ABP y tics adaptados a los laboratorios de prácticas de química física: su inserción e implementación

- 29 - Pixel-Bit. Revista de Medios y Educación ABP Y TICS ADAPTADOS A LOS LABORATORIOS DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA FÍSICA: SU INSERCIÓN E IMPLEMENTACIÓN PBL AND ICTS APPLIES TO PHYSICAL CHEMISTRY LABORATORIES: ITS INSERTION AND IMPLEMENTATION Antonio Sánchez Coronilla [email protected] Universidad de Sevilla. Departamento de Química Física. Facultad de Química C/ Profesor García González s/n 41012 Sevilla España El trabajo que se presenta está basado en la experiencia docente llevada a cabo en los grupos de laboratorio de las asignaturas Termodinámica Química y Experimentación en Química Física, de primer y segundo curso de la Licenciatura en Química. El objetivo principal de este trabajo ha sido demostrar que el hecho de emplear e integrar el Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) como estrategia didáctica con las Tecnologías de la Información y Comunicación (TICs), es válido y aplicable a cualquier asignatura universitaria de índole práctica que implique a la Química Física. Palabras clave: Enseñanza Virtual, Aprendizaje Basado en Problemas (ABP), anecdotario, TICs. This work presents the obtained results on the context of two experimental subjects entitled Thermodynamic Chemistry and Physical Chemistry Laboratory. The principal goal is to show that the Problem Based Learning (PBL) technique integrated with the new technologies of virtual-teaching works efficiently as new methodologies of teaching Physical Chemistry at the university. Keywords: Virtual-Teaching, problem-based learning (PBL), `anecdotario´, teamwork, ICTs. ISSS: 1133-8482 - Nº 37 Julio - Diciembre 2010 pp. 29 - 42 1. Introducción. El Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) como técnica didáctica, tuvo sus primeras aplicaciones en escuelas de medicina de Canadá y Estados Unidos, con la original idea de plantear problemas reales, lo cual supuso una revolución tanto de los contenidos como de la forma de enseñanza con la que hasta el momento se preparaba a los estudiantes (Morales, 2004). De forma que, una vez presente el problema, se identifica la necesidad del aprendizaje, se busca la información necesaria y se intenta resolver dicho problema. Es decir, se intenta cambiar la orientación de un curriculum convencional basado en temas expuestos por parte de los profesores, donde una vez presentada la información se busca su aplicación en la resolución de un problema. En el ABP, el alumno no es un mero sujeto pasivo que recibe información por parte del profesor, sino que es el propio alumno quien - 30 - Sánchez, A. busca el aprendizaje que considere necesario para resolver los problemas y dudas que se le planteen. Pero hay que prestar atención en que el problema es el interruptor para que los alumnos cubran los objetivos de aprendizaje del curso, y ha de advertirse que el objetivo no es la resolución del problema en sí. Por tanto, el ABP se trata de una estrategia didáctica centrada en el alumno, basado en su trabajo y esfuerzo, lo que les permitirá desarrollar habilidades, actitudes y valores para su mejora personal y profesional. Una característica del ABP es el trabajo en equipo (de varios integrantes dependiendo de las disciplinas), donde el profesor asume el rol de tutor-guía/facilitador-guía, promoviendo la discusión en la sesión de trabajo con el grupo. Durante las sesiones grupales, los alumnos adquieren responsabilidades y toman decisiones, (básico para su formación), asumiendo un aprendizaje constructivo. Es por todo esto que, de acuerdo en el nuevo marco del Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), en el que el alumno es el protagonista del nuevo escenario educativo, el ABP vea su punto álgido y de utilidad como estrategia didáctica. No obstante, la sociedad actual a la que se ha venido a denominar “sociedad de la información”, viene marcada por los avances de las tecnologías de la información y comunicación (TICs). Es por ello que un escenario educativo como el universitario no puede verse desplazado en el empleo de estas nuevas tecnologías, sino que debe ir parejo al transcurrir de los tiempos, y aplicarlas e implementarlas en sus aulas. Esto no es sino innovar, definido por algunos autores como “el arte de aplicar, en condiciones nuevas, en un contexto concreto y con un objetivo preciso, las ciencias, las técnicas, etc.” (Morin, 1998; Salinas, 2004). De ahí que las universidades, conscientes de los cambios que acontecen, hayan comenzado una labor formativa en el empleo de estas nuevas tecnologías en la educación, poniendo a disposición de su profesorado las herramientas para su uso. El empleo de las nuevas plataformas de enseñanza virtual a través de Internet es de gran utilidad como complemento y apoyo a la enseñanza presencial. De todo ello se deduce que será muy positivo el empleo del ABP como técnica didáctica y complementarlo con el uso de las TICs. Los laboratorios de prácticas, donde se suelen agrupar a los alumnos, conviviendo además durante gran número de horas, constituyen un buen escenario para el desarrollo del ABP. Conjuntamente, se puede emplear las plataformas de enseñanza virtual para interactuar con ellos, sirviendo, asimismo, como un elemento de retroalimentación constante. Y es, precisamente, la aplicabilidad del ABP junto con las TICs a los laboratorios de Química Física de lo que trata este trabajo. Tomando como punto de partida su empleo en dos asignaturas independientes, a través de la narración de la experiencia educativa que se presenta, subyace el objetivo de demostrar que es posible su aplicación e implementación a cualquier asignatura de índole práctica que implique al Departamento de Química Física, poniendo de manifiesto su interdisciplinaridad ya que es factible su aplicación tanto para la licenciatura en Farmacia como para la de Química, Facultades en las que este Departamento imparte docencia, ya sea para los planes de estudios actuales como para los nuevos, adaptados al EEES. - 31 - Pixel-Bit. Revista de Medios y Educación 2. Contexto curricular de la experiencia. Datos de las asignaturas Las asignaturas en las que se ha desarrollado esta experiencia son Termodinámica Química y Experimentación en Química Física, ambas pertenecientes al primer ciclo de la Licenciatura de Química. Aunque más adelante se hará una descripción más detallada, enla figura 2 se resumen los datos más generales de ambas asignaturas, obtenidos a partir del Plan de Estudios de la Facultad de Química conducentes al Título de Licenciado/a en Química. Asignatura de primer curso: Termodinámica Química Termodinámica Química, es una asignatura de carácter Troncal de primer curso. En total son 12 créditos los que se han de impartir, de los cuales 9 de ellos pertenecen a una parte teórica y los tres restantes pertenecen a prácticas de laboratorio. En concreto, la experiencia que aquí se presenta está fundamentada en la aplicación a dos grupos de laboratorio. Los alumnos implicados fueron unos veinticinco por grupo. Esta asignatura de introducción a los principios de la Termodinámica se complementa con asignaturas de Química Física de cursos superiores. En lo relativo a conocimientos y destrezas previas se recomienda haber cursado Física, Química y Matemáticas en el Bachillerato. Asignatura de segundo curso: Experimentación en Química-Física Experimentación en Química Física es una asignatura de carácter Troncal de segundo curso y de duración cuatrimestral. Se han de impartir 7.5 créditos y se trata de una Datos de las asignaturas Departamento Química Física Asignatura Termodinámica Química Experimentación en Química Física Ciclo Primero Curso 1 2 Carácter Troncal Duración Anual Cuatrimestral Créditos Totales 12 7.5 Créditos Teóricos 9.0 Créditos Prácticos 3.0 7.5 Figura 1. Datos de las asignaturas - 32 - Sánchez, A. asignatura de índole práctico de introducción al laboratorio en Química Física, sirviendo como complemento de la docencia teórica vista en cursos precedentes, caso de la Termodinámica Química (primer curso, como ya se ha expuesto), y, en el mismo curso, caso de Química Física (asignatura Troncal de duración anual de segundo curso). El presente trabajo se aplicó a un grupo de unos 20 alumnos. Como conocimientos previos se recomienda haber aprobado Termodinámica Química y estar cursando la asignatura de Química Física, aunque como posteriormente se verá, no siempre se daba esta situación ideal. 3. Objetivos En la figura 2 se resumen los principales objetivos teóricos de ambas asignaturas, obtenidos a partir del Plan de Estudios de la Facultad de Química. 4. Metodología. La metodología seguida consta de tres partes vinculadas que indican la aplicabilidad del ABP y las TIC en los laboratorios y su interconexión en el trabajo. 1.- En una primera parte, se efectúa un acercamiento al estado de conocimiento de los alumnos (Branda, 2008; Branda 2009) para lo que se elaboró un test de ideas previas, con el fin de ponerlo a disposición de los alumnos en la plataforma de Enseñanza Virtual. Con todo ello se puede evaluar y estimar la situación de conocimiento en la que se encuentra la persona a la que se va a enseñar, fomentando el aprendizaje significativo. 2.- El ABP se desarrolla siguiendo las siguientes pautas: - Generar en primera instancia un ambiente adecuado para que los grupos reducidos de alumnos, trabajen de manera colaborativa y Termodinámica Química Experimentación en Química Física Objetivos teóricos • Conocer los principios de la Termodinámica y sus aplicaciones a la Química • Utilizar los principales aspectos de la terminología química y, en particular, los de la Termodinámica Química, las convenciones y las unidades de medida • Conocer las características de los diferentes estados de la materia • Conocer las características de los diferentes estados de la materia y las teorías que se usan para describirlos • Desarrollar las ecuaciones de velocidad; interpretación mecanicista de las reacciones químicas • Dominar la terminología científica • Conocer los fundamentos de la mecánica cuántica y su aplicación a la descripción de la estructura y propiedades de los átomos y moléculas • Utilizar las nuevas tecnologías Figura 2. Resumen de los objetivos de las asignaturas - 33 - Pixel-Bit. Revista de Medios y Educación promover la participación del profesor como tutor facilitador del aprendizaje (Hmelo-Silver y Barrows, 2006; Morales y Landa, 2004). Teniendo siempre presente la importancia de fomentar el diálogo profesor alumno (reciprocidad). - Hacerles ver, siguiendo la idea fundamentada en el modelo Bolonia, lo que el profesor pretende de ellos y que lo más importante es “aprender a aprender” (Rué, 2008), tratando de favorecer un “modelo interactivo” de enseñanza. Recopilan, analizan la información y plantean correctamente los resultados, confeccionando en último término los informes correspondientes a las prácticas realizadas. - Estimular a los alumnos para la aplicación de sus conocimientos previos, que aunque no lo crean, los poseen (teniendo presente el test de ideas previas). - Estimular a los estudiantes buscando asuntos de interés para ellos, adaptando los proyectos a las prácticas a realizar en la asignatura relacionándoles la Química con la vida diaria, así como dándoles tiempo para investigar y mostrar sus puntos de vista (Enemark y Kjaersdam, 2008). - La retroalimentación debe ser constante durante todo el proceso de trabajo del grupo, sirviendo de estímulo a la mejora y desarrollo del proceso (Morales y Landa, 2004). La evolución del aprendizaje se sigue mediante la creación de un Anecdotario colocado en la plataforma virtual, en donde plantean sus ideas, opiniones, valoraciones, reflexiones personales, sirviendo para conectar mejor con ellos. De esta manera se pretende desarrollar el espíritu crítico. - Exposiciones y presentaciones en público: los resultados de las pruebas realizadas se estudian individualmente y de manera pública en grupo, implicando a todos los alumnos en el proceso de tratamiento de datos y resultados, implicándose más a fondo en lo que van haciendo, así como hacerles aprender a expresarse en público, fomentando el respeto a los demás, con el objetivo de que aprendan y pierdan el miedo a exponer en público. Además, muchos de los alumnos se cohíben y si no entienden algo no preguntan, y este ejercicio les sirve para que los demás compañeros les ayuden, fomentando el trabajo en equipo. Asimismo, sirve también para prepararlos para una futura entrevista de empleo o de exposición de datos hacia otras personas en reuniones en la que tendrán que hablar en público, promoviendo la toma de decisiones. 3.- En la tercera parte, para facilitar el aprendizaje, se ha creado e incluido material multimedia de índole gráfico en la plataforma de Enseñanza Virtual, en donde se elaboran las prácticas a realizar de manera que sean descritas de manera clara, concisa y efectiva. Los videos y archivos multimedia serán liberados de manera selectiva una vez se haya producido la reunión grupal en público para desarrollar los proyectos de prácticas, de forma que al ver los videos, éstos les sirvan como retroalimentación en su etapa de adquisición de conocimiento y su aprendizaje sea más significativo. 4.1. Planteamiento general del sistema de evaluación Al tratarse de parejas se asegura que trabajen todos y no hagan un uso abusivo de la amistad, evitando que uno de ellos tenga una mayor carga de trabajo. En la evaluación del proyecto tendrá un mayor peso la Evaluación docente 70% sobre 100; un 10% la Autoevaluación y un 20% la Coevaluación (en la plataforma de Enseñanza Virtual se les exponen los criterios específicos para cada - 34 - Sánchez, A. una, que por motivos de espacio no se han incluido aquí). Se valoran tanto el informe como el cuaderno de trabajo de laboratorio, que serán individuales; su participación en la Plataforma Virtual, asimismo se hará un seguimiento de la actitud y forma de trabajar tanto en el laboratorio como en las horas de consulta, que deberán ser aprovechadas. Durante los proyectos, los alumnos realizarán exposiciones públicas, aportarán su visión sobre el trabajo, aparte de una parte de exposición de experiencia personal, también mostrada en el Anecdotario, indicando la posible vinculación con la vida cotidiana, y en sus vidas como opción. Se valorará muy positivamente la capacidad del alumno para afrontar los problemas presentados al realizar el proyecto y la forma de afrontarlos. Al final realizarán un pequeño examen evaluativo de los conocimientos adquiridos en relación a las experiencias realizadas. Los alumnos no presentados deberán concurrir a las convocatorias de junio y/o septiembre. 5. Desarrollo y narración de la experiencia. Teniendo presente la metodología presentada, en la primera sesión se realizó una presentación de las asignaturas y una puesta en común de ambas. Cabe destacar que, como se ha expuesto, son asignaturas pertenecientes a dos cursos diferentes, y que, obviamente, el intervalo temporal no es el mismo. Resultó curioso ver, cómo en Termodinámica Química, asignatura de primero, una mayoría del alumnado era repetidor, dada la obligatoriedad de la realización de las prácticas de laboratorio. Asimismo, en Experimentación en Química Física, también había bastantes repetidores. Ello pone de manifiesto que la disciplina de Química Física en general no es del agrado del alumnado, con el consecuente resultado de suspender y tener que cursarla de nuevo, esto es: repetir. Por tanto, el principal reto al que me enfrentaba era el desagrado por esta disciplina, focalizado en las asignaturas. Con la eventualidad de que los alumnos repetidores, al ser mayoría, infundían desánimo al resto de compañeros que la cursaban por vez primera. Consecuentemente, el panorama era desalentador. Ante esto, había que actuar. Teniendo presente la siguiente frase de Leamnson (1999) “The real goal of teaching is to persuade students to initiate their internal learning processes”, he de comentar que mi planteamiento personal de las asignaturas fue que ellos aprendieran, pues esa es mi función, y ayudarles (Hmelo-Silver y Barrows, 2006). Otro pormenor añadido, era que, en el caso de Termodinámica, al tratarse de alumnos de primero, no estaban versados en el manejo del material de laboratorio y, por lo tanto, no tenían soltura, pues para muchos de ellos era la primera vez que entraban en un laboratorio. Por estos motivos, al formar los grupos, fue conveniente mezclar alumnos repetidores con alumnos de nuevo ingreso. Esta decisión no se encontró lejos de ser criticada, como se podía intuir de los típicos cuchicheos por parte de los alumnos repetidores, puesto que hubieran preferido tener por compañeros a sus amigos de clase. Pero lejos de desalentarme, esta situación me animó, puesto que uno de los objetivos era hacer grupo y generar debate, y esa actitud que tomaban mi hizo pensar que podía ser posible. En ambos casos, para Termodinámica y - 35 - Pixel-Bit. Revista de Medios y Educación Experimentación en Química Física, lo primero que hice fue darles una visión de lo que yo quería de ellos y les aclaré que todo lo que les estaba explicando también lo tenía recogido en unos documentos de mi página Web personal y de mi plataforma virtual, a la cual entramos, como se ilustra a modo de ejemplo en las figuras 3 y 4 (Moreno y otros, 2004; Figura 3. Presentación en la plataforma virtual de la visión del ABP en Termodinámica Figura 4. Presentación de la página Web personal acreditada por la Universidad de Sevilla - 36 - Sánchez, A. Añel, 2008). Manifestando cómo debe ir parejo el desarrollo tecnológico con el avance en las ciencias aplicadas, demandando el empleo de las TICs en la educación (López, 2007; Salinas, 2004). Del contexto de la experiencia, como se extrae del apartado anterior, en lo relativo a conocimientos y destrezas previas, para la asignatura de Termodinámica se ha mencionado la conveniencia de haber cursado Física, Química y Matemáticas en el Bachillerato, mientras que para Experimentación en Química Física se recomendaba haber cursado Termodinámica Química y estar cursando la asignatura de Química Física, aunque esto que es la ides, no siempre se producía. Para conocer el grado de partida en el que se encuentran los alumnos, empleando las TICs de forma activa, en la plataforma se han creado una serie de test de ideas previas (Bernabé, 2008), figura 5, que permite seguir la evolución del alumnado, así como que ellos mismos se autoevalúen (Branda, 2009; Consejo de Investigación y Desarrollo Educativo, 2008). Estos tests, al encontrarse a su disposición en la plataforma, se decidió mantenerlos abiertos durante todo el curso para que ellos accedieran y fueran probando su evolución e irse preparando para el examen teórico. Además esto les servía de retroalimentación de utilidad con respecto a la eficacia de la formación (Bernabé, 2008). Constan de un gran fondo de preguntas y cuestiones que se van organizando aleatoriamente cada vez que se decida realizar la prueba, por lo que difícilmente coinciden los mismos test ya hechos, sin embargo sí pueden coincidir algunas preguntas. Merece la pena comentar que algunas de estas preguntas son las que posteriormente se recogen en los exámenes, de ello también se Figura 5. Ejemplo de un test de ideas previas - 37 - Pixel-Bit. Revista de Medios y Educación les informó a los alumnos, por lo que se les animaba a que realizasen este tipo de pruebas, y que al ser de autoevaluación no importaba la calificación que obtuvieran sino que repercutía en su propio beneficio: el aprendizaje. A modo de ejemplo se eligió un test, se realizó y se puso en común con el grupo en forma de coloquio. Como cabía esperar, de la inspección de los tests y del coloquio se apreciaban las lagunas que presentaban los alumnos. Sobre todo en lo que a conceptos básicos de Química Física se trataban, tales como lo que era una pila o celda electroquímica. Análogamente, en Experimentación en Química Física, al ser asignatura de segundo, los conceptos a desarrollar y el manejo de los programas a emplear requería cierta visión de la asignatura y conocimientos previos que se complementan además con lo que se ve en Química Física del mismo curso. Obviamente, me encontré que algunos de ellos no estaba matriculado en la misma, inconveniente que, desafortunadamente, yo ya preveía, dado la libertad de matrícula. Es más, también por este motivo, algunos de ellos estaba cursando la asignatura teniendo pendiente Termodinámica Química de primer curso. Ante esa tesitura creí conveniente darles siempre una introducción teórica, pero totalmente aplicada de lo que se iba a hacer, explotando sus conocimientos previos. Asimismo, irles convenciendo de que todo está relacionado con la vida cotidiana, y sirve para ellos, de esta manera se intentaba atraer su atención, y hacerles ver para qué sirve lo que iban a hacer, que no se trataban de meras experiencias en un laboratorio (Enemark y Kjaersdam, 2008). A modo de ejemplo, sirva la práctica, en Termodinámica Química, de la determinación de magnitudes termodinámicas a partir de medidas de fuerza electromotriz. En relación a ésta, el planteamiento del problema-caso comenzaba así: se les supuso que estaban contratados en una empresa de móviles en la sección de I+D+i para la invención de nuevas baterías. Y se querían hacer pruebas de cómo le afectaba los factores ambientales, como la temperatura, si variaban los potenciales o eran estables. Ya que si una persona se va a la playa o a la nieve y necesita contactar con alguien, el terminal debe seguir funcionando, debe ofrecer fiabilidad. Los alumnos se involucraron personalmente en la práctica. Se sentían como si efectivamente formaran parte de una empresa y querían colaborar. Buscaban bibliografía y estaban motivados, y lo más satisfactorio, los repetidores estaban colaborando de forma entusiasta, como si nunca hubieran realizado la práctica. Los resultados experimentales muestran como al disminuir la temperatura, aumentaba la fuerza electromotriz. Teniendo esto presente, en un debate grupal surgió el tema de que propusieran un ejemplo cercano del empleo del frío para aumentar el potencial de una batería, tal y como recogía el resultado de la práctica. Entre una de las respuestas se planteó que alguno de ellos, cuando los mandos a distancia de sus televisores no respondían, introducían las pilas cierto tiempo en el congelador de los frigoríficos de sus casas, y al cabo de este tiempo podían cambiar los canales con el mando, pues volvía a funcionar. Y eso fue animando el debate. En el campo práctico hay que prestar especial atención a la recogida y registro de datos por parte de los alumnos. Y, es que, tienen tendencia a anotar los datos de forma desorganizada sin el empleo correcto de un cuaderno de laboratorio, prestando más atención al manejo de los aparatos que a la