explicar significativamente el concepto de creatividad, en diversas regresiones lineales realizadas.
Análisis de trayectorias de estudiantes en programas de alerta temprana adaptando técnicas de process mining
(2023) Stuardo Lobos, Carolina; Sepúlveda Fernández, Marcos Ernesto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En los últimos tiempos, varias universidades han implementado Programas de Alerta Temprana (PAT) para mitigar el problema de la retención estudiantil, sin embargo, existen pocas propuestas en la literatura para analizar y comprender la evolución de las alertas recibidas por los estudiantes a lo largo del tiempo. Analizar cómo funciona un PAT a lo largo del tiempo permite comprender el efecto real que el programa tiene en los estudiantes. Además, facilita la evaluación de los criterios de alerta y medidas de apoyo. Este trabajo propone un análisis de un PAT que pone énfasis en la trayectoria de alertas recibidas por cada estudiante a través de la adaptación de técnicas de Process Mining. En particular, el análisis propuesto se aplica a los datos del PAT implementado en 2019 por la Pontificia Universidad Católica de Chile. Se obtuvieron modelos que facilitan la visualización de trayectorias de alerta. En ellos se observó que, en el caso particular analizado, alertar solo considerando el promedio ponderado acumulado dificulta la identificación de riesgos semestrales. Además, se identificó que la suspensión no es una buena medida de apoyo para los estudiantes alertados. También se observaron diferencias en las trayectorias de cada carrera analizada, y se identificó que las trayectorias de alerta en una carrera dependen de la vía de ingreso y del tipo de institución educativa de procedencia. Se concluye que el análisis propuesto contribuye a comprender las trayectorias de los estudiantes alertados, facilitando la visualización del impacto y evolución de la implementación del PAT, tanto a nivel individual como a nivel de grupos de estudiantes. El análisis puede ser adaptado y replicado en otros PAT, para comprender el efecto dinámico en el tiempo, más allá del indicador final de la tasa de deserción.
Análisis, modelación y diseño de una política eficiente en la asignación de becas escolares: caso JUNAEB
(2024) Redondo Carrasco, Sofía Andrea; Cataldo Cornejo, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este artículo se propone un enfoque de solución para un problema de asignación de becas escolares, el cual considera restricciones presupuestarias e incertidumbre en la duración de las becas otorgadas. Su objetivo es maximizar el puntaje de postulación asociado a los estudiantes becados sujeto a dos condiciones: (1) no se le puede asignar una beca a un postulante si no se le han asignado becas a todos los estudiantes con mayor puntaje de postulación que este; y (2) el presupuesto disponible anualmente debe alcanzar por lo menos para mantener las becas de todos los becados que renuevan su beca anualmente. El enfoque de solución propuesto, el cual se basa en la formulación y resolución aproximada de un proceso de decisión Markoviano, proporciona una forma sistemática de identificar políticas de asignación de becas que hacen un uso eficiente del presupuesto anual disponible. Los beneficios que se pueden obtener a partir del uso del enfoque de solución propuesto se evaluan y comparan con los de procedimientos existentes mediante la simulación del proceso de asignación de becas de la Junta Nacional de Auxilio Escolar y Becas (JUNAEB), Chile. Los resultados sugieren que el enfoque de solución propuesto permitiría becar, en promedio, al menos un 4% más de postulantes anualmente. Lo anterior se traduciría, en promedio, en al menos un 6% más de becados cada año sin tener que aumentar el presupuesto disponible.
Andiamaje tecnológico para la escritura: diseño e implementación de una plataforma para el desarrollo del pensamiento crítico en la Educación Superior
(2023) Navarro Tapia, Nicolás Baltazar; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Lograr un pensamiento crítico profundo y argumentos sólidos no es sólo el dominio de recursos lingüísticos específicos; también es fundamental desarrollar los procesos cognitivos implicados en la formulación y explicación de una idea. Desarrollar habilidades que apoyen la formación disciplinar del proceso de escritura es uno de los retos actuales. Este estudio se propuso investigar el impacto de una herramienta de andamiaje tecnológico en el desarrollo de la escritura académica de estudiantes universitarios chilenos. El objetivo principal era explorar cómo la herramienta puede mejorar la escritura académica de los estudiantes. En el primer capítulo se introduce y contextualiza la oportunidad de investigación y luego se entregan detalles de la herramienta propuesta. En el segundo capítulo, se incluye el artículo científico “Andamiaje tecnológico para el desarrollo de la escritura y el pensamiento crítico: un modelo integral para la ayuda a la escritura en la educación superior”. Donde se detalla en profundidad el modelo teórico, la metodología y los resultados. El estudio siguio un método mixto; por un lado, se analiza cuantitativamente el desarrollo de las habilidades de escritura y pensamiento crítico, y por otro lado, se analiza cualitativamente la experiencia del estudiante con el uso de la plataforma. Los resultados muestran un aumento de las medidas en las habilidades de interpretación, análisis, explicación y evaluación, y en la comunicación escrita, y las percepciones de los estudiantes sobre su desempeño.
Comparación de actividades tangibles y virtuales para el desarrollo del pensamiento computacional
(2022) Allendes Rabí, Carolina Paz; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El pensamiento computacional cada día toma más importancia en el mundo académico, lo que ha llevado a muchos países a incluir las habilidades de pensamiento computacional en sus planes de estudio. Existen varios enfoques para enseñar pensamiento computacional, pero principalmente se utilizan dos modalidades: actividades conectadas, que incluyen la robótica y programación con bloques, y actividades desconectadas para los alumnos más jóvenes. Si bien ambas modalidades son un aporte en el desarrollo de estas habilidades, existen diferencias en la implementación, forma de enseñanza y costo, que dejan a los establecimientos educacionales en duda al momento de decidir qué actividad utilizar en sus clases. El objetivo de este trabajo es comparar dos modalidades de aprendizaje de un juego educativo que busca apoyar al desarrollo de las habilidades de pensamiento computacional. Para alcanzar este objetivo, se desarrollaron dos versiones (tangible y virtual) de un juego educativo llamado Quesix, en donde los participantes deben resolver ejercicios matemáticos para poder programar a un ratón robótico que busca recolectar quesos que se encuentran en un laberinto lleno de trampas. Los resultados muestran que ambas versiones son igual de atractivas con respecto a la inmersión en el juego. Por un lado, se observa que el juego tangible permite una mediación grupal más efectiva, permitiendo una mejor comunicación entre los estudiantes. Por otro lado, se concluye que el juego virtual permite un trabajo más efectivo, considerada una herramienta rápida y eficaz para ejercitar programación dentro de cualquier asignatura. Por último, se evidencia que ambas versiones son igualmente válidas para la ejercitación de los contenidos matemáticos.
¿Las competencias transversales se pueden aprender? Creencias y expectativas de los ingenieros e ingenieras?
(2023) Ortiz Yáñez, Andrea; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Integrar la educación en ingeniería con el desarrollo de competencias transversales sigue siendo un desafío. Las creencias de las personas sobre el aprendizaje impactan en sus procesos de aprendizaje. Por lo tanto, necesitamos comprender la mentalidad de los graduados y graduadas de ingeniería para determinar las mejores prácticas que promuevan el desarrollo de competencias transversales. Este estudio tiene como objetivo responder a las siguientes preguntas de investigación: ¿Qué competencias perciben los ingenieros e ingenieras que necesitan en el lugar de trabajo y cómo se posicionan con respecto a estas competencias? ¿Qué creencias de aprendizaje tienen los graduados y graduadas de ingeniería con respecto a las competencias requeridas en el lugar de trabajo? Para responder a estas preguntas, utilizamos la Teoría Fundamentada para analizar las experiencias de los y las ex estudiantes de ingeniería a través de entrevistas semiestructuradas. Guiados por los hallazgos de una técnica de muestreo intencional, utilizamos un muestreo teórico con un grupo de ex estudiantes de ingeniería. Los participantes perciben las competencias transversales y técnicas como independientes, siendo las competencias transversales las más relevantes para el éxito laboral. Además, los participantes se consideran poseedores de estas competencias. Nuestros hallazgos identifican cuatro creencias de aprendizaje: 1) Una característica personal esencial que el contexto puede influir 2) Un resultado de aprendizaje determinado por experiencias tempranas 3) Un proceso de aprendizaje asociado con experiencias de aprendizaje informal 4) Un proceso de aprendizaje asociado con las experiencias formales de aprendizaje. Este estudio reconoce las diferencias de percepción entre los y las ex estudiantes y la industria con respecto a la posesión de competencias transversales. También destacamos la necesidad de posicionar estas competencias como "aprendibles” durante las clases.
Critical thinking development in higher education
(2023) López Rojas, Felipe Ignacio; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
The labour market is rapidly evolving due to technological advances, provoking the need of workers to prepare for this change. The "21st Century Skills" emerged as an answer to this context, proposing skills such as critical thinking, among others, that could help prepare workers for this new scenario. The development of critical thinking has been consistently studied in higher education. However, critical thinking has not been able to develop successfully in technical and vocational education and training since there is a focus on the acquisition of practical skills. In Chile, where technical and vocational education and training is a potential avenue for social mobility, it's crucial to develop critical thinking skills among students, considering the significant impact they will have on the future job market. This research contributes on how to develop critical thinking in higher education. Critical thinking was defined as a taxonomy of the sub-skills of interpretation, analysis, inference, evaluation, argumentation, and metacognition. From this definition, a procedure to develop critical thinking assessment instruments for specific cultures was developed by creating three different instruments which were validated in different higher education institutions from Chile and Taiwan. This allowed to create different assessment instruments, that were later used in a technical and vocational education and training institution in Chile to prove if a methodology to develop critical thinking was successful or not. Additionally, a study of the relation between peer assessment and self-assessment (widely recognized activities to develop critical thinking) was done in a higher education institution in Chile when developing critical thinking. The contributions of this thesis are: 1. Developed a procedure to create culture-dependent critical thinking assessment instruments, enhancing the accuracy of assessments across various cultural contexts. 2. Demonstrated that instruments created from this procedure are equivalent internally, enabling their use in pre- and post-test settings across different research contexts. 3. Designed a class methodology that effectively fosters critical thinking within technical and vocational education and training, with potential for application across various contexts in this type of education. 4. Identified discussion and real-world topics as key strategies for enhancing critical thinking development within technical and vocational education and training. 5. Validated empirically the positive impact of peer assessment and self-assessment on the development of critical thinking. 6. Validated empirically that peer assessment has a bigger impact than self-assessment on the development of critical thinking.
Desarrollo de habilidades del pensamiento crítico en un curso online, basado en proyecto
(2022) Harcha Medina, Jorge Esteban; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
De las instituciones educacionales se espera que contribuyan al desarrollo del pensamiento crítico de los estudiantes. Debido al COVID-19, aumentó el interés por la enseñanza en línea (online, en inglés). Dado lo anterior, el objetivo de este estudio es diseñar una estrategia para promover el pensamiento crítico en un contexto online para alumnos de primer año de pregrado. Se llevó a cabo una intervención con 834 estudiantes en una escuela de Ingeniería; intervención que contenía cinco actividades diseñadas para desarrollar el pensamiento crítico. Tanto el grupo experimental, como de control, trabajaron bajo una estrategia de Aprendizaje Basado en Proyectos, mientras que al grupo experimental se le entregó un marco de trabajo para un proceso de regulación social compartida. Todos los estudiantes realizaron dos pruebas idénticas, pruebas pre y post, es decir, antes y después de la intervención, para así poder medir el impacto de la intervención en el pensamiento crítico de los estudiantes. Ambas estrategias, experimental y de control, se desempeñaron significativamente mejor en la prueba post, lo que sugiere que el aprendizaje en línea basado en proyectos, mejora el pensamiento crítico. Sin embargo, aquellos que trabajaron bajo un marco de trabajo para la regulación social compartida -grupo experimental-, tuvieron una mejora significativamente mayor a la mejora del grupo de control. En este sentido, el marco de trabajo para la regulación social compartida entregado al grupo experimental, y la retroalimentación entregada, probaron ser piezas claves para el desarrollo del pensamiento crítico. Este estudio muestra que el aprendizaje en línea basado en proyectos promueve el desarrollo del pensamiento crítico, así como también el brindarle a los estudiantes un marco de trabajo para la regulación social compartida significa un gran impacto.
Desarrollo de un artefacto de software para la aplicación de minería de procesos en procesos desconectados de sistemas de información
(2022) Leiva Sánchez, Luis Ignacio; Muñoz Gama, Jorge; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los procesos son secuencias de acciones llevadas a cabo con un fin determinado. Dentro de las ciencias de la computación, se han desarrollado técnicas y algoritmos para extraer información de estos, por ejemplo, en la disciplina de Minería de Procesos. Sin embargo, existe un grupo de procesos en los que no se pueden utilizar, ya que no son soportados por sistemas de información, y por ende, no existe un registro computacional de los eventos ocurridos. Estos son denominados procesos desconectados. Recientemente surgió una nueva metodología que busca apoyar el entrenamiento en procesos desconectados, POME (Process-Oriented Medical Education), compuesta de cinco etapas: creación, ejecución, enseñanza, evaluación y rediseño. Cada una de estas tiene sus propios desafíos, y este trabajo se enfoca en apoyar el etiquetado manual de los eventos que suceden dentro de un proceso desconectado, el que carece de un soporte que permita realizar esta tarea de forma fácil e intuitiva. Por ello, se plantea el desarrollo de un artefacto de software basado en Minería de Procesos, que permita implementar esta metodología en procesos desconectados, al generar registros de eventos a partir de estos, utilizar videos de ejecuciones y una lista de actividades posibles a realizar, determinadas por un modelo de procesos.
Development and assessment of collaborative problem-solving skills through technology
(2022) Rojas Miranda, Matías Ignacio; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En los últimos años, la resolución colaborativa de problemas (CPS) ha llegado a ser considera esencial en casi todas las áreas de la vida. En consecuencia, han surgido diferentes marcos teóricos e instrumentos de evaluación para medir estas habilidades. Sin embargo, se requieren más estudios aplicados sobre su implementación y evaluación en entornos educativos reales. Además, todavía hay poca investigación sobre el desarrollo de habilidades CPS entre estudiantes de primaria. En este sentido, los diseños experimentales pre-post son fundamentales para identificar nuevos métodos para desarrollar habilidades CPS. En esta tesis se abordarán dos objetivos principales, por un lado, la evaluación de las habilidades CPS, y por otro lado, el desarrollo de las habilidades CPS de estudiantes a través de la tecnología. Para ello, se aporta evidencia cuantitativa y cualitativa de una serie de estudios de intervención y experimentos de campo. Al utilizar un enfoque de investigación basada en el diseño (DBR), nuestro equipo de investigación diseñó e implementó tecnologías para avanzar en el estudio de CPS en estudiantes primaria. Luego, se realizaron sucesivos estudios de pequeña y mediana escala (entre 69 y 719 estudiantes de entre 10 y 13 años por iteración). Por tanto, este trabajo incluye: (i) el diseño y validación de una herramienta de evaluación con dos versiones equivalentes basada en un marco propuesto por la OCDE y aplicado a la actividad colaborativa. (ii) el estudio y desarrollo de un sistema de retroalimentación que utiliza técnicas de planificación automatizada para evidenciar las habilidades de CPS de estudiantes en un juego colaborativo. (iii) el diseño y estudio de un juego colaborativo que integra guiones colaborativos y herramientas de conciencia grupal que apoyan las habilidades de regulación y emociones de estudiantes de primaria. En el primer estudio, participaron un total de 719 estudiantes. Los resultados mostraron que el instrumento propuesto mide efectivamente la dimensión de resolución de problemas de las habilidades CPS. Además, los resultados permiten concluir que los puntajes obtenidos en la evaluación fueron equivalentes para las dos formas creadas y para ambos géneros. Finalmente, no hubo diferencias significativas al evaluar CPS en grupos humano-humano versus grupos humano-agente usando el instrumento propuesto. Luego, en el segundo estudio, describimos un estudio experimental en el que participaron 69 estudiantes, en el que exploramos la efectividad de la retroalimentación que se brindó en un juego colaborativo. Demostramos que la retroalimentación permitió a los estudiantes desempeñarse mejor en el juego, aumentar el diálogo de los estudiantes y de esta forma generar más instancias para demostrar sus habilidades CPS. También describimos un enfoque novedoso para monitorear planes de orden parcial de múltiples agentes que es más eficiente que los enfoques anteriores y, por lo tanto, requiere menos recursos computacionales en el aula. Finalmente, en el tercer estudio se realizó una intervención con un grupo experimental y uno de control a una muestra de 223. Las actitudes de los estudiantes hacia la colaboración se evaluaron antes y después de la intervención con un juego colaborativo. Además, una semana después de la intervención se realizó un grupo focal a 32 estudiantes de ambos grupos. El análisis cuantitativo reveló que las actitudes hacia la colaboración mejoraron significativamente entre los estudiantes del grupo experimental. Esta diferencia se puede explicar por la intervención, las actitudes iniciales de los estudiantes y sus GPA. El análisis cualitativo proporcionó evidencia de los procesos de regulación y las emociones que surgen al combinar un guión colaborativo con la conciencia grupal durante las actividades CPS. Esta tesis contribuye a la literatura de muchas formas. Primero, se proporcionó evidencia empírica de la validez de versiones equivalentes de un instrumento basado en el marco de la OCDE. Esto nos permite explorar nuevas intervenciones que buscan desarrollar habilidades CPS, además, ampliamos el conocimiento de la medición de habilidades CPS en estudiantes de primaria y agregamos hallazgos a la discusión en torno al uso de agentes virtuales en evaluación. En segundo lugar, propusimos un algoritmo de seguimiento novedoso para planes de orden parcial que se adapta mejor a los entornos educativos y que funciona mejor que otros algoritmos presentados en la literatura. También demostramos que la retroalimentación extraída de un plan permite que las habilidades de CPS de los estudiantes se evidencien durante un juego colaborativo. Finalmente, este trabajo proporciona evidencia de cómo diseñar e implementar un juego colaborativo que andamia la conciencia del grupo utilizando un guión colaborativo para apoyar las habilidades de regulación y las emociones, promoviendo así el desarrollo de las habilidades de CPS. Esta tesis contó con el apoyo de FONDECYT/CONICYT [FONDECYT 1180024].
Development of cretivity along with school instruction
(2024) Guentulle Saavedra, Victoria Alejandra; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
The term "21st century skills" refers to the abilities that students need to have today, especially considering the advancements in new technologies. Among these skills is creativity, which is essential for posing new questions and gaining new perspectives to address current challenges. Creativity is understood from a cognitive perspective in terms of problem-solving. It is widely accepted that creativity involves the ability to generate appropriate and novel solutions. Despite the importance of creativity, even where government policies have been implemented to benefit this skill, they have not yet been able to be implemented effectively either in classrooms or in teacher training programs. Key factors for fostering creativity in the classroom include divergent thinking and the use of metaphors and analogies. Analogical transfer is a methodology aimed at fostering creativity, suggesting that by comparing objects, ideas, or concepts from one domain of knowledge to another, creativity can be developed. This study contributes to the development of creativity at the school level, designing a methodology based on analogical transfer. From this, three studies were developed. First, this methodology was taught to pre-service teachers to understand their perspective and how to improve the model. In the second study, the analogical transfer methodology was used with multiple representations to teach physics to Chilean secondary students. Finally, by observing different levels of creativity in the students, we analyzed how linguistic maturity impacted creativity. Based on the studies carried out, this thesis offers a series of findings. In the first study, there is evidence that pre-service teachers recognize that there are benefits to the analogical transfer methodology, but they need to model it during their teacher training to use it in the future. In the second study, by utilizing the methodology of analogical transfer and multiple representations with the assistance of a cyber-physical system, there is evidence that this approach had benefits both for students' creativity and their academic performance. Finally, the final study suggests that there is a relationship between linguistic skills and creativity, specifically with linguistic maturity measured from text production.
Development of transversal competencies in project-based remote teaching (PBL)
(2022) Cortázar Valdés, Catalina; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La integración de las competencias transversales en la enseñanza de Ingeniería es un tema relevante. La industria requiere que los ingenieros tengan competencias técnicas y que además sean capaces de pensar críticamente, trabajar en equipo, aprender durante toda la vida, ser creativos, entre otros. A pesar que las agencias acreditadores han puesto énfasis en el desarrollo de estas competencias, la industria todavía percibe una brecha entre lo que ellos esperan y las competencias que tienen los egresados. Esta investigación contribuye a la Educación en Ingeniería y a la promoción de competencias transversales. Se realizó un diagnóstico para entender qué competencias perciben los egresados como relevantes para su éxito laboral. Si consideran que poseen o no dichas competencias y en qué momento de su vida fueron desarrolladas (creencias de aprendizaje). Luego, se diseñó una intervención utilizando metodología de aprendizaje basado en proyecto con un andamiaje basado en la regulación socialmente compartida con el objetivo de promover el desarrollo de competencias transversales en una escuela de ingeniería. Por último, se implementó esta metodología y probó, empíricamente, su contribución al desarrollo del pensamiento crítico y el trabajo en equipo. Debido a COVID-19, su implementación fue de manera remota, lo que permite extender los resultados de esta experiencia al trabajo en línea. Las contribuciones de esta tesis son: 1- Reconoce una brecha entre la percepción de la industria y egresados en relación a la posesión de competencias transversales. 2- Destaca la importancia de posicionar estas competencias como aprendibles en el aula. 3- Demuestra que las metodologías basadas en proyecto, en línea, potencian el trabajo en equipo y el pensamiento crítico. 4- Determina que la entrega de retroalimentación, por parte del cuerpo docente, relacionados al pensamiento crítico influye en su desarrollo. 5- Revela que el andamiaje basado en la regulación socialmente compartida: a. Contribuye al desarrollo del pensamiento crítico. b. Promueve un clima de trabajo positivo y una contribución simétrica de cada integrante al trabajo. c. Permite que el equipo colabore y coopere fuera del aula obteniendo mejores resultados.
Discapacidad visual en buses de Santiago : valorizando elementos de un diseño universal
(2022) Cabello Troncoso, Nicolás; Galilea Aranda, Patricia Viviana; Ortúzar Salas, Juan de Dios; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Con el objetivo de mejorar el acceso y uso de sus servicios por cualquier persona, independiente de las necesidades especiales que tengan, instituciones del transporte público como Metro y Red Metropolitana de Movilidad han implementado distintos planes de accesibilidad y mejoras en la infraestructura. Sin embargo, estos avances se han enfocado principalmente en las dificultades de las personas que se movilizan en silla de ruedas, quienes tienen necesidades muy distintas a las de individuos con otras discapacidades presentes en la sociedad, como las que sufren de discapacidad visual. Entonces, este estudio tiene como objetivo entender las necesidades de personas con discapacidad visual que acceden al transporte público a través de un paradero de buses y, a su vez, proponer la valorización de elementos que pudiesen mejorar su experiencia en el uso de buses del transporte público de Santiago. Para cumplir este objetivo, se estimó modelos de elección discreta (Logit Mixto e Híbridos) a partir de datos provenientes de una encuesta de preferencias declaradas. La estimación de modelos Híbridos permitió incorporar variables latentes asociadas a la independencia de las personas, tanto en términos de movilidad como en el uso de tecnologías. Los resultados de esta investigación indican diferencias no menores en la valorización de los elementos, y heterogeneidad en las preferencias de los usuarios, que deberían considerarse en futuras evaluaciones sociales de proyectos. En particular, se detectan diferencias en la valoración de los elementos por parte de personas que presentan discapacidad visual y por parte de quienes poseen una menor independencia al movilizarse y/o hacer uso de tecnologías. Finalmente, este estudio busca aportar en la discusión de futuras políticas públicas relacionadas al ámbito de accesibilidad universal, compartir los aprendizajes obtenidos al crear un instrumento adaptable a las necesidades de personas con discapacidad visual e incentivar futuros estudios en el área.
Enseñanza de las habilidades del siglo 21: radiografía a marcos teóricos y docentes latinoamericanos que revelan un delgado entendimiento común
(2023) Varas Domínguez, Diego; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Frente a un futuro incierto, los sistemas educativos deben entregar las habilidades necesarias para enfrentar el siglo 21. Sin embargo, ¿Cuáles son estas habilidades?, ¿Existe una definición común? ¿Cómo se desarrollan? En respuesta, este estudio busca analizar los marcos de referencias y estudios existentes, junto con la investigación de las estrategias y obstáculos que los docentes enfrentan al intentar desarrollarlas en la sala de clases. Con este fin, se ejecutó una revisión exhaustiva de la literatura entorno a las habilidades del siglo 21, junto con la realización y el análisis de un cuestionario online, que incluía open-ended questions, de 1391 docentes activos en docencia escolar en 20 países de la región. Dentro de los hallazgos encontrados, se destaca que si bien existen marcos mucho más populares que otros, los docentes muestran un delgado entendimiento común en torno a las habilidades del siglo 21. La mayoría de estos docentes no menciona las habilidades del marco reconocido como el más popular (las 4 Cs); y quienes identifican alguna de estas, reportan las mismas estrategias (Aprendizaje Basado en Proyectos, actividades de comunicación oral, estrategias de lectoescritura y trabajo en equipo), independiente de cuál de las habilidades de este marco se hubieran expresado inicialmente. Concluimos que los docentes no logran converger a un marco común entorno a estas habilidades ni en las estrategias adecuadas para su desarrollo. El presente trabajo contribuye a comprender las potenciales causas que evitan la integración de la enseñanza de estas habilidades en las salas de clases, problema que vas más allá de Latinoamérica.
Identifying and comparing course-taking patterns in stem education
(2022) Villarroel Salas, Leyla; Sepúlveda Fernández, Marcos Ernesto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las instituciones de educación superior sugieren una malla curricular a sus alumnos, sin embargo, no tienen la certeza de que los alumnos sigan sus recomendaciones. Se necesita una nueva metodología para identificar las verdaderas trayectorias que siguen los alumnos y su impacto en el rendimiento académico. A partir de esta investigación se propone un nuevo método que permite descubrir las trayectorias más comunes que siguen los alumnos para completar su major. El método utiliza algoritmos de clusterización y análisis estadísticos para comparar las trayectorias encontradas. Se realizó un caso de estudio donde se analizaron las trayectorias del major de Ciencias de la Computación de una universidad chilena utilizando el método propuesto. Como resultado se obtuvieron seis trayectorias representativas, con distinto rendimiento académico considerando el promedio de notas, la tasa de aprobación, y el tiempo que les toma completar el major. El método propuesto permite identificar que los estudiantes siguen patrones comunes en sus trayectorias, como el curso de inicio y de finalización del major, a pesar de no seguir las recomendaciones de su institución educativa. También se identificaron algunas trayectorias que pueden ser perjudiciales para el rendimiento académico de los alumnos. Por ende, analizar las trayectorias de los alumnos y distinguir cuales están relacionadas con mejores resultados académicos, en base a métricas como el promedio de notas o tasa de aprobación, puede permitirle a las instituciones educativas mejorar su planificación curricular basándose en los datos.
Interactive and explainable machine learning to improve efficiency in medical document screening
(2022) Carvallo de Ferari, Andrés Francisco; Parra Santander, Denis; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La revisión de documentos es fundamental en Medicina Basada en Evidencia (MBE) ya que busca validar evidencia científica para respaldar decisiones clínicas. Esta tesis propone una solución a la sobrecarga de información basada en active learning que busca reducir la cantidad de documentos que los médicos deben etiquetar para responder preguntas clínicas. Además, en el contexto de la pandemia COVID-19 la cantidad de artículos indexados creció exponencialmente, proponemos estrategias de sampleo de evidencia para hacer finetuning de un modelo con una pequeña proporción de toda la evidencia existente. Finalmente, mediante un estudio de usuario evaluamos si las atenciones aprendidas por un modelo basado en transformer son percibidas como útiles y si existe alguna forma mejor para visualizarlas. Con respecto a Active Learning los resultados indican que el muestro basado en incerteza combinado con representación BioBERT y un Random Forest supera a otros enfoques propuestos. Respecto a la clasificación de artículos de COVID-19, obtuvimos que el modelo XLNET supera a otros modelos del estado del arte y demostramos que podemos ahorrar más del 65% de la carga de trabajo de los expertos utilizando una estrategia de muestreo basado incerteza. Finalmente, los resultados del estudio de usuario indican que, en general, las atenciones no son percibidas como útiles para los usuarios como una forma de explicación. Sin embargo, observamos un efecto de interacción entre el encoding visual y el tipo de artículo con respecto a la percepción de utilidad de las atenciones. Además obtuvimos que los usuarios que visualizan las atenciones tienen una efectividad de un 5.27% mayor comparado a aquellos que no utilizan visualización.
Interrelación entre habilidades del siglo XXI en estudiantes escolares
(2023) Sain Gambino, Rodrigo Vicente; Nussbaum Voehl, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las habilidades del siglo XXI, tales como el pensamiento crítico, el grit (firmeza del carácter) y la creatividad han adquirido una gran importancia en nuestra sociedad actual. El propósito de esta investigación es determinar si existen interrelaciones entre dichas habilidades en un grupo de estudio correspondiente a estudiantes escolares, con el fin de sentar precedentes para investigaciones posteriores. Para obtener los datos, se utilizaron diversos instrumentos elaborados por expertos para medir estas habilidades, tanto en estudiantes de 6° básico como III° medio. Se normalizaron los puntajes en una escala de 0 a 100 para luego poder introducir los resultados en modelos de regresión lineal, con los que se puede determinar si existen relaciones estadísticamente significativas entre las distintas habilidades. A pesar de las limitaciones impuestas por la pandemia por COVID-19, que resultaron en la reducción de la cantidad inicial de estudiantes y en la eliminación de algunos instrumentos, se logró determinar que para este caso de estudio existen relaciones estadísticamente significativas entre algunas de las habilidades del siglo XXI estudiadas en ambos niveles.
Mathematical programming and K-means approach for designing balanced territorial units with competitive attractiveness for a public tender
(2023) Consolo, Micaela Guadalupe; Cataldo Cornejo, Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La investigación se enmarca en un problema de districting de entrega de servicios, en donde un territorio debe ser diseñado de tal manera de que se optimicen los recursos en una licitación de servicio de entrega de comida. Para lo anterior se diseñó un enfoque de solución en etapas. En la primera etapa a partir de algoritmos de K-means se determina la división óptima del territorio. En la segunda etapa se adapta una heurística propuesta por Kong et al. (2019), en donde se eligen los centroides de los distritos en base a criterios de balance y compacidad. En la tercera etapa se implementa una heurística para fijar variables de asignación y así disminuir la dimensionalidad del problema. Finalmente, en la cuarta etapa se elabora un modelo de programación entera mixto, el cual, en base a un indicador construido del nivel de atractividad, asigna las unidades básicas a los distintos distritos preestablecidos, buscando que los distritos sean similares en términos de atractividad y a la vez lo más compacto posibles. El enfoque de solución fue aplicado de cuatro maneras distintas a la licitación del Programa de Alimentación Escolar (PAE) de la Junta Nacional de Auxilio Escolar y Becas (JUNAEB), organismo de la administración del Estado de Chile encargado de facilitar la incorporación y permanencia en el sistema educacional de niños y jóvenes en condición de vulnerabilidad. Respecto a la situación actual nacional del PAE, las cuatro políticas entregaron mejoras porcentuales entre 33.01% y 53.79% en términos de la desviación estándar del balance de atractividad entre los distritos, y 8.54% y 21.16% en términos de la desviación estándar de compacidad entre los distritos.
El nuevo mecanismo de fijación de aranceles y su relación con la calidad de las instituciones
(2022) Iglesias Muñoz, Agustín; Reyes, Tomás H.; Paredes M., Ricardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Luego de un largo debate educacional, el año 2018 se promulgó la Ley de Educación Superior (Ley N° 21.091), que fija las nuevas reglas del sistema. La promulgación de dicha ley significa definiciones en materia de acceso, financiamiento y calidad, que repercutirán en las instituciones de educación superior de Chile (IES). En ella, no hay duda de que la instauración del régimen de gratuidad es uno de los asuntos más relevantes y que genera mayor atención. Sin embargo, existen otros elementos que quedaron instaurados mediante esta ley que serán de importancia para las IES. Uno de estos elementos es la regulación de aranceles. El nuevo mecanismo afectará el financiamiento de las IES. Este estudio tiene como objetivo identificar cuáles son las características a las que responde el cambio en el financiamiento de las instituciones y en particular, verificar si ese cambio es consistente con el mensaje de la nueva ley. Para ello se define una metodología que busca medir y comparar el cambio en el beneficio de las IES producto de las nuevas regulaciones. Conociendo qué tipo de IES, su adscripción, sus características, son las que perciben un mayor beneficio por el cambio de metodología, inferimos el sentido práctico de la ley. Los resultados para las instituciones son diversos. Algunas mejoran su indicador de beneficio con la nueva regulación y en otras este empeora. Sin embargo, si las instituciones se agrupan según tipo de institución, los resultados muestran que el cambio en la regulación llevó a que en promedio tanto las instituciones estatales como las privadas presenten una disminución del beneficio estimado según la metodología de este estudio. En ello, las universidades estatales son las que presentan una menor caída y las universidades privadas pertenecientes al CRUCH las que tienen mayores caídas. Sin embargo, para ese análisis no hay significancia estadística, lo que no permite tener conclusiones robustas sobre esas eventuales mejoras. Luego en una segunda parte, utilizando métodos econométricos, constatamos que tanto los aranceles que regían previo a la reforma, como los que rigen post reforma, están correlacionados positivamente y de forma significativa con indicadores de calidad de las instituciones, pero que la nueva estructura arancelaria no presenta un cambio estadísticamente significativo respecto a la anterior. Sobre las variables utilizadas para medir calidad en las instituciones los resultados arrojan un cambio en la predominancia de las variables según la regulación. En la regulación previa a la reforma, las variables de matrícula y finanzas eran las con mayor relevancia para la definición de los aranceles, en cambio luego de ella, las variables docencia e investigación toman mayor fuerza. Además, al observar los errores se pudo observar si las instituciones estaban subfinanciadas o sobrefinanciadas acorde a lo que les corresponde según sus atributos. A partir de los resultados se concluye que tanto las instituciones estatales como las privadas perciben un beneficio por la nueva regulación, en cambio las instituciones privadas pertenecientes al CRUCH pasan de estar en promedio sobrefinanciadas a estar en promedio subfinanciadas, esta variación no resultó ser estadísticamente significativa por lo que finalmente no se puede concluir cambios en el sobrefinanciamiento y el subfinanciamiento.

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