Laboratorios virtuales

Resumen: La tendencia actual en el ámbito educativo es promover la participación activa y el aprendizaje autónomo del alumnado en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Las Tecnologías de la Información y de la Comunicación (TIC) son una herramienta muy útil para el aprendizaje independiente de los alumnos y un recurso que fomenta dicho aprendizaje son los laboratorios virtuales. En este trabajo se propone una implementación de los laboratorios virtuales como una herramienta TIC para la realización de prácticas experimentales virtuales en la asignatura de Biología, perteneciente al segundo curso de Bachillerato.

 

Palabras clave: Bachillerato; Biología; Laboratorios virtuales; Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC); Proceso enseñanza-aprendizaje; Aprendizaje autónomo

 

Abstract: Encouraging students’ active participation and autonomous learning in the teaching-learning process is the current trend in education. Information and Communication Technologies (ICT) are a very useful tool for students’ independent learning, and one resource that promotes such learning is virtual laboratories. This paper proposes to implement virtual laboratories as an ICT tool for virtual experimental practice in Biology, which belongs to the second year of the Baccalaureate. 

 

Keywords: Baccalaureate; Biology; Virtual laboratories; Information and Communication Technologies (ICT); Teaching-learning process; Autonomous learning.

LABORATORIOS VIRTUALES 

Las ciencias de la naturaleza tienen un papel protagonista en la sociedad actual y debido a su alto contenido teórico hace que su contenido práctico en la enseñanza se quede un tanto en el olvido. Actualmente, la involucración del alumno en su propio proceso de aprendizaje está promoviendo e impulsando que los estudiantes participen de forma activa, autónoma y auto reguladora en su proyecto educativo personal, reflexionando sobre sus propias experiencias. En este sentido, las herramientas y actividades que promueven la retroalimentación del proceso enseñanza-aprendizaje del alumnado están adquiriendo relevancia, ya que permiten obtener unos mejores resultados de dicho proceso. Existen muchos instrumentos mediante los cuales esto se puede llevar a cabo siendo uno de ellos los laboratorios virtuales.

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) están cada vez más integradas en el aula y éstas deben ser empleadas con el fin de maximizar sus utilidades. La incorporación de las TIC en la enseñanza proporciona un espacio de reflexión acerca de su aportación al trabajo práctico en las ciencias. La aplicación de las TIC al trabajo experimental se da mediante diversos y diferentes recursos informáticos, la cantidad y variedad de los cuales ha aumentado paulatinamente en la última década. Los laboratorios virtuales son una herramienta tipo TIC que ofrece conocimientos y simulaciones de experimentos a los alumnos mediante el uso de un ordenador.

Las prácticas de laboratorio, son un elemento poderoso que ofrece la posibilidad de poner en práctica la teoría aprendida en clase, así como desarrollar habilidades indispensables para la investigación científica. Así, son un elemento fundamental en la enseñanza tanto de la biología como de la geología en la Educación Secundaria Obligatoria y en el Bachillerato. Por ello, deben ser una herramienta de aprendizaje y no una mera actividad en la que en muchas ocasiones se toma como tiempo para divertirse y perder clase.

En esta propuesta de intervención se plantea la integración de los laboratorios virtuales en la materia de Biología de 2º de Bachillerato mediante en uso de simuladores virtuales. Por un lado, se pretende conseguir que los alumnos se familiaricen con las técnicas de laboratorio más importantes que se usan hoy en día en las ciencias experimentales, en concreto, las empleadas en el ámbito bio-sanitario. Y, por otro lado, mediante un cuestionario se pretende conocer la opinión, interés y funcionalidad que los alumnos ven en el uso de los laboratorios virtuales en el aula.

Los laboratorios virtuales

La TIC están cada vez más presentes en la vida cotidiana y claro ejemplo de ello es el uso de éstas en la educación. Los entornos multimedia y las aplicaciones son ampliamente utilizadas en la educación ya que ofertan gran variedad de recursos didácticos, como se ha descrito en apartados anteriores.

Los laboratorios virtuales son un recurso didáctico de carácter específico y una de las aplicaciones de las TIC (López, 2009).  Estos e-laboratorios se tratan de simuladores interactivos de laboratorios presenciales tradicionales donde los alumnos mediante la tecnología web, reciben información y realizan actividades interactivas de manera autónoma (Vázquez, 2009; López, 2009; Acosta y Riveros, 2012).

Los programas empleados en los laboratorios virtuales son una herramienta muy útil para fomentar el aprendizaje constructivista o un aprendizaje que impulse el cambio conceptual. Los alumnos podrán crear sus propias hipótesis y éstas podrán ser testadas por ellos mismo, lo cual es uno de los pilares del enfoque didáctico constructivista. Para que este proceso sea el correcto se deberán diseñar prácticas virtuales las cuales ayuden a los alumnos a reflexionar continuamente sobre la información recibida (Vázquez, 2009; Acosta y Riveros, 2012).

La existencia de los laboratorios virtuales no implica que la calidad de la educación mejore, sino que facilita la docencia y el aprendizaje reforzando conceptos previamente explicados en el aula. Los programas informáticos se convierten en los protagonistas del aprendizaje, pero el profesor debe emplear las estrategias adecuadas, así como los recursos necesarios para que el proceso enseñanza-aprendizaje sea el correcto, con la participación activa de lo alumnos (Vázquez, 2009; Acosta y Riveros, 2012).

Metodología

La propuesta que se desarrolla en este trabajo consiste en la implantación de los laboratorios virtuales en un aula de Biología de 2º de Bachillerato, y el posterior análisis de la efectividad y uso de los mismos por parte del alumnado. Para ello el docente elaborará un cuestionario que será respondido de manera individual y anónima por los alumnos.

Esta implantación de ha llevado acabo en un centro educativo que esta dotado te material tecnológico en todas las aulas. Éstas están dotadas de ordenador y pizarra electrónica. Debido a ello, la implantación se ha podido llevar a cabo sin ningún contratiempo.

Cabe decir que para que esta implantación y los resultados obtenidos sean más fiables, la tiempo de análisis debería ser al menos una evaluación y un mayor número de destinatarios.

La metodología que se ha empleado para llevar a cabo esta implantación ha sido la siguiente:

1. Observación de las características del alumnado, del grupo, del aula y de los recursos disponibles para decidir que TIC es la más idónea para llevar a cabo la implantación.

2. Selección de qué prácticas experimentales se llevarán a cabo mediante los laboratorios virtuales y en qué momento tanto de la semana de impartición de la unidad didáctica, como el momento durante la sesión (como actividad introductoria o como actividad para fijar conceptos).

3. Selección de los laboratorios virtuales adecuados para cada práctica elegida.

4. Desarrollo de las actividades experimentales con los laboratorios virtuales en el aula.

5. Búsqueda del cuestionario para evaluar el uso de los laboratorios virtuales en el aula.

6. Análisis de los resultados obtenidos y comparación de éstos con otros estudios similares.

Las herramientas TIC utilizadas

Existen infinidad de laboratorios virtuales sobre Biología online y el sitio web elegido para llevar a cabo esta implementación ha sido la pagina de la Universidad de Utah, en Estados Unidos.

Los laboratorios virtuales disponibles en esta universidad han sido elegidos por varias razones. En primer lugar, porque son adecuados a la materia impartida en el aula. En segundo lugar, por su sencillez en el uso, ya que son muy intuitivos y el inglés no supone un impedimento para llevar a cabo la actividad. Y, en tercer lugar, porque esta página no requiere registrase previamente para poder hacer uso de los laboratorios virtuales.

Análisis de los resultados

Las actividades realizadas en el aula a través del uso de los laboratorios virtuales fueron realizadas por los alumnas de manera muy satisfactoria. Tan pronto se les comunicó que se realizarían actividades experimentales con estas herramientas TIC su actitud fue de curiosidad y motivación. Esta actitud se mantuvo durante todo el desarrollo de las actividades experimentales.

Se pudo constatar (fig. 1) que ningún alumno ha encontrado difícil la realización de las actividades en los laboratorios virtuales. En el caso de que durante la experimentación virtual haya surgido algún problema o error en el laboratorio virtual, el 70 por cierto de los alumnos ha sabido la causa del problema, contra tan sólo un 20% que no pudo determinar el origen del mismo.

También es interesante advertir que un 73% de los estudiantes pudo acceder a los enlaces propuestos desde sus casas. Estos enlaces eran laboratorios virtuales en los cuales poder practicar de nuevo lo trabajado en el aula. No obstante, otro 73% de los alumnos ha admitido no usar los laboratorios virtuales en su casa.

Tras las actividades, la totalidad del alumno manifestó su predisposición a volver a realizar más tareas mediante el uso de los laboratorios virtuales. No obstante, se comprobó que un 64% de los estudiantes no mostrarían mayor interés en las actividades experimentales virtuales en el hipotético caso de que supiesen que serían evaluados sobre el conocimiento en el uso de los mismos, así como sobre los conceptos experimentales.

Finalmente, la mayoría de los alumnos consideró que tanto el grado de aprendizaje como la dificultad en el uso de los laboratorios virtuales es medio.

Discusión de los resultados

El uso de los laboratorios virtuales en el aula de 2º de Bachillerato resultó muy interesante y motivadora para los alumnos. Las actividades se realizaron mejor de lo previsto y durante ellas se pudieron apreciar varias de las ventajas que ofrecen las TIC y los laboratorios virtuales.

Las ventajas más destacadas fueron sobre todo el fomento del aprendizaje constructivista y el aumento en el interés y motivación de los alumnos (Nájera y Méndez, 2007; Vázquez, 2009; Acosta y Riveros, 2012; Palomar, 2009). Curiosamente, además, los alumnos respondieron negativamente cuando se les preguntó si prestarían mayor interés en las actividades si supieran que iban a ser evaluados.

Según Pink (2010) las claves para conseguir la motivación del alumnado es clave fomentar la autonomía de los alumnos, que éstos consigan maestría en la materia y, por último, que los alumnos entiendan el propósito de lo que están haciendo. Según estas bases y lo vivido en la implementación, los laboratorios virtuales fomentan la autonomía de los alumnos, ya que cada alumno individualmente en su ordenador puede hacer las actividades de los laboratorios virtuales de forma independiente y por sí mismo.

En segundo lugar, gracias a la batería de ejercicios disponibles en el laboratorio virtual utilizado los alumnos consiguen maestría en el área puesto que la dificultad de las actividades va in crescendo según las van superando.

Y, por último, aunque no por ello menos importante, los alumnos son muy conscientes del propósito de lo que van haciendo porque las prácticas experimentales propuestas por el laboratorio virtual son prácticas muy aplicadas a la Biología de hoy en día, como por ejemplo el análisis de la huella genética para saber si un individuo ha cometido un crimen, o la creación de una planta transgénica resistente a una plaga de insectos mediante la ingeniería genética.

Por lo que respecta al uso del ordenador, la mayoría de los alumnos afirmaron que lo usan tanto en casa (73%) como en el instituto (82%), aunque lo hagan con poco frecuencia en este último. Un estudio realizado por la Universidad de Barcelona en el que se analizan los usos y los abusos de las TIC en los adolescentes obtuvieron datos similares, afirmando que un 88.2% de los adolescentes hacía uso de las TIC en casa, y un 70% en los centros de estudios (Castro, Garín, Bartrina, Díaz, Marqués, Mercader, Mozo, Rodríguez y Sabaté, 2014).

Según la implementación llevada a cabo en esta propuesta y el estudio analizado, hay una inversión de los valores, ya que en el presente trabajo los alumnos usan más el ordenador en el centro escolar que en casa, y en el estudio realizado por la Universidad de Barcelona ocurre al revés. Estos datos se deberían comparar con más estudios similares, pero, de todas formas, es posible que los datos aquí obtenidos no reflejen la realidad teniendo en cuenta que muchos alumnos han afirmado que utilizan los ordenadores en el centro con muy poca frecuencia.

El uso de las TIC en los adolescentes de hoy en día ha incrementado mucho y ha estado presente desde etapas muy tempranas de su proceso formativo (Castro et al., 2014). Esto puede que sea una de las cuales por las que el 100% de los alumnos ha respondido negativamente ante la dificultad del uso del laboratorio virtual. A pesar de ello, en el caso de que algo les saliera mal en el transcurso de la actividad experimental, el 20% no ha sido capaz de averiguar la causa de dicho error que le impide avanzar.

Los cuestionarios realizados por los alumnos afirmaron las observaciones hechas durante la implementación. En éstas se puede observar que la mayoría de estudiantes respondieron afirmativamente a las preguntas sobre el uso de los laboratorios virtuales en sus casa y la repetición de este tipo de actividades. Estas respuestas están dentro de lo esperado ya que en varios estudios relativos al impacto y repercusión de las TIC en el aula se asocia positivamente el uso de estas herramientas y la mejora en los aprendizajes, aunque esta última está por ver ya que no ha habido acceso a los exámenes de evaluación (Urkijo, 2004; Gértrudix y Gértrudix, 2007). Según estos estudios el uso de las TIC en educación secundaria es altamente positivo, siendo además los alumnos conscientes de ello y haciendo uso de estas herramientas informáticas tanto para los estudios como el ocio.

Por último, y en cierta medida en relación al interés de los alumnos en los laboratorios virtuales, la mayoría afirman haber entrado desde sus casa a los enlaces de laboratorios virtuales propuestos. No obstante, y un tanto incomprensiblemente, el 73% afirma que no ha usado el laboratorio virtual. De estas dos preguntas se puede inferir que los alumnos han mostrado interés por los laboratorios virtuales ya que han entrado en ello. Pero, a su vez, algo les ha frenado a hacer uso de los mismo. Sería muy interesante saber la razón por la cual casi ningún alumno ha practicado en casa; por un lado, para saber si la elección de los laboratorios virtuales no ha sido la correcta, y, por otro, para saber qué es lo se debería mejorar en éstos para que los alumnos quieran usarlos de manera frecuente como actividad experimental formativa desde sus casas.

En definitiva, los resultados obtenidos en el aula de 2º de Bachillerato demostraron que los laboratorios virtuales son una herramienta TIC útil para la enseñanza de la Biología en dicho curso. Así mismo, los alumnos sienten que aprenden usando estas herramientas TIC, y tanto su motivación como interés en los contenidos experimentales aumenta mediante las actividades realizadas en este tipo de laboratorios.

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