Capítulo IICapítulo IIMarco TeóricoMarco Teórico

Luego de establecer la problemática, determinar los objetivos y justificar la

realización de la investigación, surge la necesidad de desarrollar un marco teórico que

sirva como sustento al problema planteado

2.1. Los Antecedentes2.1. Los Antecedentes

A través de una recopilación documental se ha podido identificar la existencia de

autores que han elaborado trabajos de investigación relacionados con el uso de

herramientas didácticas computarizadas, y particularmente en la utilización de

Laboratorios Virtuales, en proceso de aprendizaje, los cuales permitirán la creación

de una visión general sobre el tema en estudio. Entre dichos trabajos podemos

mencionar:

Laboratorio Virtual Remoto para Robótica y Evaluación de su Impacto en la

Docencia, trabajo de investigación realizado por Candelas y Otros (2004) en la

Escuela Politécnica Superior, Universidad de Alicante. Alicante, España; presenta las

características principales de un Laboratorio Virtual con acceso remoto utilizado por

los autores en prácticas de una asignatura Robótica dictada en dicha Universidad,

centrándose después en un estudio sobre el impacto que tiene esta nueva herramienta

docente en los alumnos y en el proceso de enseñanza-aprendizaje.

Esta investigación presenta como conclusión que la utilización de las

herramientas del Laboratorio Virtual presentado, ofreció grandes ventajas frente a

otras alternativas o aplicaciones; y que los alumnos valoraron positivamente el uso de

los Laboratorios Virtuales como complemento a la enseñanza tradicional.

De allí que se pueda suponer que, la utilización de un Laboratorio Virtual para el

desarrollo de las prácticas de Estudios de la Naturaleza podría contribuir con la

actividad docente en esta asignatura como alternativa a la ausencia de un laboratorio

de Biología real, y como recurso didáctico que estimule al educando a la

participación en actividades de índole científica dentro y fuera de la escuela.

De igual forma, Tous y Otros (2004) presentaron la “Implementación de un Portal

de Aprendizaje no Presencial: Laboratorio Virtual de Sistemas de Transmisión

(LAVISIT)”, investigación en la cual se presentó el proceso de diseño e

implementación de un portal de aprendizaje no presencial para las asignaturas

impartidas en los Estudios de Ingeniería de Telecomunicaciones de la Universitat

Pompeu Fabra. Dicho portal se integra en el entorno virtual del Aula Global de la

UPF, y se compone de un conjunto de tutoriales interactivos, así como de una serie de

herramientas de apoyo, como un mapa conceptual, un diccionario, un sistema de

estadísticas y un sistema de administración de contenidos remoto.

Este proyecto arrojó como resultado la implementación de un portal atractivo y

útil al estudiante que completa el conjunto de herramientas de aprendizaje a su

disposición; y que futuros trabajos podrían estar basados en un uso más amplio del

concepto de laboratorio. Tal es el caso de la presente investigación donde se plantea

el desarrollo de un recurso didáctico multimedia que simule las prácticas de

laboratorio de la materia Estudios de la naturaleza del Séptimo grado de Educación

Básica.

Por otro lado, Rivas y Otros (2001) de la Universidad Estatal a Distancia de San

José, Costa Rica, presentaron una investigación titulada “Laboratorios Virtuales en la

Enseñanza de las Ciencias Naturales”, cuyo objetivo es el de ofrecer a los estudiantes

de la educación a distancia una herramienta computacional que le permita de una

forma sencilla lograr el aprendizaje de los contenidos de las materias de ciencias

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naturales. Cada laboratorio cuenta con la misma estructura básica, pero con diferentes

técnicas de aprendizaje.

Cuando el estudiante desarrolla el reporte final, logran mejorar su nota a un

promedio de 7,17. Según los autores, los resultados comprueban que los estudiantes

al emplear un laboratorio virtual como complemento a las clases presénciales, logran

aumentar el conocimiento de un tema determinado. De igual forma, la utilización de

un Material Educativo Computarizado en las prácticas de laboratorio de la UE “Dr.

Rafael Calles Sierra”, podría mejorar el nivel de comprensión que los contenidos de

la asignatura Estudios de la Naturaleza.

Finalmente, Medina e Higuera (2001) de la Universidad Nacional experimental

“Francisco de Miranda”, trabajaron en el “Desarrollo de un Software Educativo para

las Prácticas de Química dirigidas a los alumnos del 9no grado de Educación

Básica”. Esta investigación propuso el desarrollo de un Material Educativo

Computarizado (MEC), para las prácticas de química del noveno grado, con la

finalidad de:

Contribuir a mejorar las dificultades de aprendizaje que presentan los estudiantes en el reconocimiento y uso de los instrumentos del laboratorio, y las técnicas de separación de mezclas de manera fácil y eficiente, (Medina e Higuera, 2001).

Esta investigación utilizó la metodología de Galvis (1992) para el desarrollo de

software educativos con la cual, diseñaron un MEC que le permitirá a los alumnos

comprender los conceptos antes señalados. Es por esto que, la realización de un

Laboratorio Virtual para las prácticas de laboratorio de Estudios de la Naturaleza de

la UE “Dr. Rafael Calles Sierra, podría facilitar la comprensión de los contenidos de

dicha asignatura.

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2.2. Bases Teóricas2.2. Bases Teóricas

2.2.12.2.1 Teoría Instruccional:Teoría Instruccional:

2.2.1.12.2.1.1 Teoría del Aprendizaje de Gagné:

Para el desarrollo del recurso pedagógico propuesto en la presente investigación,

se utilizarán algunos principios de la Teoría del Aprendizaje de Gagné. Dicha teoría

contiene fundamentos teóricos que permitirán guiar al docente en la planificación de

una instrucción acorde a los intereses y necesidades de los educandos que cursa la

asignatura Estudios de la Naturaleza en la UE “Dr. Rafael Calles Sierra”.

Para este autor, el aprendizaje consiste en el cambio de una capacidad o

disposición humana, que persiste en el tiempo y que no puede ser atribuido al proceso

de maduración. De igual forma señala que dicho cambio “se produce en la conducta

del individuo, posibilitando inferir que se logra a través del aprendizaje” (Gagné,

1970). De allí que sea posible entender de los mecanismos internos del aprendizaje a

través de este modelo y que Gagné (1970) –citado por Romero (2004)- divide en

fases o etapas.

1. La Fase de Motivación: La cual se refiere a los conceptos de expectativa y

de refuerzo, es decir, que debe existir algún elemento de motivación o expectativa

para que el estudiante pueda aprender.

2. La Fase de Atención y Percepción Selectiva: La atención en referencia a la

dirección de los mecanismos de atención hacia el contenido que debe ser aprendido, y

la selección perceptiva implica, percibir los elementos destacados de la situación.

3. La Fase de la adquisición: Comienza con la codificación de la información

que ha entrado en la memoria de corto alcance y que para su ingreso en la memoria

de largo alcance se transforma en material simplificado, como material verbal, o

como imágenes mentales, entre otras.

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4. La Fase de la retención o acumulación en la memoria: En esta fase, la

información puede ser almacenada de forma permanente si hubo suficiente

motivación, o puede ser retenida sólo por un tiempo en la memoria y desaparecer por

razones de similitud de información posteriores o anteriores a ella.

5. La Fase de recuperación de la información: En acción a estímulos externos

la información que ya ha sido almacenada en la memoria de largo alcance puede ser

recuperada.

6. La Fase de generalización: La recuperación de una información almacenada

puede hacerse en circunstancias diferentes a las que produjeron su almacenamiento, o

en situaciones que no están en el mismo contexto del aprendizaje original, por eso es

que el individuo debe ser capaz de generalizar lo aprendido en nuevas situaciones.

7. La Fase de generación de respuestas o fase de desempeño: La información

luego de ser recuperada y generalizada, pasa al generador de respuestas, donde se

organiza una respuesta al aprendizaje exhibiendo un desempeño que refleja lo que la

persona ha aprendido.

8. La Fase de la retroalimentación: Esto en general es un refuerzo cuando

realiza un desempeño posible gracias a un aprendizaje. El reforzamiento en el ser

humano se produce no porque el refuerzo esté presente, sino porque se confirman las

expectativas que se habían presentado en el primer paso de este proceso.

De allí que el proceso de aprendizaje pueda ser visto como un conjunto de

eventos que atraviesan etapas descritas. Estas fases se evidenciarán durante la

aplicación del Laboratorio Virtual que propone esta propuesta para el desarrollo de

las prácticas de la asignatura Estudios de la Naturaleza; en donde cada sesión de

trabajo o práctica de laboratorio iniciará con actividades de motivación a fin de

estimular al educando a participar de las posteriores demostraciones donde se emule

el ambiente real de un Laboratorio de Biología, para posteriormente reforzar el

aprendizaje mediante evaluaciones formativas que fomenten el conocimiento

adquirido.

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2.2.2 Estudios de la Naturaleza2.2.2 Estudios de la Naturaleza

Los Estudios de las Ciencias Naturales en la tercera etapa de Educación Básica

comprende para dicho grado la asignatura Estudios de la Naturaleza (Manual Docente

de los Estudios de la Naturaleza del Séptimo grado de Educación Básica, 1987). Cabe

señalar que para el establecimiento de los alcances de esta materia se analizaron los

programas del Área de Ciencias de Educación Primaria, dando como resultado la

selección del enfoque ambiental como el eje a través del cual se desarrolla la

enseñanza de las Ciencias Naturales en este nivel de la Educación.

De igual forma, los objetivos generales del Séptimo grado en esta asignatura se

refieren en forma global a las habilidades de razonamiento, destrezas psicomotoras,

actitudes y valores que se aspira desarrollar en los educandos. Así como a los

conceptos básicos que ellos deben adquirir. Estos objetivos se basan en que los

educandos:

1. Desarrollen habilidades y destrezas para observar y describir sus

observaciones; dar explicaciones a situaciones observadas; establecer semejanzas y

diferencias; comparar; clasificar; medir; establecer relaciones; experimentar; obtener,

seleccionar, graficar, registrar, interpretar, sintetizar y comunicar informaciones;

predecir resultados sobre la base de informaciones; inferir , discutir; analizar

componentes de un todo; transferir conocimientos a situaciones de la vida diaria;

elaborar un plan; manipular materiales y herramientas.

2. Adquieran conocimientos acerca de las máquinas simples. Propiedades

físicas de los materiales: estado físico, punto de fusión y de ebullición. Fuerzas de

adhesión, cohesión y tensión su superficial Transformaciones de la energía eléctrica

en térmica; características del movimiento rectilíneo y curvilíneo. Los cambios de los

materiales que se producen por interacción entre estos a temperatura ambiente; otros

que necesitan ser iniciados mediante una pequeña cantidad de energía, pudiendo

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después continuar por si mismos y por último, cambio materiales que solamente

llegan a producirse por completo si se les suministra energía, en cualquier forma y

continuamente.

3. Participen en actividades individuales y cooperativas.

4. Propongan y ejecuten proyectos sencillos para solucionar problemas de la

vida diaria, aplicando conocimientos adquiridos acerca del origen y la composición

de alimentos y los factores que permiten clasificar un alimento como aceptab1e para

ser ingerido.

5. Demuestren iniciativa y originalidad en sus expresiones y acciones.

6. Demuestren aprecio hacia los componentes del ambiente como valor

incalculable para el mantenimiento de la vida del planeta.

Este contenido es desarrollado bajo un carácter teórico-práctico donde se

combinan el uso de salones con laboratorios de la especialidad, permitiendo así que

los aspectos conceptuales discutidos en sesiones teóricas sean demostrados y

experimentados por los alumnos en las sesiones prácticas. Sin embargo, en la UE

“Dr. Rafael Calles Sierra” se ha dispuesto del laboratorio de biología (empleado

también para los Estudios de la Naturaleza) para las clases teóricas de otros grados

ante la insuficiencia de la planta física.

Es por esto que se propone el desarrollo de un Laboratorio Virtual para las

prácticas de la asignatura “Estudios de la Naturaleza” del 7° grado de Educación

Básica en la UE “Dr. Rafael Calles Sierra”.

2.2.3 Materiales Educativos Computarizados2.2.3 Materiales Educativos Computarizados

Los Materiales Educativos Computarizados han demostrado ser aliados de la

pedagogía, puesto que contribuyen a que el aprendizaje se lleve a cabo de forma

efectiva (Lares y Rojas, 2002). De allí que la incorporación de los Software

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Educativos al aula y su pertinente uso pedagógico, ayudan a que los educandos

aprendan de acuerdo a su ritmo de aprendizaje, satisfaciendo sus necesidades e

intereses, y que además los motive a la construcción de su propio conocimiento

En este sentido Galvis (2000), define a los Software Educativos como aquellos

programas que permiten cumplir o apoyar funciones educativas, dentro de los cuales

entran tanto los que apoyan a la administración de procesos educativos o de

investigación como los que dan soporte y sustentan directamente al proceso de

enseñanza-aprendizaje;

Estos Software Educativos pueden presentar diversas estrategias de aprendizaje

(Emulaciones, Simulaciones, etc.) o estar centrados en una actividad pedagógica

determinada (ejercitación, tutorías); dando cabida así a clasificaciones de los mismos.

Uno de estos materiales computarizados con fines pedagógicos son las Laboratorios

Virtuales que, según Monge-Nájera (1999), son imitaciones digitales de prácticas de

laboratorio o de campo, reducidas a la pantalla de la computadora (simulación

bidimensional) o en sentido estricto, a una visión más realista con profundidad de

campo y visión binocular, que requiere que la persona se coloque un casco de

realidad virtual.

¿Qué son los laboratorios virtuales?

Una de las definiciones de Laboratorios Virtuales que se ha aplicado a la

enseñanza a distancia es la de Monge-Nájera (1999), el cual los define como

simulaciones de prácticas manipulativas que pueden ser hechas por la/el estudiante

lejos de la universidad y el docente.

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Historia de los laboratorios virtuales

Los primeros Laboratorios Virtuales para enseñanza a distancia a nivel mundial

comenzaron a desarrollarse en 1997 en el Centro de Investigación Académica de la

Universidad Estatal a Distancia de Costa Rica. Cuatro años después, había un

proyecto comercial similar, el Virtual Frog Dissection Kit 1.0 y tres académicos:

Diffusion Processes, Virtual Laboratory y The Virtual Microscope (University of

Winnipeg). Desde entonces los objetivo siguen siendo los mismos: lograr un producto

tan bueno como los de los países más avanzados en docencia electrónica, a un costo

muy inferior al de ellos, que funcionara casi en cualquier computadora y que solo

requiriera programas que son gratuitos en todo el mundo.

Los laboratorios virtuales hoy

Transcurridos seis años, ha aumentado el número de proyectos de Laboratorios

Virtuales y que la mayoría se refieren al área de la física, aunque también es posible

encontrar de química y biología. La mayoría de los laboratorios virtuales de física son

pequeñas simulaciones escritas en e lenguaje JAVA. También se han desarrollado

simulaciones mediante las cuales se modifican los datos en una tabla y se ve la

modificación resultante en un esquema. También existen laboratorios en los que se

usa sonido e imágenes realistas, entre los que se destacan el sintetizador de sonido

Tempes de la compañía Virtual Laboratories de Singapur y el Filtro de polarización

de la red Physicsweb.

¿Cuándo se debe usar laboratorios virtuales?

Antes de utilizar este tipo de MEC es conveniente analizar si el contexto es el

adecuado para su aplicación. En este caso Monge-Nájera (1999) afirma nuevamente

que:

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Un laboratorio virtual es bueno como sustituto o al menos para entrenamiento antes de realizar prácticas peligrosas, especialmente si se cuenta con simuladores mecánicos o realidad virtual en lugar de una simple pantalla. Como hacen automáticamente algunos cálculos rutinarios liberan tiempo para comprender y como presentan los cambios de manera gráfica facilitan el aprendizaje (Monge-Nájera, 1999).

Por consiguiente, se pretende desarrollar un Laboratorio Virtual para las prácticas

de la asignatura “Estudios de la Naturaleza” del 7° grado de Educación Básica en la

UE “Dr. Rafael Calles Sierra” que integre las características de un software de

ejercitación y de simulación; y que emule el desempeño del alumno en las horas

prácticas de la mencionada materia.

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2.3 Operacionalización de las Variables2.3 Operacionalización de las Variables

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2.4 Términos Básicos:2.4 Términos Básicos:

Tecnología de la Información y la Comunicación (TIC): Es el conjunto de avances

tecnológicos que nos proporcionan la informática, las telecomunicaciones y las

tecnologías audiovisuales, que comprenden los desarrollos relacionados con los

ordenadores, Internet, la telefonía, los "mas media", las aplicaciones multimedia y la

realidad virtual. Estas tecnologías básicamente nos proporcionan información,

herramientas para su proceso y canales de comunicación (Marqués. 2000).

Aprendizaje: Proceso de adquisición de nuevos hábitos y comportamientos mediante

la experiencia. Enciclopedia Microsoft Encarta (2001). Para Bower y Hilgard (1995),

es el cambio, en este caso, en la conducta o en el potencial de ésta, en un momento

específico, y que es el resultado de reiteradas experiencias en situaciones similares,

siempre que el cambio no se relacione con respuestas innatas, maduración o estados

temporales.

Computador: Máquina capaz de realizar electrónicamente procesos de cálculo y

entrada, almacenamiento, manipulación y salida de datos. También Ordenador. Gran

Enciclopedia Salvat (2002).

Emulación: Deseo de imitación o superación de las acciones ajenas. Generalmente

en sentido favorable. Gran Enciclopedia Salvat (2002).

Simulación: Según Galvis (2000), suele ser una simplificación del mundo real, el

alumno resuelve problemas, aprende procedimientos, llega a entender las

características de los fenómenos y cómo controlarlos, o aprende que acciones tomar

en diferentes circunstancias.

Software: Un programa de aplicación o sistema operativo, que un ordenador puede

ejecutar. Software se ha convertido en un extenso término que engloba todo aquello

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que puede ser ejecutado por un ordenador aunque generalmente esté constituido por

más de un programa. Biblioteca Profesional Windows. Diccionario de Términos

(1994).

Software Educativo: Es aquel material de aprendizaje específicamente diseñado para

ser utilizado con un computador en los procesos de enseñar y aprender. Sánchez

Ilabaca (2000).

Validez: La medida en que un instrumento o procedimiento de evaluación produce

resultado de los que se pueden extraer interpretaciones del tipo previsto. Barrientos

(s.f).

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