Aprendizaje Activo para el Reconocimiento Asist= ido de Componentes Electrónicos: Un Diseño Instruccional con insAItech Circuit Men-tor

Active Learning for Assisted Recogni= tion of Electronic Components: An Instructional Design with insAItech Circuit Mentor

Ricardo Cattafi¹

1 = Facultad de Ingeniería y Tecnol= ogía, Universidad Católica Santa María la Antigua (USMA), Panamá. <= /span>

* Autor por correspondencia: = Ricardo Cattafi, rcattafia@usma.com.pa

Recibido: 03 de junio de 2024 =

Acepta= do: 03 de septiembre de 2024

Resumen

El reconocimiento de componentes electrónicos es una actividad importante para los es-= tudiantes de ingeniería electrónica. Tradicionalmente, este aprendizaje se realiza median-te prácticas de laboratorio no-asistidas en las que algunos estudia= ntes enfrentan dificulta-des para reconocer los componentes. En este sentido, los principios de la filosofía de la Educación 4.0 sugiere el uso de nuevas herramientas tecnológicas que podrían ser aplica-das como asistentes en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Este artículo presenta un diseño instruccional que integra la herramienta insAItech Circuit Mentor, basada en visión artificial, como as= istente para el proceso de enseñanza-aprendizaje del reconocimiento de componentes pasivos en prácticas de laboratorio de la asignatura Laboratorio de Dibujo Electrónico. Este enfoque, basado en el Modelo de Aprendizaje Experiencial= de Kolb y el modelo de Gagné y Briggs, fomenta un aprendizaje activo, personalizado e interactivo. El uso del dispositivo puede permitir a los estudiantes explorar los componentes, obtener información detallada y reci= bir retroalimentación inmediata, creando una experiencia de aprendizaje más dinámica y atractiv= a que los métodos tradicionales. Este trabajo, aunque en fase de presentación, = sienta las bases para un futuro desarrollo y evaluación de la efec-tividad del diseño instruccional y de la herramienta insAItec= h Circuit Mentor.

Palabras clave: Reconocimiento de Componentes Electrónicos, Diseño Instruccional, Edu-= cación 4.0

Abstract

Electronic component recognition is a fundamental skill for electron= ic engineering stu-dents. Traditionally, this lear= ning takes place through non-assisted laboratory practices, where some students = face difficulties in recognizing components. In this regard, the princi-ples of the Education 4.0 philosophy suggest the use of new technological tools = that could be applied as assistants in the teaching-learning process. This artic= le proposes an instruc-tional design that incorpor= ates the insAItech Circuit Mentor tool as a computer vision-based assistant to enhance the teaching and learning of passive component recognition in laboratory exercises for the "Electronic Technical Drawing Laboratory" course.= This ap-proach, based on Kolb's Experien= tial Learning Model and Gagné and Briggs' instructi= onal model, promotes active, personalized, and interactive learning. Using the device can allow students to explore components, obtain detailed informatio= n, and receive immediate feedback, creating a more dynamic and engaging learni= ng experience than traditional methods. This work, although in a presentation phase, lays the groundwork for the future development and evaluation of the effectiveness of the instructional design and the in-s= AItech Circuit Mentor tool.

Keywords: Electronic Component Recognition, Instructional Design, Education 4.0

<= /p>

Introducción

La convergencia del Modelo de Aprendizaje Experiencial de Kolb (MAEK) (Kolb, 1= 984; Kolb & Kolb, 2022), la visión artificial (VA), y las estrategias de la Educación 4.0 (Sánchez Guzmán, 2019), presenta un campo de desarrollo pa= ra la innovación en la enseñanza de algunos objetivos de aprendizaje en la ense= ñanza de las asignaturas de la carrera de ingeniería electrónica. En este conte= xto, el reconocimiento de componentes electrónicos -especialmente aquellos de t= ipo pasivo-, es una tarea fundamental para los estudiantes en los laboratorios educativos de las carreras de Ingeniería Electrónica, convirtiéndose en = una oportunidad ideal para la aplicación de tecnologías de vanguardia en la educación.

Los estudiantes que se inician en el aprendizaje de los fundamentos de la electrónica a menudo enfrentan dificultades al identificar y organizar est= os componentes (De La Cruz Rodríguez & Donoso Quimbi= ta, 2016), lo que puede impactar negativamente en la eficiencia y la calidad de= las prácticas de laboratorio. Es por esto por lo que el uso de dispositivos que asistan a los estudiantes en el proceso de aprendizaje y evaluación de las habilidades relativas al reconocimiento de dichos estos componentes se considera como un avance en la docencia apoyada por tecnología educativa.<= o:p>

Para aprovechar al máximo las ventajas de este nuevo enfoque de aprendizaje, es= de utilidad para el docente diseñar un Diseño Instruccional (DI) que permita= una integración efectiva de la herramienta insAItech Circuit Mentor. Un DI bien estructurado asegura que la herramienta se utilice de manera estratégica para alcanzar los objetivos de aprendizaje, guiando a los estudiantes a través de un proceso de aprendiza= je activo y significativo, y aprovechando al máximo las posibilidades que ofr= ece el dispositivo.

Este artículo presenta el desarrollo de un DI innovador, que combina el modelo = de Gagné y Briggs con el Modelo de Aprendizaje Experiencial de Kolb (MAEK), p= ara mejorar la capacidad de los estudiantes de Ingeniería Electrónica en el reconocimiento de componentes electrónicos pasivos. Este DI se basa en la herramienta didáctica insAItech Circuit Mentor, la cual actúa como un asistente para el aprendizaje activo, aprovechando la visión artificial para una experiencia de aprendizaje más efectiva e interactiva.

Como se observa en Figura 1, el enfoque de este trabajo considera el aprendizaje activo como una fusión entre un marco teórico representado por el MAEK, y= un marco practico, representado por el modelo de Gagné y Brigg= s, aunado al uso de un asistente tecnológico que funge como una estrategia de aplicación de la Educación 4.0.

Figura 1. Representación del enfoque de aprendizaje activo utilizado en este estudio

El estudio se enfoca en responder a la pregunta: ¿Es factible la elaboración= de un DI para el aprendizaje activo que incorpore insAItech<= /span> Circuit Mentor como asistente para mejorar las habilidades de reconocimiento de componentes electrónicos en estudiantes de Ingeniería Electrónica? A través del DI se busca contribuir al desarroll= o de prácticas de laboratorio innovadoras que se adapten a las necesidades de l= os estudiantes y las demandas del mercado laboral actual.

Justificación e importancia

La identificación de componentes pasivos es importante para los estudiantes de ingeniería electrónica, ya que les permite comprender el funcionamiento d= e los circuitos y desarrollar habilidades para diseñar, construir y reparar sist= emas electrónicos. El dispositivo insAItech Circuit Mentor, mediante la tecnología de VA, busca facilitar este proceso de identificación y convertirlo en una experiencia = de aprendizaje efectiva e interactiva. Dicho dispositivo permite a los estudia= ntes interactuar de forma dinámica con los componentes electrónicos, facilitan= do el reconocimiento de sus características y la comprensión de sus funciones. Integrar dicho dispositivo como herramienta didáctica en un DI permite al docente explorar nuevas formas de enseñanza adaptadas a los requerimientos= del mercado laboral actual y a las exigencias de los estudiantes.

Los componentes electrónicos pasivos

Los componentes pasivos son fundamentales para el diseño y construcción de circuitos electrónicos. A diferencia de los componentes activos, como transistores o diodos, que requieren una fuente de energía externa para funcionar, los componentes pasivos no necesitan alimentación para cumplir = su función. Su principal característica es la capacidad de almacenar o disip= ar energía, influyendo en el flujo de corriente eléctrica dentro de un circu= ito.

Los componentes electrónicos pasivos más comunes (Figura 2) son:

- &nb= sp; Resistores: Controlan el flujo de corriente eléctrica al ofrecer una resistencia específica, medida en ohmios (Ω). L= os resistores se utilizan para limitar la corriente, dividir voltajes, ajustar= la ganancia de los circuitos y generar calor. Existen varios tipos de resistor= es como los de carbón, los de película metálica, los de alambre enrollado, = los de película de carbono, los variables y los de precisión. Cada uno de estos = tipos de resistores se caracteriza por su composición, construcción y propiedad= es específicas, lo que los hace apropiados para diferentes aplicaciones en electrónica. En los laboratorios educativos, los estudiantes aprenden a identificar resistores mediante su forma, dimensiones y códigos de barra de colores (especialmente en los de película metálica) las cuales indican su= valor de resistencia y tolerancia.

- &nb= sp; Capacitores: Almacenan energía eléctrica en = un campo eléctrico. La capacidad de almacenamiento se mide en faradios (F). L= os capacitores se utilizan para filtrar señales, estabilizar voltajes, acoplar circuitos y almacenar energía. Existen distintos tipos de capacitores dependiendo del tipo de material con el que ha sido elaborado: película de poliéster, tantalio, cerámicos y electrolíticos. Estos últimos son los = más comunes de encontrar en los laboratorios educativos. En el caso de los capacitores electr= olíticos su valor de capacitancia se muestra escrito en su carcasa en unidades de Faradio (F), microfaradio (mF) o picoFaradio (pF).

- = Inductores: Almacenan energía magnética en un campo magnético generado por la corriente que fl= uye a través de ellos. La inductancia se mide en Henrios (H). Los inductores se utilizan para filtrar señales, bloquear interferencias, estabilizar corrie= ntes y crear circuitos resonantes. Existen varios tipos de inductores (de núcle= o de aire, de núcleo ferromagnético, variable). El más común usado en los laboratorios educativos es el Inductor de núcleo de ferrita (también llam= ado tipo Pin).

Figura 2. Ejemplos de componentes electrónicos pasivos. a) Condensador electrolítico, b) Resistor de película metálica, c) Inductor tipo Pin

En la Tabla 1 se observan las propiedades más comunes asignadas a cada uno de= los componentes pasivos (Boylestad, R. L., & Nashelsky, L.,2003).

Tabla 1. Resumen de las propiedades de los componentes electrónicos pasivos

Contexto de aplicación

En la mayoría de universidades del mundo es un hecho común que los estudiant= es de la carrera de Ingeniería Electr�= �nica cursen una o más asignaturas básicas cuyo objetivo general es familiariza= r al estudiante con el entorno del laboratorio, las normas de seguridad, el uso = del equipamiento básico (fuentes de alimentación, multímetros, osciloscopios= , entro otros), las herramientas de software para diseño electrónico y la identificación visual de compontes activos y pasivos (resistores, inductor= es y condensadores), y el reconocimiento y descripción de sus propiedades y características fundamentales. Comúnmente estas asignaturas son de natura= leza teórico-práctica y llevan por nombre: Electrónica I, Fundamentos de Electrónica, Dibujo Electrónico o Diseño Electrónico, entre otros.

Uno de los objetivos de aprendizaje que suele encontrarse en los programas analíticos de dichas asignaturas es: “Los estudiantes serán capaces de identificar visualmente resistores, inductores y condensadores, y describir= sus propiedades y características principales”. Para cumplir con dicho objet= ivo el docente desarrolla una o más prácticas de laboratorio en las cuales los estudiantes aprenden a reconocer los componentes electrónicos y sus propie= dades físicas, eléctricas y electrónicas. Hasta ahora el reconocimiento se rea= liza de forma no-asistida, es decir, el estudiante debe: a) seleccionar un componen= te, b) visualizar sus características físicas, c) leer las propiedades eléct= ricas o electrónicas en las inscripciones o códigos (de colores o alfanuméricos)= que están impresos en la carcasa, d) interpretar la información leída compar= ándola con información aprendida previamente o, en caso de no conocerla, hacer una búsqueda de información en línea o en libros especializados; y, e) verif= icar la información interpretada con evidencia empírica mediante la lectura de las propiedades eléctricas y/o electrónicas con equipos especializados (p.ej. multímetros).

El enfoque del aprendizaje activo en contexto

El aprendizaje activo (Gosavi, C. S., & Arora, S., 2022) es un enfoque pedagógico constructi= vista en el que el estudiante es el protagonista de su propio aprendizaje, participando de forma proactiva en la construcción de su conocimiento a tr= avés de la experiencia. Este enfoque se relaciona con el Modelo de Aprendizaje Experiencial de Kolb, que ha sido aplicado en diversos contextos, como los laboratorios virtuales en ingeniería electrónica (González, Marchueta, & Vilche, 2011).

Según Agila-Palacios et al. (2016), el aprendizaje activo se ha identificado con el MAEK, ya que éste, según (Kolb & Kolb, 2022), des= cribe el aprendizaje como un proceso cíclico que involucra cuatro etapas: experi= encia (EC) concreta, observación reflexiva (OR), conceptualización abstracta (C= A) y experimentación activa (EA). El aprendizaje activo se manifiesta en cada una de estas etapas, ya que el est= udiante participa activamente en la construcción de su propio conocimiento a trav�= �s de la interacción con el entorno, la reflexión sobre sus experiencias, la formulación de hipótesis y la aplicación de lo aprendido en nuevas situa= ciones. Adicionalmente, Kolb & Kolb (2022) identifican cuatro (4) estilos de estudiantes según sus características de comportamiento: Divergente, Convergente, Asimilador y Acomodador. En la Tabla 2 se muestra una síntesi= s de las cuatro etapas y estilos descritos en el modelo de Kolb.

Tabla 2. Síntesis de las etapas del ciclo y es= tilos del modelo de Kolb

Etapas y Estilos de Aprendizaje en el Modelo de Aprendizaje Experiencial de Kolb
Etapa&nb= sp;del Ciclo	Descripción	Estilo de Aprendizaje	Características
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Experien= cia Concreta (EC)	Particip= ar en nuevas experiencias o reinterpretar exp= eriencias existentes.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Divergen= te, Acomodador	Imaginat= ivo, emocional, práctico, aprende haciendo.=
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Observac= ión Reflexiva (OR)	Reflexio= nar sobre la experiencia desde diferentes per= spectivas.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Divergen= te, Asimilador	Reflexiv= o, analítico, observador, busca significado.
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Conceptu= alización Abstracta (CA)	Formar&n= bsp;conceptos y teorías a partir de la = reflexión.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Converge= nte, Asimilador	Lógico,= teórico, conceptualiza, organiza información.
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Experime= ntación Activa (EA)	Aplicar&= nbsp;los nuevos conocimientos a situaciones reales= .	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Converge= nte, Acomodador	Práctic= o, experimentador, resuelve problemas, toma decisi= ones.

El MAEK proporciona un marco teórico sólido para fundamentar el uso del dispositivo insAItech Circ= uit Mentor en la consecución del objetivo de que los estudiantes identifiquen visualmente componentes electrónicos pasivos y comprendan sus propiedades.= Al integrar las cuatro etapas del ciclo de aprendizaje de Kolb (EC,OR , CA y EA), el uso del dispositiv= o crea un ambiente de aprendizaje dinámico que permite a los estudiantes interact= uar con los componentes, reflexionar sobre sus características, construir conocimiento teórico y aplicar lo aprendido en situaciones reales. Esta alineación con el modelo de Kolb asegura que el aprendizaje sea significat= ivo, motivador y efectivo, promoviendo el desarrollo de habilidades esenciales p= ara los futuros ingenieros.

Asimismo, la comprensión de los diferentes estilos de aprendizaje identificados por = Kolb & Kolb (2005) (divergente, convergente, asimilador y acomodador) permite adaptar el uso del dispositivo a las preferencias individuales de los estudiantes. Por ejemplo, los estudiantes con un estilo divergente pueden beneficiarse de la exploración de diferentes componentes y la reflexión s= obre sus características desde múltiples perspectivas, mientras que los estudi= antes con un estilo convergente pueden enfocarse en la aplicación práctica del conocimiento adquirido para resolver problemas relacionados con los compone= ntes electrónicos. Al atender a la diversidad de estilos de aprendizaje, el dispositivo maximiza su potencial como herramienta educativa y asegura que todos los estudiantes tengan la oportunidad de alcanzar el objetivo de aprendizaje.

Consideraciones para la Implementación

Para implementar el MAEK en la identificación asi= stida de componentes electrónicos mediante la herramienta insAItech Circuit Mentor, es importante considerar los siguient= es aspectos: a) diseño de actividades, b) rol del docente, c) evaluación del aprendizaje y d) integración a la planificación analítica de la asignatu= ra. Con respecto al diseño de actividades, estas deben estar diseñadas para promo= ver la participación activa de los estudiantes en las cuatro etapas del ciclo de aprendizaje. El docente debe asumir el rol de facilitador del aprendizaje, guiando a los estudiantes a través del proceso de experiencia, reflexión, conceptualización y acción. Además, debe evaluarlos con un criterio inte= gral considerando no solo la adquisición de conocimientos, sino también el desarrollo de habilidades y la capacidad de aplicar lo aprendido en situaci= ones reales. Por último, las actividades de reconocimiento asistido de componen= tes electrónicos deben estar integradas con el plan analítico de la asignatur= a y alineadas con los objetivos de aprendizaje. Es por ello por lo que es necesario que el docente planifique mediante un DI basado en el plan de la asignatura las actividades a realizar en las prácticas de laboratorio.<= /span>

El diseño instruccional

No obstante, el MAEK proporciona un marco teórico para el aprendizaje activo,= a fines de la práctica docente se requiere transformarlo en un DI que manifi= este: a) los objetivos del aprendizaje, b) la tecnología y recursos a utilizar, = c) las actividades concretas a realizar, d) las estrategias de evaluación y e= ) la transferencia de lo aprendido a acciones concretas en la vida del estudiant= e.

Aunque existen diversos modelos de DI (Modelo ADDIE, Modelo de Dick y Carey, Modelo ASSURE, Modelo de Gagné y Briggs, Modelo de aprendizaje basado en proyecto= s y Modelo de aprendizaje invertido, entre otros) (Heinich= , Molenda, Russell, & Sm= aldino, 2016), en este trabajo utilizaremos el Modelo Gagné y Briggs para crear el= DI del objetivo de aprendizaje ya presentado; es decir: “Los estudiantes ser= án capaces de identificar visualmente resistores, inductores y condensadores, y describir sus propiedades y características principales”.

El modelo de Gagné y Briggs (Gagné, Wager,&= nbsp;Golas, & Keller, 2005) se centra en nueve (9) eventos (momentos) instruccionales: 1) ganar la aten= ción del estudiante, 2) estimular el recuerdo de los aprendizajes previos, 3) informar al estudiante de los objetivos de aprendizaje, 4) presentar el contenido, 5) guiar el aprendizaje, 6) propiciar el desempeño, 7) evaluar = el desempeño, 8) proporcionar retroalimentación y 9) mejorar la retención y= la transferencia.

La Visión Artificial como Herramienta Pedagógica

La VA es una rama de la inteligencia artificial que permite a las computadoras "ver" y analizar imágenes y videos. Esta tecnología ha avanzado significativamente en los últimos años y ha encontrado aplicaciones en di= versos campos, incluyendo la educación (Jiao et al, 2= 019). La VA ofrece un potencial significativo para la creación de herramientas de aprendizaje interactivas que pueden ayudar a los estudiantes a comprender conceptos complejos de manera más efectiva.

Diversos estudios han explorado el uso de la VA para mejorar el aprendizaje en diferentes disciplinas. Por ejemplo, el trabajo de Jing Li et al. (2021) pr= esenta una red neuronal para la detección de componentes electrónicos en placas = de circuitos impresos (PCB). En el ámbito de la medicina, la VA se está util= izando para el análisis de imágenes médicas (Potočnik et al., 2023), mientras que, en el campo de la robótica, la VA permite a los robots realizar tareas complejas en entornos complejos (Rodin, Lempitsky, & Kitani, = 2021).

El dispositivo insAItech Circ= uit Mentor y la Educación 4.0

La Educación 4.0, es un paradigma que promueve el uso de tecnologías emergen= tes como la realidad virtual, la inteligencia artificial, el aprendizaje adaptativo, las plataformas de aprendizaje en línea para mejorar la calida= d de la educación y adaptarla a las demandas actuales (Barragán-López et al.,= 2021). En este contexto promueve el aprendiza= je personalizado, colaborativo, el pensamiento crítico y creativo y la comunicación efectiva con el fin de preparar a los estudiantes para un mun= do laboral en constante cambio, donde la adaptabilidad, la creatividad y las habilidades digitales son esenciales para el éxito.

El dispositivo insAItech Circ= uit Mentor como herramienta de aprendizaje se enmarca en la filosofía de la Educación 4.0, al promover un aprendizaje activo, personalizado y basado e= n la tecnología de vanguardia como la inteligencia artificial y el aprendizaje personalizado.

El dispositivo insAItech Circ= uit Mentor

El dispositivo insAItech Circ= uit Mentor (Figura 2) es un aparato tecnológico diseñado y construido como pa= rte de un proyecto de investigación desarrollado por el autor; y, a efectos de es= te trabajo, es una herramienta tecnológica didáctica que se utilizará como asistente tecnológico en el DI para el objetivo de aprendizaje.

Como se observa en la Figura 2, el dispositivo insAItech Circuit Mentor está compuesto por componentes físic= os, así como una aplicación de software homónima que es parte integral de un sist= ema de software.

Figura = 2. Dispositivo insAI= tech Circuit Mentor en tres diferentes vistas. =

El dispositivo está compuesto por a) Caja basti= dor, b) equipo de cómputo, c) estructura de soporte, d) bandeja para componente electrónicos, e) fuente de iluminación LED, f) cámara de alta resolució= n Arducam IMX219, g) concentrador USB. La funcionalidad de cada uno de dichos componentes se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Componentes físicos del insAItech Circuit Me= ntor

Componente	Funcionalidad
Caja bastidor<= /o:p>	= - = Sirve como soporte estructural del equipo de cómputo, la bandeja = de componentes electrónicos y l fuente de iluminación.
Equipo de cómputo	= - = Permite ejecutar la aplicación insAItech Circuit Mentor.
Estructura de = soporte	= - = Unida a la caja bastidor soporta la estructura del dispositivo.
Bandeja de soporte	= - = Su función es servir de soporte para colocar los componentes electrónicos a ser reconocidos.
Fuente d= e iluminación LED	= - = Ilumina la bandeja de soporte durante la operatividad, permitiendo mantener un contraste y brillo adecuado para la captura optima de imágen= es.
Cámara de alta resolución Arducam IM= X219	= - = Captura imágenes y videos de los componentes electrónicos en tie= mpo real.

El sistema insAItech Circuit Mentor

La interactividad de los usuarios (docente y estudiantes) para usar el disposi= tivo insAItech Circuit M= entor como asistente en el reconocimiento de componentes electrónicos pasivos se logra mediante el sistema insAItech Circuit Mentor.

Como se observa en la Figura 3, el diseño del sistema establece una arquitectura REST (Representational State Transfer) para el sistema que permite interactuar un componente central= (WebApp) y las instancias de la aplicación que sean instaladas en los respectivos dispositivos (insAItech<= /span> Circuit Mentor App).

Figura 3. Arquitectura del sistema insAItech Circuit Mentor

Funcionalidad de la aplicación insAItech Circuit Mentor App

La funcionalidad de la aplicación insAItech Circuit Mentor App integra las tecnologías de visión artificial con una interfaz de usuario intuitiva para ofrecer una experienc= ia de aprendizaje efectiva y personalizada. Puede ser usada en tres modalidade= s: a) Evaluación (Docente), b) Evaluación (Estudiante) y c) Aprendizaje (Estudiante).

Las funcionalidades permitidas a los estudiantes y docentes en cada uno de las modalidades de uso pueden observarse en la Tabla 4.

Tabla 4. F= uncionalidades permitidas a los estudiantes y docentes en la aplicación insAItech Circuit Mentor

Modalidad	Funcionalidad
&nb= sp; &nb= sp; Modo Aprendizaje (Estudiante= )	- Detección de componentes: captura imagen, identifica y clasifica componente con un porcentaje de confiabilidad. Permite ajustes de nitidez= y confiabilidad.
- Información detallada: muestra nombre, tipo, características físicas, propiedades eléctricas, código de colores y aplicaciones típicas.
- Ampliación de imagen: permite ampliar la imagen para observar detalles.
- Comparación de componentes: muestra diferencias y similitudes con otr= os componentes similares de la base de datos.
- Recursos de aprendizaje: proporciona acceso a tutoriales, videos y simulaciones.
Modo Eva= luación (Estudiante)	- Realización de la evaluación: presenta imágenes de componentes y solic= ita al estudiante seleccionar las opciones correctas para los parámetros.
- Retroalimentación: proporciona retroalimentación inmediata sobre las respuestas de= l estudiante
&nb= sp; &nb= sp; Modo Evaluación (Docente)	- Creación/Selección de evaluación: permite seleccionar una evaluación predefinida o crear una nueva.
- Configuración de evaluación: permite elegir los componentes y parámet= ros a evaluar.
- Informes: genera informes sobre el desempeño de los estudiantes en las evaluaciones.

Adicionalmente, el sistema cuenta con una modalidad de gestión de usuarios que permite la creación y autenticación de cuentas para estudiantes y docentes. Además,= la base de datos centralizada permite actualizar nuevos componentes y sus características, garantizando que las instancias tengan la misma informaci= ón. Esta misma característica también le permite ser escalable.

Organización de la aplicación insAItech Circuit Mentor App

La aplicación insAItech Circ= uit Mentor App está compuesta por los siguientes tres módulos de software: 1) Módulo de Visión Artificial: Se encarga de capturar la imagen del compone= nte electrónico, preprocesarla, segmentarla, identificarla y clasificarla. El módulo utiliza la librería de software OpenCV= (https://opencv.org/ ) para gestión de imágenes y la = libreria Tensorflow Lite (https://www.tensorflow.org/lite/) para clasificación de componentes. 2) M= ódulo de Base de Datos: Almacena información detallada de los componentes electrónicos, incluyendo sus características, propiedades y parámetros.<= span style=3D'mso-spacerun:yes'> Además, ejecuta operaciones de búsqu= eda de datos, almacenamiento de la información de los usuarios y de las evaluacio= nes, de la configuración y de las estadísticas de uso. Se utiliza MySQL (= https://www.mysql.com/ ) como gestor de la base de datos relacional del componente centralizado. Además, se utiliza SQLite (https://www.sqlite.org/) como gestor de la base de datos local en cada instancia de insAItech Cir= cuit Mentor App.3) Módulo de Interfaz de Usuario: Permite la interacció= n de los usuarios (docentes y estudiantes) con el sistema, proporcionando acceso= a los modos de aprendizaje y evaluación, así como a las funciones de configuración y administración. La interfaz de insAI= tech Circuit Mentor App es parte integral de la apli= cación y está diseñada para ser desarrollada en lenguaje Ko= tlin para ser ejecutada en equipos móviles con sistema operativo Android 11 o anterior. En la Figura 4 se muestra un ejemplo de uso de la interfaz de usu= ario en modo aprendizaje (Estudiante).

<= span style=3D'font-size:10.0pt;line-height:107%;font-family:"Times New Roman",se= rif'>

Figura 4. Imagen modelo de la interfaz mostrando= la detección de componentes en el modo aprendizaje (Estudiante) de la aplicac= ión insAItech Circuit Mentor = App

En ese caso, el estudiante coloca un componente electrónico frente a la cáma= ra. El sistema captura la imagen y, utilizando algoritmos de visión artificial y = el modelo TensorFlow Lite, identifica y clasifica = cada componente colocado en la bandeja. Por ejemplo, se observa el reconocimient= o de los componentes (resistor 83%) que significa que reconoció un componente de tipo resistor con un 83% de confiabilidad, así mismo para el resto de los componentes. Los controles deslizantes Umbral de confianza, Umbral de superposición, Contraste y Brillo permiten ajustar los parámetros de niti= dez de la imagen y confiabilidad para ajustar la probabilidad de reconocimiento.

Metodología

El desarrollo del contenido de este trabajo se basó en una metodología multidisciplinaria que combinó recopilación documental, diseño tecnológ= ico y diseño didáctico. En primer lugar, se realizó una revisión exhaustiva d= e la literatura sobre el aprendizaje experiencial de Kolb, la educación 4.0 y l= os modelos de DI, especialmente el modelo de Gagné y Briggs.

A partir de esta base teórica, de la experiencia docente en asignaturas de la carrera de la Licenciatura en Ingeniería Electrónica en la Universidad Sa= nta María la Antigua, y de la experiencia en el proyecto de diseño y desarrol= lo del dispositivo insAItech Circ= uit Mentor, se desarrolló un DI espe= cífico para la identificación asistida por el dispositivo mencionado de component= es electrónicos pasivos, integrando las etapas del ciclo de aprendizaje de Ko= lb y los principios del modelo Gagné y Briggs.

Dado que el dispositivo insAItech Circuit Mentor está en fase final del desarrollo, en este trabajo no se evaluó la efectividad del dispositivo ni del DI en un entorno de laboratorio educativ= o; no obstante, se considera un trabajo en progreso la evaluación de la efect= ividad de DI aquí presentado.

Resultados

En este trabajo se presenta el resultado del DI para el objetivo de aprendizaje “Los estudiantes serán capaces de identificar visualmente resistores, inductores y condensadores, y describir sus propiedades y características principales”, usando como marco teórico el modelo de aprendizaje activo = MAEK y los nueve eventos instruccionales del modelo Gagné y Briggs.

Dicho DI tiene como contexto la asignatura Laboratorio de Dibujo Electrónico cur= sada por los estudiantes de Ingeniería electrónica de la Universidad Santa Mar= ía la Antigua de Panamá. A continuación, se especifica dicho contexto.

Un escenario de aplicación

La Universidad Santa María la Antigua de Panamá (https://usma.ac.pa/), oferta la carrera Licenciatura= en Ingeniería Electrónica (https://usma.ac.pa/wp-content/upl= oads/2021/07/Ingenieria-Electronica-2021.pdf ) para todos aquellos estudiantes que cumpla los requisitos de ingreso= . La carrera se desarrolla en modalidad presencial en cuatro (4) años divididos= en doce (12) cuatrimestres. Cada cuatrimestre se divide en quince (15) sesione= s de clase, una semanal. Durante el tercer cuatrimestre del primer año los estudiantes deben cursar en paralelo las asignaturas Dibujo Electrónico y Laboratorio de Dibujo Electrónico. Ambas asignaturas son la base de la secuencia de profesionalización en electrón= ica que deben seguir en la carrera, por lo que representan el primer contacto de los estudiantes con los componentes electrónicos; además les permite adqu= irir los conocimientos básicos de la representación simbólica y pictórica de= los mismos en los diferentes diagramas electrónicos. Los estudiantes matricula= dos son asignados a uno o más secciones (grupos) y cada uno de esos grupos se asigna a un docente idóneo. Cada grupo de clase suele tener entre cinco (5= ) a quince (15) estudiantes.

Específicamente, entre los objetivos de la asignatura Laboratorio de Dibujo Electrónico, los estudiantes deben familiaricen con el entorno del laboratorio, las normas de seguridad, el uso del equipamiento básico (fuentes de alimentación, multímetros, osciloscopios, entro otros), las herramientas de software par= a diseño electrónico y la identificación visual de compontes activos y pasivos (resistores, inductores y condensadores), y describir sus propiedades y características principales. La didáctica de la asignatura Laboratorio de Dibujo Electrónico se desarrolla en diez (10) prácticas de laboratorio (s= in incluir evaluaciones parciales y finales). Cada práctica cubre un objetivo= de la asignatura. De aquí que el docente es responsable de desarrollar un DI = para cada objetivo y aplicarlo durante las sesiones de clase. =

Aplicación de las fases del MAEK

El uso del modelo de aprendizaje activo MAEK como marco teórico se traduce en especificar las actividades experienciales que deben realizar las estudiant= es asociadas a las cuatro fases del MAEK usando como asistente el dispositivo = insAItech Circuit Mentor.= En la tabla 5 se muestran codificadas con la letra “A” seguida de un ordinal,= las actividades que se consideran adecuadas para cada una de dichas fases (EC, = OR, CA y EA).

Tabla 5. Actividades de los estudiantes durante una práctica de laboratorio= para el objetivo de aprendizaje, según las cuatro fases de MAEK (EC, OR, CA y E= A)

Fase de MAEK	Actividades de los estudia= ntes
Experiencia Concreta (EC)<= o:p>	A1) Interacción con el dispositivo: manipulan físicamente diferentes componentes electrónicos y los colocan en el dispositivo de reconocimiento A2) Observación de resultados: observan cómo el dispositivo reconoce los componentes, mostrando información sobre sus características y funciones. A3) Comparación con conocimientos previos: <= span style=3D'mso-bookmark:_Hlk163642375'> comparan la información proporcionada por el dispositivo con lo q= ue ya saben sobre los componentes, identificando similitudes y diferencias=
Observación Reflexiva (OR= )	A4) Análisis de errores: <= /span>reflexionan sobre los casos en que el dispositivo cometió errores= de reconocimiento y analizan las posibles causas de estos errores. A5) Discusión en grupo: <= /span>discuten sus observaciones y reflexiones con sus compañeros y el docente, compartiendo diferentes perspectivas e interpretaciones. A6) Autoevaluación: <= /span>reflexionan sobre su propio proceso de aprendizaje y cómo han mej= orado sus habilidades de identificación de componentes.
Conceptualización Abstrac= ta (CA)	A7) Generalización de información: generalizan la información obtenida de la experiencia y la integr= an con los conceptos teóricos aprendidos en clase sobre los componentes electrónicos. A8) Desarrollo de modelos mentales: construyen modelos mentales sobre las características distintivas= de cada componente y las relaciones entre ellos. A9) Formulación de hipótesis: formulan hipótesis sobre cómo mejorar la precisión del disposit= ivo y cómo se puede aplicar la tecnología de visión artificial en otros cont= extos.
Experimentación Activa (E= A)	A10) Diseño de experimentos: diseñan experimentos para probar sus hipótesis sobre la mejora d= el dispositivo o la aplicación de la tecnología en otros ámbitos. A11) Resolución de problemas: utilizan sus conocimientos adquiridos para resolver problemas relacionados con el reconocimiento de componentes electrónicos en situac= iones reales. A12) Creación de nuevos proyectos: aplican la tecnología de VA para desarrollar proyectos propios, c= omo la construcción de robots o sistemas de automatización.

Para la primera fase (EC), se considera que los estudiantes deben adquirir una experiencia concr= eta a partir de actividades como interactuar con el dispositivo colocando componentes en la bandeja, observar los resultados del reconocimiento de los componentes comparando dichos resultados con sus conocimientos previos como= los colores de las barras de códigos de un resistor. =

Para la segunda fase (OR), se busca que los estudiantes reflexionen sobre su experiencia con el dispositivo. Esto se puede lograr a través de actividades como el análisi= s de los errores que el dispositivo pudo haber cometido durante el reconocimient= o, la discusión en grupo sobre las causas de esos errores y la autoevaluació= n de su propio proceso de aprendizaje.

En la tercera fase (C= A), se busca que los estudiantes construyan una comprensión teórica del proceso = de reconocimiento de componentes a partir de la experiencia práctica. Esto se puede lograr a través de actividades que permitan a los estudiantes genera= lizar la información obtenida del dispositivo, integrarla con los conceptos teó= ricos aprendidos en clase y desarrollar modelos mentales que representen las características distintivas de cada componente. Además, se les puede ince= ntivar a formular hipótesis sobre cómo se puede mejorar la precisión del dispos= itivo y cómo se puede aplicar la tecnología de visión artificial en otros contex= tos.

Finalmente, la fase de Experimentación Activa (EA) busca que los estudiantes apliquen los conocimientos adquiridos en la práctica y a través del dispositivo a situaciones reales. Para esto, se pueden implementar actividades como el di= seño de experimentos para probar las hipótesis sobre la mejora del dispositivo,= la resolución de problemas relacionados con la identificación de componentes= en escenarios simulados o la creación de nuevos proyectos que utilicen la tecnología de visión artificial, como la construcción de robots o sistem= as de automatización.

Siguiendo este ciclo = de aprendizaje activo, se busca asegurar que los estudiantes comprendan los co= nceptos teóricos y adquieran las habilidades prácticas necesarias para el reconocimiento de componentes electrónicos, aprovechando al máximo las posibilidades que ofrece el dispositivo insAItech<= /span> Circuit M= entor.

Integrando los estilos de aprendizaje del modelo MAEK

La Tabla 6 muestra cómo se asignan las actividades de la práctica a cada una= de las fases del MAEK, teniendo en cuenta los estilos de aprendizaje de Kolb (Divergente, Convergente, Asimilador y Acomodador). De esta manera, se busca que todos los estudiantes puedan participar activamen= te en el proceso de aprendizaje y desarrollar las habilidades necesarias para = el reconocimiento de componentes electrónicos.

Tabla 6. Actividades del diseño instruccional agrupadas por estilo de aprendizaje según el MAEK (Divergente, Convergente, Asimilador y Acomodador), mostrando un ejemplo de aplicación con el dispos= itivo insAItech Circuit M= entor

Estilo de Apren= dizaje de Kolb	<= b>Activida= d del Diseño Instruccional	Ejemplo&= nbsp;de Interacción con el Dispositivo
&nb= sp; &nb= sp; &nb= sp; Divergen= te (EC/OR)	A1) Interacción con el dispositivo: manipulan físicamente difer= entes componentes electrónicos y los colocan en el dispositivo de reconocimien= to	El estudiante coloca un resistor, un capacitor o un inductor en el dispositivo y analiza las imá= genes y la información que proporciona el dispositivo sobre cada uno de ellos. Luego, compara esta información con sus conocimientos previos y, junto a= sus compañeros, discuten los posibles errores del dispositivo y las razones.=
A2) Observación de resultados: observan cómo el dispositivo rec= onoce los componentes, mostrando información sobre sus características y func= iones
A3) Comparación con conocimientos previos: comparan la informaci= ón proporcionada por el dispositivo con lo que ya saben sobre los componente= s, identificando similitudes y diferencias.
A4) Análisis de errores: reflexionan sobre los casos en que el dispositivo cometió errores de reconocimiento y analizan las posibles ca= usas de estos errores.
A5) Discusión en grupo: discuten sus observaciones y reflexiones= con sus compañeros y el docente, compartiendo diferentes perspectivas e interpretaciones.
<= /span> <= /span> &nb= sp; &nb= sp; Converge= nte (CA/EA)	A9) Formulación de hipótesis: formulan hipótesis sobre cómo mejo= rar la precisión del dispositivo y cómo se puede aplicar la tecnología de vis= ión artificial en otros contextos.	El estudiante utiliza el dispositivo para identificar los componentes necesarios para construir un circuito sencillo y luego utiliza el conocimiento adquirido para resolver= un problema práctico con el circuito. También propone experimentos para ev= aluar la precisión del dispositivo en diferentes escenarios.=
A10) Diseño de experimentos: diseñ= an experimentos para probar sus hipótesis sobre la mejora del dispositivo o= la aplicación de la tecnología en otros ámbitos
A11) Resolución de problemas: utili= zan sus conocimientos adquiridos para resolver problemas relacionados con el reconocimiento de componentes electrónicos en situaciones reales.=
<= /span> <= /span> <= /span> Asimilad= or (CA/OR)	A6) Autoevaluación: reflexionan sobre su propio proceso = de aprendizaje y cómo han mejorado sus habilidades de identificación de componentes.	El estudiante utiliza el dispositivo para identificar un componente y luego busca información adicional en libros o en línea para comprender mejor sus característica= s y funcionamiento. Crea un modelo mental que explique las relaciones entre l= os diferentes componentes y cómo interactúan en un circuito.
A7) Generalización de información: generalizan la información obtenida de la experiencia y la integran con = los conceptos teóricos aprendidos en clase sobre los componentes electrónic= os.
A8) Desarrollo de modelos mentales: construyen modelos mentales sobre las características distintivas de cada componente y las relaciones entre ellos.
&nb= sp; &nb= sp; &nb= sp; &nb= sp; Acomodad= or (EC/EA)	A1) Interacción con el dispositivo: manipulan físicamente diferentes componentes electrónicos y los colocan= en el dispositivo de reconocimiento	El estudiante utiliza el dispositivo para identificar los componentes y luego construye un proyecto simple de electrónica utilizando estos componentes. A partir de este proyecto, imagina y desarrolla ideas para proyectos más complejos.<= /o:p>
A12) Creación de nuevos proyectos: = aplican la tecnología del dispositivo insAItech Circuit Mentor para desarrollar proyectos propios, = como la construcción de robots o sistemas de automatización.

Para implantar el MAEK el docente asum= e el rol de facilitador del aprendizaje activo, guiando a los estudiantes a trav= és del proceso de experiencia, reflexión, conceptualización y acción; por lo tanto, es necesario que planifique, mediante un DI basado en el plan de la asignatura, el orden cronológico de las actividades a realizar en las prá= cticas de laboratorio; es decir, debe especificadas las actividades experienciales que guíen a los actores (Docente/Estudiante/Asistente) a través del proceso de enseñanza-aprendiz= aje. A tal fin se utilizan los nueve eventos del modelo de diseño instruccional de Gagné y Briggs.

Aplicación de los eventos del modelo Gagné y Briggs al diseño instruccional

La tabla presenta la organización de las actividades de la práctica de labor= atorio en base a los nueve eventos de aprendizaje del modelo de Gagné y Briggs, identificando el actor responsable de cada actividad (Docente/Estudiante/As= istente).

La Tabla 7 presenta las actividades a considerar en el DI, ordenadas según los nueve eventos del modelo de Gagné y Briggs, especificando el actor -o los actores- responsable(s) de cada actividad (Docente/Estudiante/Asistente) y su relaci�= �n con las actividades descritas en la Tabla 5.

Tabla 7. Actividades del DI diseñadas para cum= plir el objetivo instruccional, según los nueve eventos del modelo de Gagné &= amp; Briggs. Se indica el actor (Docente, Estudiante, Asistente) y con cuáles actividad= es del MAEK se relaciona. Se entiende por asistente el dispositivo insAItech Circuit Mentor<= o:p>

Evento de Gagné y Briggs=	Activida= d a realizar	Actor	Relativo= a:
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Ganar la = atención	Presenta= r el dispositivo y sus capacidades de forma atractiva para captar el interés = de los estudiantes.=	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>	No aplica
Informar= al estudiante de los objetivos de aprendizaje	Explicar claramente los objetivos de aprendizaje y las expectativas.=	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>	No aplica
Estimula= r el recuerdo de los aprendizajes previos	Revisar conceptos básicos de electrónica y componentes pasivos.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante	A3
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Presenta= r el = contenido	Utilizar como ejemplo de uso el dispositivo insAItech = Circuit Mentor para mostrar imágenes de diferentes componentes y sus características distintivas.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante	A1, A2
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Guiar el = aprendizaje	Proporci= onar instrucciones claras y retroalimentación durante las actividades con el dispositivo.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Asi= stente	A1, A3
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el = desempeño	Ofrecer oportunidades para que los estudiantes practiquen la identificación de componentes con la aplicación.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante/Asistente	A1, A2, = A3, A4
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Proporci= onar ret= roalimentación	Evaluar = el desempeño de los estudiantes y ofrecer retroalimentación constructiva.<= /span>	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante/Asistente	A6, A8, = A11
<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Evaluar<= /span> el = desempeño	Evaluar = el aprendizaje de los estudiantes mediante pruebas y actividades prácticas.=	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante/Asistente	A6, A8, = A11
Mejorar = la retención y la transferencia	Fomentar= la aplicación del conocimiento a situaciones reales y la resolución de problemas.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;mso-bidi-font-size:11.0pt;font-fami= ly:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Docente<= /span>/Est= udiante	A11, A12=

Se observa en la Tabla 7 que la mayoría de los eventos se relacionan con el M= AEK y con diferentes actividades del diseño instruccional. Por ejemplo, el evento "Presentar el contenido" por parte del docente implica la activid= ad de utilizar insAItech Circ= uit Mentor para mostrar imágenes de componentes (A2), lo que incluye también = la interacción con el dispositivo (A1). De igual forma, "Guiar el aprendizaje" por parte del docente involucra actividades como la interacción con el dispositivo (A1) y la comparación con conocimientos pr= evios (A3). Este enfoque integral asegura que el proceso de enseñanza-aprendizaje aborde de manera efectiva todas las etapas del modelo Gagné y Briggs, optimizando la adquisición de conocimiento y habilidades por parte de los estudiantes.

Diseño instruccional de la práctica para el objetivo de aprendizaje

Finalmente, fundamentado en las relaciones anteriores, en la Tabla 8 se muestra el dise= ño instruccional de la práctica de laboratorio para el objetivo de aprendizaj= e con los respectivos eventos instruccionales asociados.=

Tabla 8. Diseño instruccional de una práctica= para cumplir el objetivo de aprendizaje: “Los estudiantes serán capaces de identificar visualmente resistores, inductores y condensadores, y describir= sus propiedades y características principales” mostrando los eventos instruccionales asociados.

Práctica de Laboratorio=	Evento<= /span> instruccional
Nombre de la práctica: Reconocimiento de componentes pasivos y sus propiedades	Ganar la atención • Pr= esentar el contenido
Objetivo de aprendizaje: Reconocer visualmente resistencias, inductores y condensadores, y describ= ir sus propiedades y características principales	Informar al estudiante de= los objetivos de aprendizaje
Materiales y equipos:
Dispositivo insAItech Circuit Mento= r • conjunto de resistencias, condensadores e inductores • multímetro • proyector, pizarra, marcadores • libros y guías de laboratorio	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Presenta= r el contenido
Procedimiento:
Parte 1: Familiarización con insAItech Circuit Mentor<= /span>
1. El docen= te presenta la aplicación insAItech Circuit Mentor y sus funcionalidades.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Ganar la atención
2. Se reali= za una demostración de cómo utilizar la aplicación para identificar resistencias, condensadores y otros componentes electrónicos.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos • Guiar el aprendizaje
3. Los estudiantes exploran la aplicación de forma individual, familiarizándos= e con la interfaz y las opciones disponibles.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el desempeño
Parte 2: Identificación de Resistores<= /span>
4. El docen= te explica las características físicas de los resistores, como su forma, t= amaño, color y marcas.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
5. Se expli= can los códigos de colores utilizados para identificar el valor de la resist= encia y la tolerancia.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
6. Los estudiantes utilizan insAItech Circuit Mentor para identificar diferentes resistores	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el desempeño
7. Se compa= ran las características observadas en la imagen con la información proporci= onada por la aplicación.	Proporcionar retroalimentación • Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos
8. Se verif= ica el valor del resistor utilizando un multímetro.	Propiciar el desempeño �= �� Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos • Proporcionar retroalimentación=
9. Se repit= en los pasos 3 a 5 con los resistores.	No a= plica
Parte 3: Identificación de Condensador= es
1. El docen= te explica las características físicas de los condensadores, como su forma, tamaño, tipo (electrolítico, cerámico, etc.) y marcas.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
2. Se revis= a la forma de identificar la capacitancia y el voltaje de trabajo de los condensadores a partir de las marcas o códigos impresos.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
3. Los estudiantes utilizan insAItech Circuit Mentor para identificar diferentes instancias de condensadores.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el desempeño
4. Se compa= ran las características observadas en la imagen con la información proporci= onada por la aplicación.	Proporcionar retroalimentaión • Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos
5. Se verif= ica el valor de la capacitancia utilizando un multímetro.	Propiciar el desempeño �= �� Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos • Proporcionar retroalimentación=
Parte 4: Identificación de Inductores<= /span>
1. El docen= te explica las características físicas de los inductores, como su forma, t= amaño, tipo y marcas.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
2. Se revis= a la forma de identificar la inductancia y vatiaje<= /span> de trabajo.	Estimular el recuerdo de = los aprendizajes previos• Guiar el aprendizaje
3. Los estudiantes utilizan insAItech Circuit Mentor para identificar diferentes instancias de inductores.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el desempeño
4. Se compa= ran las características observadas en la imagen con la información proporci= onada por la aplicación.	Proporcionar retroalimentación • Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos
5. Se verif= ica el valor de la inductancia utilizando un multímetro.	Propiciar el desempeño �= �� Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos • Proporcionar retroalimentación=
Parte 5: Evaluación=
1. El docen= te activa el modo evaluación de insAItech Circuit Mentor.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Propicia= r el desempeño
2. Se solic= ita a los estudiantes responder las preguntas realizadas por con componentes electrónicos dispuestos en la bandeja.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Evaluar<= /span> el desempeño
3. Los estudiantes deben identificar el tipo de componente y sus propiedades (va= lor de resistencia/capacitancia/inductancia y tolerancia) utilizando las opci= ones proporcionadas por la aplicación.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Evaluar<= /span> el desempeño
4. Al final= izar la evaluación, los estudiantes reciben una evaluación numérica en esca= la entre 1 a 100 puntos sobre su desempeño.	<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:9.0pt;font-family:"Times New Roman",serif; mso-font-kerning:0pt;mso-ligatures:none;mso-ansi-language:EN-US'>Proporci= onar retroalimentación
Parte 6: Discusión y Conclusiones
1. Se discu= ten las dificultades y errores comunes encontrados durante la práctica.	Propiciar el desempeño• Proporcionar retroalimentación
2. Se reflexiona sobre la importancia de la identificación correcta de los componentes electrónicos en el diseño y construcción de circuitos.	Mejorar la retención y la transferencia
3. Se explo= ra la aplicación de los conocimientos adquiridos en la resolución de probl= emas y el diseño de circuitos electrónicos.	Mejorar la retención y la transferencia
Activida= des complementarias: Al final= izar la práctica se les sugiere a los estudiantes:
1. Diseñar circuitos simples que utilicen los componentes estudiados.	Propiciar el desempeño �= �� Mejorar la retención y la transferencia
2. Explorar= el uso de insAItech Circuit= Mentor para identificar componentes activos, como transistores y diodos.	Propiciar el desempeño �= �� Mejorar la retención y la transferencia

Como se observa en la Tabla 8, el DI integra los nueve eventos instruccionales d= el modelo de Gagné y Briggs para la práctica de laboratorio. Cada paso del procedimiento se relaciona con uno o más eventos, asegurando que la práct= ica aborde de forma completa el proceso de aprendizaje. Por ejemplo, la presentación del dispositivo y sus funcionalidades (Paso 1 de la Parte 1) corresponde a "Ganar la atención", mientras que la demostración= de cómo usar la aplicación para identificar componentes (Paso 2 de la Parte = 1) se relaciona con "Estimular el recuerdo de los aprendizajes previos"= y "Guiar el aprendizaje".

Discusión

Este trabajo se centró en desarrollar un DI para mejorar el aprendizaje del reconocimiento de componentes electrónicos en estudiantes de ingeniería electrónica, asistido por el dispositivo insAItech Circuit Mentor como una estrategia de aplicación de = los principios de la filosofía de la Educación 4.0. Los resultados obtenidos muestran que es posible elaborar un DI, fundamentado en el modelo de Kolb y Gagné y Briggs, que ofrezca un marco sólido para la implementación de es= te enfoque.

El uso de insAItech Circuit Mentor como asistente permitiría a los estudiantes interactuar con los componentes electrónicos de forma más dinámica, recibiendo información = detallada y retroalimentación inmediata, lo que contribuye a un aprendizaje más efi= ciente y atractivo. El DI propuesto aborda de manera efectiva las diferentes fases= del proceso de aprendizaje, adaptándose a los distintos estilos de aprendizaje= de los estudiantes y promocionando la participación activa en cada una de las etapas.

Al comparar los resultados de este estudio con investigaciones previas, se obs= erva que la integración de la tecnología de VA en el proceso de enseñanza-aprendizaje es una tendencia creciente en el campo de la educaci= ón tecnológica. Estudios como el de De La Cruz Ro= dríguez y Donoso Quimbita (2016) han demostrado la efectividad del uso de dispositivos de VA para mejorar la comprensión de conceptos complejos en ingeniería. Asimismo, la investigación de Jing Li = et al. (2021) ha mostrado el potencial de las redes neuronales para la detección = de componentes electrónicos en placas de circuitos impresos, lo que abre nuev= as posibilidades para el desarrollo de herramientas de aprendizaje basadas en = VA para la ingeniería.

El DI propuesto se enfoca en el aprendizaje individual, pero se podría potenc= iar aún más la experiencia de aprendizaje mediante la creación de grupos heterogéneos que integren estudiantes con distintos estilos de aprendizaje= de Kolb. De esta manera, se fomentaría el trabajo colaborativo y grupal, aprovechan= do las fortalezas de cada estilo para el beneficio de todos. Por ejemplo, un g= rupo podría incluir un estudiante divergente que aportaría perspectivas creati= vas e imaginativas, un estudiante convergente que se enfocaría en la resolución= de problemas prácticos, un estudiante asimilador que integraría la informaci= ón teórica y un estudiante acomodador que pondría en práctica los conocimie= ntos adquiridos. Esta estrategia no solo fortalecería el aprendizaje colaborati= vo, sino que también permitiría a los estudiantes desarrollar habilidades de comunicación y trabajo en equipo, esenciales para el éxito en el ámbito profesional.

Diversos estudios han demostrado que la creación de grupos con diferentes estilos de aprendizaje puede ser una estrategia efectiva para potenciar la colaboraci�= �n y el aprendizaje. Kolb (1984) propone que los grupos heterogéneos proporcion= an un entorno de aprendizaje más rico y complejo, lo que permite a los estudiant= es aprender de las experiencias y perspectivas de los demás. De manera simila= r, Gosavi y Arora (2022) afi= rman que la colaboración entre estudiantes con diferentes estilos de aprendizaje co= nduce a un mejor entendimiento de los conceptos y a un mayor compromiso con el aprendizaje.

La siguiente fase de este desarrollo será evaluar la efectividad del DI. Tamb= ién, es necesario realizar estudios empíricos que comprueben el impacto del dispositivo en el rendimiento académico de los estudiantes y su influencia= en la motivación y el interés por el aprendizaje.

Las preguntas abiertas que surgen a partir de este trabajo incluyen la necesida= d de ampliar la evaluación a un grupo más grande de estudiantes, realizar un e= studio controlado con grupos de control, y profundizar en el análisis de cómo el= DI impacta en los diferentes estilos de aprendizaje de los estudiantes.

Este trabajo se posiciona como un punto de partida para el desarrollo de estrate= gias innovadoras para la enseñanza del reconocimiento de componentes electróni= cos. La integración de la VA con los modelos de aprendizaje activo abre un ampl= io campo de posibilidades para mejorar la calidad de la educación en ingenier= ía, preparando a los futuros ingenieros para los retos del mercado laboral.

Conclusiones

Los resultados de este estudio sugieren que es factible la elaboración de un DI para el aprendizaje activo que incorpore insAItech Circuit Mentor como asistente con el fin de mejorar l= as habilidades de reconocimiento de componentes electrónicos en estudiantes de Ingeniería Electrónica. Si bien no se han realizado pruebas empíricas en= un entorno educativo real, el DI desarrollado, basado en el Modelo de Aprendiz= aje Experiencial de Kolb y el modelo de Gagné y Briggs, proporciona un marco s= ólido para la enseñanza de esta habilidad fundamental. Se lograron los objetivos= de desarrollar el DI que integra el dispositivo y definir las actividades para= la práctica de laboratorio, logrando cubrir las etapas del ciclo de aprendiza= je de Kolb y los eventos instruccionales del modelo de Gagné y Briggs. El uso de dispositivo insAItech Circ= uit Mentor se prevé que permita a los estudiantes experimentar de manera prác= tica con los componentes, recibir información detallada sobre sus característi= cas, realizar pruebas y obtener retroalimentación inmediata, lo que facilita el proceso de aprendizaje.

Es importante reconocer que este trabajo se encuentra en una fase de presentac= ión. Se necesitan estudios empíricos adicionales para evaluar la efectividad del dispositivo y el DI en un entorno real de aprendizaje. Futuras investigacio= nes deberán centrarse en la evaluación del impacto del dispositivo en el aprendizaje y el rendimiento académico de los estudiantes. Asimismo, consi= derar la diversidad de estilos de aprendizaje de los estudiantes para adaptar el = DI y asegurar que todos los estudiantes puedan beneficiarse del uso del disposit= ivo. También sería interesante investigar la influencia del dispositivo en la motivación y el interés de los estudiantes por el aprendizaje.=

Agradecimientos

Este trabajo es parte del proyecto Nro. SRUI-CPEI-lD-2022-2023-006 subvencionado= por la Universidad Católica Santa María la Antigua (USMA), Panamá.

Referencias

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