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Revista de Ciencias de Seguridad y Defensa (Vol. VI, No.4, 2021) pp. 37-52

Transformación digital en la educación durante la pandemia COVID-19:

Aplicación en Ciencias Exactas en la ESMIL

Digital transformation in education during the COVID-19 pandemic:

Application in Exact Sciences at ESMIL

Fabián Vinicio Corral Carrera1, Cristián Díaz Matailo1, Martha Calle2

1Departamento de Ciencias Exactas Universidad de las Fuerzas Armadas - ESPE, Ecuador

2Escuela Superior Militar Eloy Alfaro, Dirección Académica

fvcorrral@espe.edu.ec, cmdiaz2@espe.edu.ec, mrcallev333@gmail.com

Resumen

En el presente estudio se analiza el impacto del uso de herramientas tecnológicas que permiten optimizar el proceso educativo de los cadetes de la Escuela Superior Militar Eloy Alfaro (ESMIL), en el área de Ciencias Exactas, en el contexto de la pandemia ocasionada por la COVID-19. Por esta razón, se decidió promover el uso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones para continuar las labores, mientras persistió la declaratoria de los estados de excepción decretados por el gobierno nacional y el distanciamiento social; adecuando los procesos de enseñanza y aprendizaje, así como las técnicas de evaluación. Para ello, se utilizaron varias metodologías de enseñanza o tele-educación (e-Learning). Se usó el Zoom para dictar las clases virtuales de Ciencias Exactas y se utilizaron las herramientas de Google Suite para evaluación y coordinación entre profesores y estudiantes. También se acudió a la aplicación del OneNote y pizarras digitales, que facilitan la enseñanza de la asignatura, en forma virtual. Se presenta el análisis estadístico y los resultados de evaluación obtenidos y se confirma que el uso de las herramientas tecnológicas usadas para dictar las clases en forma virtual es efectivo, ya que no existe mayor variación en el promedio alcanzado en años lectivos anteriores a la pandemia. También se verifica la necesidad de que los procesos involucrados en la transformación digital se implementen en la ESMIL, con el objetivo de mejorar las estrategias de enseñanza/aprendizaje y se promueva un ambiente de aprendizaje inteligente.

Palabras clave: Análisis estadístico, Aprendizaje digital, e-Learning, Herramientas tecnológicas, Transformación digital, pandemia COVID-19.

Abstract

This article analyzes the impact of the use of technological tools to optimize the educational process of the cadets of the Escuela Superior Militar Eloy Alfaro, in the area of Exact Sciences, in the context of the pandemic caused by COVID-19. For this reason, it was decided to promote the use of Information and Communication Technologies to continue the work, while the state of exception decreed by the national government and the social distancing persisted; adapting the teaching and learning processes, as well as the evaluation techniques. For this purpose, several teaching or Tele-education (e-learning) methodologies were used. Zoom was used to dictate Exact Sciences' virtual classes, and Google Suite tools were used for evaluation and coordination between teachers and students. The OneNote application and digital whiteboards were also used to facilitate the subject teaching virtually. The statistical analysis and the evaluation results

Fecha de Recepción: 14/11/2021 - Aceptado: 15/12/2021 – Publicado: 31/12/2021

SSN: 2477-9253 – DOI: https://dx.doi.org/10.24133/RCSD.VOL06.N04.2021.03

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obtained are presented. It is confirmed that the technological tools used to teach the classes virtually are effective since there is no significant variation in the average achieved in the academic years prior to the pandemic. It also verifies the need for the processes involved in the digital transformation to be implemented at ESMIL to improve teaching-learning strategies and promote an intelligent learning environment.

Keywords: COVID-19 pandemic; Digital transformation; E-learning; Statistical analysis; Technological tools.

I. Introducción

Durante la crisis por la COVID-19, el e-Learning (sistema de gestión de aprendizaje) ha demostrado su importancia y su relevancia, hasta hacerse imprescindible. El presente estudio analiza el impacto del uso de herramientas tecnológicas que permiten optimizar el proceso educativo de los cadetes de la Escuela Superior Militar Eloy Alfaro (ESMIL), en el área de ciencias exactas, en el contexto de la pandemia ocasionada por la COVID-19. También se considera el efecto de la transformación digital en la metodología enseñanza/aprendizaje y la necesidad del impulso de la transformación digital de la educación superior.

Como consecuencias generadas por la pandemia del COVID-19, se suspendieron actividades presenciales en las Instituciones de Educación Superior, IES, y específicamente en la ESMIL, en el marco del aislamiento preventivo obligatorio. Por esta razón, se decidió promover el uso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones – TIC para continuar las labores, mientras persistió la declaratoria de los estados de excepción decretados por el gobierno nacional y el distanciamiento social; adecuando los procesos de enseñanza y aprendizaje, así como las técnicas de evaluación.

La transformación digital se define como un cambio organizacional que requiere de una estrategia y que usa tecnologías digitales para mejorar el rendimiento en una organización (Boguslavskii & Neborskii, 2016; Tekic & Koroteev, 2019). La transformación digital mejora el rendimiento de una entidad, su eficiencia operativa, las experiencias del cliente y la combinación de negocios digitales y físicos (Amorim & Melao, 2018). Los beneficios que consigue la transformación digital están relacionados con las mejoras en la satisfacción del cliente y con la productividad; por ello, esta práctica se ha asociado principalmente a organizaciones empresariales. Sin embargo, también es un tema que compete a las Instituciones de Educación Superior, IES (Rodríguez, 2017). Estas últimas tienen el reto de transformarse para abordar los cambios sociales, culturales y tecnológicos que se vienen presentado, sobre todo a raíz de la pandemia. Dado de que las tecnologías digitales permiten transformar el proceso educativo y transferirlo a un nivel cualitativamente nuevo y fácil de usar y que garantiza la competitividad de las IES, será necesaria la digitalización de sus servicios como parte de su proceso de transformación digital. No obstante, la introducción de tecnologías digitales en las actividades de estas no es suficiente, también se necesitan cambios culturales, organizativos y de sus procesos, como el aprendizaje a distancia o “virtualización” (Safiullin & Akhmetshin, 2019). Las investigaciones sobre la transformación digital en el sector de la educación superior son muy pocas; por ello, se requieren estudios sobre cómo las IES deben aplicar dicha transformación digital y los elementos que influyen.

Las características principales del proceso de digitalización de las IES deberán ser: la orientación hacia la implementación de manufactura inteligente (“Smart manufacturing”), el uso de tecnologías de comunicación digital, la introducción de redes y educación virtual, la creación e implementación de

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plataformas de servicios de administración digital, como por ejemplo servicios de “supermercado de información” en bibliotecas digitales (Ma, Zhao J., & Zhao Y, 2014) o el desarrollo de cursos virtuales MOOCs (Massive Open Online Courses) y SPOCs (Small Private Online Courses). Los avances en tecnologías de aprendizaje y sus aplicaciones, abarca entre otros, los siguientes temas: sistemas innovadores de aprendizaje en línea; tutores inteligentes; juegos educacionales (M. Ibáñez, Á. Di-Serio and C. Delgado-Kloos, 2014); sistemas de simulación para educación y formación; aprendizaje con dispositivos móviles e interfaces portátiles (Motz, Mallon & Quick, 2021); sistemas de aprendizaje personalizados y adaptables; herramientas de evaluación formativa; herramientas para la analítica del aprendizaje y la minería de datos educativos (A. Pardo, F. Han & R. A. Ellis, 2017); estándares y servicios web que apoyan el aprendizaje; herramientas de autoría para materiales de aprendizaje (G. P. Jain et al, 2014); soporte informático para tutoría entre compañeros; aprendizaje a través de investigaciones, trabajo de campo y de laboratorio por medio de computadora (K. Salah et al, 2015); redes e infraestructuras sociales para el aprendizaje y el intercambio de conocimientos; y creación y gestión de objetos de aprendizaje (Santos et al, 2014).

También se deben promover los entornos de aprendizaje inteligente (Smart Learning Environments, SLE) como ecologías de aprendizaje en las que los estudiantes realizan tareas de aprendizaje y/o los profesores las determinan con el apoyo que brindan las herramientas y la tecnología. Los SLE pueden abarcar espacios físicos o virtuales en los que un sistema detecta el contexto y el proceso de aprendizaje mediante la recopilación de datos, los analiza y, en consecuencia, reacciona con intervenciones personalizadas que tienen como objetivo mejorar el aprendizaje. SLE es un concepto en proceso de definición. El término "Smart" en educación fue propuesto por Huang y Yang (2012) argumentando que la inserción de recursos digitales en el aula era necesaria para ofrecer un aprendizaje fácil, comprometido y efectivo. De esta manera, los autores señalaron que la palabra "Smart" en los espacios educativos va más allá del uso de los nuevos dispositivos llamados "Smart" (como el Smartphone, por ejemplo) dentro de las aulas. Pretendían que una nueva educación fuera implantada, una educación “inteligente” que consiguiera mejorar los resultados del proceso enseñanza – aprendizaje. Li, Kong, y Chen (2015) definen un SLE como un espacio de aprendizaje que tiene acceso a uno o más recursos digitales que ofrecen una guía de aprendizaje, herramientas de soporte, consejos y recomendaciones en el lugar idóneo, de la forma adecuada y en el momento adecuado, es decir, en forma ubicua.

En la ESMIL, a raíz de la pandemia ocasionada por el virus COVID-19, fue necesario impartir las clases de ciencias exactas como son: Fundamentos Matemáticos, Geometría y Física, en forma virtual utilizando herramientas tecnológicas como el Zoom, el Classroom, el Google Suite, OneNote, Geogebra y pizarras digitales, tratando de conformar un entorno de aprendizaje moderno e inteligente. Se analizan los resultados de la evaluación mediante estadísticas, con cuadros y gráficos, que demuestran la capacidad de adaptación de los cadetes militares frente al nuevo contexto educativo y la necesidad de promover la transformación digital en la ESMIL.

El presente artículo está estructurado de la siguiente manera: en la sección II se describen las herramientas y metodología utilizada en el estudio realizado; en la sección III se realiza la evaluación y discusión de los resultados obtenidos. En la sección IV se presentan las conclusiones del estudio y trabajo futuro.

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II. Materiales y Métodos

2.1. Herramientas tecnológicas

Con el propósito de enfrentar la pandemia mencionada, se utilizaron varias metodologías de enseñanza o tele-educación (e-Learning). Se usó el Zoom para dictar las clases virtuales de Fundamentos Matemáticos, Geometría y Física. Se utilizaron las herramientas de Google Suite para evaluación y coordinación entre profesores y estudiantes. Y también se acudió a la aplicación de OneNote, que facilita la enseñanza de la asignatura, en forma virtual, cuyas capturas de pantalla se muestra en las Figuras 1, 2 y 3.

Estos métodos y experiencias estuvieron destinadas a ayudar a los cadetes a adquirir las competencias y habilidades en el área del razonamiento lógico, en forma virtual, lo cual también representó un desafío educativo.

Figura 1: Uso del OneNote con pizarra digital en época de pandemia en la asignatura de Fundamentos Matemáticos.

Figura 2: Uso del OneNote con pizarra digital en época de pandemia en la asignatura de Geometría y Trigonometría.

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Figura 3: Uso del OneNote con pizarra digital en época de pandemia en la asignatura de Física.

OneNote apoya la organización del aprendizaje al proporcionar una estructura que consta de secciones, páginas y subpáginas como se ilustró en las Figura 1, 2 y 3. El poder organizativo de OneNote se ha elevado aún más a través del desarrollo de la clase OneNote Aplicación de cuaderno. Esta aplicación ha ampliado la funcionalidad de OneNote al proporcionar tres espacios para trabajar. El primero es un espacio de colaboración en el que los estudiantes pueden participar juntos al mismo tiempo, esto permite a los estudiantes colaborar y dar retroalimentación entre sí. El segundo espacio es la Biblioteca de contenido. Este espacio está controlado por el profesor y los alumnos solo tienen acceso a ella a través de la lectura. En el tercer espacio, cada alumno tiene su propio cuaderno con secciones y páginas, en el cual el estudiante de forma individual controla y organiza su propio cuaderno. Nadie más tiene acceso a él aparte del docente. Este arreglo fomenta para que los estudiantes sean aprendices autorregulados, una habilidad importante para el siglo XXI y facilita que el docente brinde apoyo y retroalimentación diferenciados.

Las matemáticas son un lenguaje que tiene su propia sintaxis, gramática y vocabulario. Por tanto, es una lengua por derecho propio, y no sólo una versión extendida de un lenguaje existente (Krussel, 1998). El lenguaje de las matemáticas está representado por una diversidad de conjunto de símbolos, diagramas y caracteres tomados de otros idiomas. Esto trae muchos desafíos al proceso de comunicarse en matemáticas en forma digital. En lo que respecta al texto, el uso de un teclado, posiblemente tiene la ventaja de la velocidad, dejando más tiempo para pensar (Chemmin, 2014). Sin embargo, aunque es relativamente fácil comunicarse con texto usando un teclado, se requieren algunas herramientas más sofisticadas para apoyar la comunicación digital en lenguaje matemático (Charles & Gaill, 2011).

En lugar de intentar comunicarse en lenguaje matemático con un teclado, una alternativa simple sería usar lápiz y papel. Otra opción es utilizar un lápiz digital y escribir en la pantalla de la computadora. La investigación sobre el trabajo de los estudiantes en tareas generadoras de hipótesis ha revelado diferencias en la fluidez comunicativa según el tipo de interfaz que usaban los estudiantes (Oviatt, 2013).

Se descubrió que el uso de un teclado de computadora elevaba la fluidez lingüística, mientras que el lápiz y el papel no digitales elevaban la fluidez no lingüística (dibujar, diagramar y anotar).

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Se encontró que el uso de una interfaz de lápiz digital eleva fluidez no lingüística, incluso más que las herramientas de papel y lápiz no digitales. Estos resultados se replicaron en tareas de resolución de problemas, fortalecer el hallazgo de que las personas comunican más contenido no lingüístico cuando utilizan una interfaz de lápiz digital, como un lápiz óptico en una tablet.

Además, se encontró que la fluidez lingüística inducida por el teclado en realidad suprime la generación de ideas, mientras que el uso de una interfaz de lápiz digital aumenta la generación de ideas (Oviatt, 2013). En relación a la generación de hipótesis y resolución de problemas, habilidades importantes en las disciplinas STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), parece que el bolígrafo es más poderoso que el teclado; pero, a su vez, el lápiz digital es más eficaz que el bolígrafo.

El uso de OneNote con un lápiz óptico en una tablet ayuda a los estudiantes a enfrentar las dificultades del lenguaje matemático simplemente escribiéndolo a mano en lugar de tener que presionar una compleja secuencia de teclas. También le brinda al usuario la capacidad de hacer gestos, anotar y diagramar, apoyando así el pensamiento no lingüístico. Un ejemplo de pensamiento no lingüístico comunicado a través del uso de OneNote con un lápiz en una tablet se muestra en la Figura 4:

Figura 4: Uso del OneNote con pizarra digital para expresar el pensamiento no lingüístico

Los cursos de Ciencias Exactas se pudieron impartir en línea de forma eficaz mediante una combinación de métodos sincrónicos y asincrónicos. Algunos elementos del aprendizaje se llevaron a cabo con el profesor y los estudiantes comunicándose en línea al mismo tiempo, y otro aprendizaje fue respaldado por recursos disponibles en Internet. OneNote se pudo utilizar junto con otro software, como por ejemplo el sistema Geogebra, para admitir los componentes sincrónico y asincrónico del aprendizaje en línea. En los años 2020 y 2021, los estudiantes de la ESMIL completaron los cursos de Fundamentos Matemáticos, Geometría, Trigonometría y Física completamente en línea, luego se presentaron a los exámenes bajo condiciones supervisadas, y de acuerdo con los criterios de evaluación de las autoridades de la ESMIL. Adicionalmente, para optimizar la gestión de tareas, mejorar la colaboración y comunicación en tiempos de la COVID-19, se utilizó el componente Classroom del paquete Google Suite. Para vencer las limitaciones del tiempo y del espacio, las clases fueron colocadas en YouTube, la videoteca más

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grande del mundo; contribuyendo a la formación de un nuevo tipo de aprendizaje y sociedad, a través de una cultura audiovisual orientada a compartir conocimiento, como se muestra en la Figura 5:

Figura 5: Uso del canal de YouTube, en la enseñanza de Matemáticas y Física

2.2. Etapas de investigación

Las etapas del estudio realizado son las siguientes: a) observación, b) inducción, c) deducción, d) pruebas y e) evaluación, y se basan en un modelo de investigación científica, cuyo fundamento es la experimentación y la lógica empírica, junto a la observación de fenómenos y su análisis estadístico, lo cual se muestra en la Figura 6 (Kreuter, 2021).

Figura 6: Metodología de Diseño de la Investigación empírica. Fuente (Kreuter, 2021).

Se realizó el estudio de enseñanza/aprendizaje virtual en la asignatura de Fundamentos Matemáticos, con 136 cadetes de primer curso militar, distribuido en seis pelotones, cuyas edades oscilan entre los 18 y 20 años, durante el período lectivo 2020-2021. El sistema de evaluación comprende la calificación de cuatro aportes de actividades autónomas y tres verificaciones o

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pruebas de conceptos y ejercicios. La calificación final que evalúa el nivel de aprendizaje es sobre 20 puntos.

En la asignatura de Geometría y Trigonometría se impartió clases a 100 cadetes del segundo curso militar, distribuido en cuatro pelotones, cuyas edades oscilan entre los 19 y 21 años, durante el período lectivo 2020-2021. El sistema de evaluación comprende la calificación de tres aportes de actividades autónomas y tres verificaciones o pruebas de conceptos y ejercicios. La calificación final que evalúa el nivel de aprendizaje es sobre 20 puntos.

En la materia de Física se impartió clases a 100 cadetes del segundo curso militar, distribuido en cuatro pelotones, cuyas edades oscilan entre los 19 y 21 años, durante el período lectivo 2020-2021. El sistema de evaluación comprende la calificación de cuatro aportes de actividades autónomas y tres verificaciones o pruebas de conceptos y ejercicios. La calificación final que evalúa el nivel de aprendizaje es sobre 20 puntos.

III. Evaluación de Resultados y Discusión 3.1. Análisis de datos

El promedio general del grupo considerado es de 15,12 puntos, para la asignatura Fundamentos Matemáticos conforme se muestra en la Tabla 1. El nivel de pérdida de la materia y, por consiguiente, la baja de la carrera militar fue del 4,4%.

Tabla 1: Evaluación de la asignatura de Fundamentos Matemáticos, del grupo de Primer Curso Militar, en la ESMIL, en el ámbito

de la pandemia COVID-19

En la Tabla 2 y Figura 7 se presentan los resultados para la asignatura Fundamentos Matemáticos de primer curso militar, en varios años lectivos. Esto se muestra con el objetivo de comparar la evaluación en períodos normales, respecto a los conseguidos en época de pandemia del COVID-19, recalcando que el promedio general del año lectivo 2020-2021 tiene una variación, por cuanto los cadetes realizaron reclamos de la Verificación Final.

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Tabla 2: Promedio de la asignatura Fundamentos Matemáticos, del grupo de Primer Curso Militar, en la ESMIL, en varios años

lectivos

Figura 7: Promedio de la asignatura Fundamentos Matemáticos, del grupo de Primer Curso Militar, en la ESMIL, en varios años

lectivos.

El promedio general del grupo considerado es de 15,44 puntos para la asignatura Geometría y Trigonometría, conforme se muestra en la Tabla 3. El nivel de pérdida de la materia y por tanto, la baja de la carrera militar fue del 1 %.

Tabla 3: Evaluación de la asignatura Geometría y Trigonometría, del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en el ámbito

de la pandemia COVID-19

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En la Tabla 4 y Figura 8 se presentan los resultados para la asignatura de Geometría y Trigonometría del segundo curso militar, en varios años lectivos, con el objetivo de efectuar la comparación respectiva.

Tabla 4: Promedio de la asignatura de Geometría y Trigonometría, del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en varios

años lectivos

Figura 8: Promedio de la asignatura Geometría y Trigonometría, del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en varios

años lectivos.

El promedio general del grupo considerado es de 15,66 puntos para la asignatura de Física, conforme se muestra en la Tabla 5. El nivel de pérdida de la materia y, por consiguiente, la baja de la carrera militar fue del 0%.

Tabla 5: Evaluación de la asignatura de Física, del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en el ámbito de la pandemia

COVID-19

En la Tabla 6 y Figura 9 se presentan los resultados para la asignatura de Física del segundo curso militar, en varios años lectivos, con el objetivo de efectuar la comparación respectiva, recalcando que el promedio general del año lectivo 2020-2021 tiene una variación, por cuanto los cadetes realizaron reclamos de la Verificación Final.

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Tabla 6: Promedio de la asignatura de Física del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en varios años lectivos

Figura 9: Promedio de la asignatura Física, del grupo de Segundo Curso Militar, en la ESMIL, en varios años lectivos.

Del análisis de los datos de la materia Fundamentos Matemáticos de primer curso militar, se observa que el promedio obtenido por parte de los cadetes, es mayor en la época de pandemia, en la que se utilizaron las herramientas tecnológicas y se trabajó en forma virtual (15,84), respecto a otros períodos lectivos en los que la materia se dictó en forma presencial (15,24 y 15,49). De igual manera se tienen los resultados para el caso de la asignatura de Geometría y Trigonometría, e incluso se observa una notable mejora en el promedio, para el caso de la educación en línea (15,44 en el año 2020-2021, respecto a 13,83 en el período 2018-2019). Mientras tanto, en la asignatura de Física el promedio bajó en el año lectivo 2020-2021(15,89), con respecto al período 2019-2020 (16,44).

3.2 Procesamiento estadístico

Para el análisis estadístico se utilizó la prueba z.

a) Fundamentos Matemáticos

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IV. Conclusiones y Trabajo Futuro

Debido a la crisis originada por la pandemia del COVID-19, se ha demostrado la importancia de la educación digital en las Instituciones de Educación Superior, IES y específicamente en la ESMIL. Para ello, se concluye que es necesario implementar y optimizar las herramientas tecnológicas que conduzcan a una efectiva transformación digital en la metodología enseñanza/aprendizaje en la ESMIL, con el objetivo de mejorar las estrategias educativas y promover un entorno SLE o ambiente de aprendizaje inteligente. En el período lectivo 2020-2021 se ha observado que el promedio de evaluación obtenido por parte de los cadetes en la asignatura de Fundamentos Matemáticos no difiere mayormente en la época de pandemia, en la que se trabajó en forma virtual, respecto al período lectivo anterior (2019- 2020) que se lo hizo de forma presencial, pero es mayor con respecto al año 2018-2019 (presencial). En la materia de Geometría el promedio es mayor en la virtualidad que en la presencialidad, mientras que en la asignatura de Física no hay mayor variación de promedios. De los resultados obtenidos y del análisis comparativo y estadístico realizado, se confirma que el uso de las herramientas tecnológicas utilizadas para impartir las clases de las asignaturas de: Fundamentos Matemáticos (primer curso militar), Geometría y Trigonometría (segundo curso militar), y Física (segundo curso militar), en forma virtual, son altamente efectivas y recomendables. Como trabajo futuro de estudio e investigación, es necesario efectuar un análisis estadístico de todas las asignaturas de la formación militar, en los últimos años, a fin de tener cuadros comparativos que promuevan la mejora del rendimiento de los cadetes en un entorno de aprendizaje inteligente (SLE) y digital.

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