Linee guida di apprendimento basate su progetti per studenti di scienze della salute: un'analisi con tecniche di data mining e qualitative

Caratteristiche della metodologia di apprendimento basata su progetti
Al giorno d’oggi, i professionisti di vari settori affrontano numerose sfide (tecniche, sociopolitiche ed economiche) derivanti dalla globalizzazione in una varietà di sfere, come l’ambiente¹. Questi problemi influenzano la diffusione globale delle malattie, diminuendo così le risorse, aumentando la povertà e rendendo necessaria la responsabilità di creare società sostenibili¹. Gli esperti sanitari hanno il potenziale e le competenze per garantire la vitalità delle comunità promuovendo strategie e tecniche di assistenza su larga scala, contribuendo al miglioramento della qualità della vita delle persone². Le Nazioni Unite hanno sottolineato la necessità di affrontare queste sfide con la partecipazione attiva di tutti i paesi ai loro obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG) ¹. Le attività degli operatori sanitari possono essere collegate a molti degli obiettivi proposti. Pertanto, coloro che formano gli studenti sanitari devono acquisire approcci pedagogici che aiutino gli studenti ad acquisire le competenze che consentiranno loro di affrontare queste nuove sfide ^1,2.

Tra le varie metodologie pedagogiche esistenti, l’apprendimento basato su progetti (PBL)3 si distingue come metodologia che aiuta gli studenti a sviluppare le competenze di cui avranno bisogno per affrontare in modo sicuro ed efficace le sfide future delle loro professioni ³. PBL è un approccio pedagogico innovativo che supera i limiti delle metodologie tradizionali trasformando il processo di insegnamento-apprendimento per rendere gli studenti protagonisti del proprio apprendimento. Questo cambiamento aiuta gli studenti ad acquisire capacità di risoluzione dei problemi in contesti di vita reale⁴. PBL si basa sul docente che produce domande di ricerca⁵ che sono incluse in scenari pratici relativi alla disciplina. Gli studenti devono risolvere i problemi in gruppi collaborativi. L’obiettivo finale è l’acquisizione di conoscenze (concettuali, procedurali e attitudinali) attraverso il lavoro di gruppo nella risoluzione del compito o del problema⁶.

Questo approccio ha avuto origine nei campi dell’educazione e della psicologia costruttivista e, da quegli inizi, è stato adattato a diverse discipline⁶. Tuttavia, l’implementazione di questa metodologia può essere influenzata dalla mancanza di risorse e infrastrutture educative e, a causa di ciò, viene talvolta utilizzato un modello ibrido che combina l’insegnamento tradizionale con PBL ^7,8. Tuttavia, questi modelli hanno mostrato limitazioni nell’esperienza di apprendimento¹. Per questo motivo, è importante sviluppare protocolli pedagogici che guidino e facilitino l’uso e l’interpretazione di queste metodologie. Inoltre, negli ultimi anni, la metodologia PBL è stata implementata attraverso piattaforme di apprendimento virtuale – Learning Management Systems (LMS)⁹ – in quello che viene chiamato Online Project-Based Learning (OPBL)¹⁰.

Metodologia di apprendimento basata su progetti per studenti universitari nel campo delle scienze della salute
Il protocollo è importante per aiutare gli insegnanti ad applicare queste metodologie e interpretare i risultati derivanti dal processo di insegnamento e apprendimento⁹. Il protocollo può essere utilizzato dall’inizio della scuola all’istruzione superiore e può essere adattato alle diverse condizioni mentali, fisiche e socioeconomiche¹¹. Il protocollo presentato si concentra sul lavoro con gli studenti universitari nelle scienze della salute. Il modello di insegnamento si basa sull’organizzazione dell’apprendimento attorno a progetti preparati dall’insegnante, che funge da stimolo iniziale, e da questo quadro, lo studente diventa l’obiettivo principale del proprio apprendimento¹¹. L’approccio è un modo attivo, completo e costruttivo per gli studenti di acquisire competenze di base (concettuali, procedurali e attitudinali) che sono strettamente correlate alla loro futura pratica professionale ^4,12.

I metodi di apprendimento sono combinati per stimolare l’acquisizione di competenze cognitive e metacognitive relative alle conoscenze concettuali e procedurali 4,13,14^, che contribuiscono tutti a sviluppare il pensiero critico, una maggiore motivazione verso l’apprendimento e l’autonomia nel processo decisionale e nella risoluzione dei problemi ¹³ . Tuttavia, una delle chiavi per l’applicazione di successo di questa metodologia è che i progetti che l’insegnante prepara devono essere direttamente correlati alla pratica reale e agli studenti deve essere data autonomia nel modo in cui affrontano i problemi sulla base di linee guida iniziali minime ^4,9. Ciò significa che gli insegnanti devono definire chiaramente gli strumenti per valutare le competenze degli studenti e fornire loro indicazioni sui criteri di valutazione che verranno utilizzati per modellare il PBL, nonché per valutare quanto bene viene eseguita la valutazione^15,16. Inoltre, gli studenti traggono beneficio dalla collaborazione con i loro coetanei per imparare a discutere ed essere assertivi attraverso il dibattito, sviluppando così capacità di comunicazione e lavoro di squadra ^4,16.

L’obiettivo principale per gli studenti universitari è quello di “imparare ad imparare” affrontando le sfide che il docente pone per facilitare l’acquisizione di queste competenze¹⁴ (che saranno successivamente implementate nella futura vita lavorativa degli studenti). I risultati dell’utilizzo di questa metodologia indicano che incoraggia l’autonomia nell’apprendimento e nella risoluzione di problemi pratici⁴. Un ulteriore vantaggio di questa metodologia è che è molto efficace nell’aiutare gli studenti ad acquisire competenze, in particolare nelle scienze della salute, nell’insegnamento online e nell’apprendimento misto (b-Learning)^17,18,19. Ciò è diventato particolarmente importante a causa della pandemia di COVID-19^20,21.

Gli elementi comuni di PBL possono essere riassunti come segue: (1) in primo luogo, i concetti relativi al progetto sono spiegati agli studenti (negli ambienti di insegnamento online, possono essere utilizzate esperienze di apprendimento capovolte); (2) il piano di progetto è definito e analizzato; (3) viene effettuata una revisione della teoria di supporto e viene elaborato un piano per aiutare a comprendere l’oggetto dello studio; (4) sono proposti obiettivi e domande per affrontare il problema; (5) vengono formulate le possibili soluzioni e vengono valutate le opzioni più praticabili; (6) tali soluzioni sono attuate; (7) i risultati sono comunicati; (8) viene condotta una riflessione critica, viene fornito un feedback e viene valutato il processo, compresa la proposta di nuove domande; e (9) il processo è terminato presentando il lavoro ^4,6,13.

Va anche tenuto presente che non tutti gli studenti rispondono allo stesso modo a questo tipo di metodologia. Gli studenti che sono più attivamente coinvolti nel loro apprendimento, quelli che sono pensatori più critici e quelli che hanno migliori capacità di relazione interpersonale tendono a ottenere risultati migliori²². È anche possibile che gli studenti abituati alle metodologie di apprendimento tradizionali possano sentirsi frustrati. Questo è il motivo per cui agli studenti dovrebbero essere fornite regole di lavoro chiare e un calendario per l’attuazione delle fasi del progetto dall’inizio⁸. Come notato sopra, PBL è stato ampiamente utilizzato all’interno dei gradi di scienze della salute, e ci sono ampie prove a sostegno della letteratura 18,23,24. Tuttavia, sono stati identificati alcuni aspetti che potrebbero essere migliorati, che sono legati ai seminari sulle competenze cliniche e alla diffusione dell’esperienza nella comunità scientifica^25,26.

Questa metodologia sembra avere risultati migliori per i diplomi con una percentuale maggiore di tirocini (ad esempio, infermieristica vs. medicina, terapia occupazionale versus psicologia o nutrizione)³. Inoltre, studi recenti hanno suggerito di implementare la metodologia PBL attraverso progetti di formazione congiunti tra diversi gradi per lavorare sull’interazione in contesti reali. L’obiettivo sarebbe l’acquisizione di competenze multidisciplinari e interdisciplinari^27,28. Tuttavia, per implementare bene questo tipo di metodologia, il personale docente deve essere qualificato per implementarlo e gli studenti devono sviluppare un pensiero critico e divergente rispetto alla pratica clinica, specialmente nel caso delle scienze della salute 3,15,18,29.

Un altro aspetto importante dell’implementazione è la necessità di valutare la soddisfazione degli studenti con la formazione sulla metodologia PBL e analizzare le loro idee di miglioramento 19,30,31. Più specificamente, è stato riferito che gli studenti di terapia occupazionale hanno trovato questa metodologia essenziale per il loro apprendimento in quanto consente loro di imparare come risolvere problemi simili a quelli che dovranno affrontare nella loro vita professionale, il che migliora la loro motivazione³¹. Allo stesso modo, uno studio longitudinale iniziato nel 1993 – in cui è stato valutato un modello ibrido di PBL negli studenti di terapia occupazionale – ha dimostrato che gli studenti avevano opinioni molto positive sull’apprendimento di gruppo per la loro futura pratica professionale⁷. Un altro studio sugli studenti di terapia occupazionale ha riscontrato un alto grado di soddisfazione con la metodologia. Questo perché gli studenti pensano che questo modo di apprendere li aiuti ad acquisire conoscenze attraverso la pratica e consenta loro di rispondere in modo appropriato nel loro lavoro futuro¹³.

In sintesi, l’utilizzo della metodologia PBL nei corsi di scienze della salute è fondamentale per l’acquisizione di competenze professionali da parte degli studenti. Diversi studi hanno indicato i passi da seguire per dare priorità agli interventi e alla progettazione dei materiali per ottenere un apprendimento efficace e soddisfacente. Pertanto, è molto importante monitorare i processi di apprendimento degli studenti per rilevare problemi precoci o potenziali con l’apprendimento e affrontarli. Per il monitoraggio dovrebbero essere utilizzate tecniche di estrazione di dati educativi (EDM) e di analisi a metodi misti, i cui fondamenti essenziali sono discussi di seguito.

Tecniche di Data Mining didattico
Quando gli LMS vengono utilizzati in modelli didattici di e-Learning o b-Learning, viene generata una serie di registri o file di registro che acquisiscono ciascuna delle interazioni tra studenti e docenti. Questi registri sono la prova dei comportamenti di apprendimento e possono essere analizzati utilizzando tecniche EDM o Learning Analytics (LA)³². Queste tecniche consentono all’insegnante di imparare quale interazione tra studenti esiste, quanta interazione esiste e qual è la qualità dell’interazione³³. In particolare, le tecniche EDM rendono più facile scoprire i modelli di comportamento di apprendimento degli studenti e le loro interazioni⁴. Le tecniche EDM possono essere utilizzate per studiare diversi profili^35,36 (orientati verso gli studenti o orientati verso gli educatori).

L’obiettivo finale è quello di fornire feedback per l’istruzione, valutare la struttura del contenuto del corso, analizzare gli elementi che sono stati efficaci nei processi di apprendimento, classificare il tipo di studenti e identificare le esigenze per l’orientamento e il monitoraggio dell’apprendimento. Questo aiuta a determinare i modelli di apprendimento più comuni di ogni studente e la frequenza degli errori, che possono quindi essere utilizzati per personalizzare le risposte educative più appropriate. Una delle cose per cui le tecniche EDM possono essere utilizzate è il monitoraggio dei processi di apprendimento degli studenti per offrire un aiuto appropriato tramite tutoraggio. Le tecniche EDM comprendono tecniche di apprendimento supervisionato (tecniche di previsione o classificazione)³⁷ e tecniche di apprendimento non supervisionato 36 (tecniche di clustering)³⁸. L’utilizzo di tecniche EDM nei processi di insegnamento che includono metodologie di insegnamento attive, come PBL, ha dimostrato di essere molto efficace per studiare il comportamento individuale degli studenti e il comportamento degli studenti in gruppi collaborativi¹⁰.

L’applicazione di tecniche di analisi qualitativa assistita da computer
Negli ultimi due decenni, le tecniche quantitative e qualitative, o una combinazione delle due, sono state applicate nella ricerca in quelli che sono stati chiamati metodi misti³⁹. L’uso di metodi misti per l’analisi dei dati è particolarmente utile quando si tratta di problemi complessi di analisi, come il monitoraggio dei comportamenti di apprendimento degli studenti. L’uso di questi metodi consente la trasformazione di dati qualitativi, come il feedback degli studenti da domande aperte in un sondaggio, in dati qualitativi e l’analisi dei dati con diverse tecniche di visualizzazione dei dati⁴⁰. Una varietà di software di analisi qualitativa dei dati assistita da computer (o assistita) può essere utilizzata per facilitare la trasformazione e l’analisi dei dati⁴¹.

Un riepilogo della procedura per l’insegnamento attraverso la metodologia PBL, l’analisi dei comportamenti di apprendimento, l’uso di EDM e le tecniche di analisi qualitativa basate su computer è mostrato nella Figura 1.

Figura 1: Lavoro PBL e uso di EDM e tecniche di analisi qualitativa basate su computer. Raccolta ed elaborazione dati applicando tecniche EDM e text mining in ambienti didattici e-Learning e b-Learning. Abbreviazioni: PBL = apprendimento basato su progetti; EDM = Educational Data Mining; DB = database; e-Learning = lezioni online; b-Learning = classi miste (lezioni online e fisiche). Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

In questo studio sono state poste tre domande di ricerca: RQ1: Ci sono differenze significative nei risultati di apprendimento e nella soddisfazione degli studenti di scienze della salute che studiano terapia occupazionale a seconda che la metodologia PBL sia implementata tramite e-Learning rispetto a b-Learning, considerando gli effetti delle conoscenze precedenti degli studenti? RQ2: I cluster di partecipanti trovati corrispondono ai risultati dell’apprendimento, ai comportamenti di apprendimento e alla soddisfazione percepita in funzione della modalità di insegnamento (e-Learning vs. b-Learning)? RQ3: I suggerimenti degli studenti per il miglioramento della metodologia PBL sono diversi a seconda della modalità di insegnamento, e-Learning rispetto al b-Learning?

Il seguente protocollo può essere utilizzato dagli insegnanti nel settore sanitario e può anche essere modificato per lavorare con gli studenti in altre aree di conoscenza.