Propuesta de un sistema de tutoría inteligente para el apoyo del aprendizaje de las matemáticas para estudiantes de décimo año del Colegio Humanístico Costarricense

Abstract

Resumen. El presente proyecto nace con la idea de contribuir de algún modo a la educación del país, ya que existe un rezago académico en los estudiantes de décimo año en Costa Rica, ocasionado por las prolongadas interrupciones de clases debida la huelga de los educadores públicos entre 2018-2019 y posteriormente a la pandemia por la COVID-19 (2020-2022). El propósito de este proyecto consistió en implementar un sistema de tutoría inteligente (STI) que coadyuvara a la formación de habilidades matemáticas en los estudiantes de décimo año del Colegio Humanístico Costarricense. En este trabajo se logra identificar cuáles son las necesidades que poseen los estudiantes de décimo año del Colegio Humanístico Costarricense, además se desarrolló el entendimiento del problema con el apoyo de un grupo de personas relacionadas con educación, el cual incluyó especialistas en diseño instruccional, docentes de matemáticas y experta en pedagogía, adicionalmente se identificó las mejores prácticas que se han desarrollado en otros países y que sirvieron de guía para la solución diseñada. El proyecto utilizó la metodología de investigación basada en la ciencia del diseño, la cual permite dividir el proceso en las siguientes etapas: 1) entendimiento del problema; 2) diseño; 3) desarrollo; 4) evaluación y 5) conclusión. El presente trabajo se compone de nueve capítulos, el capítulo 1, presenta la problemática, el propósito, la justificación, los objetivos y la viabilidad de esta investigación. El capítulo 2, muestra la revisión de la literatura que sirvió como base para el marco teórico. El marco metodológico que se utilizó para la ejecución del proyecto se detalle en el capítulo 3. El capítulo 4 se profundiza el entendimiento del problema, con el apoyo de un grupo de personas con conocimiento educación, diseño instruccional y matemáticas. El diseño de la solución se explica a detalle en el capítulo 5, así como la validación del mismo. En el capítulo 6, se muestra el proceso de desarrollo del prototipo, el cual incluyó las actividades de delimitación del alcance, definición de los criterios de evaluación, selección de las herramientas y creación del prototipo. En el capítulo 7 se realizó una evaluación del prototipo con los estudiantes de décimo año del Colegio Humanístico Costarricense. El capítulo 8 presenta las conclusiones y recomendaciones, las cuales son fundamentadas en los resultados de la evaluación del capítulo anterior, adicionalmente las recomendaciones para mejorar el STI y habilitarlo en otros centros educativos. Finalmente, se presenta el capítulo 9, el cual muestra un análisis retrospectivo por parte de la investigadora, el cual incluye la apreciación desde el proyecto de investigación y la maestría. Este proyecto de investigación generó un producto mínimo viable que puede colocarse en marcha para el uso de los estudiantes del Colegio Humanístico Costarricense. El proyecto ejecutado generó una solución que, si bien no se pudo evaluar en términos de efectividad en el proceso de aprendizaje, en términos de usabilidad tuvo una valoración media y en términos de contenido según los resultados de la evaluación realizada al prototipo, alcanzó un nivel alto de calificación. Por último, este proyecto expone una serie de recomendaciones para las futuras etapas de implementación del diseño de la solución planteada. Las recomendaciones realizadas proponen generar un grupo multidisciplinario para continuar con el desarrollo, por lo tanto, se debe realizar un análisis del alcance deseado, ejecutar las actividades de desarrollo basadas en una metodología ágil, mejorar el diseño del STI, generar contenido fidedigno y claro y por último implementar el diseño universal de aprendizaje (DUA).Abstract. This project was born with the idea of contributing in some way to the education of the country, since there is an academic lag in tenth grade students in Costa Rica, caused by the prolonged interruptions of classes due to the strike of public educators between 2018-2019 and after the pandemic by the COVID-19 (2020-2022). The purpose of this project was to implement an intelligent tutoring system (ITS) that would contribute to the formation of mathematical skills in tenth grade students of the Colegio Humanístico Costarricense. In this work, the needs of the tenth grade students of the Colegio Humanístico Costarricense were identified, and an understanding of the problem was developed with the support of a group of people related to education, including specialists in instructional design, mathematics teachers and pedagogical experts. In addition, best practices that have been developed in other countries were identified, which served as a guide for the designed solution. The project used the design science-based research methodology, which allows the process to be divided into the following stages: 1) understanding the problem; 2) design; 3) development; 4) evaluation; and 5) conclusion. Chapter 1 presents the problem, purpose, justification, objectives and feasibility of this research. Chapter 2 shows the literature review that served as the basis for the theoretical framework. The methodological framework that was used for the implementation of the project is detailed in chapter 3. Chapter 4 deepens the understanding of the problem, with the support of a group of people with knowledge in education, instructional design and mathematics. The design of the solution is explained in detail in chapter 5, as well as the validation of the solution. Chapter 6 shows the prototype development process, which included scoping activities, definition of evaluation criteria, selection of tools and prototyping. In chapter 7, an evaluation of the prototype was carried out with the tenth grade students of the Colegio Humanístico Costarricense. Chapter 8 presents the conclusions and recommendations, which are based on the results of the evaluation in the previous chapter, as well as recommendations for improving the ITS and making it available in other schools. Finally, chapter 9 is presented, which shows a retrospective analysis by the researcher, including the appreciation from the research project and the master's degree. This research project generated a minimum viable product that can be implemented for use by the students of the Colegio Humanístico Costarricense. The implemented project generated a solution that, although it could not be evaluated in terms of effectiveness in the learning process, in terms of usability it had an average rating and in terms of content, according to the results of the evaluation of the prototype, it reached a high level of qualification. Finally, this project sets out a series of recommendations for the future stages of implementation of the design of the proposed solution. The recommendations made propose to generate a multidisciplinary group to continue with the development, therefore, an analysis of the desired scope should be carried out, the development activities should be executed based on an agile methodology, the ITS design should be improved, reliable and clear content should be generated and finally the Universal Design for Learning (UDL) should be implemented.