I.1. Motivación: El Problema, metodología de enseñanzaEl proceso educativo llevado a cabo en las aulas de clase universitarias ha permanecido casi estático durante el último par de siglos. Las metodologías siguen siendo las mismas y la inclusión de nuevos recursos tecnológicos no necesariamente han aportado de manera positiva al mejoramiento de este (Payne et al, 2016).Otra de las problemáticas arraigadas a este sistema clásico son los instrumentos de evaluación utilizados. La naturaleza de este tipo de evaluaciones es sumativa, lo que quiere decir que se evalúa una gran cantidad de contenidos con una nota, bajo evaluaciones que son de “alto riesgo” para el alumno, generándose así 2 problemas importantes:1. Dificultad para realizar una correcta evaluación de todos los contenidos como consecuencia del acotado tiempo que pueden durar estas evaluaciones.2. La distancia temporal entre evaluaciones tiende a ser larga, lo que implica que existen pocas instancias a través de las cuales el docente puede diagnosticar el nivel de aprendizaje de sus alumnos y reaccionar de manera adecuada.Todas estas problemáticas ya mencionadas, sumada a la suposición de que todos los alumnos aprenden al mismo ritmo, dan a conocer importantes falencias del sistema actual, demostrando así la necesidad de resolver un problema arraigado en lo netamente pedagógico. Buscando solucionar estos problemas, se han ideado distintos modelos educativos. En particular el Aprendizaje Activo es un modelo educacional donde se busca una interacción más activa por parte de los alumnos, evitando que estos tengan que absorber de forma pasiva los contenidos. La manera en la que se realiza esto es entregando una mayor responsabilidad a los alumnos sobre su aprendizaje, haciéndolos participar en actividades interactivas. Los resultados proporcionados por este método parecen tener alentadores índices, mejorando la motivación y comprensión por partede los alumnos al ser comparados estos mismos con los métodos tradicionales (Deslauriers et al., 2011; Freeman et al., 2014). Como ya fue mencionado es importante para una correcta enseñanza, que el profesor sepa acerca del nivel de entendimiento de sus alumnos. Este conocimiento le permite reaccionar, guiando el proceso educativo a uno que responda a las debilidades y refuerce dichos contenidos que no han sido comprendidos a cabalidad. Una manera de obtener dicha comprensión es realizando las denominadas “evaluaciones formativas” (Black y William, 2009). Las que, sin una nota de por medio, permiten evaluar el nivel de comprensión de los alumnos. La manera en la que normalmente se pueden implementar estas evaluaciones es a través de ejercicios abiertos que lleven a preguntas y discusión sobre la solución. No obstante, para que este tipo de evaluaciones tenga impacto, es necesario que los alumnos se sientan motivados y participen, por lo que es relevante innovar buscando nuevas maneras para poder llevarlas a

cabo. El procedimiento clásico para la realización de ejercicios en las aulas sigue la siguiente estructura1. El profesor comienza entregando el enunciado del problema2. Los alumnos intentan resolver el problema con los conocimientos adquiridos, utilizandolápiz y papel3. El profesor resuelve el problema en el pizarrónTomando como base de análisis este procedimiento, se puede apreciar la carencia de un paso que permita la discusión y retroalimentación de los contenidos con los alumnos. De esta forma, la capacidad que tiene el docente para diagnosticar el real conocimiento de sus alumnos es baja. Lo que normalmente sucede en una metodología como esta es que los alumnos copian la manera en la que se resuelven los ejercicios, focalizándose así el aprendizaje en el procedimiento y no en el entendimiento. Otro de los problemas inherentes a una metodología como esta es la baja capacidad que tiene el profesor para develar y corregir los errores más frecuentes que cometen los estudiantes debido a que el docente no tiene acceso a las respuestas de forma inmediata y ordenada. Las cámaras en los dispositivos móviles abren la posibilidad de que los estudiantes puedan digitalizar y compartir todo aquello que escriben. Si esta posibilidad se incorpora en un modelo pedagógico que permita al docente revisar el trabajo de los estudiantes y retroalimentarles con su evaluación cualitativa, el profesor podrá hacerse más consciente del proceso de aprendizaje de los estudiantes, adaptando su enseñanza a las necesidades de aprendizaje de los estudiantes y así facilitar que los estudiantes menos aventajados puedan aprender en el aula.El modelo de actividad propuesto sigue la siguiente estructura

1. El profesor comienza entregando el enunciado del problema.2. Los alumnos intentan resolver el problema con los conocimientos adquiridos, utilizandolápiz y papel.3. Una vez terminado el ejercicio o el tiempo dispuesto para este, los alumnos capturan una imagen de la respuesta con sus celulares inteligentes y la envían al sistema para ser procesadas.4. Una vez procesadas las imágenes, el docente revisa las respuestas en su tablet, escogiendo alguna(s) que puedan servir como base para llevar a cabo el siguiente paso.5. Finalmente se procede a la discusión, retroalimentación, evaluación, análisis y almacenamiento de las respuestas.

III.4. Piloto de prueba: Descripción del diseño de los ejerciciosPara estudiar la validez del sistema, se decidió probar este en actividades de aprendizaje en el aula apoyadas por dispositivos móviles. El piloto consistió en la realización de 2 ejercicios de lógica, los cuales

fueron ideados para evaluar distintas cosas. El primer problema de lógica se basó en un ejercicio de tipo puzle basado en el popular juego Strimko. El objetivo principal de este problema fue medir la calidad con la que eran vectorizadas las líneas y números, esto como consecuencia que la resolución del problema incluía el dibujo del tablero y su solución.

El segundo problema de lógica consistía en la resolución de un problema netamente de lógica. Se contaba una historia a los participantes y se les entregaba una respuesta parcial a la problemática incluida en este, siendo responsabilidad de ellos escribir el procedimiento lógico que llevaba a dicha respuesta. El objetivo detrás de este ejercicio era doble, por un lado medir la calidad con la que se vectorizaban las palabras escritas por los participantes y en segundo lugar, realizar una discusión más acabada luego de realizado el problema

III.4.1. Piloto de prueba: Descripción de la muestraAl piloto asistieron 7 estudiantes de ingeniería civil de la Universidad de los Andes, 6 de ellos pertenecían a la especialidad de ciencia de la computación y 1 de ellos a la especialidad de eléctrica. La actividad contó además con la presencia del profesor Claudio Álvarez y el alumno memorista Fabio Guarini quien asumió el rol de “profesor” dentro de la actividad. Cabe destacar que el 100% de la muestra poseía teléfono inteligente propio con cámara de alta resolución. Finalmente la distribución de edad de los participantes fue entre 22 y 25 con una media de 23,9:

III.4.2. Piloto de prueba: Descripción del aulaLa sala de clases utilizada durante el piloto fue la sala CEN-102 perteneciente al edificio central de la Universidad de los Andes. Estas son salas modernas en donde cada alumno posee su propio banco con apoyo para la escritura.Con excepción de dos elementos tecnológicos, las salas se encontraban correctamente equipadas para la realización del piloto, teniéndose y faltando los siguientes elementos:

Figura 38. Bancos con apoyo (sala CEN – 102),perspectiva del docente

Figura 39. Proyección de la imagen sobre el telón (perspectiva del alumno)III.4.3. Piloto de prueba: Procedimiento del pilotoEl piloto comenzó con una breve presentación en la cual se les pidió a los participantes que se conectaran a la red de la universidad e ingresaran a través de sus celulares a la página “home” de la aplicación web de BigEye (Figura 41). Una vez validado el acceso de todos los participantes se prosiguió a la realización de los ejercicios de lógica.Como introducción a los ejercicios, se indicó a los alumnos que debían resolver dichos problemas en hojas blancas que serían entregadas a ellos y que podían utilizar cualquier tipo de lápiz. Finalmente se les explicó el procedimiento para subir las imágenes (a través de capturas) y además se les dio el nombre con el que debían subir cada una de las imágenes para cada uno de los ejercicios

Como metodología, luego de que cada participante terminaba el ejercicio (o se acabara el tiempo para su realización), éste debía enviar la foto de la hoja en conjunto al nombre adecuado para su posterior identificación. Las fotos al ser enviadas a la página web eran procesadas por el algoritmo, siendo vectorizadas y subidas a Dropbox de manera automática por BigEye; quedando así a disposición del profesor (en este caso el alumno memorista). El profesor entonces utilizando eliPad Pro en conjunto a aplicación “Graphic – Illustration and Design” se prepara para enseñar a los participantes cada una de las respuestas y a discutir alguna(s) de ellas. La proyección de las respuestas seleccionadas en la aplicación era transmitida a través de un AppleTV el cual enviaba su señal mediante HDMI al proyector conectado en la aula de clases.

Figura 43. Etapa 3 del piloto, se muestran los documentos en formato vectorial y se discuten las respuestas38Parte de la relevancia de un sistema como este es la inmediata representación de los cambios realizados sobre el documento de manera

digital en la imagen proyectada que visualizan los alumnos. La importancia de que estos cambios sean representados de manera rápida en la imagen proyectada radica en la relación que los alumnos establecen sobre el contenido visual y auditivo. Para poder lograr esto de manera eficiente y permitiendo la libertad del docente es que se decidióutilizar el sistema de transferencia de información de Apple llamado “Airplay” el cual permite enviar el contenido visualizado en la pantalla del iPad Pro hacia el AppleTV para que sea finalmente proyectado a los alumnos. Tal y como se aprecia en la siguiente imagen (Figura 44), el contenido desplegado en ambas partes es el mismo y los cambios realizados en el iPad se ven reflejados de manera casi inmediata en la imagen proyectada. Cabe recordar que todas las respuestas fueron mostradas con el objetivo de que todos los participantes pudieran observar la calidad de la conversión de sus respuestas y evaluar así cuan parecido eran los trazos una vez que eran vectorizados y desplegados en el proyector. Figura 44. Cambios realizados en el documento digitalizado se ven reflejados en la proyección39Por otro lado, la discusión de las respuestas en formato vectorizado a través del iPad tiene por objetivo validar el valor agregado que podría tener el procesamiento de estos documentos en una enseñanza de tipo activa, en la cual se busca incorporar la discusión profesor-alumno y alumno-alumno, enriqueciendo de esta manera la compresión de los contenidos y entregando a su vez al profesoruna mejor idea sobre el nivel de comprensión de sus alumnos.

III.4.4. Descripción del Piloto: EncuestaUna vez acabados los dos ejercicios y su posterior discusión, se pidió a los participantes responder una breve encuesta (ver Anexo 1) con el propósito de validar las hipótesis planteadas para el proceso investigativo. El resultado y análisis de dicha encuesta será discutido a continuación en el siguiente capítulo.

IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOSEn este capítulo se describe el estado final, funcionamiento e interacción de las distintas componentes de software desarrollados, así como también los resultados obtenidos mediante las encuestas y observación realizada durante el piloto.IV.1. Funcionamiento e interacción final de las componentes de software y dispositivosTanto el servicio de BigEye como la aplicación web que lo consumía quedaron alojados en unamisma máquina virtual contratada en Digital Ocean. Dicha máquina se comunicaba al exterior através de un reverse proxy montado utilizando Nginx, el cual se encargaba de re direccionaba

laspeticiones a los distintos aplicativos dependiendo de los puertos de comunicación configurados.Aunque ambos servicios quedaron alojados dentro de la misma máquina, la implementación de estos era totalmente independiente, existiendo de esta manera como dos procesos separados dentrodel Sistema Operativo. Ambos servicios poseían certificados SSL de encriptación, los cuales fueron obtenidos a través de la autoridad certificadora “Let’s Encrypt”, la cual entrega certificados de encriptación gratis con el objetivo de hacer la web más segura.Ambos sistemas además contaban con subdominios inscritos bajo el dominio de “coll.photo”, teniendo asignados como dirección base las siguientes rutas:BigEye Server: https://api.bigeye.coll.photo Aplicación Web: https://bigeye.coll.photoCon el propósito de esclarecer la interacción ocurrida entre las distintas componentes de software y hardware utilizadas, se explica mediante el diagrama 3 la descripción del proceso, el cual comienza luego de que los alumnos realizan sus ejercicios con lápiz y papel. La primera interacción que gatilla la comunicación con una de las componentes desarrolladas se inicia al momento del envío de la imagen a través de la aplicación web. A partir de esta subida, la imagen es procesada y almacenada en el sistema de almacenamiento seleccionado dentro del archivo de configuración (para el caso del piloto, Dropbox). Finalmente el docente utilizando un iPad Pro en conjunto a la aplicación “Graphic – Illustration and Design”, selecciona una de las preguntas que sea de interés pedagógico, desplegándose ésta a través del proyector usando un AppleTV como intermediario en la conexión.Una vez que se tiene un mejor entendimiento sobre la comunicación final entre los componentes de software y hardware ya implementados, se facilita la discusión de los resultados obtenidos así como también el alcance logrado.Diagrama 3. Interacción entre las componentes desarrolladas42IV.2. Resultados del pilotoLa siguiente sección entrega un análisis detallado de cómo respondió el sistema durante el piloto y a su vez se analiza el modelo de actividad propuesto. Para la realización de este análisis tanto cuantitativo como cualitativo, se ha utilizado por una parte la encuesta respondida por los alumnos y por otro lado las imágenes enviadas en conjunto a los documentos generados por el sistema.

IV.2.1. Análisis de usabilidad del sistemaUtilizando las 4 primeras preguntas de la encuesta, se puede obtener una métrica básica de cuánfácil o difícil perciben los usuarios (alumnos) que es utilizar el sistema. Con respecto a las

preguntas de si fueron claras las instrucciones tanto para la toma de la imagen como para la subidade las imágenes al sistema (pregunta 1 y 3) se obtuvieron los siguientes resultados al considerarselas 7 respuestas de los 7 participantes:Tabla 1. Respuestas a preguntas relacionadas con la claridad de las instrucciones recibidasPregunta Si No1- ¿Fueron claras las instrucciones entregadas al comienzo de laactividad para tomar las fotografías?100% 0%3-¿Entendiste las instrucciones entregadas al comienzo de laactividad para el envío de las imágenes?100% 0%La dificultad para explicar estos procedimientos es baja, por lo que se puede concluir con estovalores que un docente universitario no debería tener problemas al momento de entregar estasmismas instrucciones, ya que no toman más allá de 1 o 2 minutos. Ahora si sumamos a estosresultados los de las preguntas 2 y 4 que se relacionan con la dificultad asignada a tales tareas, seobtuvieron los siguientes resultados:Tabla 2. Respuestas a la dificultad de la utilización del sistemaPregunta Muy Difícil Difícil Regular Fácil Muy Fácil2- ¿Qué dificultad asignarías alprocedimiento de tomar lasfotos?0% 0% 14% 86% 0%4-¿Cómo es la dificultad deenviar imágenes desde tudispositivo móvil?0% 0% 14% 43% 43%43Con los porcentajes obtenidos aquí es fácil reconocer que el procedimiento para subir las imágenestiene una baja complejidad, siendo un poco más complicado el perteneciente a la toma de lasimágenes. Cabe mencionar que solamente 1 persona seleccionó regular en ambas preguntas, siendoel alumno de Ingeniería Civil Eléctrica, lo que podría implicar que los alumnos de otrasespecialidades distintas a las de computación se encuentran menos familiarizados con la utilizaciónde estas tecnologías, aun cuando se trata de funcionalidades bastante básicas.

Con estos resultados nace también la pregunta de ¿cuánto más podría simplificarse el proceso?,especialmente el relacionado al envío de las imágenes, debido a que se trata básicamente de unformulario con un campo para ingresar el nombre de la imagen (texto) y otro para el de la selecciónde la imagen a enviar. En caso de ser integrado BigEye con otros servicios podría estudiarse la manera de asignar automáticamente un nombre que relacione al usuario y el contexto de la actividad, de manera que solamente el usuario deba enviar la imagen. Es entendible que el proceso de la toma de imágenes haya sido percibido como un proceso algo más complicado, esto debido a que se entregaron ciertas recomendaciones tales como intentar que todos los bordes del papel se encontraran dentro de la imagen, esto para evitar la pérdida de ciertas rutinas que mejoran los resultados de la vectorización. Otro aspecto que complicó el procedimiento de la captura de las imágenes fue el color de las mesas sobre las cuales trabajaban los alumnos. Debido a que el color de la superficie era casi idéntico al color del papel, si se quería reconocer los bordes de éste, la imagen debía ser tomada sobre una superficie distinta a esta, por lo cual se dejaron a disposición de los alumnos 2 cartones color negro mate que aseguraban un fácilreconocimiento de los bordes. No obstante, como esto requería de un paso más, está claro que el procedimiento podría parecer más engorroso de lo que realmente era, lo cual se pudo haber evitado en caso de haber realizado el piloto en alguna otra sala perteneciente a los edificios del reloj o ciencias de la misma universidad.

IV.2.2. Análisis de la calidad de la conversión de los trazosDurante el piloto se mostró a través del proyector a todos los alumnos sus respuestas digitalizadasen formato vectorial con el objetivo de que evaluaran cuán parecido eran los trazos vectorizadoscon respecto a los encontrados en su papel. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:44Tabla 3. Validación por parte de los alumnos sobre la calidad de conversión de los trazosPregunta Muy poco similar Poco similar Similar Muy similar5- ¿Cuán similar percibes que esla versión digital en pantalla de tuescritura original en el papel?0% 0% 29% 71%Los resultados obtenidos de esta manera son alentadores, solamente 2 de los 7 alumnosseleccionaron la opción “Similar”, siendo una categoría que aunque no es la mejor, sigue siendo

positiva dentro de las opciones. Resalta además el hecho de que muchas de las imágenes no fuerontomadas de la mejor manera y aun en esos casos los resultados fueron bastante buenos. No bastarecordar además que a los alumnos se les pidió actuar con normalidad, utilizando su manera deescribir normal, lo que en muchos casos se traducía en trazos muy pequeños, los que pusieronrealmente a prueba el sistema.A continuación, con el objetivo de profundizar en el análisis gráfico, se muestran algunas de lasimágenes (Figuras 45 a 53) enviadas al servicio con sus resultados:1. Estas imágenes permiten apreciar la buena calidad a la cual son transformados los trazosencontrados en el papel. Las escrituras corresponden a trazos de tamaño normal.Figura 45. Imagen en la cual se detectan todoslos bordesFigura 46. Extracto del documento vectorizado452. En las siguientes imágenes se muestra lo que ocurre cuando se toma una imagen que nocontiene la totalidad del borde del papel. Sin embargo, el resultado obtenido finalmente(Figura 49) muestra que la legibilidad de los trazos sigue siendo buena, a pesar delproblema mencionado.Figura 47. Imagen en la cual no se detectan todos los bordes Figura 48. Imagen es binarizadaFigura 49. Extracto del documento vectorizado463. En esta imagen se aprecia que la calidad en la que se vectorizan los trazos manuscritos esbuena, quedando legibles para una correcta discusión.Figura 50. Imagen OriginalFigura 51. Extracto del documento vectorizado de laFigura 50 con el objetivo de mostrar la calidad de trazosde la escritura manuscrita474. Finalmente esta imagen da cuenta que debido a la resolución actual de las cámarasencontradas en los celulares inteligentes, la vectorización puede ser realizada aun cuandolos trazos a vectorizar sean pequeñosIV.2.3. Análisis del Modelo de ActividadFinalmente la evaluación del sistema fue positiva en variados aspectos. La siguiente tabla entregalos resultados relacionados a las preguntas sobre la metodología utilizada:

Tabla 4. Respuestas relacionadas al modelo de actividad utilizadoPregunta Si No6- ¿Te gustó la actividad? 100% 0%7- ¿Crees que la metodología utilizada durante la actividad podría serutilizada de manera satisfactoria en las aulas de clase?100% 0%9- En lo personal, ¿Te gustaría ver en clases la metodología aquí utilizada? 100% 0%Figura 52. Imagen con trazos pequeños Figura 53. Extracto vectorizado de la Figura 52.4810- ¿Fue tú respuesta seleccionada para ser discutida durante la actividad? 71% 29%11- ¿Crees que esta metodología facilita la comunicación entre el profesory los alumnos?100% 0%12- ¿Crees que esta metodología podría facilitar la comunicación ydiscusión entre alumnos?100% 0%13 ¿Crees que esta metodología mejora el aprendizaje de ciertoscontenidos?100% 0%Como se observa en las respuestas, los alumnos disfrutaron de la actividad y piensan que unmodelo de actividad como éste puede ser útil en el aprendizaje de ciertos contenidos. Es importantetambién destacar que la comunicación profesor-alumno y entre alumnos pareciera versebeneficiada a través de esta metodología, ya que el mismo entorno de desarrollo y discusión generael debate de distintos puntos de vistas o hace que las dudas comunes resalten, existiendo así unamayor probabilidad de que se resuelvan dudas frecuentes, elevando la calidad de la comprensión.En el caso de la pregunta 8, donde se les pedía a los participantes seleccionar en qué tipo de casocree que esta metodología aplicaría mejor, los resultados fueron los siguientes:Tabla 5. Sobre que contenidos creen los alumnos que sería mejor para desarrollar este tipo de actividadesPregunta Ejercicios sobrenueva materia (clase)Ejercicios sobremateria pasada (clase)Ejercicios deayudantía8- ¿En qué caso(s) crees

que aplicaría mejor unametodología de estetipo?3 votos 5 votos 5 votosSegún los resultados, pareciera que los alumnos prefieren utilizar este tipo de metodología almomento de repasar contenidos antiguos más que al momento de estar aprendiendo nuevoscontenidos, lo que se ve reflejado en la mayoría de votos otorgados a la opción 2 y 3 dentro de estapregunta.49Como última pregunta, los alumnos debían responder si tendrían interés en preservar alguno delos documentos (digitalizados) sobre los cuales se había trabajado durante la actividad, a lo querespondieron:Tabla 6. Pregunta sobre accesibilidad a los documentos utilizados durante el ejercicio.Pregunta Solo eldocumentoOriginalSolo el documentomodificado por elprofesorAmbos Ninguno14- ¿Crees que dichos documentos (laversión original y su versiónmodificada) serían de utilidad para losalumnos?0% 29% 71% 0%Basándose en esta información se puede deducir que el 100% de los participantes indican que lesinteresaría mantener una copia del documento modificado por el profesor, y a su vez un 71%menciona que también le interesaría mantener una copia del documento original. De esta maneraqueda demostrada la importancia con la que debe ser considerada la funcionalidad que permita alos estudiantes consumir el contenido de estos documentos una vez que se han realizado este tipode actividades.Con el fin de cerrar este análisis, a continuación se escriben algunas de las justificaciones másinteresantes encontradas en algunas de las preguntas:1. Al momento de preguntar si les gustaría ver esta metodología utilizada en clases (preg. 9),

los participantes justificaron su respuesta afirmativa de la siguiente manera: “generaparticipación”, “permite revisar errores comunes” y “es mucho más interactivo”2. Cuando se preguntó sobre si creían que la metodología podría ser utilizada de manerasatisfactoria en las aulas de clase (preg. 7) uno de los estudiantes respondió: “si, pero soloen ciertas ocasiones, ya que creo que tal vez expone mucho a los alumnos”Estos resultados demuestran un alentador futuro para el uso de un sistema que permita lavectorización de trazos en conjunto a un modelo de actividad que haga uso de dichos documentos.50Es importante sin embargo recalcar que los datos obtenidos durante el piloto tienen un alcanceacotado y que por ello en caso de querer finalmente utilizar un sistema como este, se deben analizarcon mayor profundidad los efectos pedagógicos reales de la metodología aplicada, así comotambién las posibles limitaciones y mejoras que podrían ser implementadas sobre el sistema deprocesamiento de imágenes.