Las primeras utilizaciones de las computadoras en el campo educativo tienen ya más de treinta años, lo cual pone en evidencia la anticipada visión de los investigadores alrededor de los aportes que las mismas podrían dar en este terreno. Si se consideran los aspectos positivos que la utilización de las computadoras tiene sobre el aprendizaje, sobre la cognición, las actitudes y los efectos sociales, así como otras características positivas como pueden ser la interactividad, personalización, facilidad de utilización, medio de investigación en el aula, medio motivador, aprendizaje individual, etc., tendrían que utilizarse más para mejorar diferentes aprendizajes.(Tesouro, Puiggalí, 2004).

El software educativo sirve de apoyo al docente y al estudiante en la formación de este último. En su mayoría, son sistemas de práctica y ejercitación, siendo su principal característica, la de brindar al alumno la posibilidad de ejercitarse en un determinado aspecto, una vez obtenidos los conocimientos necesarios para el dominio del mismo. (Gros, 1997). Sin embargo, hay autores que consideran que este tipo de software son  poco formativos y que los resultados no han sido los esperados y se pronuncian por el desarrollo de sistemas basados en agentes inteligentes.(Villareal, 2003). No obstante, estos sistemas tienen la dificultad de que no cuentan con un buen modelo pedagógico. (Nagel, 2002).

En el mercado se encuentran paquetes de programas comerciales, conocidos como ambientes de aprendizajes virtuales (AAV), que no son más que software dirigidos al aprendizaje, que sirven para reproducir el ambiente del aula y para proporcionarles a los alumnos nuevas herramientas para facilitar su aprendizaje.(Britain, 1999). Muchos defensores de los sistemas de AAV dentro de la Educación Superior abogan por su uso, debido a que permiten un acercamiento  al aprendizaje centrado en el alumno; sin embargo, en la mayoría de los mismos el modelo pedagógico aplicado en su diseño no se hace explícito, ya que la preparación de los diseñadores es más informática que pedagógica, o sus conocimientos pedagógicos no están actualizados.

Para la educación química se han elaborado simuladores de laboratorio que aunque presentan muy buena calidad desde el punto de vista informático, pueden conducir a un aprendizaje totalmente reproductivo. (Vidal et al, 2002).

Los objetivos de este trabajo son: confeccionar un conjunto de programas informáticos para la enseñanza - aprendizaje de la química experimental y realizar una evaluación preliminar de la efectividad de los programas y de su aceptación por parte de los estudiantes.

Estos programas se dirigen a estudiantes universitarios de carreras de ciencias naturales, que cursen la asignatura Química General, aunque pudiera extenderse para los de otras carreras. Los programas podrían ser utilizados para la realización de prácticas virtuales, preparación de prácticas reales, clases prácticas o como materiales para el estudio de diversos tópicos de forma independiente.

El conjunto de programas, Laboratorio Virtual de Química General forma parte del proyecto interinstitucional de investigación pedagógica “ Sistema de Programas Informáticos para la Enseñanza Universitaria de la Química Experimental”, que se desarrolla en la Facultad de Química, de la Universidad de la Habana.

Desarrollo.

Para la creación de los programas se utilizan las estrategias a seguir por los alumnos en la solución de situaciones problemáticas del laboratorio químico, empleando el método investigativo, y la relacionada con la elaboración del programa informático planteadas en un trabajo anterior. (González H. et al, 2003).

 Los programas fueron confeccionados con el sistema de autor Toolbook II Instructor 6.5 y empleando tecnología web.

El “Laboratorio Virtual de Química General” consta de 11 actividades, una ayuda para el usuario y una calculadora. La estructura pedagógica de cada actividad  como ya se ha planteado sigue las pautas de la enseñanza problémica.

Las actividades son las siguientes:

1.Aprende Química Investigando.

2.Enlace Químico.

3.Separación de dicromato de potasio y arena.

4.Purificación del agua.

5.Purificación del dicromato de potasio.

6.Identificación gravimétrica de sustancias.

7.Determinación de la concentración de una disolución de NaOH.

8.Curva de solubilidad.

9.Síntesis de tiosulfato de sodio pentahidratado.

10.Celdas electroquímicas.

11.Solubilidad del hidróxido de calcio.

La actividad denominada “ Aprende Química Investigando”, ofrece conocimientos básicos sobre el método científico, el proceso de la investigación científica y su diseño, así como sobre las características particulares de la investigación química, que le serán necesarios al alumno, para aprender química investigando y aprender a investigar científicamente.

El resto de las actividades son programas informáticos, que le permiten al usuario realizar un trabajo práctico de química de forma virtual.

Al “Laboratorio Virtual de Química General” se puede acceder a través del sitio web de la Facultad de Química de la Universidad de la Habana, en URL: http://www.fq.uh.cu/departamentos/qg/laboratorio.html, mediante una página de presentación.(fig.1) En la parte superior de la misma aparece una barra, la que se mantiene en todas las páginas, que permite acceder a las actividades, a la ayuda y a la calculadora. La ayuda consta de: instrucciones que permiten una mejor visualización de los programas, utensilios de uso común en el laboratorio químico y orientaciones para la construcción de un diagrama de flujo de un procedimiento experimental.(fig. 2)

Cada actividad consta de las siguientes páginas:

1.      Presentación. Se plantea el título de la actividad, una animación alegórica al tema y una barra de menú que se mantiene en todas las páginas y da acceso a las mismas. (fig.3)

2.       Introducción. Se realiza una introducción al tema.

3.       Problema. Se le plantea al estudiante el problema a investigar.

Figura 1. Página de presentación del Laboratorio Virtual de Química General

4.      Autopreparación. Se le sugiere al alumno tópicos a estudiar para esclarecer el problema planteado.

5.      Tareas. El alumno, mediante preguntas, puede autoevaluar el estudio realizado, recibiendo la retroalimentación correspondiente.

6.      Hipótesis. El usuario selecciona la hipótesis correcta de acuerdo a su preparación teórica.

7.      Elegir sustancias. El estudiante elige las sustancias necesarias para la realización del experimento. Se brinda retroalimentación de la elección realizada.

8.      Elegir útiles. El alumno escoge los utensilios de laboratorio que necesita para llevar a cabo el procedimiento experimental. se indica si la selección fue o no correcta.

9.      Experimento. Mediante una animación el estudiante puede observar la realización del experimento. Tiene la posibilidad de detener el mismo o volver a iniciar.

10. Resultados. El usuario anota los resultados obtenidos o calculados.

11. Conclusiones. De acuerdo a los resultados obtenidos, el estudiante puede comprobar lo acertado o no de la hipótesis planteada. Se le informa si sus conclusiones fueron o no adecuadas.

12. Evaluación. El programa permite obtener en % de respuestas correctas la evaluación del trabajo realizado.

Más especificaciones sobre cada página aparecen planteadas en un trabajo anterior. (González et al, 2004).

Figura 2. Contenido de la página de ayuda

Figura 3. Página de presentación de la actividad “Purificación del dicromato de potasio”.

En el diseño de las actividades se tuvieron en cuenta los elementos que debe poseer todo ambiente de aprendizaje virtual como son: adaptabilidad a las necesidades del usuario, interactividad, posibilidad de retroalimentar el trabajo realizado, la existencia de un lenguaje común en los textos, que movilice y motive al estudiante, etc. (Britain, 1999).

Para realizar una evaluación preliminar de los programas, se seleccionaron 4 de ellos, los que se utilizaron de diferente forma con estudiantes, de las carreras de Geografía, Química, Bioquímica y Biología de la Universidad de la Habana, Cuba, que cursaban la asignatura Química General, durante el curso escolar 2003-2004. En la tabla 1 se muestran las particularidades de la aplicación de los programas.

Tabla 1 Actividades del Laboratorio Virtual de Química General, utilizados con alumnos de carreras de ciencias naturales dela Universidad de la Habana.

Como se observa en la tabla 1, dos actividades fueron realizadas como prácticas virtuales. En la carrera de Geografía,  las prácticas de laboratorio de la asignatura Química General no persiguen como objetivo la formación de habilidades prácticas, sino más bien una familiarización del estudiante al trabajo general del laboratorio químico; por esta razón la utilización del programa informático se planificó como primera actividad de la parte práctica. Con los alumnos de Biología, la actividad se llevó a cabo después de haber realizado 2 prácticas reales. En ambos casos, las actividades se realizaron en presencia de los profesores.

La preparación para una práctica real realizada con ayuda del programa “Determinación de la concentración de una disolución de NaOH”, por los estudiantes de Química y Biología, se llevó a cabo de forma independiente por los alumnos.

En la carrera de Bioquímica, se utilizó el programa “Celdas electroquímicas” en una clase práctica, para ejercitar este tópico, debido a las dificultades que generalmente confrontan los estudiantes en este tema.

Los instrumentos que se utilizaron para realizar la validación de los programas se resumen en la tabla 2.

Tabla 2. Instrumentos utilizados para la validación de los programas.

La encuesta usada es la misma que se utilizó de forma experimental en un trabajo anterior, (González H. et al, 2003), a la que se le realizaron algunas modificaciones sobre la base de los criterios recogidos. (anexo 1) Como se plantea en la tabla, la encuesta se aplicó a los 139 alumnos que usaron los programas.

La calificación ( en % de respuestas correctas) que brinda el programa al finalizar el trabajo, se registró en las 3 actividades donde se encontraron presentes los profesores.

Se aplicó una prueba evaluativa, (anexo 2) a los alumnos de la carrera de Biología después de usar el programa “ Determinación de la concentración de una disolución de NaOH”, la que se calificó sobre un máximo de 100 puntos.

Pregunta 3 ¿Resulta fácil acceder a la información?

Pregunta 4 ¿Puedes elegir la información de acuerdo a tus intereses y necesidades?

Pregunta 9 ¿Las imágenes facilitan la comprensión de los textos?

Pregunta 13 ¿Las animaciones permiten conformar una idea del trabajo de laboratorio?

Figura 4. Resultados de la encuesta en preguntas relacionadas con la calidad del diseño de los programas.

Pregunta 15 ¿El lenguaje empleado te resulta común?

Pregunta 16 ¿El programa te permite avanzar, recibiendo información sobre el tema?

Pregunta 17 ¿El programa brinda una retroalimentación apropiada de lo realizado?

Figura 5. Resultados de la encuesta en preguntas relacionadas con la calidad del diseño de los programas.

Como se observa en la Fig. 4 y Fig. 5, más del 50 % de los alumnos encuestados consideran que resulta  fácil acceder a la información brindada; el 60% o más de los estudiantes opinan que las animaciones le permiten conformar una buena idea del trabajo del laboratorio y que los programas brindan adecuada retroalimentación del trabajo realizado; más  del 70 % pudo en buena medida adaptar la información a sus intereses y necesidades y además consideran común el lenguaje utilizado en los textos y que las imágenes ayudan mucho a la comprensión de los mismos; y más del 80% de los que usaron los programas piensan que los mismos le permiten avanzar recibiendo información sobre el tema tratado. Todo esto permite concluir que el diseño de los programas reúne los elementos fundamentales que deben caracterizar a un ambiente de aprendizaje virtual.

En las preguntas 18-20 de la encuesta se pueden recoger el grado de aceptación que tienen los estudiantes por los programas utilizados. Los resultados se muestran en la Fig. 6.

Pregunta 18 ¿El programa despertó tu interés?

Pregunta 19 ¿Te resultó motivante esta forma de presentar el contenido?

Pregunta 20 ¿Consideras útil el uso de este programa?

Figura 6. Resultados de la encuesta en preguntas relacionadas con la aceptación de los alumnos por parte de los estudiantes.

Como se muestra en la Fig. 6 más del 70% de los alumnos encuestados opinan que los programas resultaron útiles, motivantes e interesantes.

Los resultados concernientes con  la efectividad del uso de los programas en el aprendizaje de los temas tratados se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Resultados  de la efectividad del uso de los programas en el aprendizaje

Como se observa las calificaciones brindadas por los programas y la obtenida por los alumnos en la prueba evaluativa son satisfactorias.

Conclusiones

1)     Se elaboró un conjunto de programas informáticos para la enseñanza universitaria de la química experimental denominado “Laboratorio Virtual de Química General”.

2)     El diseño de los programas cumple, en general, con los requerimientos planteados para la elaboración de un ambiente de aprendizaje virtual.

3)     Mas del 80% de los alumnos encuestados, consideran que en buena medida, los programas resultan útiles, motivantes e interesantes.

4)     Las calificaciones promedias obtenidas por los estudiantes que usaron los programas, muestran que los mismos resultan efectivos para el aprendizaje.

Referencias bibliográficas:

·        PETERSSEN GUIDO. (2001). Perspectivas de la enseñanza virtual a través de Internet en América Latina. En URL:  http://www.educar.org/articulos/perspectivaseducvirtual.asp 

·        TESOURO MONTSE., PUIGGALÍ JUAN. (2004). Beneficios de la utilización del ordenador en el aprendizaje: un diseño experimental; Edutec. Revista Electrónica de Tecnología Educativa; nº 17.

·        VILLAREAL GONZALO. (2003). Agentes Inteligentes en educación, Edutec. Revista Electrónica de Tecnología Educativa; nº 16.

·        GROS BEGOÑA. (1997). Diseños y programas educativos. Pautas pedagógicas para la elaboración de software, Barcelona: Ariel Educación.

·        NAGEL GRETA. (2002). Building Cultural Understanding and Communication: A Model in Seven Situations. En URL http://www.readingonline.org/newliteracies/lit_index.asp?HREF=/newliteracies/nagel

·        VIDAL GONZALO, GONZÁLEZ HILDA. (2002). Evaluación Pedagógica del Model ChemLab. Un simulador del laboratorio, para la educación presencial y a distancia, Revista Pedagogía Universitaria Vol. VII, nº 4, Pág. 17-29.

·         GONZÁLEZ HILDA, VIDAL GONZALO, DÍAZ LOURDES ALICIA. (2003) Diseño de aplicación de un software multimedia sobre el laboratorio de Química General; Revista Pedagogía Universitaria Vol. VIII, nº 2  Pág. 1- 13.

·        BRITAIN S. A. (1999). A framework for pedagogical evaluation of virtual learning environments. JISC technology applications programme. University of Wales- Bangor. En URL  http://www.Jtap.ac.uk,.

·        GONZÁLEZ HILDA, VIDAL GONZALO, PÉREZ CARIDAD. (2004). Práctica Virtual de Laboratorio Químico: “Separación de dicromato de potasio y arena”, enviado a Revista Pedagógica Universitaria.

Anexo 1

Quisiéramos conocer tus opiniones sobre el programa de laboratorio químico virtual, que hemos puesto a tu consideración, por lo que te rogamos contestes la siguiente encuesta. Tu respuesta a cada pregunta consistirá en dar una calificación escribiendo una cruz en la casilla correspondiente, según la escala siguiente:

MUCHAS GRACIAS