ISSN: 2215-5538 Enero a Junio, 2021 Volumen 4, Número 1
ARTÍCULO
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María del Carmen Corella Gutiérrez
Universidad Técnica Nacional, Costa Rica
mcorella@utn.ac.cr
https://orcid.org/0000-0003-3518-9221
Joseph David Rojas Solís
Universidad Técnica Nacional, Costa Rica
jdrojas@utn.ac.cr
https://orcid.org/0000-0002-0420-3919
Análisis de la viabilidad del uso de herramientas tecnológicas para
enseñanza de las Ciencias Básicas en la Universidad Técnica
Nacional, Sede Regional de San Carlos
Analysis of the viability of the use of technological tools for teaching
Basic Sciences at the Universidad Técnica Nacional, San Carlos
Regional Office
Resumen
El artículo tiene como objetivo exponer la experiencia y los datos obtenidos al
utilizar algunas herramientas tecnológicas, con especial énfasis en aplicaciones
de Realidad Aumentada (AR), realizando un contraste respecto a la forma
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tradicional en cómo se han desarrollado prácticas de laboratorio en la
Universidad Técnica Nacional Sede Regional de San Carlos, en el campo de las
Ciencias Básicas.
Además, se mostrarán datos como la diferencia en las notas obtenidas, según un
examen corto aplicado tanto al grupo de control como al grupo experimental,
asimismo, información acerca de las aplicaciones empleadas, y la perspectiva
que tuvieron los estudiantes al utilizar este tipo de tecnología.
Palabras claves: Ciencias, Biología, Física, enseñanza, tecnología, Realidad
Aumentada.
Abstract
The following article aims to expose the experience and the information collected
using some technological tools, with special emphasis on Augmented Reality
applications, (RA), contrasting with the traditional way to carry out laboratory
practices in the field of Basic Sciences of the Universidad Técnica Nacional,
Regional Headquarters of San Carlos.
This article will show the difference in the score obtained according to a short
exam applied to the control group versus the experimental group, besides
providing information about de Apps used and students’ perspective about work
with these technologies.
Keywords: Science, Biology, Physics, teaching, technology, Augmented Reality.
Introducción:
La revolución 4.0 ha traído consigo una incontable variedad de avances
tecnológicos en todas las áreas, como consecuencia positiva el acceso a estas
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tecnologías se hace cada vez más fácil de alcanzar, en el ámbito de la
educación cada día son más las instituciones que se suman al uso de diversas
herramientas tecnológicas para apoyar o desarrollar todos sus procesos, la
situación actual de la pandemia generada por el Covid 19 ha fortalecido la idea
que debemos apoyarnos en estos recursos.
El uso de las Apps desde un dispositivo móvil, como lo son los teléfonos inteligentes
y las tabletas electrónicas, puede ser de gran utilidad en el proceso de la
enseñanza y el aprendizaje, ya que su uso se puede realizar tanto en el salón de
clase como en sus respectivos hogares o lugares donde se encuentren,
ayudando a una mejor asimilación de los conceptos y ejercicios prácticos.
Por consiguiente, el objetivo de este artículo basado en una investigación es
exponer los resultados y experiencia obtenida durante distintos cuatrimestres
desde el 2019, en las materias de laboratorio de Biología y Física II en la
Universidad Técnica Nacional, Sede Regional de San Carlos. También, la oferta
de estos dos cursos se ha beneficiado en la situación actual, puesto que estas
aplicaciones resultan de gran ayuda para el aprendizaje remoto.
En virtud de lo anterior, se presentarán las bases teóricas, metodología aplicada,
explicación de las aplicaciones utilizadas, los resultados y la experiencia
obtenida, así como las conclusiones alcanzadas. Ahora bien, este es un avance
de la investigación, puesto que se deben seguir recopilando resultados, además
seguir ampliando el uso de herramientas tecnológicas en otras prácticas de
laboratorios.
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Reflexión
En los últimos años, el desarrollo de la ciencia y la tecnología, han permitido que
se transforme el modo de percibir el mundo. Dándole a la enseñanza de las
Ciencias Naturales un rol fundamental en la adquisición de las capacidades
investigativas. Lo anterior, sin dejar de lado que la enseñanza de las Ciencias
Naturales (Biología, Química y Física), evoluciona con el proceso de desarrollo y
maduración de los estudiantes, dotándolos de herramientas necesarias para
poder operar en la realidad, conociéndola y transformándola (Tacc, 2010).
Con una adecuada enseñanza de las Ciencias Básicas tenemos la oportunidad
de aportar a la alfabetización científica, que implica “dar sentido al mundo que
nos rodea” (Pozo y Gómez, pp6 1998). Esto implica que no es un aprendizaje para
algún tipo de evaluación, sino que favorece las maneras de pensar, para que
todos participen con éxito del mundo cotidiano (Ravanal Moreno, López-Cortés
et al., 2018). Si a lo anterior le sumamos algún esfuerzo para disminuir la brecha
digital, entendida como un sistema complejo y multidimensional, que sufre
procesos de evolución y adaptación en su conceptualización, estaríamos
trabajando al menos dos competencias indispensables para el mundo laboral
del siglo XXI (Sepúlveda López y Ramírez Castañeda, 2018).
Tradicionalmente, la enseñanza de la Biología, así como de otras ciencias
básicas, se ha apoyado en laboratorios prácticos, como una estrategia para
mejorar la comprensión de los planteamientos científicos, facilitar la construcción
del conocimiento y generar actitudes positivas hacia la ciencia en general
(Amórtegui, Gavidia Catalán et al., 2016). Sin embargo, la falta de equipo y el
costo de ciertos reactivos dificulta el desarrollo adecuado de todas las prácticas
de laboratorio.
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En este sentido, los sistemas educativos universitarios están buscando e
incorporando alternativas y propuestas para la enseñanza, utilizando internet y
nuevas herramientas que acerquen a los estudiantes de una forma sencilla,
lúdica y pertinente a los contenidos curriculares. Siendo de esta manera la
Realidad Aumentada (RA), una de las herramientas con mayor aceptación en la
actualidad (Cabero-Almenara, Vázquez-Cano et al., 2018).
La RA facilita la creación de contenidos que se pueden mostrar a los estudiantes,
con características de interactividad y tridimensionalidad, también permite la
visualización de elementos del mundo real combinados o aumentados con
elementos desde una computadora. Además, mediante su uso perciben mejorar
en el proceso de enseñanza-aprendizaje, así como las competencias
tecnológicas tanto de alumnos como de docentes (Blas Padilla, Vázquez-Cano
et al., 2019).
Estas tendencias no dejan de representar un reto para las universidades, como lo
es la adquisición de equipo e internet de calidad, así como la reestructuración
de algunas mallas curriculares, alrededor de las competencias profesionales
necesarias para la actualidad.
Para la siguiente investigación se reunió la académica de Ciencias Básicas, con
un Asistente de Laboratorio de Informática, de la Sede Regional de San Carlos de
la UTN, con la finalidad de buscar ideas innovadoras que se pudieran
implementar en el uso de las prácticas de laboratorio del área de Ciencias
Básicas, aprovechando una serie de recursos que la universidad poseía como los
son las tabletas electrónicas, para tratar de solventar algunas deficiencias de
reactivos y equipo que existe en el área.
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Así, como primer paso, se definió comenzar con la asignatura de Laboratorio de
Biología, específicamente, en las prácticas que corresponden al experimento de
Organelas y División Mitótica y Meiótica. Estas prácticas fueron elegidas, porque
no se cuentan con los reactivos y equipos necesarios para obtener y observar los
resultados deseados, según el Manual de Laboratorio de Biología, aprobado por
la Universidad Técnica Nacional.
Una de las razones por las que se eligió el Laboratorio de Biología, es porque se
abrieron dos grupos similares de esta asignatura, lo cual permite tratar uno de los
grupos como control y aplicar la estrategia didáctica en el otro. Cabe destacar
que para evaluar los resultados a los dos grupos se les ejecutó el mismo quiz al
final de la clase, utilizando la aplicación llamada Socrative.
Posteriormente, se realizó una búsqueda y prueba de diferentes aplicaciones que
se pudieran utilizar en los laboratorios mencionados. Las aplicaciones
seleccionadas para el desarrollo de las prácticas del Laboratorio de Biología
fueron Quiver y División Mitótica en 3D, ambas de Realidad Aumentada.
En el caso de los laboratorios de Física se conversó con uno de los docentes para
utilizar tecnología en algunas prácticas, que él considerara que fuese necesario,
en este caso se determinó que en el tema de la Ley de Ohm, circuitos en serie y
circuitos en paralelo, se podrían utilizar aplicaciones por medio de las tabletas
electrónicas para acompañar el aprendizaje de los estudiantes, posterior a una
búsqueda y descarte, se decidió utilizar la App llamada Electroid, en su versión
gratuita, ya que puede ser empleada tanto para consultar información como de
apoyo para resolver problemas prácticos.
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Desde el 2018 se procuró que la Subárea de Ciencias Básicas, esté apegada al
Modelo Educativo de la Universidad Técnica Nacional de Costa Rica, el cual
(Universidad Técnica Nacional, 2016), lo cual da prioridad a la necesidad de
plantear estrategias y prácticas pedagógicas centradas en el aprendizaje, así
como una gestión de formación en la que las habilidades sociales se
complementan con las destrezas y conocimientos específicos.
Esto tomando en cuenta que la Subárea alberga ciencias como Biología, Física
y Química con sus respectivos laboratorios, en donde la innovación es
indispensable para la formación de las ingenierías que oferta esta universidad, y
un eje transversal en el modelo educativo institucional.
Los resultados que se han obtenido han sido prometedores en el primer
experimento realizado para la asignatura CB-002, Laboratorio de Biología
General se pueden observar las diferencias entre el promedio del examen corto
ejecutado, tanto para los que realizaron el laboratorio de la forma tradicional,
como en los que se utilizó la RA de acuerdo con la gráfica N.º 1.
De esta forma, el promedio del examen corto en el grupo con RA tiene 11,4
puntos por encima, del promedio del grupo tradicional, es decir, el primer grupo
y de 15,8 para el segundo. Vale la pena ratificar, que se aplicó exactamente el
mismo examen corto en los 3 grupos, al final del laboratorio, utilizando la misma
herramienta y concediendo el mismo tiempo para la ejecución.
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Figura 1. Gráfico comparativo de resultados entre 1 grupo realizando la práctica de laboratorio
de Organelas de forma tradicional y 2 grupos realizando la práctica utilizando RA.
Fuente: elaboración propia, 2020.
En cuanto al experimento 2, donde también se les aplicó a los 3 grupos la misma
prueba corta al final, con 10 preguntas, la diferencia entre el grupo experimental
y el grupo control fue de 31,1 puntos y la diferencia entre el grupo de control y
segundo grupo en utilizar RA fue de 41,6 puntos, presentando el promedio mayor
los grupos que utilizaron RA, tal y como se ilustra en la gráfica 2.
Otro hallazgo en la segunda ocasión en la que se utilizó RA, que vale la pena
destacar, fue que los estudiantes mostraron mucha más confianza a la hora de
utilizar las tabletas e ingresar a la aplicación para realizar todas las actividades
programadas.
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Figura 2. Gráfico comparativo de resultados entre 1 grupo realizando la práctica de laboratorio
de Mitosis y Meiosis de forma tradicional y 2 grupos realizando la práctica utilizando RA.
Fuente: elaboración propia, 2020.
En la encuesta de opinión, sobre la utilización de RA, aplicada a los estudiantes
que tuvieron la oportunidad de manipularla, se obtuvo un 100 % de satisfacción
en cuanto a su uso. Igualmente, el 100 % de los encuestados manifestaron que
les pareció que la tecnología era de fácil manipulación y accesible.
En cuanto a su opinión sobre el aporte de la herramienta, consideraron que
mejoraba la comprensión de los conceptos vistos en clase, también, la totalidad
de la muestra encuestada asegura que sí era útil para este fin y que les gustaría
que fuera utilizada en otras asignaturas y laboratorios.
Por otra parte, solamente el 17,6 % de los encuestados, manifestó que han tenido
algún tipo de acercamiento con las herramientas empleadas con fines
académicos, lo que se expresa en el gráfico 3, ya que para el 82,4 % de la
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muestra, representó un primer acercamiento a la Realidad Aumentada. Esto, nos
da una idea del tipo de población estudiantil que atiende la UTN, Sede de San
Carlos y su vínculo con este tipo de herramientas y tecnologías.
Figura 3. Gráfico de representación de los estudiantes que han tenido algún tipo de experiencia
previa utilizando una tecnología similar al RA.
Fuente: elaboración propia, 2020.
A nivel de Física se realizó un acompañamiento para las prácticas del Laboratorio
de Circuitos Eléctricos, con el fin de apoyar cálculos de resistencias, voltajes,
corrientes en circuitos en serie y paralelos, utilizando la App Electrodroid con las
tabletas, también se desarrollaron los experimentos citados anteriormente. Cabe
destacar, que no se realizaron cuantificaciones de resultados respecto a
exámenes cortos.
Conclusiones
Metodológicamente, se continúa la planificación en mejoras de acuerdo con los
primeros hallazgos encontrados, y para la implementación de estas herramientas
en los laboratorios de Química, tanto en del I así como en el II, siempre apegados
al Modelo Educativo institucional.
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Los datos obtenidos, tanto en el primer experimento como el segundo de
Biología, reflejan un mejor promedio en el examen corto, por parte de los grupos
que utilizaron Realidad Aumentada para reforzar el desarrollo de la clase, esto se
debe a los siguientes aspectos:
● Mejorar la comprensión de los temas estudiados, producto del apoyo de
una herramienta visual. De esta forma, cualquier aspecto que no se logró
con el desarrollo habitual de la práctica, se clarificó con la utilización del
RA.
● Desarrollar una experiencia de aprendizaje nueva para la mayoría de los
estudiantes, que estuvo enfocada en la herramienta digital, lo cual evitó la
distracción de utilizar el celular.
La confianza de los estudiantes para manipular no solo la tecnología de RA, sino
el uso de aparatos tecnológicos, como las tabletas electrónicas incrementó
notablemente, según la percepción de los autores. Dicha situación propicia la
disminución de la brecha digital y empodera a los aprendientes, ambas de
particular importancia, al tratarse de personas provenientes de zonas muy rurales.
El nivel de satisfacción entre los estudiantes es alto, a pesar de que para muchos
representó su primer acercamiento a una tableta electrónica, pero no se sintieron
intimidados, al contrario, están dispuestos a seguir trabajando con herramientas
similares. Se visualiza que la resistencia por parte de los estudiantes para la
implementación de estas App en las clases llegaría a ser muy baja o hasta nula.
A sabiendas de que se debe aumentar la muestra para las pruebas estadísticas,
se insta a seguir utilizando herramientas de este tipo en las prácticas de
laboratorio, no solamente en la asignatura de Biología General, sino realizar una
valoración para ampliarla tanto a Física como a Química. Proceso que fue
iniciado en la Sede Regional de San Carlos de la Universidad Técnica Nacional.
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Adicionalmente, las nuevas tendencias en diversos ámbitos nos indican que el
mundo está cada vez más digitalizado, con más nativos digitales que ingresan a
los diferentes sistemas educativos, los cuales deben adaptarse para realizar un
cambio paulatino e ir implementando tecnología en los diversos procesos de la
educación.
A pesar de que la implementación de dichas herramientas inició mucho antes
de la actual pandemia, el conocimiento, manejo y experiencias con ellas
resultaron fundamentales en momentos de la virtualidad, ahorrando tiempo y
propiciando comodidad a quienes ya las han trabajado.
Dentro del Modelo Educativo de la Universidad Técnica Nacional, también se
encuentra el eje transversal de ambiente, en el cual se trabaja con esta
herramienta, de tal manera que se reduce el uso de papel en las prácticas de
laboratorio, al tiempo que se exploran herramientas para dar color a las distintas
estructuras. Además, dichas herramientas pedagógicas, permiten trabajar temas
específicos de cada área, sin dejar de lado los ejes transversales de la UTN,
presentes en el Modelo Educativo.
Referencias
TACCA, D. (2010). La enseñanza de la Ciencias Naturales en la Educación.
Investigación Educativa, 14(26), pp. 139-152.
POZO, J. y GÓMEZ, M. (1998). Aprender y enseñar Ciencias Básicas: Del
conocimiento cotidiano al conocimiento científico. España: Ediciones Morata,
pp 6.
RAVANAL MORENO, E, LÓPEZ-CORTÉS, F y RODRÍGUEZ MORENO, L. (2018).
Creencias de profesores chilenos de biología sobre la preparación de la
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pp. 630101-630116.
SEPÚLVEDA LÓPEZ, J. y RAMÍREZ CASTAÑEDA, L. (2018). Brecha digital e inclusión
digital: fenómenos socio – tecnológicos. Revista EIA, 15(30).
AMRTEGUI, E., GAVIDIA CATALN, V. y MAYORAL, O., (2016). Las prácticas de
campo en la enseñanza de la biología y la formación docente: estado actual de
conocimiento. (Número Extraordinario), pp.2.
CABERO-ALMENARA, J., VÁZQUEZ-CANO, E. y LÓPEZ-MENESES, E. (2018). Uso de la
Realidad Aumentada como Recurso Didáctico en la Enseñanza Universitaria.
Formación universitaria, 11(1), pp. 25-34.
BLAS PADILLA, D., VÁZQUEZ-CANO, E., MORALES CEVALLOS, M.B. y LÓPEZ
MENESES, E. (2019). Uso de apps de realidad aumentada en las aulas
universitarias. Campus Virtuales, 8(1), pp. 37-48.
Universidad Técnica Nacional. (2016). Modelo Educativo de la Universidad
Técnica Nacional de Costa Rica.
https://www.utn.ac.cr/sites/default/files/attachments/Modelo%20Educativo%2C
%20aprobado%20por%20CU%20con%20vinculacio%CC%81n%20definitivo%20co
pia%281%29.pdf
Anexos:
Anexo 1. Información referente a la aplicación Quiver.
Es una aplicación creada por la compañía QuiverVision, está enfocada en el
desarrollo de aplicaciones de RA y Quiver es su principal producto, el mismo está
disponible tanto para iOS y Android, posee una versión gratuita.
Esta App se utilizó en el desarrollo de la práctica de laboratorio referente a
organelas, los pasos a seguir fueron:
Figura N.° 1. Logotipo de la App Quiver.
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Descargar los PDF que se necesitaban para la práctica del laboratorio,
disponibles en el sitio web http://www.quivervision.com.
Figura N.° 2 PDF de una célula vegetal. Figura N.° 3 PDF de una
célula animal.
Una vez que se tengan impresas los PDF se colorean las plantillas descargadas.
Figura N.°4 PDF coloreado.
Se inicia la APP, seleccionamos la opción de escanear la plantilla y enfocamos
la cámara.
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Figura N.°5 Interfaz de la App.
Figura N.°6 Estudiantes utilizando la App. Figura N.°7 Estudiantes utilizando
la App.
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Anexo 2. Información referente a la aplicación División Mitótica 3D.
Esta App fue utilizada en la práctica de laboratorio correspondiente a Mitosis y
Meiosis, es gratuita, disponible para iOS y Android, fue diseñado por un equipo
académico del Departamento de Biología de la Universidad de La Serena en
Chile, esta aplicación junto con la imagen de RA posee una vista de microscopio,
según la fase que se esté observando en ese momento.
Figura N.°8. Logo de la aplicación División Mitótica 3D.
Debemos descargar la guía de instrucciones correspondiente e imprimir la hoja
que contiene las figuras con las cuales se debe de armar el cubo.
http://biologia.userena.cl/images/pdf/DIVISION_CELULAR_MITOTICA_3D.pdf
Figura N.°9. PDF de las fases de la célula.
Se recorta con cuidado la figura con la que se debe armar el cubo, la otra figura
no forma parte del cubo, pero de igual forma representa un cromosoma.
Figura N.°10. Recorte del PDF de las fases de la célula.
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Se arma el cubo.
Figura N.°11. Armado del cubo.
Figura N.°12. Armado del cubo.
Iniciamos la App.
Figura N.°13. Interfaz de la App.
Enfocamos las diferentes caras del cubo, así como la figura adicional.
Figura N.°14. Vista tridimensional de un cromosoma homólogo.
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Figura N.°15. Representación de la telofase de la mitosis.
Figura N.°16. Representación de la anafase de la mitosis.
Anexo 3. Información referente a la aplicación Electrodroid.
Esta aplicación posee dos versiones una de paga, la cual ofrece una serie de
características adicionales en comparación a la versión gratuita, además libre
de publicidad, está disponible tanto para iOS (solo versión de paga) como para
Android.
Figura N.°17. Logotipo de Electrodroid.
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Figura N.°18. Interfaz de Electrodroid.
Figura N.°19. Módulo para calcular el valor de resistencias.
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Figura N.° 20. Módulo para calcular el valor de resistencias en serie y paralelo.
Figura N.° 21. Módulo para calcular valores de la Ley de Ohm.
