UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Buenos Aires
Tesista: Diego J. Chiarenza Directores de tesis: Dra. Zulma Cataldi Dr. Claudio Dominighini
Proyecto de Investigación y Desarrollo
La Didáctica de la Química y el uso de TICs en su enseñanza en cursos universitarios iniciales, 2008-2011. Programa “Tecnología Educativa y
enseñanza de la Ingeniería” . UTN – FRBA
Diego J. Chiarenza (2011)
Cataldi, Z., Chiarenza, D., Dominighini, C. Donnamaría, C. y Lage, F. (2010): TICs en la enseñanza de la Química: Propuesta para la selección del Laboratorio Virtual de Química, XII Workshop de Informática y Ciencias Computacionales, El Calafate, Argentina Cataldi, Z., Dominighini, C. y Chiarenza, D. (2010): Selección del Laboratorio Virtual de Química, XXVIII Congreso Argentino de Química, Buenos Aires, Argentina Chiarenza, D. (2010): TICs Aplicadas en Educación: Simuladores y
Laboratorios virtuales de Química (LVQ) en la enseñanza de la Química Básica, I Jornadas de Tecnología Educativa “Retos de la
Educación 2.0”, Universidad Tecnológica Nacional, Buenos Aires, Argentina
Chiarenza, D. (2011): Laboratorios Virtuales para la Enseñanza de la Química, relevamiento y evaluación, XV Reunión de Educadores de Química, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
Cataldi, Z., Chiarenza, D., Dominighini, C. (2011): Hacia una didáctica Sustentable de la Química, VII Conferencia Internacional de Ingeniería y Educación Informática - (ICECE 2011) , Guimarães, Portugal
Diego J. Chiarenza (2011)
Marco Teórico
Marco Metodológico
Resultados
Conclusiones
Líneas futuras de investigación Diego J. Chiarenza (2011)
Marco Teórico Teorías del Aprendizaje
EJES de Desarrollo
Química Tecnologías de la Información y la Comunicación
Marco TeĂłrico ďƒ Recorrido
Diego J. Chiarenza (2011)
Didáctica moderna Consecuencias Modelo constructivista
Selección Etoquímica de los contenidos La simbología, los modelos, los cálculos, las definiciones teóricas y los grafismos se presentan en casos muy necesarios y después de que la etoquímica le diera paso (de lo concreto a lo abstracto)
Atención a la diversidad
Facilita la comprensión
Secuencia de aprendizaje: va de lo observable al planteo de hipótesis y a la corroboración por la experimentación
Imagen epistémica correcta de la Química
Uso del laboratorio para investigaciones dirigidas
Carácter experimental de la Química
Se ve como una ciencia comprensible con mucho sentido y necesaria
Estudiantes Motivados
Marco TeĂłrico ďƒ Recorrido
Diego J. Chiarenza (2011)
La
sociedad ha cambiado con la aparición de las TICs. Los estudiantes son “Nativos digitales”
Recursos
que facilitan y posibilitan el acceso a vías de aprendizaje vedadas sin las TICs (modelos multimedia, simuladores interactivos, ambientes virtuales protegidos, etc.)
Estudiantes Motivados
Diego J. Chiarenza (2011)
Laboratorios Virtuales Simuladores Diego J. Chiarenza (2011)
Simuladores (computacionales) Modelización de situaciones o entidades que por algún motivo se desea representarlas por medio de una herramienta informática. Laboratorios Virtuales de Química (LVQ) Son herramientas informáticas que simulan un laboratorio de ensayos químicos desde un entorno virtual de aprendizaje.
Diego J. Chiarenza (2011)
Marco TeĂłrico ďƒ Recorrido
Diego J. Chiarenza (2011)
Simuladores (computacionales) Modelización de situaciones o entidades que por algún motivo se desea representarlas por medio de una herramienta informática. Laboratorios Virtuales de Química (LVQ) Son herramientas informáticas que simulan un laboratorio de ensayos químicos desde un entorno virtual de aprendizaje.
Diego J. Chiarenza (2011)
Riesgo cero
Costo cero de repetici贸n
Acceso permanente Autoaprendizaje
No genera desechos
Prof. Diego J. Chiarenza (2010)
Ausencia de contacto con el material real
Muchos, los mejores, estĂĄn en inglĂŠs
No todos ofrecen un manejo intuitivo
Pueden estar disociados de los contenidos curriculares
Prof. Diego J. Chiarenza (2010)
Desarrollo del Marco Teórico
Didáctica de las ciencias
Didáctica de la Química
Enseñando con TICs
Laboratorios Virtuales para enseñar Química
◦ Ciencia ◦ Constructivismo ◦ Hacia una didáctica constructivista de la ciencia ◦ La Química como ciencia y tecnología ◦ La Química como disciplina de enseñanza y aprendizaje ◦ ◦ ◦ ◦
Tecnologías de la Información y la Comunicación Enseñando con TICs, la Tecnología Educativa Evaluación de la enseñanza mediada por TICs Las TICs en la enseñanza de la Química
◦ Aprender haciendo: Simuladores y Laboratorios Virtuales como objetos de enseñanza y aprendizaje ◦ Laboratorios Virtuales de Química (LVQ)
Desarrollo del Marco Teórico
Didáctica de las ciencias
Didáctica de la Química
Enseñando con TICs
Laboratorios Virtuales para enseñar Química
◦ Ciencia ◦ Constructivismo ◦ Hacia una didáctica constructivista de la ciencia ◦ La Química como ciencia y tecnología ◦ La Química como disciplina de enseñanza y aprendizaje ◦ ◦ ◦ ◦
Tecnologías de la Información y la Comunicación Enseñando con TICs, la Tecnología Educativa Evaluación de la enseñanza mediada por TICs Las TICs en la enseñanza de la Química
◦ Aprender haciendo: Simuladores y Laboratorios Virtuales como objetos de enseñanza y aprendizaje ◦ Laboratorios Virtuales de Química (LVQ)
EJES de Desarrollo
Relevamiento Análisis cuantitativo de la situación de los LVQs en el mercado
Evaluación Análisis cualitativo y cuantitativo como recurso tecnológico y en la aplicación Diego J. Chiarenza (2011)
Relevamiento a partir de motor búsqueda ◦ Buscar ◦ Clasificar
Evaluación a partir de la aplicación ◦ Evaluación Heurística: Planilla ◦ Test de usuarios: Encuesta
Diego J. Chiarenza (2011)
Buscar
en internet mediante el motor de búsqueda más popular (en español, portugués e ingles)
Clasificar
los sitios o softwares mediante definición de
Laboratorio Virtual de Química
Diego J. Chiarenza (2011)
a) Brindan informaciรณn, actividades para resolver o prรกcticas de laboratorio pero en formato texto con algunas animaciones, imรกgenes o video. No proponen interactividad con el usuario o es muy escasa y simple.
Diego J. Chiarenza (2011)
b) Simulaciones con interactividad con el usuario
Diego J. Chiarenza (2011)
c) Verdaderos simuladores de un laboratorio de qu铆mica, permiten la interacci贸n virtual plena de los usuarios con materiales de laboratorio como reactivos y recipientes de vidrio entre otros.
Diego J. Chiarenza (2011)
Evaluación Heurística
◦ Análisis del material fuera de su contexto de aplicación ◦ Se descarta la interactividad del material con los usuarios. ◦ Análisis del software como tal y como herramienta de enseñanza.
Test de Usuarios
◦ Mirada en el contexto de aplicación. ◦ Planteo de una estrategia de aplicación de un LVQ con estudiantes y profesores, en el dictado de cátedras de Química de escuelas medias. ◦ Relevamiento de datos mediante instrumentos adecuados: encuestas. ◦ Se tienen en cuenta las dimensiones e indicadores que hacen referencia a la influencia del material en el proceso de enseñanza y aprendizaje a partir de la interactividad.
Diego J. Chiarenza (2011)
¿Qué evaluar?
¿Cómo evaluar?
- Dimensiones
- Estrategia
- Indicadores
- Instrumentos
Diego J. Chiarenza (2011)
Observar minuciosamente cada LVQ Diseñar las Dimensiones e Indicadores que se desean analizar Desarrollar el instrumento de Evaluación: Planilla de Evaluación Heurística Evaluar cada LVQ siguiendo los indicadores previstos Diego J. Chiarenza (2011)
Seleccionar los LVQs para implementar Diseñar las Dimensiones e Indicadores que se desean analizar Confeccionar las encuestas para profesores y para estudiantes Establecer estrategia: 5 profesores en 2 cátedras de Química cada uno = 10 cursos analizados Instruir brevemente a los profesores en el uso del material: VLabQ – Model ChemLab – Virtual ChemLab
Curso correspondiente a C贸digo de Clasificaci贸n de docente cada docente curso Curso A 1A Docente 1 Curso B 1B Curso A 2A Docente 2 Curso B 2B Curso A 3A Docente 3 Curso B 3B Curso A 4A Docente 4 Curso B 4B Curso A 5A Docente 5 Curso B 5B Diego J. Chiarenza (2011)
Evaluación Heurística
Test de Usuarios
Diseñar las Dimensiones e Indicadores que se desean analizar Desarrollar la Planilla de Evaluación Heurística Diseñar las Dimensiones e Indicadores que se desean analizar
Puesta a prueba
Confeccionar las Encuestas para profesores y para estudiantes Diego J. Chiarenza (2011)
Relevamiento
LVQ encontrados y su clasificación
Diferenciados
Evaluación
Evaluación Heurística
Tabulación de las planillas de análisis
Test de Usuarios
Tabulación de encuestas y cuantificación de datos Diego J. Chiarenza (2011)
Gran cantidad de sitios en la web que se presentan como LVQs pero no todos se ajustan a la definición Clasificación: a) 4 sitios b) 8 sitios c) 7 sitios
Diego J. Chiarenza (2011)
QuimiLab
VLabQ y QGenerator
Virtual Chemistry Lab
IrYdium Chemistry Lab
Crocodile Chemistry
Virtual ChemLab
Model ChemLab
Tabla de características de cada uno: - Desarrollador - Características técnicas - URL - Idioma - Captura de pantalla
Diego J. Chiarenza (2011)
QuimiLab
VLabQ y QGenerator
Virtual Chemistry Lab
IrYdium Chemistry Lab
Crocodile Chemistry
Virtual ChemLab
Model ChemLab
Selección para evaluar
Resultados de la Evaluación Heurística Denominación Autoría Corporativa Autoría Institucional
LVQ1 Model Chemlab Model Science Software No tiene
VLabQ Sibees Soft No tiene
Autoría Nominal
No tiene
No tiene
Woofield, Brian; Swan, Richard; Bodily, Grag; Allen, Rob
Año de edición / Versión Dimención Tecnológicas Soporte en el que se presenta
2007 / 2.5
2002 / 1.0
2006 / 2.5
Internet y CD
CD
CD con libro de actividades
Requisitos de Hardware
No hay detalle
Pentium 500 Mhz, 128 MB de RAM, resolución de video 800 x 600, unidad de CD para su instalación y 600 MB libres en HD
Requisitos de Software
No hay detalle
Pentium II 450 Mhz o superior, 512 MB de RAM (1 GB recomendable), resolución de video 800 x 600 y unidad de CD para su instalación No hay detalle
Requisitos Sistema
Windows 95/98/Me/xp/NT 3.51 o superior Windows XP o superior
Windows 2000, xp o superior
Requisitos de Conexión Valoración de Instalación Velocidad de ejecución Problemas con la ejecución Nivel de usabilidad intuitiva
No hay detalle Sencilla Muy buena Ninguno Alto
No hay detalle Sencilla Muy buena Ninguno Alto
No hay detalle Sencilla Aceptable Algo lenta Medio
Navegación interna
Ventana con todas las prácticas que están disponibles
Ventana con todas las prácticas que están disponibles
Puertas virtuales del tipo de Laboratorio (Química Orgánica e Inorgánica), Libro virtual con las prácticas y Mesadas clasificadas en forma temática
Simple, muy buena
Muy buena
Español
Inglés
Valoración global de la navegación Simple, muy buena interna Idiomas en los que se presenta Español e Inglés
LVQ2
LVQ3 Virtual ChemLab Pearson Prentice Hall Brigham Young University
Quick Time 5.0 o superior
Lenguaje multimedial
Cuenta con lenguaje en formato texto, imágenes fijas, gráficos y tablas, no tiene videos o animaciones, ni sonidos
Lenguaje en formato texto, imágenes fijas, Lenguaje en formato texto, imágenes fijas, gráficos, tablas y animaciones (precarias), gráficos, tablas, sonidos y animaciones (muy no tiene video ni sonido buenas), no tiene video
Imágenes y grafismos Calidad de imágenes y grafismos Estética Calidad de sonido y de articulación
2D Buena Aceptable No tiene
2D Aceptable Aceptable No tiene
3D Excelentes Excelente Excelente
Resultados de la Evaluación Heurística Denominación Autoría Corporativa Autoría Institucional
LVQ1 Model Chemlab Model Science Software No tiene
VLabQ Sibees Soft No tiene
Autoría Nominal
No tiene
No tiene
Año de edición y Versión Dimención Pedagógicas
2007 / 2.5
2002 / 1.0
Detalle de contenidos, objetivos, etc.
No se especifican explicitamente
No se especifican explicitamente
Se organizan graficamente por Puerta Virtual de acceso al laboratorio y por Mesadas Virtuales de trabajo
Aceptable
Baja
Alta
Aceptable
Aceptable
Alta
Ninguna. Solo lista de prácticas Bajo grado
Ninguna. Solo lista de prácticas Bajo grado
Ninguna. Agrupación temática. Grado medio
Alto grado
Alto grado
Alto grado
No tiene
No tiene
No tiene
No tiene
No tiene
En el libro complementario
No tiene
No tiene
En el libro complementario
Tendencia pedagógica que subyace
Ninguna
Ninguna
Ninguna
Información de tutorías o complemento didáctico
Ninguna
Ninguna
Posibilidad de contacto web desde el software con una página del docente
Calidad y adecuación a procesos formativos
Aceptable para el autoaprendizaje y muy adecuado para procesos presenciales y semipresenciales
Aceptable para el autoaprendizaje y muy adecuado para procesos presenciales y semipresenciales
Bueno para el autoaprendizaje y muy adecuado para procesos presenciales y más aun semipresenciales
Diferencia de versiones
Profesional cuenta con Lab Wizard (generador de Licencia para docente cuenta con QGenerator prácticas) el Standard no lo trae (generador de prácticas)
Complejidad y profundidad de los contenidos Claridad en la organización de contenidos Secuencia de los contenidos Carácter autodidacta Adapatación a variedad de propuestas pedagógicas Elementos de refuerzo Elementos de interpelación y/o autoevaluación Elementos de profundización o ampliación
LVQ2
LVQ3 Virtual ChemLab Pearson Prentice Hall Brigham Young University Woofield, Brian; Swan, Richard; Bodily, Grag; Allen, Rob 2006 / 2.5
Abonando una licencia el docente puede recibir y enviar tareas desde un sitio a los estudiantes.
Otros indicadores Costos (al 19/02/2011)
Comercialización Limitaciones de demo Formas de pago
Profesional U$D 124,99.- + envío Standard U$D 29,99.- + envío Por internet Solo cuenta con 7 prácticas y el Lab Wizard no puede guardar las prácticas creadas Tarjeta de crédito o depósito en Cta. Cte.
U$D 156.- incluido el envío
U$D 23.- aproximadamente
Compra directa por mail
En librerías reales o virtuales
Solo cuenta con 5 prácticas
No hay demos
Transferencia bancaria o WesterUnion
Según el comercio
Resultados del Test de Usuarios a Docentes Código de curso Contexto de apicación Curso Modalidad Gestión Educativa Materia Tipo de Laboratorio Real (1.4.6.)* Frec. de uso del Lab. Real (1.4.7.)* Uso de LVQs por el curso Formato en que se brinda el LVQ Total de estudiantes por curso Estudiantes que usaron el LVQ % de estudiantes que usaron LVQ Nivel académico general Modo de uso del LVQ Experiencia en el uso de LVQ Modo de aplicación LVQ utilizado Práctica realizada Corresponde al Diseño Curricular Proceso formativo
Docente 1 Curso A Curso B 1A 1B
Docente 2 Curso A Curso B 2A 2B
Docente 3 Curso A Curso B 3A 3B
Docente 4 Curso A Curso B 4A 4B
Docente 5 Curso A Curso B 5A 5B
2º Polim. 2º Polim. 2º Polim. 2º Polim. 2º Polim. 2º Polim. 2º año 2º Polim. 2º Polim. 2º Polim. Ec. y Gest. Hum. y Soc. Ec. y Gest. Cs. Nat. Hum. y Soc. Ec. y Gest. Sec. Básica Hum. y Soc. Ec. y Gest. Ec. y Gest. Estatal Estatal Privada Estatal Estatal Estatal Estatal Privada Estatal Estatal Química Química Química Química Química Química Físico Química Química Química Química k c a a b e g a e c f c b b b d c c d d Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Nunca antes Lab. Informát. CD a c/u Lab. Informát. Lab. Informát. Lab. Informát. Lab. Informát. Lab. Informát. CD a c/u Lab. Informát. Lab. Informát. 25 22 27 19 23 22 32 24 27 22 20 22 23 15 19 18 29 24 20 22 80,00% 100,00% 85,19% 78,95% 82,61% 81,82% 90,63% 100,00% 74,07% 100,00% Aceptable Bueno Aceptable Bueno Deficiente Bueno Aceptable Aceptable Deficiente Aceptable Individual Individual Individual Grupal Grupal Grupal Grupal Individual Grupal Grupal Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna Ninguna VLabQ Destilación Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Semi-Pres.
VLabQ Reversibilidad Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Presencial
VLabQ Destilación Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Semi-Pres.
VLabQ Reversibilidad Sí Presencial
VLabQ Titulación Sí Presencial
Fin con el que se usó el LVQ (1.3.1.)*
c
ayb
a
a
b
a
c
ayb
c
c
Articulación del LVQ Datos de la experiencia Encuentro de los estud. con el LVQ Aspectos que dificultaron (2.1.3.)* Beneficios de usar el LVQ (2.1.4.)* Grado de comodidad con el LVQ El LVQ potencia el uso del Lab. Real El LVQ potencia el aprendizaje
Teoría
Lab. Real
Lab. Real
Lab. Real
Lab. Real
Teoría
Teoría
Evaluación
Teoría
Lab. Real
Muy bueno Muy bueno Muy bueno Muy bueno Muy bueno Muy bueno Bueno Muy bueno Muy bueno Muy bueno e f f f f f c f f f byc b, d y e bye a, b y e a, b y d ayb byc b, d y e a, b y c a, b y c Muy alto Muy alto Muy alto Muy alto Alto Muy alto Muy alto Muy alto Alto Muy alto N/C Enormemente Bastante Bastante Enormemente Enormemente Bastante Bastante Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente
LVQ potencia la motivación en estud.
Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente Enormemente
Conclusiones del docente Uso de LVQs por el docente Calificación de la experiencia Implementaría nuevamene un LVQ
Nunca antes Muy buena Sí, definitivamente
Nunca antes Muy buena Sí, pero con condiciones
Nunca antes Muy buena Sí, definitivamente
Nunca antes Muy buena Sí, definitivamente
Nunca antes Muy buena Sí, definitivamente
Resultados del Test de Usuarios a Estudiantes Docente 1 Docente 2 Docente 3 Docente 4 Docente 5 Curso A Curso B Curso A Curso B Curso A Curso B Curso A Curso B Curso A Curso B 1B 2A 2B 3A 3B 4A 4B 5A 5B 1A
Código de curso Datos numéricos generales Totales Total de estudiantes por curso 22 27 19 23 22 32 24 27 22 243 25 Estudiantes que usaron el LVQ 22 23 15 19 18 29 24 20 22 212 20 % de estudiantes que usaron LVQ 80,00% 100,00% 85,19% 78,95% 82,61% 81,82% 90,63% 100,00% 74,07% 100,00% 87,24% Calificación del encuentro con la actividad del LVQ Muy buena 201 94,81% Buena 8 3,77% Aceptable 3 1,42% Deficiente 0 0,00% Muy deficientes 0 0,00% Comodidad que le brindó el trabajo con el LVQ Muy Alta 176 83,02% Alta 19 8,96% Aceptable 17 8,02% Baja 0 0,00% Muy Baja 0 0,00% Sensación que le ha provocado el uso de LVQ Motivación por aprender Química 109 51,42% Atracción por el software 97 45,75% Rechazo 0 0,00% Indiferencia 6 2,83%
Muy buena Buena Aceptable Deficiente
Muy Alta Alta Aceptable Baja
Motivación por aprender Química Atracción por el software Rechazo
Resultados del Test de Usuarios a Estudiantes
Indispensable
Caracterizaci贸n del uso de LVQs para el aprendizaje Indispensable
188
88,68%
Necesario
20
9,43%
No cambia nada
4
1,89%
No cambia
Perjudica
0
0,00%
nada
El LVQ potencia la comprensi贸n y el aprendizaje
Necesario
Enormemente
Enormemente
192
90,57%
Bastante
15
7,08%
Medianamente
4
1,89%
Un poco
1
0,47%
Un poco
Nada
0
0,00%
Nada
Bastante Medianamente
Se encontraron cientos de sitios con los tags Laboratorio, Virtual y Química, mediante la observación se pudo seleccionar 19 sitios que se autodenominan Laboratorio Virtual de Química Fue de gran importancia hacer una definición clara de lo que es un Laboratorio Virtual de Química para acotar la búsqueda y clasificar los hallazgos En base a esta definición se concluye que se han hallado 7 softwares que son Laboratorios Virtuales de Química Diego J. Chiarenza (2011)
De los 7 softwares hallados se seleccionan 3 para ser evaluados: VLabQ, Virtual ChemLab y Model ChemLab Así como se analizaron los LVQs también se pusieron a prueba las Dimensiones, Indicadores, Estrategia e Instrumentos de evaluación Se pudo determinar las diferencias y similitudes de cada uno de los LVQ en distintos aspectos, así como virtudes y desventajas
Diego J. Chiarenza (2011)
Variabilidad de formatos no muy amplia y está más bien en la estética y no tanto como recurso didáctico No hay marcados anclajes en teorías pedagógicas, queda en la implementación la impronta pedagógica que se le asigne Tanto para los docentes y los estudiantes la experiencia fue muy positiva Se muestran un crecimiento en la motivación de los estudiantes, en la apropiación de los conocimientos y muy buen grado de aceptación de ambas partes Diego J. Chiarenza (2011)
Indagar sobre la aplicación de los LVQs y desarrollar métodos específicos para el uso de este recurso didáctico como apoyo a los docentes Realizar un monitoreo permanente de los nuevos software que se desarrollan y las modificaciones de los existentes, colaborando con los desarrolladores en el mejoramiento del recurso desde una mirada pedagógica y didáctica Investigar del mismo modo en otros niveles de la educación, por ejemplo en la Educación Superior, carreras de nivel terciario y universitario Diego J. Chiarenza (2011)
Investigar sobre un recurso didáctico y pensar en que esa información no esté plasmada en la capacitación docente le quitaría el mayor potencial a los resultados de la investigación
Se propone desarrollar
Metodologías Didácticas de Aplicación de los LVQs Diego J. Chiarenza (2011)
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL Facultad Regional Buenos Aires
Diego J. Chiarenza