Introducción
La química es una ciencia compleja y apasionante, cuya enseñanza tradicionalmente se realiza en forma teórica y memorística, limitando a los estudiantes de aprendizajes significativos de esta ciencia (Castillo et al., 2013).
La enseñanza-aprendizaje de la química tradicionalmente ha presentado problemas tanto en el orden pedagógico y didáctico, siendo una necesidad de complementar la teoría con didácticas apropiadas en el campo experimental (Tejada et al., 2013). El proveer a los estudiantes de un aprendizaje científico significativo implica más que organizar y enseñar contenido, se necesita motivar la generación de preguntas y respuestas, a experimentar, analizar, evaluar y utilizar evidencias ya que el aprendizaje es el cambio permanente en el comportamiento generado por la experiencia. La actividad experimental no solamente apoya a la teoría sino que también despierta y desarrolla la curiosidad de los estudiantes, ayudándolos a resolver problemas, y a explicar y entender los fenómenos que ocurren en su entorno (López y Tamayo, 2012).
Desde hace varias décadas, el uso extendido de nuevos métodos de enseñanza en la educación científica están creando nuevos paradigmas pedagógicos donde los actores en la enseñanza-aprendizaje se enfrentan a nuevos desafíos (Luisel, 2014). Frente a ello, se han desarrollado una serie de alternativas con la inclusión de instrumentos y metodologías novedosas en clases como el maletín médico, laboratorios portátiles de investigación (Fuentealba, 2018), laboratorio virtual (Brovelli et al., 2018) y laboratorio portátil en el área de biología (Saavedra, 2019), las cuales han tenido resultados favorables en el rendimiento académico de sus estudiantes. Para el caso de la química, se identificó que uno de los problemas en su enseñanza es la falta de materiales didácticos e infraestructuras adecuadas para el desarrollo de prácticas, como laboratorios y materiales (Chacón, 2016), misma realidad que se observa en el Perú, sobre todo en lugares rurales y altoandinos.
En nuestro país, como sucede para la mayoría de estudiantes de educación básica de la región, los cursos de química son considerados difíciles porque se les presenta principalmente como una gran acumulación de información abstracta (lenguajes y simbología) y compleja (Nakamatsu, 2012). Según la programación curricular de la Educación Básica Regular del Ministerio de Educación de Perú (MINEDU), el curso de química se dicta en el tercer año de secundaria, dentro del área de Ciencia y Tecnología; donde se abordan contenidos como contenido: propiedades de la materia, magnetismo, electricidad y electromagnetismo estructura del átomo y formación de compuestos inorgánicos en contextos como la corteza terrestre o la presencia del carbono en la naturaleza englobado en la composición de los seres vivos. En la zona periurbana de Huancayo, ciudad ubicada en los Andes centrales del Perú a 3259 msnm, se encuentra la institución educativa "La Victoria'', que cuenta con 3 niveles de educación: inicial, primaria y secundaria. En el nivel secundario se tiene un total de 15 aulas de primero a quinto grado, con 3 aulas por cada nivel. La institución educativa es pública y alberga una población aproximada de 300 alumnos, siendo la mayoría de ellos de bajos recursos. El colegio no cuenta con laboratorios ni recursos para el trabajo experimental, lo cual orilla a los docentes a dictar sólo clases teóricas.
Es por ello en la búsqueda de una solución a esta problemática, recurrimos a la investigación de alternativas y encontramos relevante darnos a la tarea de evaluar la influencia de un laboratorio portátil (LP) para motivar y favorecer el aprendizaje de la química para estudiantes del tercero de secundaria en dicha institución educativa.
El principal propósito del Laboratorio Portátil es mejorar el aprendizaje para que los estudiantes lo puedan aplicar en su vida cotidiana. Así, por ejemplo, cuando se abordó el tema de ácidos y bases, los estudiantes vincularon el aprendizaje teórico de la función química "ácidos", desde la definición, la estructura, las propiedades y la nomenclatura en la clase de teoría. Pero eso no quedó ahí, sino que por medio de la experimentación aprendieron también a identificar la formación de disoluciones ácidas, comprendieron de manera más significativa el concepto de pH, y pudieron relacionarlo y aplicarlo a temas relevantes como su alimentación o su salud. Algunos inclusive, al comprender mejor las causas de diferentes trastornos alimenticios o enfermedades comunes en la región, pudieron aventurar diversas soluciones a dichas problemáticas.
Metodología
Diseño
El diseño fue cuasi experimental pre y post test con grupo control, debido a que los grupos fueron elegidos por conveniencia (no probabilística), adaptándonos a las aulas concedidas por la institución educativa para llevar a cabo el estudio.
Donde:
GE: Grupo Experimental
GC: Grupo Control
01 y O3: Prueba Pre Test
02 y O4: Prueba Post Test
Participantes
Se trabajó con dos aulas del tercero de secundaria: grupo experimental (3° C) y grupo control (3° B). Cada grupo estuvo conformado por 20 alumnos que llevan el curso de química, cuyas edades fluctuaron entre 14 y 15 años.
Material
Se utilizó un laboratorio portátil diseñado y provisto con materiales de un laboratorio básico para la enseñanza de la química con base en los temas de la Programación Curricular Anual del MINEDU. Sus características se observan en la Figura 1. Consta de seis espacios separados:
1) Materiales de bioseguridad (guantes, mascarillas, gorras, algodón y alcohol)
2) Reactivos en forma líquida o disoluciones (envases oscuros) y reactivos en polvo o en forma de cristales (envases transparentes)
3) Materiales de vidrio pequeños
4) Materiales de vidrio de mayor tamaño y productos inflamables,
5) Materiales de vidrio plano
6) Guías de trabajo para el estudiante.
Las guías de trabajo contienen los objetivos, materiales, procedimientos y cuestionarios conforme a la programación curricular del nivel secundario de Educación Básica Regular.
Instrumento
Se elaboró un examen pre y post test para medir el rendimiento académico de los grupos evaluados, el cual consiste en 28 ítems que abarcan los temas de materia (ítems 1 - 7), tabla periódica (8 - 13), funciones químicas (16, 20, 21, 22, 23 y 24), reacciones químicas (preguntas 14, 15, 18 y 19), unidades de masa (preguntas 17, 25, 26 y 27) y enlace químico (pregunta 28), establecidas según los estándares y competencias de aprendizaje que propone MINEDU. El instrumento posee preguntas de los exámenes del Programa Internacional para la Evaluación de Estudiantes (PISA) y los planteados en la investigación. La fiabilidad fue de 0.77 medida con el alfa de Cronbach.
Procedimiento
En la investigación desarrollada con dos grupos uno experimental (aula 3°C) y uno control (aula 3°B), se aplicó la evaluación pre test a los dos grupos (experimental y control), al inicio del año académico. Seguidamente se incluyó en el desarrollo de las clases químicas del grupo experimental (3° C) el LP y el el grupo control (3°C) no se aplicó el LP. El desarrollo de las clases, en ambos grupos, se dictó los mismos temas en las mismas aulas de la institución educativa, con las mismas horas y temáticas ya establecidas por MINEDU.
La estructura de sesión de aprendizaje fue la misma para ambos grupos (recojo de saberes previos, explicación de la teoría de la clase, solución de ejercicios, conclusión de la sesión, preguntas de metacognición y tareas para la casa). La única diferencia fue en el grupo experimental donde se desarrollaron ejercicios con el apoyo del LP.
Al término de la unidad se aplicó la evaluación post test a ambos grupos.
Análisis de datos
Para el análisis de los datos se calcularon los promedios y desviación estándar de las calificaciones alcanzadas en las evaluaciones pre y post test. En las comparaciones antes y después se utilizó la prueba T-student para muestras relacionadas con un nivel de confianza del 95% (α=0.05). Se utilizó el programa estadístico SPSS versión 24.
Resultados
En la Tabla 1 se muestra las frecuencias de porcentajes de estudiantes según calificaciones obtenidas en el pre y post test del grupo control y experimental. Para el grupo control, en la evaluación previa (pre test), 15% de los estudiantes obtuvieron una calificación de 10 (nivel bajo), el 40% calificaciones de 11 a 14 (nivel medio) y 45% notas entre 15 y 17 (nivel alto); terminado la unidad en el post test, el 25% de los estudiantes obtuvieron una calificación de 11, el 25% entre 12 a 14 y el restante (50%) calificaciones entre 15 a 17. Por otro lado, para el grupo experimental, al inicio de la evaluación, el 50% de los estudiantes obtuvieron una nota entre 5 a 10 (nivel bajo), el 30% notas entre 12 a 14 (nivel medio) y el 20% restante calificaciones entre 15 y 18; después de aplicar el LP en las clases, se obtuvo un 35% estudiantes con calificaciones que oscilan entre 12 a 14, un 35% con notas entre 15 a 17 y 30% de notas de 18 y 20.
Tabla 1 Distribución de porcentajes de estudiantes según calificaciones obtenidas en el grupo experimental y control en las evaluaciones pre y post test.
Calificación | Pre Test | Post Test | ||
---|---|---|---|---|
Control (n=20) % |
Experimental (n=20) % |
Control (n=20) % |
Experimental (n=20) % |
|
5 | -//- | 5 | -//- | -//- |
7 | -//- | 10 | -//- | -//- |
8 | -//- | 5 | -//- | -//- |
10 | 15 | 30 | -//- | -//- |
11 | 15 | -//- | 25 | -//- |
12 | 10 | 10 | 10 | 15 |
13 | 10 | 10 | 10 | 5 |
14 | 5 | 10 | 5 | 15 |
15 | 25 | 5 | 30 | 10 |
16 | 15 | 5 | 15 | 10 |
17 | 5 | 5 | 5 | 15 |
18 | -//- | 5 | -//- | 20 |
20 | -//- | -//- | -//- | 10 |
En la Tabla 2 se muestran los promedios y desviación estándar obtenidos de las calificaciones por grupo experimental y control en las evaluaciones pre y post test. Para el grupo control, el promedio pre test fue 13.35±2.3 y post test 13.70±2.1, el cual no mostró una diferencia estadística (p>0.05) en su rendimiento académico. Para el grupo experimental, el promedio pre test fue 11.55±3.5, menor al del grupo control y el de post test fue 15.80±2.5, mostrando una mejora significativa en el rendimiento (p-valor <0.001, tc=-5.805); lo que indica que el aprendizaje de la química del grupo experimental mejoró significativamente a través de las prácticas realizadas por medio del laboratorio portátil.
Tabla 2 Comparaciones estadísticas de las calificaciones obtenidas en el grupo experimental y control según las evaluaciones pre y post test.
Grupo | Pre test | Post Test | tc; p-value |
---|---|---|---|
Control | 13.35± 2,3 | 13.70± 2.1 | -0.505; 0.564 |
Experimental | 11.55± 3.5 | 15.80± 2.5 | -5.805; 0.00009 |
Tc: T de Student calculado
Discusión
Los resultados obtenidos en las evaluaciones y calificaciones muestran mejoras significativas en los aprendizajes y competencias especificadas por el programa curricular del MINEDU (2016) a través del uso del laboratorio portátil. Los estudiantes mostraron una mejor comprensión de los contenidos temáticos abordados en el curso de química, lo que les motiva a profundizar más en esta ciencia, al trabajo en equipo, ser más tolerantes con la opinión de otros, fomentar discusión y la mejora en autoestima (Villalobos et al., 2015).
La mejora de las competencias en los estudiantes adolescentes podría explicarse en el estilo de aprendizaje práctico, como lo registró López y Tamayo (2012) en estudiantes de secundaria. Del mismo modo, contrasta con la relación de los trabajos prácticos y el aprendizaje de conceptos químicos evaluado por Rodríguez-Cepeda (2016). Del mismo modo, L'Ecuyer (2012), menciona que descubrir un mundo es descubrir la realidad, gracias al LP los estudiantes del nivel secundario lograron poner a prueba los conocimientos adquiridos demostrando que la química es diferente en la práctica que en contenido.
En contraste, se registró una dificultad de argumentar y explicar de manera lógica los resultados, entendible por el escaso dominio técnico del lenguaje científico, además de un proceso de adaptación al trabajo en equipo, como los registraron en su estudio de Villalobos et al. (2017) donde se evaluó el aprendizaje basado en problemas de la química.
Entre las limitantes del estudio, se destacan factores extracurriculares ligados a inasistencias constantes, algunas problemáticas académicas derivadas de la hiperactividad, déficit de atención y baja alimentación en algunos estudiantes de ambos grupos evaluados, ello dificultó el proceso de enseñanza-aprendizaje.
El proceso de enseñanza aplicado a través del laboratorio portátil resultó favorable, por lo que su réplica en otras instituciones educativas puede favorecer y mejorar las habilidades cognitivas, actitudinales y afectivas de los estudiantes, fortaleciendo los espacios de enseñanza tradicional. Para ello, la creatividad de los docentes para diseñar las actividades idóneas de acuerdo a las necesidades de sus grupos abre otro amplio campo de oportunidades para compartir estrategias y resultados entre distintas instituciones del país y la región.
A modo de conclusión
Por medio del estudio se comprobó que el aprendizaje de la química ha mejorado significativamente en los estudiantes del tercer de secundaria de la Institución educativa de Huancayo, demostrando que el laboratorio portátil es un buen instrumento para favorecer el aprendizaje de la química y motivar al estudio sistemático y contextualizado de la asignatura.