LOS SIMULADORES VIRTUALES COMO ESTRATEGIA METODOLOGICA PARA LA ENSEÑANZA DE LA QUIMICA EXPERIMENTAL EN LOS ESTUDIANTES DE DECIMO GRADO DEL CENTRO AUXILIAR DE SERVICIO DOCENTE (CASD) DEL MUNICIPIO DE VALLEDUPAR

Integrantes JOSE LUIS JIMENEZ GAMEZ LEIDIS RUEDAS HERNANDEZ

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD: CIENCIAS BACICAS DE LA EDUCACUIN PROGRAMA: LIC. CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL VALLEDUPAR CESAR 2011

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INTRODUCCION La tecnología es un sistema que ha revolucionado el mundo facilitando las actividades del ser humano; una de las herramientas tecnológicas que ha surgido con la tecnología la constituyen los simuladores virtuales, los cuales pueden ser utilizados como estrategia pedagógica para mejorar la enseñanza de la química experimental promoviendo así el aprendizaje significativo en los educandos; de igual manera, contribuyendo con la formación integral y desarrollo del ser humano en toda su extensión. El estudio de la química y de otras ciencias ha sido objeto de la incorporación de las nuevas tecnologías, como es el caso de las simulaciones virtuales que permiten realizar modelos de moléculas y prácticas de laboratorios simuladas que se realizan en los laboratorios tradicionales. Por tal razón, con el presente estudio se pretende utilizar los simuladores virtuales como estrategia para la enseñanza de las actividades experimentales de la química inorgánica, buscando con esto una nueva alternativa de enseñanza diferente al sistema tradicional utilizado actualmente, contribuyendo con la motivación de los estudiantes y docentes en el proceso enseñanza aprendizaje Los simuladores virtuales son herramientas informáticas que aportan las TICs y simulan un laboratorio de ensayos químicos desde un entorno virtual de aprendizaje. Si bien se encuentran limitados en la enseñanza de ciertos aspectos relacionados con la práctica experimental de la Química, cuentan con virtudes dado que ofrece más docilidad que un laboratorio tradicional en la enseñanza de esta ciencia, donde se Identifican los aportes en la enseñanza experimental de la química, con su utilización dando a conocer los contenidos que se pueden usar, los pro y los contra de esta herramienta didáctica.

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FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La química es una ciencia muy compleja, la cual requiere de una realización práctica para poder entender los fenómenos y los contenidos que esta abarca, por tal razón, durante muchos años se han utilizados laboratorios tradicionales para el desarrollo de las actividades experimentales, practicas que requieren de mucha inversión económica, donde es vulnerable a que sucedan accidentes, contaminación del ambiente, ya que los reactivos que se utilizan no son desechados adecuadamente, debido a que muchas instituciones educativas no cuentan con un sitio especial para el vertimiento de estos reactivos. En las últimas décadas el ritmo acelerado del aumento en la población ha generado transformaciones y cambios en todos los aspectos; la educación no ha sido ajena a estos acontecimientos, por tal razón, ante el desafío de una educación globalizada y la predisposición cada día más orientada a la internacionalización en todos los ámbitos, las instituciones educativas deben reflexionar sobre la necesidad de admitir la tecnología en los procedimientos educativos para desarrollar nuevos métodos de aprendizaje, a través del ingreso de varias formas de interacción y fuentes de información. Como respuesta al planteamiento descrito anteriormente, con el desarrollo de la presente investigación, se pretende determinar qué tan significativo puede ser el uso de los simuladores virtuales como estrategias de enseñanza para la química experimental, en comparación con las prácticas de laboratorio realizadas tradicionalmente, las cuales contemplan una serie de procedimientos que se convierten en recetas que el alumno desarrolla tradicionalmente. FORMULACION DEL PROBLEMA Para dar respuesta a la investigación planteada sobre la utilización de los simuladores virtuales como estrategia para la enseñanza de la quimica experimental, surgen los siguientes interrogantes: ¿Qué incidencia tienen en los estudiantes de décimo grado del centro auxiliar de servicio docente (CASD), la utilización de los simuladores virtuales en la enseñanza de la quimica experimental? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de utilizar simuladores virtuales como estrategia en la enseñanza de la química experimental? ¿Qué temas se pueden aplicar en la utilización de los simuladores virtuales para la enseñanza de la quimica experimental?

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JUSTIFICACION La sociedad actual está basada en el conocimiento, la información y la innovación, convirtiéndose en un reto, mejorar la calidad de la educación. La química requiere de prácticas de laboratorio, las cuales algunas veces se tornan monótonas y un poco aburridas ya que, en la mayoría de los casos contemplan una serie de procedimientos que los alumnos desarrollan mecánicamente siendo este un factor de desmotivación en los estudiantes, afectando el proceso de enseñanza aprendizaje. Las exigencias de la educación actual requiere de la creatividad y del uso de las tecnologías en pro del proceso educativo; en el caso de los estudiantes de la básica secundaria, la tecnología debe ser usada como una herramienta para resolver problemas dentro de ambientes con un alto grado de apego a la realidad (Sprague y Dede, 1999). Como respuesta al planteamiento expuesto anteriormente por el autor en mención, se pretende utilizar los simuladores virtuales como estrategia metodológica, para la enseñanza de la quimica experimental con el objeto de determinar qué tan significativo puede ser el uso de estas herramientas en comparación con las prácticas de laboratorios realizadas tradicionalmente. En los laboratorios tradicionales la utilización de reactivos y materiales demanda gastos y procedimientos rutinarios, por otra parte los estudiantes están propensos a sufrir accidentes, durante la realización de las prácticas. Por tal motivo promover la simulación de laboratorios computarizados puede disminuir el índice de la contaminación ambiental, además se puede afianzar el interés de los educando por el estudio de la quimica, si tenemos en cuenta el bajo rendimiento académico que presentas los estudiantes con respecto a esta ciencia. En cuanto a la función docente como actor principal en el proceso de enseñanza aprendizaje, es importante destacar que el uso de programas virtuales permite que que este sea flexible, adquiera habilidades que le permitan estar actualizado y capacitado en el uso pedagógico de las nuevas tecnologías convirtiéndose en un facilitador y motivador del desarrollo de la enseñanza y el aprendizaje que interviene e incentiva a sus alumnos a un aprendizaje significativo, autónomo, creativo y auto regulado, dejando a un lado la labor de transmisor de conocimiento, ya que en esto consiste la educación actual que el maestro sea un mediador, idónea capaz de propiciar momentos de aprendizajes, diseñar experiencias utilizando la tecnología y generar nuevas estrategias de enseñanza y aprendizaje. 4

OBJETIVO GENERAL Determinar cómo contribuye el uso de los simuladores virtuales en la enseñanza de la química experimental en los estudiantes de décimo grado del centro de servicio docente (CASD) del municipio de Valledupar

OBJETIVOS ESPECIFICOS  analizar las ventajas y desventajas de los simuladores virtuales como estrategias de enseñanza en la química experimental….  Comparar el uso de los simuladores virtuales utilizados en la enseñanza de la química experimental con las prácticas realizadas en los laboratorios tradicionales.  Definir los ejes temáticos que se pueden aplicar en la utilización de los simuladores virtuales en la enseñanza de la química experimental en el grado decimo del centro auxiliar de servicio docente (CASD) del municipio de Valledupar

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DELIMITACIÓN El presente estudio se llevará a cabo en la institución educativa Centro Auxiliar de Servicios Docentes CASD Simón Bolívar, adscrita al sector oficial del municipio de Valledupar, departamento del Cesar, Colombia. La elección de dicha institución está relacionada con la presencia de dos aulas virtuales y los medios tecnológicos convenientes para el desarrollo de dicha investigación; en este contorno, se puede aplicar los simuladores virtuales para las prácticas seleccionadas. De igual forma el plantel educativo cuenta con laboratorios tradicionales dotados de materiales y reactivos necesarios para realizar las prácticas tradicionales, con el fin de comparar los resultados obtenidos en estos con los de los laboratorios virtuales. En cuanto a la elección de la muestra para el avance del proyecto se tendrá en cuenta el grado de escolaridad de los educandos, por lo que se escogerán los estudiantes del grado decimo de la educación media vocacional, debido a que en este grado se tratan los contenidos teóricos y prácticos aplicables tanto a los laboratorios realizados tradicionalmente como a los laboratorios computarizados; principalmente para el desarrollo de la presente investigación. Antecedentes de la investigación. El ser humano en su afán por descubrir el mundo y lo que con se puede obtener, a diseñado diversos instrumentos que ha facilitado sus labores y con el transcurso de los años, le ha dedicado tiempo y dinero perfeccionándolo y utilizando sus creaciones en múltiples campos, Así que para la formulación del siguiente proyecto se ha tomado como referencia las siguientes investigaciones. Por otra parte, González, Vidal y Díaz (2003), hicieron un estudio relacionado con el diseño y aplicación de un software multimedia sobre el laboratorio de química general; el objetivo de dicha investigación estuvo centrado en la elaboración de un software como alternativa de enseñanza y aprendizaje, así como la aplicación y evaluación del mismo, tomando como base algunos contenidos de química experimental para determinar el grado de asimilación y aprehensión de conocimiento por parte de los educandos, teniendo en cuenta las principales características de los ambientes de aprendizaje virtual. Para la creación y aplicación del programa virtual, se tuvo en cuenta ciertas características del alumno como su creatividad, su forma de actuar, su nivel de aprendizaje con respecto al uso de las tecnologías, su grado de conocimiento; empleando el método investigativo en la solución de diversas situaciones teórico practicas que le 6

permitan al estudiante no solo desarrollar las habilidades y destrezas motoras, sino también las habilidades cognitivas generales y comunicativas. La aplicación del proyecto se desarrolló a través del programa virtual TOOTBOOK II INSTRUCTOR 6.5, mediante la presentación del software a un colectivo de profesores conocedores del tema para evaluar dicho programa, quienes mostraron una actitud positiva hacia el uso del mismo en su apoyo a los laboratorios reales, de igual manera se aplicó el software a un grupo de estudiantes bajo la orientación de profesores conocedores del proyecto, para determinar los logros y dificultades presentadas durante el proceso. Finalmente de acuerdo a los resultados obtenidos se concluyó, que la aplicación de estos programas informáticos virtuales constituye una forma no tradicional de despertar el interés y la motivación hacia el estudio de la química experimental. Por tanto, el aporte de este proyecto a la presente investigación se basa en considerar la aplicación de un conjunto de programas virtuales para la enseñanza y el aprendizaje de la química experimental, además de realizar una evaluación preliminar de la efectividad de dichos programas y con ello determinar la aceptación por parte de los estudiantes. Acosta (2004), quien implementó ambientes simulados de aprendizaje en la enseñanza de la química experimental, para determinar el nivel de aceptación, las condiciones de implementación y los temas mas adecuados a difundir en la asignatura de química experimental. El estudio se llevó a cabo no sólo con la participación de los estudiantes vinculados al proyecto si no también con la intervención de profesores de distintas áreas; para la recolección de la información se utilizó un instrumento mixto de tipo exploratorio, donde se combinó información cualitativa y cuantitativa. Los resultados determinaron que, un alto porcentaje de profesores, afirmaron poder utilizar los programas sólo si se contaba con las condiciones de infraestructura adecuada; los estudiantes encuestados manifestaron en su gran mayoría (96%) receptividad en cuanto a la utilización de los simuladores en las actividades experimentales de química; en cuanto a los temas los de mayor interés fueron el manejo de materiales, enlace químico y sustancias químicas. Como se explicó en el párrafo anterior, para la implementación de programas virtuales interactivos las instituciones educativas deben contar con una infraestructura adecuada para adaptar dichos programas a las necesidades de la comunidad educativa. De igual manera, se hace necesario la participación del cuerpo de profesores y los estudiantes capaces de manejar los conceptos básicos que le permitan determinar la viabilidad de los proyectos que tienen que ver con el 7

manejo de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación, específicamente en cuanto al uso de los simuladores y laboratorios virtuales en la asignatura de química para encontrar nuevas alternativas de enseñanza y aprendizaje, aspectos a tener en cuenta en el presente estudio. También, Sanz y Martínez (2005), en su trabajo el uso de los laboratorios virtuales en la asignatura de bioquímica en la Universidad de Oriente (Cuba), como alternativa para la implementación de las tecnologías, concentraron su investigación en el estudio de los laboratorios virtuales como una nueva herramienta didáctica para impulsar el proceso de enseñanza y aprendizaje, dicho estudio tuvo como propósito determinar la implementación de prácticas de laboratorio virtuales, no sólo en la asignatura de bioquímica si no en otras asignaturas como la química y áreas afines; de igual forma se estableció el grado de motivación de los educandos y la asimilación de los conocimientos mediante la aplicación de simulaciones virtuales que le permitan a los estudiantes establecer conclusiones y relacionar los conceptos teóricos con los prácticos Relacionar la teoría con la práctica mediante simulaciones virtuales, constituye una buena estrategia para lograr una mejor apropiación del conocimiento tal como se plantea en la investigación anterior, aspecto a tener en cuenta para la aplicación del proyecto a estudiar en este caso. Utilizar laboratorios virtuales que permitan simular los laboratorios tradicionales para relacionar la teoría con la práctica, permite la aprehensión del conocimiento en temas específicos de química, fortaleciendo el proceso de enseñanza y aprendizaje, tema de gran importancia para la investigación planteada sobre el uso de los laboratorios virtuales en la enseñanza de las actividades experimentales de la asignatura de química. El uso de los laboratorios virtuales en las actividades experimentales de la asignatura de química sigue siendo objeto de estudio para muchos investigadores, su nivel de aceptación aún está en discusión; de igual forma, es necesario tener en cuenta que para la aplicación de los programas virtuales experimentales se hace necesario ambientes enriquecidos tecnológicamente, para una mayor eficiencia y obtención de logros. Por otra parte, no todos los temas se pueden trabajar con estos simuladores para aplicar los laboratorios virtuales, lo que hace necesario la escogencia de temas a trabajar virtual y experimentalmente con miras a obtener mejores resultados. Lo anterior indica, que hay algunas actividades más adaptables que otras para ser empleadas en los laboratorios virtuales; aspectos que se tendrán en cuenta para el desarrollo de la presente investigación.

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Con respecto al uso de los laboratorios virtuales como nueva alternativa de enseñanza y aprendizaje se destaca que, para la implementación y uso de los programas virtuales interactivos para la enseñanza de las actividades experimentales en química, se hace necesario entonces una infraestructura adecuada con todos los recursos didácticos y tecnológicos adecuados, así como la consecuente implementación de los programas virtuales específicos, el conocimiento y personal capacitado en cuanto al manejo de las nuevas tecnologías, para la aplicación del proyecto propuesto. Bases teórica Software educativo. Durante los primeros años de la era de la computadora, el software se contemplaba como un añadido; la programación de computadoras era un "arte de andar por casa" para el que existían pocos métodos sistemáticos. El desarrollo del software se realizaba virtualmente sin ninguna planificación, hasta que los planes comenzaron a descalabrarse y los costos a correr; los programadores trataban de hacer las cosas bien, y con un esfuerzo heroico, a menudo salían con éxito. El software se diseñaba a medida para cada aplicación y tenia una distribución relativamente pequeña, la mayoría del software se desarrollaba y era utilizado por la misma persona u organización; esta lo escribía, lo ejecutaba y, si fallaba, lo depuraba, debido a este entorno personalizado del software; el diseño era un proceso implícito, realizado en la mente de alguien y la documentación normalmente no existía. Un software educativo es una aplicación informática, que soportada sobre una bien definida estrategia pedagógica, apoya directamente el proceso de enseñanza aprendizaje constituyendo un efectivo instrumento para el desarrollo educacional del hombre del próximo siglo. (Rodríguez; L. 2000) La práctica es el proceso por el cual podemos experimentar el mundo y nuestro compromiso con él como algo significativo” (Wenger, E. 2001, p. 75). 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 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 9

dominio del mismo. (Gros, 1997). Sin embargo, hay autores que consideran que este tipo de software es poco formativo 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). las redes telemáticas deberían ser “un factor que ayude a construir y desarrollar un modelo de enseñanza más flexible, donde prime más la actividad y la construcción del conocimiento por parte del alumnado a través de una gama variada de recursos que a la mera recepción pasiva del conocimiento a través de unos apuntes y/o libros”, tarea que va más allá de ampliar las fuentes de información para la realización de trabajos con los alumnos o presentar los contenidos tradicionales bajo formatos digitales, eso sí, más novedosos. Área (2003), 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). La segunda era en la evolución de los sistemas de computadora se extienden desde la mitad de la década de los sesenta hasta finales de los setenta, la multiprogramación y los sistemas multiusuario introdujeron nuevos conceptos de interacción hombre- máquina, las técnicas interactivas abrieron un nuevo mundo de aplicaciones y nuevos niveles de sofisticación del hardware y del software, los sistemas de tiempo real podían recoger, analizar y transformar datos de múltiples fuentes, controlando así los procesos y produciendo salidas en milisegundos en lugar de minutos. Los avances en los dispositivos de almacenamiento en línea condujeron a la primera generación de sistemas de gestión de bases de datos. Conforme crecía el número de sistemas informáticos, comenzaron a extenderse las bibliotecas de software de computadora; las casas desarrollaban proyectos en los que se producían programas de decenas de miles de sentencia fuente. Todos esos programas, todas esas sentencias fuente tenían que ser corregidos cuando se detectaban fallos, modificados cuando cambiaban los requisitos de los usuarios o adaptados a nuevos dispositivos hardware que se hubieran adquirido. Estas actividades se llamaron colectivamente mantenimiento del software.

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La tercera era en la evolución de los sistemas de computadora comenzó a mediados de los años setenta y continúo más allá de una década. El sistema distribuido, múltiples computadoras, cada una ejecutando funciones concurrentes y comunicándose con alguna otra, incrementó notablemente la complejidad de los sistemas informáticos; las redes de área local y de área global, las comunicaciones digitales de alto ancho de banda y la creciente demanda de acceso "instantáneo" a los datos, supusieron una fuerte presión sobre los desarrolladores del software. La cuarta era de la evolución de los sistemas informáticos se aleja de las computadoras individuales y de los programas de computadoras, dirigiéndose al impacto colectivo de las computadoras y del software; potentes máquinas personales controladas por sistemas operativos sofisticados, en redes globales y locales, acompañadas por aplicaciones de software avanzadas que se han convertido en la norma. Es así como al igual que el hardware evoluciona, también la concepción del software tanto básico como aplicado y por supuesto surge el software educativo. Los primeros usos fueron para desempeñar las mismas y más tradicionales tareas del profesor: explicar unos contenidos, formular preguntas sobre los mismos y comprobar los resultados; el interés de estas aplicaciones surgía ante la posibilidad de una instrucción individualizada, fundamentalmente de tipo tutorial. Sánchez, J. (1999), define el concepto de Software Educativo como cualquier programa computacional cuyas características estructurales y funcionales sirvan de apoyo al proceso de enseñar, aprender y administrar. Un concepto más restringido para el mismo autor lo describe como aquel material de aprendizaje especialmente diseñado para ser utilizado con una computadora en los procesos de enseñar y aprender. Según Rodríguez; L. (2000), un software educativo es una aplicación informática, que soportada sobre una bien definida estrategia pedagógica, apoya directamente el proceso de enseñanza aprendizaje constituyendo un efectivo instrumento para el desarrollo educacional del hombre del próximo siglo. De acuerdo a la descripción de los autores mencionados anteriormente, se pueden considerar los Software Educativos como el conjunto de recursos informáticos diseñados con la intención de ser utilizados en el contexto del proceso de enseñanza – aprendizaje aplicables en diferentes áreas del conocimiento, con el fin de ofrecer una información estructurada a los alumnos mediante la simulación de fenómenos de fácil comprensión, teniendo como principales características:

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Permitir la interactividad con los estudiantes, retroalimentándolos y evaluando lo aprendido. Facilitar las representaciones animadas. Inciden en el desarrollo de las habilidades a través de la ejercitación. Permitir simular procesos complejos. Reducir el tiempo de que se dispone para impartir gran cantidad de conocimientos facilitando un trabajo diferenciado, introduciendo al estudiante en el trabajo con los medios computarizados. Facilitar el trabajo independiente y a la vez un tratamiento individual de las diferencias. Permitir al usuario (estudiante) introducirse en las técnicas más avanzadas.

El uso del software por parte del docente proporciona numerosas ventajas, entre ellas:       

Enriquece el campo de la Pedagogía al incorporar la tecnología de punta que revoluciona los métodos de enseñanza - aprendizaje. Constituyen una nueva, atractiva, dinámica y rica fuente de conocimientos. Pueden adaptar el software a las características y necesidades de su grupo teniendo en cuenta el diagnóstico en el proceso de enseñanza - aprendizaje. Permiten elevar la calidad del proceso docente - educativo. Permiten controlar las tareas docentes de forma individual o colectiva. Muestran la interdisciplinariedad de las asignaturas. Marca las posibilidades para una nueva clase más desarrolladora.

Los software educativos a pesar de tener unos rasgos esenciales básicos y una estructura general común se presentan con unas características muy diversas: unos aparentan ser un laboratorio o una biblioteca, otros se limitan a ofrecer una función instrumental del tipo máquina de escribir o calculadora, otros se presentan como un juego o como un libro, bastantes tienen vocación de examen, y la mayoría participan en mayor o menor medida de algunas de estas peculiaridades. Para poner orden a esta disparidad, se elaboraron múltiples tipologías que los clasifican a partir de diferentes criterios. Por ejemplo, hasta el año 2003, según los polos en los cuales se ha movido la educación, existían dos tipos de software educativos:

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1. Algorítmicos: donde predomina el aprendizaje vía transmisión del conocimiento, pues el rol del alumno es asimilar el máximo de lo que se le transmite. Considerando la función educativa se pueden clasificar en: Sistemas Tutoriales: basado en el diálogo con el estudiante, adecuado para presentar información objetiva, tiene en cuenta las características del alumno, siguiendo una estrategia pedagógica para la transmisión de conocimientos. Sistemas Entrenadores: se parte de que los estudiantes cuentan con los conceptos y destrezas que van a practicar, por lo que su propósito es contribuir al desarrollo de una determinada habilidad, intelectual, manual o motora, profundizando en las dos fases finales del aprendizaje: aplicación y retroalimentación. Libros Electrónicos: su objetivo es presentar información al estudiante a partir del uso de texto, gráficos, animaciones, videos, etc., pero con un nivel de interactividad y motivación que le facilite las acciones que realiza. Heurísticos: donde el estudiante descubre el conocimiento interactuando con el ambiente de aprendizaje que le permita llegar a él. Considerando la función educativa se pueden clasificar en: Simuladores: su objetivo es apoyar el proceso de enseñanza – aprendizaje, semejando la realidad de forma entretenida. Juegos Educativos: su objetivo es llegar a situaciones excitantes y entretenidas, sin dejar en ocasiones de simular la realidad. Sistemas Expertos: programa de conocimientos intensivo que resuelve problemas que normalmente requieren de la pericia humana. Ejecuta muchas funciones secundarias de manera análoga a un experto, por ejemplo, preguntar aspectos importantes y explicar razonamientos. Sistemas Tutoriales Inteligentes de enseñanza: despiertan mayor interés y motivación, puesto que pueden detectar errores, clasificarlos, y explicar por qué se producen, favoreciendo así el proceso de retroalimentación del estudiante. A partir del 2004 surge una nueva tendencia, que es la de integrar en un mismo producto, todas o algunas de estas tipologías de software educativos. A este nuevo modelo de software se le ha denominado HIPERENTORNO EDUCATIVO o HIPERENTORNO DE APRENDIZAJE, lo cual no es más que un sistema

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informático basado en tecnología hipermedia que contiene una mezcla de elementos representativos de diversas tipologías de software educativo. Visión pedagógica de la instrumentación virtual. Desde el punto de vista pedagógico, la utilización de la instrumentación virtual, al igual que los otros sistemas de aprendizaje asistidos por computadora, se apoyan en las teorías contemporáneas del aprendizaje y en los múltiples métodos de enseñanza que de ellos se derivan. Ertugrul (2000), afirma que, de acuerdo a las experiencias de enseñanza-aprendizaje que se tienen actualmente en tecnología usando computadoras, éstas se clasifican en cuatro grupos:    

entrenamiento basado en computadoras aprendizaje asistido por computadoras instrucción asistida por computadoras experimentación asistida por computadora

Schär y Krueger (2000), definen el aprendizaje asistido por computadora como, "diferentes formas de métodos de enseñanza por computadora en los cuales el estudiante tiene a la computadora como un profesor virtual". Aunque la instrumentación virtual, por su mismo concepto, se aplica al diseño de laboratorios soportados en computadoras, desde el punto de vista de aplicaciones de software se desarrollan programas para simular procesos o experimentos, en los cuales el estudiante se encuentra en contacto solo con una computadora en un proceso de aprendizaje. Mencionan igualmente los mismos autores, que la simulación interactiva puede demostrar las situaciones que ocurren en el mundo real; es una herramienta flexible, y desde el punto de vista pedagógico, apoya la concepción del aprendizaje constructivista por cuanto está centrada en el alumno como sujeto de su propio aprendizaje, y por lo tanto protagonista de su propia construcción. Señalan también que tal método coloca la iniciativa y el control en las manos de los estudiantes. Definitivamente, las mejores posibilidades para aprovechar las ventajas que ofrece la instrumentación virtual se encuentran en la implementación de laboratorios, ya que estos permiten la realización de sistemas de medición basados en simuladores, que hacen posible a los profesores y estudiantes resolver problemas experimentales en las ciencias naturales, específicamente en lo que se relaciona con este estudio, la asignatura de química. Así como una hoja de cálculo le permite a un administrador solucionar problemas de administración, la

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instrumentación virtual es también una solución a los problemas de costos y obsolescencia de los equipos en los laboratorios. Reemplazar los instrumentos tradicionales por instrumentos virtuales que se ejecutan en computadoras, permite que las funciones de los mismos vayan a la par del desarrollo de las nuevas tecnologías de las computadoras, cuyos costos siguen una tendencia decreciente. Los laboratorios son un elemento clave en la formación integral y actualizada de un estudiante; no se puede concebir un alumno que no haya realizado prácticas de laboratorio en su trayectoria de formación inicial. Los avances tecnológicos de los últimos años han abierto posibilidades para cambiar la estructura rígida de los laboratorios tradicionales, por una estructura flexible que se apoya en las computadoras, circuitos de acondicionamiento, hardware de adquisición de datos y software. Constituyen todos estos elementos la plataforma sobre la cual se desarrolla la instrumentación virtual. En este contexto una de las herramientas básicas de la instrumentación virtual lo constituyen las simulaciones. A decir de González Castro(1990), la simulación y en consecuencia la virtual, resume toda la teoría relacionada con el proceso en el cual se sustituyen las situaciones reales por otras creadas artificialmente y de las cuales el estudiante debe aprender ciertas acciones, habilidades, hábitos, etc., que posteriormente deberá transferir a la situación de la vida real con igual efectividad. Para este propio autor, la misma intenta romper la diferencia que hay entre el aprendizaje de conceptos en el ámbito teórico y su transferencia a situaciones prácticas. O sea, y como explícitamente lo reconoce, considera la simulación como una actividad en la que el estudiante no acumula información teórica, sino que la lleva a la práctica, con lo cual esta se identifica con el entrenamiento puramente. Sin embargo, ello es desestimar las potencialidades de la simulación como fuente de obtención de conocimientos Según Arias (2002), La simulación inicia con la modelación de una parte de la realidad, en la que ocurren procesos o fenómenos que por lo general no puede ser estudiados por su velocidad, complejidad, por lo costoso de su estudio por vía experimental, etc. Esta implica, en primera instancia, la construcción de un modelo, que representando lo real, posibilita más fácilmente su estudio. En segundo término, la puesta en funcionamiento del mismo, con lo cual se estudia virtualmente ese proceso o fenómeno, penetrando en su esencialidad. Considerando entonces que el modelo reproduce fielmente las características de la realidad, es posible hacer predicciones, evaluar comportamientos y adquirir conocimientos con relación a la realidad modelada.

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El empleo de la simulación en el proceso de formación de profesionales tiene sus particularidades, dadas en la explotación de simulaciones que modelen actividades de aplicación, preferiblemente incluyendo la presencia de instrumentos virtuales, funcionamiento de circuitos, dispositivos, procesos productivos, etc., con vistas a potenciar una actuación de los futuros profesionales acorde a los requerimientos de su futuro contexto laboral. Respecto a la contratación experimental tradicional, la simulación ofrece las siguientes ventajas: 

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Ofrece la posibilidad de repetir, en condiciones idénticas y a partir de su modelación, procesos y fenómenos, algo difícil de lograr en condiciones reales, y por tanto, estudiar sistemáticamente sus comportamientos hasta lograr los objetivos deseados. Se optimiza así el proceso de aprendizaje. Elimina los riesgos que siempre se presentan en la interacción con la realidad, tanto para dispositivos, instrumentos, etc., como para los estudiantes; con lo que se crea confianza en ellos para implicarse en el estudio de esa realidad. Permite la realimentación inmediata, pues los efectos que se logran en el funcionamiento del sistema, fenómeno o proceso que se simula, como resultado de introducir modificaciones en determinados parámetros, resultan inmediatos; lo que permite corregir la actuación del estudiante en cada momento. Cuando se utiliza la simulación con el objetivo de sistematizar la realización de acciones que caracterizan la actuación del sujeto en cierto contexto, ayuda a optimizar dicha actuación.

La simulación virtual constituye un procedimiento, tanto para la formación de conceptos y construcción en general de conocimientos, como para la aplicación de éstos a nuevos contextos a los que, por diversas razones, el estudiante no puede acceder desde el contexto metodológico donde se desarrolla su aprendizaje. Desde el punto de vista metodológico, a pesar de las potencialidades para ejecutar acciones orientadas a la consecución de determinados fines, la simulación se identifica como procedimiento metodológico, y no como método propiamente, por varias razones:

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La modelación de la realidad que tiene lugar como resultado de la simulación, no constituye un elemento determinante para penetrar en la esencia de la misma y llegar a conocerla: es necesario el empleo de procedimientos que la complementen metodológicamente, y alcanzar entonces los objetivos planificados.  Como muchos de los simuladores no son diseñados con fines didácticos, su contextualización debe realizarse por medio de acciones colaterales que debe realizar el profesor para que su explotación esté en correspondencia con objetivos, contenidos, métodos, etc., del contexto educativo donde se emplean. Es necesaria una "reconstrucción" pedagógica de los mismos.  La interacción que éstos propician con la realidad que se modela en los mismos, por lo general, es personal, de aquí que sea necesario el diseño de tareas que permitan la interacción entre los estudiantes. Como se ha expresado anteriormente, la simulación puede utilizarse como procedimiento, tanto para la formación de conceptos, como para la sistematización de conocimientos e instrumentaciones. En el primer caso, su objetivo fundamental es la actualización de conocimientos, a partir de las exigencias de esa parte de la realidad modelada; en el segundo, la sistematización de instrumentaciones, tomando como referente los invariantes instrumentales que caracterizan la actuación de los estudiantes Laboratorios virtuales. Los laboratorios computarizados, también conocidos como simuladores virtuales, tienen su principal antecedente en Estados Unidos y en el Reino Unido, desde hace más de veinticinco años. La utilización 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, 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. Los laboratorios virtuales comenzaron a desarrollarse en 1997 en el centro de investigación académica de la Universidad Estatal a Distancia de Costa Rica; estos fueron los primeros laboratorios virtuales para enseñanza a distancia a nivel mundial. Una de las definiciones de “laboratorios virtuales” que se han aplicado a 17

la enseñanza es la de Nájera (1999), que los definen como “simulaciones de prácticas manipulativas que pueden ser hechas por los estudiantes lejos de las actividades escolares y el docente”. Los laboratorios virtuales son imitaciones digitales de prácticas de laboratorio o de campo, reducidas a la pantalla de la computadora (simulación bidimensional) o en sentido estricto, a una visión más realista con profundidad de campo y visión binocular, que requiere que la persona comprenda la realidad virtual. En otro sentido, el concepto de laboratorio virtual está implícito en otras nociones como los de “Colaboratorio” definido por Jonassen (1995), como un espacio de trabajo cuyos usuarios pueden investigar sin tener en cuenta su situación geográfica interactuando con los colegas, teniendo acceso a las instrumentos; compartiendo los datos y los recursos informáticos, y recurriendo a la información de las bibliotecas electrónicas. Ese entorno se apoya en unos programas informáticos que permiten trabajar en colaboración y simultáneamente a diversas personas desde distintos sitios. En un sentido más amplio el laboratorio virtual es un tipo de colaboración centrada en el logro de determinados objetivos creativos o de ayuda a la toma de decisiones. Por lo tanto, un laboratorio virtual puede dedicarse prácticamente a todas las esferas de la actividad humana. Los laboratorios virtuales sirven 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. Sin embargo, autores como Villarreal (2003), consideran que los simuladores virtuales, son poco formativos y que los resultados no han sido los esperados y se pronuncian por el desarrollo de sistemas basados en agentes inteligentes. Afirma el mismo autor, que estos sistemas tienen la dificultad de que no cuentan con un buen modelo pedagógico. 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. Muchos defensores de los sistemas de AAV dentro de la educación abogan por su uso, debido a que permiten un acercamiento al aprendizaje centrado en el alumno; al respecto Villarreal (2003), sostiene, que 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, y muchos de estos no tienen la suficiente formación o sus conocimientos pedagógicos no están actualizados.

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Investigar, promover actividades creativas, elaborar y lo más importante divulgar los resultados, parece ser la base de los laboratorios virtuales; entonces, es importante mencionar que para la aplicación de estos simuladores es necesario tener conocimiento y manejo de los mismos para lograr un aprendizaje significativo, de igual manera hay que tener claro que, un laboratorio virtual es diferente de un “laboratorio verdadero” o de un “laboratorio tradicional”, lo cual indica, que el laboratorio virtual no va a reemplazar a los verdaderos laboratorios o a competir con ellos; simplemente constituyen una posible alternativa de enseñanza y abren nuevas perspectivas de aprendizaje que no se pueden explorar completamente en un laboratorio tradicional. Enseñanza virtual de la química. La enseñanza de la química es una actividad muy compleja. Tal vez porque en la realidad lo es, con ella se intenta dar respuesta a múltiples interrogantes de los que se presentan a diario en diversos escenarios de la vida. Pero más complejo aun es, tal vez, enseñar la química escolar, es decir, aquella que deberían aprender en las escuelas todos los que asisten a ella; Izquierdo (2005). Tradicionalmente los libros de texto desarrollan los contenidos rigiéndose por la lógica disciplinar, sin referencias a la naturaleza de la ciencia, su desarrollo, su origen y las interacciones en el contexto social, sin tener en cuenta como aprenden los estudiantes; por eso es importante hacer esta diferenciación, porque en la medida que la ciencia la tecnología avanzan y sus contenidos se multiplican, diversifican y traspasan las fronteras disciplinares, los profesores están en la facultad de elegir aquella química que se pretende que los alumnos aprendan, mediante el cual se comunican o se transmiten conocimientos especiales o generales sobre una materia. Los métodos de enseñanza descansan sobre las teorías del proceso de aprendizaje y una de las grandes tareas de la pedagogía moderna ha sido estudiar de manera experimental la eficacia de dichos métodos, al mismo tiempo que intenta su formulación teórica. En este campo sobresale la teoría Psicológica: “la base fundamental de todo proceso de enseñanza aprendizaje se halla representado por un reflejo condicionado, es decir, por la relación asociada que existe entre la respuesta y el estímulo que la provoca. El sujeto que enseña es el encargado de provocar dicho estímulo, con el fin de obtener la respuesta en el individuo que aprende”. Esta teoría da lugar a la formulación del principio de motivación, principio teórico de todo proceso de enseñanza que consiste en

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estimular a un sujeto para que este ponga en actividad sus facultades, el estudio de la motivación al de los factores orgánicos de toda conducta, así como el de las condiciones que lo determinan. De aquí la importancia que en la enseñanza tiene el incentivo, no tangible si no de acción, destinado a producir, mediante un estímulo en el sujeto que aprende; Arredondo (1989). También, es necesario conocer las condiciones en las que se encuentra el individuo que aprende; es decir, su nivel de captación, de madurez y de cultura. Como se sabe el hombre es un ser eminentemente sociable, no crece aislado, si no bajo el influjo de los demás y está en constante reacción a esa influencia. La enseñanza resulta así, no solo un deber sino un defecto de la condición humana, ya que es el medio con que la sociedad perpetua su existencia, por tanto, como existe el deber de la enseñanza, también existe el derecho de que se faciliten los medios para adquirirla, para facilitar estos medios se encuentran como principales protagonistas: al estado que es quien facilita los medios, y a los individuos, que son quienes ponen de su parte para adquirir todos los conocimientos necesarios en pos de su logro y el engrandecimiento de la sociedad. La tendencia actual de la enseñanza se dirige hacia la disminución de la teoría o en complementarla con la práctica. En este campo, existen varios métodos, uno de ellos lo constituye los medios audiovisuales que normalmente son más accesibles de obtener económicamente y con los que se pretende suprimir los clásicos salones de clase, todo con el fin de lograr un beneficio en la autonomía del aprendizaje del individuo. Otra forma, un tanto más moderna, es la utilización de la multimedia, pero que económicamente por su infraestructura, no es tan fácil de adquirir, pero que brinda grandes ventajas para los actuales procesos de enseñanza y aprendizaje. Para evitar que los profesores se conviertan en "analfabetas digitales" y se queden al margen, en lo que a utilización de las nuevas tecnologías se refiere, se requiere que los mentores tengan acceso a cursos de capacitación, a equipos de cómputo y al Internet, en su propia casa y en las instituciones educativas en las que laboran. Desde luego, que se le debe dar el tiempo y los estímulos adecuados para que se capaciten lo mejor posible. Debe también, considerarse la posibilidad de tener a especialistas en computación e informática, que los apoyen en este proceso de adaptación tecnológica y así puedan hacer un uso adecuado, pertinente y óptimo de las infinitas posibilidades que pueden proporcionar los recursos virtuales.

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Utilización de software en la enseñanza de la química. Hablar de la influencia del computador en la educación hoy día, es hablar específicamente del llamado software educativo. No se puede hablar de la influencia del computador en los procesos de aprendizaje sino se consideran las implicaciones en el desarrollo de programas educativos, sus raíces, las necesidades que atiende, las expectativas con las cuales se elabora y los propósitos con los que se diseñan. A partir de la incorporación de la tecnología informática a la educación, cada una de las diferentes disciplinas comenzó a aprovechar las posibilidades ofrecidas por el computador según sus necesidades, en el caso de la asignatura de química, se ha buscado el apoyo de programas virtuales para facilitar el aprendizaje de los cálculos, predicción y tratamiento de datos, así como la asimilación de conceptos y el contraste de estos por medio de la experimentación, mediante laboratorios virtuales, para afianzar los conocimientos. Por otro lado, para la temática teórica se han usado procesadores de texto que permiten la organización y estructuración de la información, de igual manera la aparición de la multimedia ha permitido organizar esta misma información de una forma agradable al estudiante con el enriquecimiento de diversas tecnologías de animación que tienen como finalidad propiciar nuevas metodologías de enseñanza en la asignatura de química. Sin embargo, la principal dificultad en la propagación de estos medios informáticos, radica en el poco acceso a los criterios didácticos que evalúan los programas tecnológicos utilizados como medios educativos. Tomando como base lo anteriormente expuesto, para el diseño y la utilización de programas informáticos para la enseñanza de la química es necesario tener en cuenta los problemas de aprendizaje que tiene la disciplina en mención, así como los conceptos que la fundamentan y el contexto histórico en el cual se ha ido desarrollando, para no correr el riesgo de convertir el computador en un mal transmisor de información, cuando las actividades a realizar no sean preparadas con la suficiente responsabilidad e intencionalidad. Simuladores virtuales como estrategia en la enseñanza de la química. La utilización de las computadoras en el campo educativo tienen ya más de 30 años, lo cual pone en evidencia la anticipada visión de los investigadores alrededor de los aportes que los mismos 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 actividades y los aspectos sociales,

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así como otras características positivas, como pueden ser la interactividad, personalización, facilidad de utilización. El software educativo sirve de apoyo al docente y al estudiante en la formación de este ultimo. 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 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; Villarreal (2003). No obstante, estos sistemas tienen la dificultad de que no cuentan con un buen modelo pedagógico que sirva de referencia. Una de las mayores riquezas de las tecnologías usadas para la enseñanza de la asignatura de química, reside en el hecho de que actúan como catalizadores del cambio, constituyendo un medio excelente para cuestionar ciertas prácticas pedagógicas que suceden en el aula, empleadas únicamente como herramientas que se agregan a una práctica de enseñanza tradicional centrada en la transmisión de conocimientos, muestran muy débilmente sus potencialidades y pueden incluso, agudizar ciertas prácticas en el salón de clases, como el excesivo protagonismo del maestro. Sin embargo, usadas con modelos pedagógicos no tradicionales, pueden incrementar notablemente la participación y la interacción de los alumnos, logrando su integración e involucramiento en situaciones de aprendizaje. La aplicación de la tecnología utilizada para apoyar el proceso de enseñanza y aprendizaje en la asignatura de química, tiene un alto porcentaje de desarrollo; una de las principales ventajas de su utilización apunta en la dirección de lograr una forma de recuperar el mundo real y reabrirlo al estudiante en el interior del aula, con amplias posibilidades de interacción y manipulación de su parte. No significa esto, que el conocimiento científico surgirá en el nivel perceptual, cuando la naturaleza entre por la ventana del aula, se trata más bien, de emular la actividad científica aprovechando representaciones ejecutables que permitan al alumno modificar condiciones, controlar variables y manipular el fenómeno. Quienes propugnan por la aplicación e integración de las tecnologías como estrategia para la enseñanza de la química afirman que, estas tecnologías desarrolladas y utilizadas adecuadamente tienen la capacidad de:



Presentar los materiales a través de múltiples medios y canales. 22

   

Motivar e involucrar a los estudiantes en actividades de aprendizaje significativo. Proporcionar representaciones graficas de conceptos o modelos abstractos. Mejorar el pensamiento crítico y otras habilidades y procesos cognitivos superiores. Posibilitar el uso de la información adquirida para resolver problemas y para explicar los fenómenos del entorno, así como, permitir el acceso a la investigación científica.

En la enseñanza de la química, también se utilizan laboratorios virtuales que pretenden aproximar las prácticas de laboratorios tradicionales con simulaciones virtuales, los cuales permiten visualizar instrumentos y fenómenos mediante objetos dinámicos (imágenes o animaciones). Los experimentos se realizan siguiendo un procedimiento similar al de los laboratorios tradicionales, obteniendo resultados numéricos y gráficos de fácil comprensión para los estudiantes, estos son la base para la aplicación del proyecto uso de los laboratorios virtuales en la enseñanza de la asignatura de química. El uso de los laboratorios virtuales como estrategia de enseñanza en las actividades experimentales de la química, constituye sin lugar a dudas una ventaja muy grande con respecto a las vías tradicionales de enseñanza en el sentido de que permite visualizar por el alumno muchos procesos que muchas veces tiene solamente la posibilidad de ilustrar la interacción de los fenómenos con las ecuaciones y graficas que los describen. Sin embargo, no se trata de incorporar los programas virtuales a las clases para reemplazar la practicas tradicionales, si no de integrar estos software a los programas de estudio. La utilización de los laboratorios virtuales como de los laboratorios presénciales puede ser conveniente en función del logro de objetivos de aprendizaje siempre y cuando se cuente con el equipo idóneo de acuerdo al contexto, el personal capacitado y los diseños programáticos y curriculares adecuados. Esto implica apoyo logístico y técnico, así como capacitación y provisión de los recursos necesarios para que los docentes puedan optimizar su desempeño como facilitadores en el proceso de enseñanza y aprendizaje. También, hay que tener en cuenta que el diseño de un curso concebido con programas virtuales especiales no puede ser cargado excesivamente de contenidos, si no de ser enfocado a la profundización en aspectos cruciales, y dejar los alumnos que desarrollen las actividades virtuales experimentales propuestas para un mejor afianzamiento de los conceptos.

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La aplicación de simuladores en los laboratorios con programas virtuales puede usar datos reales, pero sin los riesgos y los costos asociados a los experimentos de los laboratorios tradicionales; estos simuladores resultan útiles para la enseñanza y aprendizaje de la química, en las siguientes situaciones:

  

Experimentos que son riesgosos o que requieren de mucho tiempo. Experimentos delicados que requieren precisión, para que estudiante pueda apreciar patrones o tendencias. Experimentos que requieren condiciones ideales, como la ausencia de fricción o resistencia despreciable.

Tomando como base lo anterior se puede decir que, es recomendable promover en los diferentes niveles escolares la implementación y el uso de un ambiente educativo virtual en las actividades prácticas para la enseñanza de la ciencias incluyendo por su puesto la química, con lo que se obtendría "lo mejor de dos mundos", que de ninguna forma deben ser excluyentes, sino más bien integradores, ya que generalmente, los laboratorios son lo más cercano a la experiencia práctica que tienen nuestros educandos. Dejando en claro que la simulación no puede sustituir completamente las actividades reales de experimentación, pero pueden ayudar al estudiante a preparar experimentos de laboratorio de la misma manera que los vuelos de simulación, donde preparan al piloto antes de conducir vuelos reales. Laboratorios virtuales para la enseñanza experimental de la química. Los laboratorios virtuales constituyen una gran herramienta para el proceso de aprendizaje de nuestros educandos, pero pueden ser significativos como ambientes de aprendizaje, si se utilizan en las actividades experimentales de la asignatura de química para complementar los conceptos teóricos, y lograr con esto la apropiación del conocimiento en los temas más relevantes de dicha asignatura. Sin embargo, existen ciertos aspectos que están directamente relacionados con el uso de los laboratorios virtuales en las instituciones educativas; dentro de las cuales se destacan:

1.Costos: los laboratorios virtuales son menos costosos, sobre todo si la Institución no se hace cargo de desarrollar el Software, ya que los laboratorios presénciales implican un gasto continuo en mantenimiento, compra de reactivos químicos,

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compra y reposición de material de laboratorio y equipo, costo de disposición de desechos (si se realiza adecuadamente, de acuerdo a normas establecidas), los laboratorios virtuales permiten la realización de experimentos que utilizan equipo y reactivos de alto costo, sin necesidad de adquirirlos, por otro lado, la utilización de estos implica costos de compra inicial de software y licencias, equipo adecuado y actualizado, que a fin de cuentas con la rapidez que se realizan los avances de la tecnología, pronto resulta obsoleto. Lo cual se vera reflejado en los costos elevados si la Institución se hace cargo de su desarrollo. 2. Disponibilidad: definitivamente en la actualidad es mucho más fácil contar con equipo de cómputo que con un laboratorio bien montado, ahora que, la eficiencia y/o versatilidad de los laboratorios virtuales depende de su diseño. Existe una amplia gama de recursos, desde aquellos simuladores patrocinados por los gobiernos de los países desarrollados que generalmente se encuentran en sus universidades y centros de investigación y son utilizados por personal altamente capacitado hasta versiones primitivas de laboratorios virtuales (que no son precisamente laboratorios virtuales, pero son un primer acercamiento a ellos): las antiguas películas VHS donde se filman experimentos y luego se muestran a los alumnos. Por otro lado, si las circunstancias son poco favorables, un maestro con conocimientos y creatividad puede lograr excelentes experimentos con sustancias caseras y materiales comunes. También es una gran ventaja que el alumno pueda acceder a sus prácticas de laboratorio de forma asincrónica, en el momento y lugar que lo desee. 3. Riesgos: nuevamente va a depender del conocimiento y creatividad del maestro. Es evidente que, sobre todo en los laboratorios de Química y en ocasiones en el de Biología y Física, existe la posibilidad de que el alumno maneje sustancias o realice procesos con alto riesgo para la salud, mas no es indispensable que lo haga y hasta cierto punto es conveniente, llegado el momento oportuno, en función de su madurez, que el alumno corra ciertos "riesgos calculados", con la finalidad de que valore mas las medidas de seguridad, ya que el aprender medidas de seguridad desde un punto de vista meramente conceptual y a través de imágenes en un laboratorio virtual, puede, dependiendo nuevamente de su madurez, ser un tanto poco convincente, dado el grado en que se encuentra entretejida la realidad y la ficción en los ambientes virtuales que el joven está acostumbrado a utilizar, sobre todo en el área de entretenimiento. Por otro lado, son evidentes las ventajas que presenta un laboratorio virtual en la realización de prácticas de alto riesgo, pues pueden ser presentadas sin que el alumno ponga en peligro su integridad física o prácticas altamente contaminantes,

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que igualmente pueden ser llevadas a cabo sin cometer actos que violen la normas de cuidado del medio ambiente, sin embargo, dentro de nuestro escaso acervo no conocemos ningún laboratorio virtual que permita la explosión o la rotura de material o la caída de un peso en el pie o simplemente que el alumno cometa errores y continúe con el experimento y al final que el experimento no funcione, aunque sea de forma virtual, para que el alumno se percate de lo que pueden acarrear los errores en un experimento. Es decir, los laboratorios virtuales no permiten la recreación de aquellos imprevistos que suelen ocurrir en los laboratorios presénciales y que también son fuente de aprendizaje. 4. Contaminación: históricamente los laboratorios presenciales tradicionales, sobre todo los de Química y en menor escala los de Biología, han generado una gran cantidad de desechos contaminantes que hasta tiempos recientes, empiezan a ser tomados en cuenta en los países no desarrollados. Se ha avanzado mucho en lo referente a normatividad y nuevos procesos como la química a micro escala, los que trabajados de la manera adecuada reducen al mínimo la generación de desechos tóxicos, si a esto se aúna la eliminación de prácticas que utilicen reactivos contaminantes y se sustituyen por otras similares, este problema puede ser casi eliminado y ahí es donde entran los laboratorios virtuales, ya que a través de ellos pueden realizarse cualquier tipo de prácticas, independientemente del grado de toxicidad o contaminación que puedan tener los reactivos y los productos involucrados, es decir, podría considerarse que las prácticas simuladas virtualmente son completamente limpias, en todos los sentidos, ya que también se aplica para la limpieza en el laboratorio. 5. Desarrollo de habilidades: en este punto es donde consideramos que los laboratorios presenciales tradicionales tienen una gran ventaja, ya que promueven el desarrollo de habilidades mencionadas en varias de las mas importantes teorías del desarrollo cognitivo, tales como: Desarrollo social cognitivo de Vygotsky, quien enfatizaba la importancia de la interacción social en la adquisición de conocimiento, a mayor interacción social, mayor conocimiento, mas posibilidades de actuar, mas robustas funciones mentales; también, menciona la zona de desarrollo próximo, donde los alumnos pueden aprender también de sus compañeros (inclusive de sus errores) como de sus maestros, y los laboratorios presenciales promueven mas la interacción social. Los laboratorios presenciales tradicionales promueven el aspecto de la inteligencia corporal o kinestésica (Gardner) directamente, lo que no se puede lograr a través de los laboratorios virtuales; de igual manera abarcan la representación activa, icónica y simbólica de Bruner, de nuevo los laboratorios virtuales son deficientes,

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al menos en la representación activa., recordemos que el aprendiz puede optar por cualquiera de ellas independientemente de su edad y del área de dominio específico. También, este autor considera que el proceso de "descubrimiento" contribuye de manera significativa al desarrollo intelectual. Ahora bien, los laboratorios presenciales promueven el desarrollo psicomotriz fino y la psicomotricidad ejerciendo una influencia dominante sobre el cociente intelectual. Por otra parte los laboratorios presenciales permiten una percepción sensorial completa de las características de los materiales y reactivos usados, tales como texturas, masa, olor, inclusive sabor, en caso de ser posible y procesos tan elementales como la formación de un precipitado o de un gas o un cambio de color o temperatura o ignición espontánea, detalles que, salvo que sean presentados en video, los laboratorios virtuales no permiten percibir (lo que nos regresa a las primitivas películas de experimentos). El impacto que pueda producir un experimento en el estudiante mediante la manipulación real nunca podrá ser igualado por los simuladores virtuales. De igual manera, la adquisición de destreza en el manejo adecuado de equipo, reactivos y aparatos, el desarrollo de la agudeza en la percepción espacial y en las habilidades necesarias para medir las diferentes magnitudes, son capacidades que, si bien pueden ser conocidas teóricamente mediante los laboratorios virtuales, solo pueden adquirirse a través del aprendizaje práctico en los laboratorios presenciales tradicionales. La toma de decisiones se realiza en función de las capacidades que tenga el alumno para resolver problemas, ambas versiones, tanto los laboratorios virtuales como los laboratorios presenciales enfocan la resolución de problemas desde diversos puntos de vista, todos válidos, valiosos y útiles para que el alumno aprenda a solucionar problemas; de igual forma, es de suma importancia el que en los laboratorios presénciales el alumno observa la obtención de resultados diferentes, generalmente no ideales, cuando diferentes equipos realizan una misma práctica o cuando el mismo equipo realiza la práctica en varias ocasiones o considerando cambios en algunas variables; inclusive, es conveniente que el alumno observe resultados no esperados o que espere resultados no deseados, todo lo anterior agudiza su capacidad de análisis y le lleva a deducir e inferir, en función de dicho análisis. El laboratorio virtual tiene la ventaja de que el alumno puede estudiar su práctica, en forma previa, en un ambiente de trabajo individual, que favorezca su concentración, o en equipo, que le permita la discusión. Además, puede realizar un número indeterminado de repeticiones, con la finalidad de tomar notas y 27

realizar observaciones, dentro de los parámetros que le permite esta herramienta. Por otro lado, la realización de un experimento en condiciones reales, permite al alumno percatarse de la presencia de variables que, en muchas ocasiones, están fuera de su control, como presión atmosférica, humedad ambiental, pureza de un reactivo, fallas técnicas en los aparatos, así como fallas de origen humano, tanto de parte suya como de sus compañeros de equipo y de grupo, lo que obliga a desarrollar un mayor sentido de corresponsabilidad en el trabajo colaborativo. 6. Optimización de tiempos y recursos: obviamente, si el alumno observa un video previo a la realización de su práctica en el laboratorio y lo estudia y analiza o realiza una práctica en el laboratorio virtual antes de la realización de una práctica igual o similar en el laboratorio presencial, su desempeño a la hora del trabajo en el laboratorio, será mucho mejor, que aquellos alumnos que no tuvieron oportunidad de hacerlo, según las observaciones realizadas por maestros de instituciones de educación superior privadas. Lo cual no implica en ningún momento, que la práctica observada o realizada de forma virtual pueda sustituir a la realizada de forma práctica, dados los argumentos arriba mencionados. Los laboratorios virtuales no permiten o no promueven la creatividad en el alumno, al menos no de la forma en que se puede lograr en el laboratorio presencial, ya que están limitados por los parámetros que permite su diseño y que en muchas ocasiones no son suficientes para satisfacer la curiosidad del aprendiz, si acaso, el laboratorio virtual es utilizado también para evaluar y por alguna razón tiene pequeños errores inadvertidos de programación o de diseño, puede afectar el aprendizaje o las evaluaciones de los alumnos a nivel masivo, dependiendo de su grado de distribución. Programas virtuales utilizados en la enseñanza experimental de la química. El uso directo de computadoras y desarrollo de software en apoyo al proceso de enseñanza y aprendizaje, data desde finales de los años 70 con trabajos como el proyecto PLATO IV inventado por los doctores Donald L. Bitzer y Gene Slottow aplicado inicialmente en la Universidad de Illinois, el cual fue significativo porque introdujo las pantallas con capacidad para presentar elementos gráficos mediante la incorporación de un lenguaje de programación llamado TUTOR, que permitía preparar material didáctico para usarse directamente en la computadora la cual estaba conectada a unas terminales en las que trabajaban los alumnos. El reporte final de este proyecto para desarrollar apoyos educativos con tecnología computacional nos dice, que se requirió demasiado tiempo para crear los módulos de aprendizaje.

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Entre los productos más recientes que aparecen en el mercado para disminuir los tiempos de desarrollo y preparación de programas computacionales educativos, se encuentra el software para multimedia de Macromedia, cuyo producto llamado Director 7, fue seleccionado para hacer el laboratorio digital interactivo de Química Inorgánica. Otro proyecto muy interesante e inspirador de este laboratorio virtual, es el trabajo hecho en la Universidad de Vanderbilt en Nashville, llamado laboratorios virtuales de ingeniería, en el cual se comparan resultados obtenidos entre un grupo de estudiantes que realizan prácticas con el laboratorio virtual y después el laboratorio tradicional con otro grupo de estudiantes, que sólo realizan prácticas en el laboratorio tradicional, adjudicándoles grandes ventajas a los simuladores. Recientes investigaciones del Dr. Stanley Smith de la Universidad de Illinois, quien recibió el premio de la American Chemical Society 1998 por sus contribuciones en educación química, muestran que estudiantes expuestos a experiencias de simulaciones interactivas de laboratorios a través de multimedia mejoran en el dominio del material de laboratorio y los procedimientos durante prácticas reales.

Teoría constructivista del aprendizaje distribuido y paralelo. Conocida como conexionismo. La memoria a largo plazo se percibe como una estructura dinámica que la que representa el conocimiento en patrones o conexiones con caminos múltiples. El aprendiz basándose en sus metas y objetivos de aprendizaje activa sus conocimientos previos y sus modelos mentales, consolida lo más relevante del modelo acomodando en paralelo la información en la estructura de su conocimiento. El pensamiento se entiende como una red elástica que distribuye por toda la estructura de la memoria a largo plazo se distingue esta teoría de la del procesamiento de información, en que el conocimiento es almacenado y conectado activamente, realizando un tratamiento de la información, que ocurre en paralelo en vez de en serie, se activan simultáneamente los diferentes esquemas de conocimiento y se ajustan en función de la nueva información. Teoría constructivista del aprendizaje situado: Aprendizaje colaborativo mediado por ordenadores.

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Esta teoría toma como referencia los distintos procesos cognitivos implicados en el aprendizaje: la memoria, la toma de decisiones, el razonamiento, la solución de problemas. Pero el principio que la distingue, es la búsqueda de las relaciones funcionales entre los elementos que participan en el proceso de aprendizaje realizado en cualquier lugar. El conocimiento se percibe mediante un aprendizaje colaborativo teniendo en cuenta un entorno participativo, en los que los aprendices practican el modelo, preguntan y aprenden, utilizan los recursos compartidos para prepararse como miembros de una comunidad particular. También afirma esta teoría que, parte del aprendizaje grupal y colaborativo mediado por las nuevas tecnologías, se considera como un fenómeno distribuido global que va más allá de los límites de una persona al incluir el ambiente, los medios, las interacciones sociales, y la cultura. De tal manera que, para que exista un verdadero aprendizaje colaborativo no solo se requiere trabajar juntos sino que hay que cooperar para alcanzar una determinada meta que no podría lograrse de forma individual. Existen cinco elementos que caracterizan el aprendizaje colaborativo: 1. Responsabilidad individual: todos los miembros del grupo son responsables de su desempeño individual dentro del grupo. 2. Interdependencia positiva: los miembros deben depender los unos de los otros para lograr una meta común. 3. Habilidades de colaboración: habilidades necesarias par que el grupo funcione de forma efectiva, como el trabajo en equipo, la solución de conflictos, el liderazgo, etc. 4. Interacción promotora: los miembros del grupo interactúan para desarrollar relaciones interpersonales y establecen estrategias efectivas de aprendizaje. 5. Proceso de un grupo: el grupo reflexiona en forma periódica y evalúa su funcionamiento, efectuando los cambios necesarios para incrementar su efectividad. De acuerdo con lo anterior podemos decir que el desarrollo de los modelos instruccionales basados en el aprendizaje constructivo mediado por las nuevas tecnologías nos posibilita la creación y potenciación de un modelo educativo basado en la construcción colaborativa y situada del conocimiento y el desarrollo en los estudiantes de las habilidades de pensamiento crítico que podría traspasar los límites para formar parte de un verdadero proceso de enseñanza.

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OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES OBJETIVO GENERAL. Determinar de qué manera contribuye el uso de los laboratorios virtuales en la enseñanza de las actividades experimentales de la asignatura de química.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.  Analizar el uso de los laboratorios virtuales en la enseñanza de la asignatura de química.  Demostrar que tan significativo puede ser el uso de los laboratorios virtuales en la enseñanza experimental de la química mediante la aplicación de simuladores virtuales.  Identificar las actividades experimentales que se pueden aplicar con el uso de los laboratorios virtuales en la asignatura de química.  Comparar el uso de los laboratorios virtuales con los laboratorios tradicionales comúnmente utilizados para la enseñanza experimental de la química. DIMENSIONES

SUBDIMENSIONES

TECNOLÓGICA

VIRTUALES

SUB-INDICADORES

 Presencia de salas

 Uso de laboratorios virtuales.  Software educativo y

 Herramientas tecnológicas educativas.

Grado Virtualización

de

Metodología Utilizada

programas laboratorio.

virtuales

 Manejo

 Modo de enseñar.

 Uso de pizarra.  Uso de la investigación.  Relación teórico - práctica.  Material de laboratorio.  Reactivos.  Programas virtuales

de programas virtuales utilizados en química.

Tipología de Material Didáctico

de programas virtuales utilizados en las actividades experimentales en química.

experimentales.

 Rol de estudiante y Tipo Comunicación

de

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de

 Conocimientos

 Recursos.

PEDAGÓGICA

DE ENSEÑANZA EXPERIMENTALES

INDICADORES

virtuales.

Infraestructura Tecnológica

ACTIVIDADES

LABORATORIOS

VARIABLES

profesor.

 Libros de texto.  Propicia preguntas.  Solo usa lección expositiva.  Permite trabajos grupales.  Atiende asesorías.

PEDAGÓGICA

DE ENSEÑANZA ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

Relación Teórico Práctica

Tipo de Evaluación del Aprendizaje

 Actividades propuestas.

 Forma de evaluar.

 Desarrollo de prácticas de laboratorios virtuales.

tradicionales

 Evaluaciones escritas.  Evaluaciones permanentes.  Trabajos en grupo. Evaluación extra-clase.

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y

MARCO METODOLOGICO Este proyecto se efectuar en esta institución educativa centro auxiliar de servicio docente CASD Simón Bolívar, Por medio del paradigma interpretativo, el cual se basa en el estudio de los significados de las acciones humanas y de la vida social. El tipo de estudio a efectuar en esta investigación es descriptivo, el cual busca definir el proceso y la asimilación de la química con respecto a la realización de las prácticas de laboratorio en el proceso de enseñanza aprendizaje ya que estas experiencias repercutan en la definición del campo profesional, laboral, académico del alumnado, motivo por el cual el cambio o la implementación de nuevas estrategias como son los laboratorios computarizados como herramientas didácticas pueden contribuir con el fortalecimiento cognitivo de los educandos; Con el propósito de unificar significados de algunos términos utilizados en el presente estudio donde se incluyen técnicas e instrumentos que permiten obtener la información requerida para abordar el objeto de estudio, se presenta a continuación los aspectos relevantes para el desarrollo de dicho proyecto de investigación como son: el tipo de investigación, diseño de la investigación, enfoque epistemológico, población y muestra. También es importante para el desarrollo de este proyecto que los hechos y las relaciones que establecen los resultados obtenidos o nuevos conocimientos, tengan el grado máximo de exactitud, confiabilidad y validez para lo cual se utilizan técnicas de recolección de datos e instrumentos que permiten establecer el significado de los hechos hacia los cuales están dirigidos los objetivos de la investigación.

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RESULTADOS ESPERADOS Con la elaboración de la presente investigación se busca: Identificar el mejor método en el proceso de la enseñanza aprendizaje con relación a los laboratorios virtuales y los tradicionales Implementar el método que se determine como eficaz en la institución para que los alumnos se motiven y aprendan de las prácticas experimentales Que la población estudiantil escogida para la realización del proyecto al culminarlo, esté totalmente capacitada con relación a la utilización de los simuladores virtuales. Determinar cuáles temas se puedan realizar en los laboratorios computarizados

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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