AUTORES QUE DEFIENDEN EL PROPÓSITO Y EL USO DE LA EXPERIMENTACIÓN POR MEDIO DE HERRAMIENTAS WEB EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS BÁSICAS

Figura 1. Ciencias Básicas

A continuación se dará a conocer autores que emiten conceptos favorables sobre la utilización de herramientas web en el proceso enseñanza aprendizaje de las ciencias básicas, así:

El uso de la simulación en la computadora es muy útil en escenarios como la experimentación, la cual trae situaciones favorables en las ciencias básicas como:

• Experimentos que son muy riesgosos, caros o que consumen mucho tiempo.
• Experimentos delicados que requieren precisión para que el estudiante pueda apreciar patrones o tendencias.
• Experimentos que requieren condiciones ideales, como la ausencia de fricción o resistencia despreciable.
• Experimentos en donde deben considerarse aspectos éticos, como los experimentos con animales vivos.

Es por ello, que el autor semana que una de las mayores riquezas de las tecnologías usadas para la enseñanza de las ciencias reside en el hecho de que actúan como catalizadores del cambio. (Waldegg, 2002, p.3).

Laboratorios Virtuales

                                                   Figura 2. Laboratorios Virtuales

Entre las ventajas del uso de laboratorios virtuales en el proceso enseñanza aprendizaje están la variedad metodológica, la flexibilidad y el fácil acceso a las aplicaciones informáticas, una atractiva presentación de contenidos, la posibilidad de contar con nuevos entornos y situaciones problema así como la optimización de recursos y costos.

Dado que un laboratorio virtual se basa en modelos matemáticos que se ejecutan en ordenadores, su configuración y puesta a punto es mucho más sencilla que en los laboratorios reales. Además, los espacios virtuales presentan un grado de robustez y seguridad mucho más elevado ya que al no haber dispositivos reales éstos no pueden causar problemas en el entorno (Calvo et al., 2008, p. 63).

Otra fundamentación dada por los autores citados, un laboratorio virtual puede facilitar la realización de prácticas o experiencias a un mayor número de estudiantes, aunque no coincidan en el mismo espacio físico. Permite además simular muchos fenómenos físicos, químicos y biológicos o modelar sistemas, conceptos abstractos y situaciones hipotéticas, controlando la escala de tiempo, la frecuencia, etcétera, ocultando, si así se requiere, el modelo matemático y mostrando sólo el fenómeno simulado e inclusive, de forma interactiva, llevando el laboratorio al hogar de nuestros estudiantes (Lorandi et al., 2011, p. 28).

Siguiendo con la postura de otros autores, desde el punto de vista conductual, el laboratorio virtual provee a cada estudiante su propio ambiente de aprendizaje, propiciando la participación de aquellos más tímidos, quienes tienen en este caso la oportunidad de explorar la experiencia a su propio ritmo, aumentando la probabilidad de lograr las competencias deseadas. Los estudiantes aprenden mediante prueba y error, sin miedo a sufrir o provocar un accidente, sin avergonzarse de realizar varias veces la misma práctica, ya que pueden repetirlas sin límite; sin temor a dañar alguna herramienta o equipo.

A continuación, destacamos algunas ventajas importantes de los laboratorios virtuales:

• Acerca y facilita a un mayor número de alumnos la realización de experiencias, aunque alumno y laboratorio no coincidan en el espacio. El estudiante accede a los equipos del laboratorio a través de un navegador, pudiendo experimentar sin riesgo alguno, y, además, se flexibiliza el horario de prácticas y evita la saturación por el solapamiento con otras asignaturas.
• Reducen el coste del montaje y mantenimiento de los laboratorios tradicionales, siendo una alternativa barata y eficiente, donde el estudiante simula los fenómenos a estudiar como si los observase en el laboratorio tradicional.
• Es una herramienta de autoaprendizaje, donde el alumno altera las variables de entrada, configura nuevos experimentos, aprende el manejo de instrumentos, personaliza el experimento, etc. La simulación en el laboratorio Virtual, permite obtener una visión más intuitiva de aquellos fenómenos que en su realización manual no aportan suficiente claridad gráfica.
• Los estudiantes aprenden mediante prueba y error, sin miedo a sufrir o provocar un accidente, sin avergonzarse de realizar varias veces la misma práctica, ya que pueden repetirlas sin límite; sin temor a dañar alguna herramienta o equipo.
• En Internet encontramos multitud de simulaciones de procesos físicos (en forma de applets de Java y/o Flash). Con estos objetos dinámicos, el docente puede preparar actividades de aprendizaje que los alumnos han de ejecutar, contestando al mismo tiempo las cuestiones que se les plantean. (Rosado y Herreros, 2009, p. 1-2 ).

Simulación

Figura 3. Simulación

Las ventajas de la educación con simulación como herramienta educativa son: mejor entrenamiento al estudiante, evaluación más objetiva, el docente detecta errores respeta la autonomía, puede controlar, medir, perfeccionar, evaluar, proporciona ambiente controlado que permite reproducir situaciones o escenarios a demanda. Permite entrenamiento sistemático y repetido de habilidades, prácticas y competencias; se puede repetir hasta adquirir la competencia o habilidad, permite equivocarse y aprender del error. El proceso de aprendizaje se basa en práctica y reflexión, logrando mayor transferencia de la información desde la teoría a la práctica. En el área de la biología médica, permite juicio crítico objetivo y aporta conciencia social, no pone en riesgo ni al estudiante ni al paciente. Permite entrenarse en situaciones clínicas poco comunes, la práctica está centrada en el estudiante, las habilidades adquiridas son trasferibles a la realidad, las curvas de aprendizaje son mejores que con entrenamiento clásico, por eso es ideal para afrontar los retos de la educación médica. El entrenamiento basado en simulación permite corregir la falta de experiencia y los fallos de coordinación del trabajo en equipo, en pregrado se usa exitosamente en la enseñanza de ciencias básicas (Núñez, 2017 como se citó en Corvetto et al, 2013, p. 75).

INSTRUMENTOS TIC QUE SON UTILIZADOS PARA REALIZAR EXPERIMENTOS EN LAS ÁREAS DE LAS CIENCIAS BÁSICAS

Hay diversidad de instrumentos TIC que son utilizados para la experimentación en las ciencias básicas. Es por ello, que a continuación se enunciaran estos instrumentos TIC que facilitan la enseñanza aprendizaje de las ciencias básicas (Biología, física, química, matemática etc.).

Biología y Química

Figura 4. Biología y Química

Software VR Lab Academy para simulación de experimentos de biología mediante realidad virtual:

Se trata de un entorno en el que la tecnología engaña tus sentidos para que te sientas como si estuvieras en el laboratorio. Es una simulación en el computador del laboratorio en el que podemos interactuar y explorar tal como si estuviéramos ahí realmente.

Los alumnos se colocan un casco o gafas de realidad virtual que muestran un video en el que aparece un laboratorio de biología simulado, en el que se ven sus manos y el laboratorio con todos los objetos que contiene. Mediante un dispositivo en la mano del estudiante y unos sensores a los lados del computador, los movimientos de los brazos del estudiante se mueven, tal y como él los mueva.

De esta forma, el estudiante se puede mover por todo el laboratorio, tomando y dejando objetos como instrumentos, sensores, aparatos de biología y química más, llevando a cabo los experimentos de manera virtual, pero como si se encontrara en el laboratorio físico.

Composición del laboratorio de realidad virtual de biología:

Software de biología de VR Lab Academy

Computador

Casco de realidad virtual con dos sensores (CIENYTEC. 2017).

Para mayor información se puede dar click en el siguiente link:

Química, Física y Matemáticas

Figura 5. Química, Física y Matemáticas

Laboratorio virtual de física para simulación de experimentos con PC

El laboratorio  de física virtual permite la simulación de experimentos de forma fácil y segura, con presentación de resultados en forma gráfica. El sistema permite al profesor acompañar, supervisar y controlar el trabajo de los estudiantes en tiempo real, mediante la combinación de herramientas de seguimiento dentro del salón de clase.

Posee una interfaz gráfica y sencilla de usar, donde los objetos pueden manipularse con el ratón, arrastrándolos al área de trabajo. Los 5 laboratorios disponibles, (química, física, tecnologías, matemáticas y programación), tienen interfaces, así como rutas de opciones semejantes, para facilitar el manejo de los usuarios y todos ellos contienen una guía de inicio para aprender el manejo del software, un apartado con ejemplos y modelos propuestos y una biblioteca de elementos para realizar nuevos modelos. Los estudiantes pueden trabajar a su propio ritmo y el profesor puede supervisar desde su computador el trabajo de cada uno, intervenir en el mismo si lo considera necesario, e incluso demostrar al estudiante desde su puesto la manera de realizar la actividad. El profesor puede también iniciar desde su computador, el software de química, física, tecnologías, matemáticas y programación de los estudiantes y detenerlo cuando lo requiera.

El laboratorio  de Matemáticas virtual permite la simulación de experimentos de forma fácil y segura, con presentación de resultados en forma gráfica en 3D. El paquete de simulación de matemáticas se desarrolló alrededor de tres grandes áreas: las formas en tres dimensiones. Las estadísticas y los conceptos de las coordenadas: Formas 3D,  Estadistas y coordenadas. (CIENYTEC. 2017).

Para mayor información dar click: Aquí.

Laboratorios virtuales de ciencia e ingenierías:

Herramienta: Virtual labs  

Disponible: Aquí.  

Experimentos en ciencia e ingeniería

Herramienta: Virtual laboratory

Disponible: Aquí. 

 

Simulaciones de química y fisicoquímica

Herramientas: Chemcollective

Disponible: Aquí.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Calvo, I.; Zulueta, E.; Gangoiti, U.; López, J.; Cartwright, H. y Valentine, K. (2008). “Laboratorios remotos y virtuales en enseñanzas técnicas y científicas”, Ikastorratza, e-Revista de didáctica, vol. 3, pp. 1-21. 

CIENYTEC. (2017).  Ciencia y Técnica. Laboratorios virtuales de biología para simulación de experimentos. Recuperado de https://www.cienytec.com/edu2-software-biologia-laboratorio-virtual.htm

CIENYTEC. (2017).  Ciencia y Técnica. Laboratorio virtual de física para simulación de experimentos con PC. Recuperado de https://www.cienytec.com/edu2_software_fisica_laboratorio_virtual.htm#video

Corvetto, M., Bravo, M., Utili, F., Escudero, E., Boza, C. Varas, J., y Dagnino, J. (2013). Simulación en educación médica: una sinapsis. Rev Med Chile, 141, 70–79.

Figura 1. (2017). Ciencias Básicas. Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo. Recuperado de http://www.itnuevolaredo.edu.mx/BibliotecaVirtual/Basicas.php

Figura 2. (2018). Laboratorios Virtuales. Diario de la Universidad Pablo de Olavide. Recuperado de https://www.upo.es/diario/institucional/2018/12/estudiantes-de-la-upo-practican-con-laboratorios-virtuales-en-linea-a-traves-del-aula-virtual/

Figura 3. (2019). Blog Proedumed. Recuperado de http://blog.proedumed.com.mx/blog/index.php/2019/06/16/simulacion-clinica-como-estrategia-educativa/ 

Figura 4. (2020). CanStockPhoto. Recuperado de https://www.canstockphoto.es/biolog%C3%ADa-qu%C3%ADmica-31592825.html 

Figura 5. (s.f.). Química, Física y Matemáticas. Editorial Uader. Recuperado de http://editorial.uader.edu.ar/novedades/%EF%BB%BFcuadernillos-de-quimica-fisica-matematica-y-biologia/ 

Núñez, F. (2017). Uso de los simuladores de realidad virtual en la enseñanza de ciencias básicas en pregrado de medicina. Universidad Militar Nueva Granada. 

Lorandi, A.; Hermida, G.; Hernández, J. y Ladrón de Guevara, E. (2011). “Los laboratorios virtuales y laboratorios remotos en la enseñanza de la ingeniería”, Revista Internacional de Educación en Ingeniería, vol. 4, pp. 24-30. 

Rosado, L. y Herreros, J. (2009). “Nuevas aportaciones didácticas de los laboratorios virtuales y remotos en la enseñanza de la Física”, Recent Research Developments in Learning Technologies, International Conference on Multimedia and ict in Education, 22-24 abril, Lisboa. 1-5 

Waldegg, G. (2002). El uso de las nuevas tecnologías para la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias. Revista Electrónica de Investigación Educativa, 4 (1), 3.