Un Estudio de Caso como ABP en Química 1 Patricia Morales y Jürgen Dienstmeier Grupo GIDEEQ Departamento de Ciencias, Sección Química Pontificia Universidad Católica del Perú e-mail: [email protected], [email protected] RESUMEN El documento discute los resultados de diferentes escenarios ABP aplicados en el curso de Química 1, en Estudios Generales Ciencias, cómo ellos evolucionaron en el curso de varios semestres y el grado de éxito que tuvieron. Debido a que los conocimientos básicos de Química de los estudiantes de primer semestre es muy limitado en nuestro escenario local, el método que se ajusta mejor para la enseñanza de Química 1 es la combinación de clases expositivas, aprendizaje cooperativo y ABP para poder cubrir el programa analítico. E l curso se divide en dos partes: en la primera los estudiantes tienen contacto con los conceptos básicos de esta área, relacionados con la estructura de la materia; la segunda parte consiste de una Introducción a la Química Orgánica y Biológica y Materiales Modernos. En esta última parte los estudiantes deben aplicar el conocimiento adquirido antes y comprender cómo puede ser utilizado para entender conceptos químicos más complicados. Se diseñaron varios escenarios ABP específicamente para ayudar a los estudia ntes a relacionar estas dos partes del curso. A través de los semestres en donde se ha implementado el ABP, los escenarios han evolucionado desde unos muy simples hasta aquellos que incluyen la metodología del rompecabezas y que promueven que los estudiantes consigan información de diversas fuentes fuera del aula. El proceso ABP tiene una duración de 8 horas didácticas que se desarrollan a lo largo de dos semanas. Finalmente, el trabajo incluye resultados del semestre previo y algunas consideraciones para mejorar este ABP con el fin de conseguir mayor involucramiento de los estudiantes con una materia que normalmente es considerada como difícil.

INTRODUCCIÓN Desde hace mucho tiempo es evidente que las estrategias metodológicas utilizadas en la enseñanza de la química debían sufrir un cambio radical. Los bajos niveles de motivación, de desarrollo de pensamiento crítico, de capacidad para conectar los conceptos con las aplicaciones prácticas, de logro de aprendizajes significativos, además de la poca oportunidad de fomentar el desarrollo de habilidades de comunicación, de trabajo en equipo y de liderazgo, son problemas asociados directamente con el modelo de clase tradicional. Cubrir el sílabo con clases expositivas no proporciona un marco adecuado para estimular habilidades de pensamiento crítico. Debido a la naturaleza de las preguntas típicas de examen y a los problemas de los libros de texto, los estudiantes son inmediatamente entrenados dentro de una rutina de pensamiento algorítmico, buscando leyes y fórmulas que aplican ciegamente para obtener la respuesta correcta. Esta rutina de aprendizaje conduce al estudiante a la falsa creencia que la Química es una ciencia aburrida y nada interesante. La falta de comprensión conceptual de los principios de la Química ha sido bastante investigada, observándose resultados positivos cuando se aplican metodologías activas y cooperativas [1-3]. En la Pontificia Universidad Católica del Perú, los estudiantes de todas las especialidades de Ciencias e Ingeniería, deben cursar durante sus dos primeros años los llamados Estudios Generales Ciencias, en donde reciben una formación básica en las áreas de matemática, física y química, además de algunos cursos de humanidades y de iniciación a la especialidad. El plan de estu dios para todas las especialidades de Ingeniería incluye dos

cursos de Química General distribuidos en los dos primeros semestres y un Laboratorio de Química en el segundo de ellos. Debido a que los conocimientos básicos de Química de los estudiantes de primer semestre es muy limitado en nuestro escenario local, el método que se ajusta mejor para la enseñanza de Química 1 es la combinación de mini clases expositivas, aprendizaje cooperativo y ABP para poder cubrir el programa analítico. La primera experiencia de aplicación de la metodología ABP en Química 1 fue en el semestre 2001-1, en una de sus unidades con muy buenos resultados. El mismo equipo de profesores pasó a cargo del curso de Química 2, el cual fue diseñado para ser un curso completamente bajo la modalidad ABP con mucho éxito. La experiencia obtenida permitió que el equipo de profesores implementaran ABP en Química 1, en el año 2003, por primera vez en todas las unidades del curso. El curso de Química 1 se divide en dos partes: en la primera los estudiantes tienen contacto con los conceptos básicos de esta área, relacionados con la estructura de la materia; la segunda parte consiste de una Introducción a la Química Orgánica y Biológica y Materiales Modernos. En esta última parte los estudiantes deben aplicar el conocimiento adquirido antes y comprender cómo puede ser utilizado para entender conceptos químicos más complicados. Se diseñaron varios escenarios ABP específicamente para ayudar a los estudiantes a relacionar estas dos partes del curso. A través de los semestres en donde se ha implementado el ABP, los escenarios han evolucionado desde unos muy simples hasta aquellos que incluyen la metodología del rompecabezas y que promueven que los estudiantes consigan información de diversas fuentes fuera del aula. El presente trabajo discute los resultados de diferentes escenarios ABP aplicados en el curso de Química 1, cómo evolucionaron en estos dos semestres y el grado de éxito que tuvieron.

IMPLEMENTACIÓN DE ABP Formación de grupos Durante la primera sesión de clase, se pide a los estudiantes que formen grupos de cuatro miembros de manera aleatoria. Estos grupos permanecen juntos a lo largo de todo el semestre. Cada grupo se organiza internamente, asignando un rol a cada uno de los miembros.

El Proceso Cada una de las unidades del curso se desarrolla de la siguiente manera: § Se entrega el escenario del problema ABP a los estudiantes. Se les da un tiempo corto para que lo lean y entiendan la situación. § Los estudiantes tienen una primera discusión para decidir qué conceptos ya conocen y qué más necesitan saber para resolver el problema. § Los estudiantes reciben un juego de actividades de aprendizaje, diseñadas previamente por los profesores en una secuencia conveniente. El propósito de estas actividades es asegurar que los estudiantes adquieran los conceptos básicos para enfrentar el problema. § Se promueve que los estudiantes obtengan de diversas fuentes fuera de aula, como de libros, internet, revistas, etc. Algunas veces se establece directamente que no podrán conseguir todo el puntaje si no consiguen nueva información. § La solución al ABP debe ser presentada aproximadamente luego de 8 horas didácticas, desarrolladas a lo largo de dos semanas. Las correcciones y calificaciones se entregan una seman a después.

Las actividades de aprendizaje están diseñadas para ser trabajadas dentro de un tiempo determinado en el aula bajo la metodología de aprendizaje cooperativo. Luego de este tiempo, se recogen y se presenta la solución a los estudiantes, de tal manera que ellos conocen inmediatamente sus errores y aciertos, aclaran sus dudas y se aseguran que los conceptos importantes han sido comprendidos. Luego, estas actividades son revisadas y se les asigna una calificación a algunas de ellas —esta calificación forma parte de la evaluación de todo el proceso ABP.

ESCENARIOS ABP EN QUÍMICA 1 Se diseñó un escenario ABP específico para cada unidad del curso, observando diferentes niveles de motivación e involucramiento de los estudiantes a través del proceso de aprendizaje. Algunas experiencias han mostrado que el estudio de casos parece ser una buena alternativa para lograr una buena motivación e involucramiento de los estudiantes en Química [4]. Por esta razón se decidió experimentar con una aproximación simple a un estudio de caso en la unidad de “Introducción a la Química Orgánica y Biológica” en el semestre 2003 -2 . ¿Quién mató a Jane Wilson? “¿Quién mató a Jane Wilson?” es un estudio de caso que trata de la muerte de una científica que trabajaba para una compañía farmacéutica. Se presentó a los estudiantes el escenario del crimen, las pruebas que la policía investigó y el testimonio de los testigos. Se les pidió que utilicen no solo la información adquirida durante el semestre, sino que también obtengan información adicional de otras fuentes para elaborar una hipótesis acerca de la solución del crimen e indicar un posible asesino, si lo hubiera. El caso no era un asesinato real pero se inspiró en uno que si lo era [5-7]. Las actividades de aprendizaje fueron diseñadas bajo la metodología del rompecabezas. Los objetivos específicos del caso fueron: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Identificar grupos funcionales orgánicos y algunas estructuras de compuestos orgánicos. Identificar características fundamentales del ADN y su proceso de replicación. Relacionar conocimiento adquirido en la primera parte del curso con estos nuevos conceptos. Conocer aplicaciones de la vida real de la Química. Ser capaz de analizar e interpretar datos científicos en una variedad de formas. Crear una hipótesis a pa rtir de la información dada y la nueva información investigada por ellos mismos. Proponer una posible solución basada en el análisis crítico del caso completo.

RESULTADOS Para este trabajo, los escenarios ABP utilizados se numeran de acuerdo a la siguiente tabla: Tabla 1: Tópicos cubiertos en los escenarios ABP ABP número

Tópico cubierto

1

Clasificación de la Materia y Estructura Atómica

2

Estequiometría

3

Enlace Químico

4

Estados de la Materia

5

Soluciones

6

Introducción a la Química Orgánica y Biológica

7

Materiales Modernos

La media de las notas obtenidas por los estudiantes en el proceso ABP están expresadas como porcentaje, como se muestra en la tabla 2 y la figura 1. Estos valores se muestran para cada escenario ABP aplicado a lo largo del semestre 2003-2 en Química 1. La barra correspondiente a la unidad “Introducción a la Química Orgánica y Biológica” es resaltada en rojo. Tabla 2: Valores de media y desviación estándar para las notas obtenidas en los escenarios ABP aplicados durante los dos semestres del 2003. ABP Desv. Semestre N Media Número Estd. 6 123 75,95 8,85 2003-1 7 122 85,53 11,19 1 113 57,22 14,72 2 116 77,83 16,11 3 114 67,50 9,77 4 2003-2 116 47,31 6,99 5 116 58,76 12,84 6 115 73,53 12,2 6 116 67,68 23,02 7

Media de notas como%

100

75

50

25

0 1

2

3

4

5

6

7

Escenario ABP

Figura 1: Media de notas obtenidas para los diferentes escenarios ABP aplicados en el semestre 2003-2

En la figura 2 se muestra la media para las notas obtenidas por los estudiantes en el proceso ABP, expresadas como porcentaje, para las dos últimas unidades en los semestres 2003-1 and 2003-2. Las barras rojas corresponden al escenario ABP 6 y las azules al escenario ABP 7. En estas dos últimas unidades se esperaba que el estudiante aplique el conocimiento adquirido en la primera parte del curso y lo relacione al nuevo conocimiento involucrado.

Media de notas como %

100

75

50

25

0

2003-1

2003-2 Semestre

Figura 2: Media de notas obtenidas para los escenarios ABP 6 y 7 aplicados en los semestres 2003-1 y 2003-2 En el análisis ANOVA se encontró una diferencia significativa entre los resultados mostrados en la figura 1 (F = 60,61 y p < 0.001). El análisis estadístico de los resultados mostrados en la figura 2, mostró que había una diferencia significativa entre el ABP 6 y el 7 de cada semestre y, también se encontró que los resultados del ABP 6 en ambos semestres fueron similares.

DISCUSIÓN La aproximación al estudio de casos motivo del presente trabajo corresponde al ABP número 6 (ver tabla 1). Los resultados obtenidos con el ABP 6 están dentro de los dos mejores del semestre 2003-2 como muestra la figura 1. Un aspecto importante a considerar en relación a este ABP es que fue diseñado específicamente para conducir a los estudiantes hasta los niveles más altos de la taxonomía de Bloom. Esto no se pretendía en los escenarios trabajados en la primera parte del curso (ABP 1 a 5), por lo que los resultados obtenidos con el ABP 6, aún cuando no tuvieron la media más alta, son bastante satisfactorios. Los estudiantes fueron capaces de llegar a un juicio sustentado, definiendo el problema, investigando y evaluando información relacionada a éste y desarrollando estrategias de solución. Se observó un alto grado de involucramiento de los estudiantes con el caso, sustentando y defendiendo sus propias soluciones en un debate propiciado en el aula. Esto hizo evidente el alto nivel de motivación despertada por este escenario en particular. En el semestre 2003 -1, esta misma unidad se trabajó con un escenario diferente. Los resultados obtenidos, como muestra l a figura 2, son similares a los del semestre 2003-2. Una diferencia importante a señalar es que en el 2003-1 los procesos ABP 6 y 7 tuvieron el mismo escenario, el cual fue trabajado en dos etapas. El involucramiento de los estudiantes se mantuvo alto hasta el final del proceso, hecho que es evidente en la figura 2, donde se puede observar una media más alta para la segunda etapa. En el semestre 2003-2, el escenario ABP 7 fue diferente al del ABP 6. Parece ser que este hecho, así como el que el ABP 7 se trabaja en las últimas tres sesiones del curso, cuando los exámenes finales están muy cercanos, contribuye a disminuir el nivel de involucramiento del estudiante con el proceso ABP. Esto puede entenderse como una evidencia de que un cambio de escenario en esta etapa del curso es inconveniente.

CONCLUSIONES El uso de este estudio de caso en Química 1 permitió el logro de los objetivos esperados en un proceso ABP, en relación a los objetivos de aprendizaje y las habilidades de comunicación, trabajo en equipo, investigación, etc. La aplicación de esta metodología ha hecho posible desmitificar la creencia de que la Química es una materia muy difícil y ayudó a mejorar la actitud de los estudiantes hacia este curso. Para realizar una investigación más exhaustiva, sería necesario hacer algunos ajustes en la duración del proceso, en el cual sería positivo considerar un mismo escenario que involucre varias unidades del curso.

REFERENCIAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Thomas, J.W.; Hooper, L. J. Chem. Educ. 1998 , 75, 328-331. Phelps, A.J. J. Chem. Educ. 1996 , 73, 301-304. Dinan, F.J. J. Chem. Educ. 1995, 72, 419-421. http://ublib.buffalo.edu/libraries/projects/cases/lucre1.html http://www.elmundo.es/elmundo/2003/08/19/sociedad/1061288216.html http://www.libertaddigital.com:83/php3/noticia.php3?fecha_edi_on=2003-0901&num_edi_on=1213&cpn=1275770218&seccion=SOC_D http://mujer.latercera.cl/2002/08/03/adn.htm