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Revista Pedagogía Universitaria

Vol. 8 No. 2 2003

DISEÑO DE APLICACIÓN DE UN SOFTWARE MULTIMEDIA SOBRE EL LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL. Hilda González Gonzalo Vidal Lourdes A. Díaz. Dpto. Química General, Fac. de Química, Universidad de la Habana hilda@fq.uh.cu

gonzalo@fq.uh.cu

ldiaz@fq.uh.cu

Resumen. El objetivo general de este trabajo es crear y evaluar un software multimedia para la enseñanza y el aprendizaje virtual de algunos contenidos de la Química Experimental. La valoración de la receptividad hacia la utilización del programa informático, la presentación, la información y los temas seleccionados; así como la valoración de la adquisición de los conocimientos por los estudiantes, se realiza en un grupo de alumnos de la carrera de Licenciatura en Geografía. Palabras claves: educación, software multimedia, laboratorio, química general. Introducción. La nueva sociedad de la información le ha impuesto el reto a la educación de elaborar propuestas, que permitan el empleo de las nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones en los procesos de enseñanza aprendizaje. Dentro de estas propuestas, la multimedia educativa permite por un lado trasmitir información y crear ambientes virtuales combinando texto, audio, video y animaciones (Fizgerald,1997), y por otro lado, brinda la posibilidad de realizar el aprendizaje de manera personal y a distancia.[(Gatlin- Watts et al., 1998) (Yildrim et al.,2001)]. El desarrollo de la computación y de la informática ha impulsado la creación de simuladores del laboratorio para la educación química. Uno de los más completos y empleados es el Model ChemLab, creado en la Universidad de McMaster, Canadá. Este programa posee muy buena calidad desde el punto de vista informático, pero cuando se realiza una evaluación de las características pedagógicas del mismo, según la estrategia propuesta por Britain (1999), resulta evidente que conduce a un aprendizaje meramente reproductivo.( Vidal et al, 2002). Tampoco, en este programa se le da solución a una de las problemáticas fundamentales de la educación química, que es el divorcio entre la teoría y la práctica. (Gil, 1999). Como ocurre en muchos cursos de laboratorio químico real, las operaciones que realiza el alumno se convierten en “recetas de cocina”. (Gallet,1998). En la actualidad, una de las tendencias más importantes para solucionar esta problemática, es desarrollar el “aprendizaje como una investigación dirigida”, siguiendo como método los procedimientos generales que utiliza un investigador para la obtención de nuevos conocimientos.[(Gil et al.,1999); (Gil et al.,2001); (García et al.,2000); (Reigosa et al., 2000); (Vidal, 1999); (González et al.,2002)].

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Al evaluar el simulador Model ChemLab teniendo en cuenta los criterios anteriores, se concluye que puede ser útil si se emplea en el marco de un proceso de enseñanza aprendizaje concebido como una investigación dirigida.(Vidal et al.,2002). El objetivo de este trabajo es el diseño y evaluación preliminar de un software multimedia sobre “La identificación de sustancias mediante la determinación gravimétrica de cloruros”, empleando el método investigativo y teniendo en cuenta las características esenciales de un ambiente de aprendizaje virtual. Este programa forma parte del proyecto interinstitucional de investigación pedagógica “Sistema de Programas Informáticos para la Enseñanza Universitaria de la Química Experimental”. Metodología aplicada. Para la creación del programa informático se tuvo en cuenta, primeramente la manera en que el alumno debe actuar. La actividad del alumno debe desarrollarse teniendo en cuenta las etapas fundamentales del proceso general del conocimiento, empleando el método investigativo en la solución de diversas situaciones problemáticas, que le permitan no sólo desarrollar las habilidades profesionales, sino también las habilidades cognoscitivas generales y las comunicativas. Estrategia a seguir por los alumnos en la solución de situaciones problemáticas del laboratorio químico, empleando el método investigativo. 1. Análisis de la situación problemática. Incluye el análisis del contenido, de las condiciones y de los cuestionamientos. 2. Esclarecimiento de los aspectos que no resulten claros ni comprensibles. Contempla la búsqueda y estudio de información sobre el objeto a investigar y las respuestas surgidas en el estudiante o planteadas por el profesor. 3. Análisis del problema. Se precisa el objeto a investigar, se identifican a las variables, se establecen las relaciones entre los datos esenciales y se define el objetivo de la tarea. 4. Formulación de la hipótesis. Incluye la identificación de las variables dependientes e independientes y la redacción de la hipótesis. 5. Diseño de una metodología para la comprobación de la hipótesis. Contempla la selección de los métodos empíricos generales de investigación y los métodos químicos más apropiados, seleccionar los reactivos, instrumentos y utensilios necesarios y elaborar o seleccionar una metodología de trabajo para la comprobación empírica. 6. Comprobación de la hipótesis. Aplicar la metodología elaborada, realizar las observaciones, experimentos, anotando los datos obtenidos.

mediciones o

7. Análisis de los resultados. 8. Conclusiones.

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Considerando los elementos de la actividad del alumno, se utiliza la estrategia propuesta por Vidal (2001), para elaborar el programa informático. Estrategia para elaborar el programa informático. Definir el objetivo docente del programa informático. Seleccionar los contenidos teóricos y experimentales que van a ser tratados. Elaborar un guión para la creación del programa. Discutir el guión con el colectivo de investigadores. Elaborar el programa informático. Los elementos del programa informático deben presentar como características, que las herramientas discursivas promuevan un ambiente en el cual los estudiantes puedan avanzar, generando y recibiendo retroalimentación sobre el tema; que exista la posibilidad de adaptar las actividades asociadas con un tema de aprendizaje de acuerdo a las necesidades de un estudiante o de un grupo de estudiantes; que se le permita al estudiante interactuar con el micro-mundo construido por el profesor y que los textos empleen un código común entre el programa y los estudiantes, que despierten su interés y comprensión, que movilicen al mismo y que posean un contenido cercano al estudiante. El tema “La identificación de sustancias mediante la determinación gravimétrica de cloruros”, se selecciona teniendo en cuenta, que permite aplicar contenidos teóricos (factor gravimétrico), que se imparten en la asignatura Química General, en un método experimental de análisis cuantitativo (análisis gravimétrico). El mismo, generalmente, no se realiza en el laboratorio real de la asignatura, ya que no se dispone del equipamiento necesario para todos los estudiantes, ni es objetivo docente a este nivel, lograr las habilidades manipulativas imprescindibles para la realización del análisis. Sin embargo, el mismo será de uso frecuente en la actividad profesional de los alumnos de carreras de ciencias naturales. Todo lo anterior fundamenta la selección de los contenidos para una práctica de laboratorio virtual. Montaje de la aplicación. El montaje de la aplicación se llevó a cabo a través del programa ToolBook II Instructor 6.5. Los elementos que constituyeron la aplicación de multimedia fueron: Página de presentación y créditos. Página de instrucciones, con enlaces directos a otras páginas.(Figura 1). Página de introducción, donde se plantea la situación problemática. Página de problema a investigar. Componente: Caso, imágenes. Página de autopreparación. (Figura 2). Presenta vínculos a otras páginas con información teórica y diferentes tipos de cuestionarios, donde se controla lo estudiado. El alumno recibe inmediatamente la retroalimentación a sus respuestas. Componente: Indicaciones. Base de datos. Información teórica.

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Cuestionarios. Imágenes. Control de aprendizaje. Vínculos a: Word, Calculadora. Página de emisión de hipótesis. Componente: Control de aprendizaje. Página de comprobación de la hipótesis. Vincula a páginas donde se seleccionan los reactivos y materiales de laboratorio a utilizar y donde se completa el procedimiento experimental a seguir. Durante todo el trabajo del alumno en estas páginas, recibe retroalimentación. También se vincula a páginas donde se realiza la simulación del análisis gravimétrico. Componentes: Indicaciones. Información metodológica. Imágenes. Control de aprendizaje. Simulación de experimentos. Estrategia de aprendizaje: Diagrama de flujo. Página de resultados. Componentes: Cuestionario. Control de aprendizaje. Vínculo a: Calculadora. Página de conclusiones. Componentes: Cuestionario. Imágenes. Control del aprendizaje. Página de bibliografía. Página de evaluación. El programa va evaluando el trabajo del alumno y en esta página emite una calificación en forma de porciento de respuestas correctas. Barra de navegación (Figura 2), que incluye botones que permiten adelantar, atrasar, ir al inicio y al final. Evaluación de la aplicación. Las estrategias de validación del material fueron: 1. Presentación del software en un colectivo de 15 profesores y recogida de criterios de los mismos. 2. Utilización del material con un grupo de estudiantes y aplicación de una encuesta, (anexo 1). Además se midió el tiempo promedio utilizado y los resultados del porciento de respuestas correctas.

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Vínculos a otras páginas

Figura 1. Página de instrucciones.

Barra de navegación Figura 2. Página de autopreparación.

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Características de la muestra. La muestra se conformó con 31 estudiantes del 1er año de la carrera de Licenciatura en Geografía, de la Universidad de la Habana, que cursaban la asignatura Química General. Se seleccionó este grupo ya que, en general, estos alumnos presentan muy mala formación en Química al ingresar a los estudios superiores, no muestran motivación hacia la Química, desconocen los elementos fundamentales del método investigativo y sólo realizan 3 prácticas de laboratorio de química, durante el curso. Resultados y discusión. Validación del programa informático. En el intercambio de opiniones realizado en el colectivo de profesores, después de la presentación del programa, los mismos mostraron una actitud positiva hacia el material y el interés de utilizarlo en sus cursos, como laboratorio virtual y como apoyo al laboratorio real o para el estudio independiente de los estudiantes. También, se manifestaron favorablemente sobre la calidad y la forma de presentar los temas tratados. El programa se utilizó con la muestra de estudiantes, bajo la observación de dos profesores. A una parte de los alumnos (Grupo A, 16 alumnos) no se les realizó ningún tipo de aclaraciones previas; al resto (Grupo B,15 alumnos), previo a la utilización de la aplicación, se les informó el objetivo que persigue el uso de este programa y los elementos fundamentales del método investigativo, no observándose diferencias apreciables en el tiempo utilizado, ni en la calificación promedio de los estudiantes, como se muestra en la tabla1. Grupo

Tiempo promedio utilizado en el uso del programa

Calificación (% de respuestas correctas).

Grupo A

1 h, 30min

71

Grupo B

1 h, 45 min

73

Total

72

Tabla 1. Tiempo promedio utilizado por los estudiantes en el uso del programa y calificación que brinda el mismo. Se considera que alrededor de un 70% de respuestas correctas es una buena calificación, teniendo en cuenta las características de los estudiantes. Después que los estudiantes concluyen el programa, se aplica la encuesta ( Anexo 1). Para analizar los resultados de la misma, las preguntas se agrupan por temáticas a evaluar. 1. Relación de los conocimientos previos con los que se deben aprender. Este tópico comprende las preguntas 1, 2 y 3 de la encuesta. Los resultados por niveles, expresados en frecuencia (%) de respuestas, se muestran en la tabla 2.

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Niveles * Pregunta

1

2

3

4

5

00

1

61,3

16,1

19,4

-

3,2

-

2

35,5

32,3

16,1

3,2

12,9

-

3

51,6

32,3

6,5

6,5

3,2

-

* Los niveles van de mejor a peor, del 1 al 5 y el nivel 00 corresponde al que no responde. Tabla 2. Frecuencia de respuestas (%) por niveles, a las preguntas 1, 2 y 3 de la encuesta, relacionadas con los conocimientos de los estudiantes. Como se observa, las preguntas 1 y 3 tienen una frecuencia mayor del 50% para el nivel 1 y más del 75% entre los niveles 1 y 2, lo que resulta muy positivo. En la pregunta 2, la dispersión de las respuestas en los diferentes niveles es mayor, (Figura 3), esto resulta lógico si se tiene en cuenta que los estudiantes solamente han realizado 3 prácticas de laboratorio real y desconocen algunos términos que se utilizan en el programa. Pregunta 2: ¿Te resultó fácil relacionar los nuevos conocimientos con los que ya poseías?

40 30

35,5 32,3 16,1 12,9

20 10 0

3,2

0

1(mejor) 2 3 4 5(peor) 00(no responde)

Figura 3. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 2.

2. Receptividad hacia los textos y manejo del programa. Este aspecto incluye de las preguntas 4 a la 13 de la encuesta. Los resultados se muestran en la tabla 3.

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Niveles Pregunta

1

2

3

4

5

00

4

45,2

38,7

6,5

-

9,7

-

5

32,3

38,7

16,1

6,5

3,2

3,2

6

71,0

19,4

3,2

3,2

3,2

-

7

64,5

19,4

6,5

6,5

3,2

-

8

77,4

9,7

3,2

-

6,5

3,2

9

58,1

19,4

12,9

-

6,5

3,2

10

54,8

19,4

6,5

3,2

9,7

6,5

11

67,7

22,6

-

-

9,7

-

12

51,6

32,3

9,7

6,5

-

-

13

67,7

16,1

6,5

3,2

6,5

-

Tabla 3. Frecuencia de respuestas (%) por niveles, a las preguntas de la 4 a la 13 de la encuesta, relacionadas con la receptividad hacia los textos y manejo del programa. Todas las preguntas de este grupo, excepto la 4 y la 5, presentan una frecuencia mayor que 50% para el nivel 1 y todas mayor que el 70% entre los niveles 1 y 2. Esto permite concluir, de manera preliminar, que los textos resultaron, en general; comprensibles, de extensión adecuada y escritos en un lenguaje que resulta común para los alumnos. Además, el diseño de la aplicación, en los que los textos se apoyan en ayudas visuales (imágenes y simulaciones), facilita la comprensión del material. También, la organización del programa le permite al estudiante avanzar y recibir, a la vez, retroalimentación de lo realizado. Esto indica que los criterios de diseño y navegación escogidos fueron adecuados y son consistentes con los elementos fundamentales, que deben caracterizar un ambiente de aprendizaje virtual. Como aspectos más relevantes y más deficiente, se pueden plantear los relacionados con las preguntas 6 y 11, y la 5 respectivamente. (Figuras 4, 5 y 6).

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80 60 40 20

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P6L á 1(mejor)

71

2

3 4 5(peor) 00(no responde)

19,4

3,2 3,2

3,2

0

0

Figura 4. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 6.

Pregunta 11: ¿El programa te permite avanzar, generando y recibiendo información?

80

67,7

60 40

22,6 9,7

20

0

0

0

1(mejor) 2 3 4 5(peor) 00(no responde)

0

Figura 5. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 11. En las figuras 4 y 5, relativas a las preguntas 6 y a la 11, muestran más del 90% de respuesta entre los niveles 1 y 2. Por otro lado, en la figura 6, se observa el más bajo por ciento de respuestas en el nivel 1 y entre el nivel 1 y 2 para este grupo,(pregunta 5), por lo que resulta evidente que se debe mejorar la redacción de las preguntas o la forma de presentar las mismas, para que resulten más comprensibles. Pregunta 5: ¿Las preguntas te resultan comprensibles? 38,7

40

32,3

30 20 10

16,1 6,5

3,2 3,2

1(mejor) 2 3 4 5(peor) 00(no responde)

0

Figura 6. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 5.

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3. Interés de aprender a través del programa. Este aspecto incluye las preguntas14 -18 de la encuesta. Los resultados aparecen en la tabla 4. Niveles * Pregunta

1

2

3

4

5

00

14

83,9

3,2

-

3,2

9,7

-

15

58,1

35,5

-

6,5

-

-

16

83,9

3,2

6,5

-

6,5

-

17

80,6

9,7

3,2

-

3,2

3,2

18

80,6

9,7

-

3,2

6,5

-

Tabla 4. Frecuencia de respuestas (%) por niveles, a las preguntas de la 14 a la 18 de la encuesta, relacionadas con el interés de aprender a través del programa. Se observa una motivación e interés por la utilización del programa por los estudiantes, así como un criterio de que este material les resulta útil y los ayuda para su desenvolvimiento en el laboratorio, lo que se manifiesta en que 4 de las preguntas de este bloque presentan la mayor frecuencia (más del 80%) de respuestas en el nivel 1 (Figuras 7 y 8) y el mayor de toda la encuesta (93,6%) entre los niveles 1 y 2 (pregunta 15) (Figura 9).

Pregunta 14: ¿Despierta tu interés?

1(mejor) 100

83,9

2

80

3

60

4 5(peor)

40 20

3,2

0

3,2

9,7

0

00(no responde)

0

Figura 7. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 14.

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Pregunta 16: ¿Te resultó motivante esta forma de presentar el contenido?

100

83,9

50 3,2 0

6,5 6,5

0

1(mejor) 2 3 4 5(peor) 00(no responde)

0

Figura 8. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 16.

Pregunta 15: ¿El programa te resultó comprensible?

58,1

60 40

35,5

20 0

6,5 0

0

1(mejor) 2 3 4 5(peor) 00(no responde)

0

Figura 9. Frecuencia de respuestas (%) por niveles para la pregunta 15. Conclusiones. 1. Se diseñó y elaboró una aplicación de software multimedia sobre el laboratorio de Química General titulado “Identificación de sustancias mediante la determinación gravimétrica de cloruros”, empleando el método investigativo y teniendo en cuenta las principales características de los ambientes de aprendizaje virtual. 2. La evaluación preliminar realizada del programa informático evidencia que el lenguaje, la presentación de la información, los criterios de navegación usados y la forma de relacionar los nuevos contenidos con los conocimientos previos de los alumnos, son en general adecuados. 3. La aplicación presentada constituye una forma no tradicional de despertar el interés y la motivación hacia la Química. Recomendaciones. •

Mejorar la redacción y forma de presentación de las preguntas para que resulten comprensibles para todo tipo de estudiantes de carreras de Ciencias Naturales.

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Establecer vínculos a otras páginas o programas, donde se expliquen conceptos, operaciones y utensilios químicos, para mejorar la relación de los conocimientos a adquirir con los previos que poseen los estudiantes y resulte de utilidad para grupos de alumnos con diferente preparación en Química.

Después de mejorar el programa, validar el mismo con una muestra mayor de estudiantes de diferentes carreras. Anexo 1. Encuesta realizada a los estudiantes.

Ponemos a tu consideración estos programas del laboratorio químico, y quisiéramos conocer tu opinión sobre los mismos, para su perfeccionamiento y uso futuro. Te rogamos contestes la siguiente encuesta, considerando en cada respuesta un gradiente de 5 valores, siendo el número 1 el mejor y el 5 el peor. 1. ¿Consideras que se han tenido en cuenta los conocimientos previos que posees? 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 2. ¿Te resultó fácil relacionar los nuevos conocimientos con los que ya poseías? 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 3. ¿Resultó fácil acceder a los conocimientos que tu consideres que necesitas aprender?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 4. ¿El problema te resulta compresible?.

1___ 2___ 3___ 4___ 5____

5. ¿Las preguntas te resultan compresibles?.

1___ 2___ 3___ 4___ 5___

6. ¿Las preguntas que se te proponen están en una secuencia adecuada?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 7. ¿Puedes dar respuesta a las preguntas o problemas que se proponen con los conocimientos que brinda el programa?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 8. ¿Los gráficos, imágenes o videos facilitan la comprensión de los textos?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 9. ¿Los gráficos, imágenes o videos son suficientes?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 10. ¿Los textos tienen una extensión adecuada?

1___ 2___ 3___ 4___ 5___

11. ¿El programa que se plantea te permite avanzar, generando y recibiendo información sobre el tema ?. 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 12. ¿Te permite recibir una retroalimentación detallada de lo realizado? 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 13. ¿Se emplea un lenguaje que te resulta común? 14. ¿Despierta tu interés?

1___ 2___ 3___ 4___ 5___

1___ 2___ 3___ 4___ 5___

15. ¿El programa te resultó comprensible?

1___ 2___ 3___ 4___ 5___

16. ¿Te resultó motivante esta forma de presentar el contenido? 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 17. ¿Consideras que es útil el uso de estos programas? 12


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1___ 2___ 3___ 4___ 5___ 18. ¿Consideras que estos programas te ayudan para tu desenvolvimiento en el laboratorio? 1___ 2___ 3___ 4___ 5___ MUCHAS GRACIAS Bibliografía. •

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