CoGnosis
Revista de Educación
e-ISNN 2588 – 0578 Vol. 9, Núm. Edición Especial (1): febrero 2024 DOI: 10.33936/cognosis.
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Manual de prácticas de laboratorio virtual para la
mejora del aprendizaje experimental de la Biología
Manual of virtual laboratory practices to improve
experimental learning in Biology
AUTOR: Gissel Alejandra Mejía Rosero
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Ingeniera en Biotecnología. Magíster en Educación, Tecnología e Innovación. Docente en la Unidad Educativa
Particular Profesor Luis Merani. Quito, Pichincha. Ecuador. E-mail: alejandramejia97@gmail.com Código
ORCID https://orcid.org/0009-0006-9085-0667
Fecha de recepción: 2023-12-05
Fecha de aceptación: 2024-01-20
Fecha de publicación: 2023-02-06
RESUMEN
El objetivo del trabajo fue desarrollar una propuesta metodológica para un
manual de laboratorio virtual destinado al aprendizaje de Biología en
estudiantes de décimo año de Educación General Básica. La investigación se
basa en la hipótesis de que el desarrollo de habilidades en la aplicación de
conocimientos biológicos puede mejorar el rendimiento académico de los
estudiantes. Se utilizó un enfoque mixto con un alcance explicativo para
recolectar datos cualitativos y cuantitativos. En la revisión bibliográfica, se
realizó un análisis crítico de las metodologías existentes en el proceso de
enseñanza-aprendizaje de Biología. Durante la aplicación y evaluación de la
propuesta, se emplearon diversos métodos para asegurar la validez y
confiabilidad científica del aporte práctico y obtener resultados adecuados.
La plataforma CloudLabs fue seleccionada para realizar prácticas
experimentales en línea, debido a sus ventajas tecnológicas y metodológicas.
El manual de laboratorio virtual para Biología constituye una guía educativa
que facilita la realización de experimentos en entornos virtuales, alineada
con el currículo, al tiempo que proporciona instrucciones claras y recursos
visuales promueve un aprendizaje autónomo y efectivo, reforzando la
comprensión de conceptos científicos vinculados a esta ciencia natural.
PALABRAS CLAVE: Manual de laboratorio; Laboratorio virtual; Biología;
Prácticas experimentales; Enseñanza-aprendizaje.
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ABSTRACT
The aim of the work was to develop a methodological proposal for a virtual
laboratory manual aimed at learning Biology in tenth year students of Basic
General Education. The research is based on the hypothesis that the
development of skills in the application of biological knowledge can improve
students' academic performance. A mixed approach with an explanatory
scope was used to collect qualitative and quantitative data. In the
bibliographic review, a critical analysis of the existing methodologies in the
teaching-learning process of Biology was conducted. During the application
and evaluation of the proposal, various methods were used to ensure the
validity and scientific reliability of the practical contribution and obtain
adequate results. The CloudLabs platform was selected to conduct
experimental online practices, due to its technological and methodological
advantages. The virtual laboratory manual for Biology forms an educational
guide that helps the performance of experiments in virtual environments,
aligned with the curriculum, while providing clear instructions and visual
resources, promoting autonomous and effective learning, reinforcing the
understanding of scientific concepts linked to this natural science.
KEYWORDS: Laboratory manual; Virtual laboratory; Biology; Experimental
practices; Teaching-learning.
INTRODUCCIÓN
La Unidad Educativa Cristo Rey se encuentra en la ciudad de Tulcán,
provincia del Carchi, Ecuador. Es una institución católica distinguida por su
enfoque educativo basado en valores, siguiendo el currículo académico del
Ministerio de Educación, integrando dentro de su oferta académica la
cultura franciscana, el liderazgo laical, el compromiso socio ambiental y el
uso de herramientas virtuales.
Esta institución educativa se ha consolidado como un referente regional en
el campo de la formación académica. Aquí, los estudiantes poseen la
oportunidad de fortificar y desarrollar nuevas habilidades en el uso de las
TIC, así como también en la investigación, con la finalidad de responder a
las necesidades de la iglesia y la sociedad.
La Unidad Educativa se ha comprometido a proporcionar a cada uno de los
estudiantes herramientas, tecnologías y recursos indispensables para
conseguir competencias digitales e incentivar la investigación como un
medio de conocimiento, avivando el desarrollo integral y la capacidad de
resolver desafíos contemporáneos.
Los estudiantes que conforman esta Unidad Educativa pertenecen al nivel
socioeconómico medio. La “Cristo Rey” se ha adaptado a múltiples cambios
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del sistema educativo, en la actualidad la población estudiantil está
conformada por 542 estudiantes desde los 4 años hasta 15 años distribuidos
en las clases de inicial hasta décimo año de educación básica general.
Por otra parte, esta prestigiosa institución se enfrenta a un desafío
preocupante que afecta a esta población estudiantil: la ausencia de
laboratorios de Biología. La carencia de materiales y recursos para prácticas
experimentales impacta de forma negativa sobre el rendimiento académico,
dejando el aprendizaje de esta disciplina rezagado en comparación con otras
instituciones (Hermanas Franciscanas María Inmaculada, 2022).
No obstante, existe una oportunidad valiosa que son los laboratorios de
informática, que se encuentran subutilizados y pueden convertirse en una
alternativa efectiva para cubrir esta ausencia.
La asignatura Biología, dada sus características experimentales, demanda
del desarrollo de habilidades de investigación, la cuales no alcanzan
totalmente los resultados previstos en el currículo. De tal manera, se ha
podido corroborar en los últimos periodos académicos un déficit de acuerdo
con ciertas manifestaciones:
Las pruebas “Ser estudiante”, ejecutadas por el Ministerio de Educación en
el 2016, demostraron que la tendencia de aprendizaje de las ciencias
experimentales es baja en comparación con otras asignaturas (Ver tabla 1).
Tabla 1. Promedio general alcanzado en evaluaciones Ser Bachiller 2016.
Asignaturas
Nivel
Calificación
4to EGB
508,43
Lenguaje
7mo EGB
490,70
4to EGB
524,17
Matemáticas
7mo EGB
513,12
Ciencias Naturales
7mo EGB
510,00
Promedio
509,28
Fuente: UNESCO-LLECE
Elaborado por: Ministerio de Educación del Ecuador.
La Tabla 1 muestra los promedios generales alcanzados en las evaluaciones
"Ser Bachiller" del año 2016, desglosados por asignaturas y niveles
educativos. En el área de Lenguaje, se observa que la calificación promedio
en 4to EGB es de 508,43, mientras que en 7mo EGB disminuye a 490,70.
Esta disminución de 17,73 puntos puede sugerir un desafío en el
rendimiento en Lenguaje a medida que los estudiantes avanzan en su
educación, indicando posiblemente una mayor dificultad en esta asignatura
en niveles superiores.
En Matemáticas, el patrón es similar. La calificación promedio en 4to EGB
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es de 524,17, y en 7mo EGB baja a 513,12, lo que representa una caída de
11,05 puntos. Esta tendencia descendente en Matemáticas también señala
una posible dificultad creciente con el avance en los niveles educativos, que
podría requerir una revisión de las estrategias pedagógicas empleadas para
mejorar el rendimiento en esta materia.
En el caso de Ciencias Naturales, la calificación promedio para 7mo EGB es
de 510,00. Este dato es importante ya que no se cuentan con resultados de
4to EGB en esta asignatura, pero proporciona un punto de referencia para
comparar con Lenguaje y Matemáticas en el mismo nivel educativo.
El promedio general alcanzado en las evaluaciones es de 509,28, una cifra
que resulta de la combinación de las calificaciones en Lenguaje,
Matemáticas y Ciencias Naturales para 7mo EGB. Esta cifra refleja un
desempeño global en estas áreas académicas para el nivel mencionado. La
tendencia general de descenso en las calificaciones a medida que los
estudiantes avanzan en su educación sugiere la necesidad de revisar y
potencialmente ajustar las estrategias de enseñanza para abordar estas
dificultades y mejorar el rendimiento académico en los niveles superiores.
En esta prueba se evidenció la relación entre el rendimiento académico del
estudiantado, la infraestructura de la Unidad Educativa, las condiciones del
aula y la disposición de materiales y recursos.
Se comprobó además que, el promedio más alto de rendimiento lo
consiguieron los estudiantes de unidades educativas particulares, donde la
mayoría cuentan con alta preparación docente y laboratorios bien equipados
(Ministerio de Educación, 2016).
Con este resultado Rodríguez (2019), concluyó que el problema es de índole
económico ya que, al no contar con una correcta inversión o implementación
de laboratorios, los estudiantes de las escuelas o colegios fiscales no logran
transformar los conceptos teóricos en realidades palpables.
Por otro lado, en la Unidad Educativa Cristo Rey, al contar con un elevado
número de estudiantes de décimo grado, no puede ejecutar prácticas de
Biología con la debida frecuencia, dado que no cuenta con la infraestructura
adecuada, ni los recursos tecnológicos necesarios.
Los estudiantes cuentan con una escasa y casi nula experiencia práctica de
la asignatura como resultado directo de las escasas visitas al laboratorio que
han realizado, así como también al limitado espacio físico y recursos con el
que cuentan para realizar las pocas experimentaciones.
Además, los docentes están conscientes que sus estudiantes se encuentran
en una desventaja frente a los estudiantes de otras unidades educativas, que
sí cuentan con esta posibilidad.
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Por otra parte, la Unidad Educativa, al contar con laboratorios de
computación con acceso de banda ancha a Internet, pudiera tener por esa vía
una salida a la situación mediante la implementación de laboratorios
virtuales.
Según Aguilera (2020), las prácticas de laboratorio de las materias
experimentales como la Física, Química o Biología se han catalogado con
una condición que valida el conocimiento y lo transforma en una realidad.
La experimentación construye los cimientos en los cuales el estudiante se
preparará para su vida profesional, gracias al desarrollo de habilidades,
destrezas y actitudes de una manera circunstancial, mediante procesos de
intervención cognitivos y manipulativos al objeto de estudio como lo expresan
los autores Lemus y Guevara (2021). Además, las prácticas según Martin
Quintero (2010), desempeñan un rol importante puesto que relacionan la
interacción entre lo social (el experimentador, docente y compañeros) y lo
natural (fenómeno químico o físico), ligado a un determinado espacio
llamado laboratorio.
Así también, para Zorrilla (2019), en la Biología las prácticas son parte
integral de la construcción de la propia teoría, debido a que, brindan la
oportunidad al alumno de comprobar los conceptos teóricos recibidos en el
salón de clase, centrándose en estrategias metodológicas, estructuración
lógica, recuerdos efectivos y procesamiento profundo de la información.
La ausencia de estas prácticas repercute sobre el rendimiento académico de
los estudiantes, por ejemplo, en el Ecuador para el año académico 2019-
2020 en las pruebas ejecutadas a los estudiantes de tercero de bachillerato
INEVAL (Ver tabla 2), se comprobó que apenas hubo un 47% de aciertos en el
área de Biología. Al determinar las formas de evaluar el rendimiento, se
reportó que los temas que menos puntaje de aciertos obtenían eran aquellos
que debían de ir acompañados de un componente práctico.
Con esto se estableció que el rendimiento tiene que ver con la eficiencia y la
eficacia de los procesos educativos lo que conlleva a hacer uso de medios
que permitan el progreso y aprendizaje. Si bien esta prueba no permite
establecer conclusiones sobre la calidad educativa de las instituciones, si
consiente a determinar cuáles son los tópicos que se necesita mejorar y a
partir de ello, realizar una nueva planificación, reestructuración, y cambios
específicos, que contribuyan a mejorar el rendimiento académico de los
estudiantes (INEVAL, 2020, pp. 20-25).
A partir de la descripción realizada en los párrafos anteriores, de estos
investigadores, se puede inferir que es posible suplir la ausencia de recursos
físicos por recursos digitales. Por esta razón, el presente artículo propone
una metodología innovadora basada en laboratorios virtuales que busca
transformar y enriquecer la enseñanza de la Biología para los estudiantes de
décimo año de la Unidad Educativa Cristo Rey en Tulcán.
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Tabla 2. Porcentaje de aciertos en los tópicos que componen los grupos temáticos de la Biología.
Fuente: Examen de Grado – Instituto Nacional de Evaluación Educativa, Ineval.
Elaborado por: Dirección de Análisis Geoestadístico e Informes, DAGI.
Este enfoque metodológico no solo pretende compensar la falta de recursos
físicos, sino también aprovechar las ventajas que ofrecen las tecnologías
digitales para crear un entorno de aprendizaje más interactivo y accesible.
Los laboratorios virtuales permiten a los estudiantes experimentar con
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simulaciones y prácticas que imitan situaciones reales, promoviendo una
comprensión más profunda y práctica de los conceptos biológicos. Además,
la integración de estas herramientas digitales ofrece oportunidades para
personalizar el aprendizaje, adaptando las actividades a las necesidades y
ritmos individuales de los estudiantes.
DESARROLLO
Valoración de las TIC en la educación
Para los autores Quiroga, Jaramillo y Vanegas (2019), el empleo de las
tecnologías de la información y la comunicación (TIC) en el contexto
educativo, ha revolucionado la formación educativa, teniendo un impacto
positivo en el rendimiento académico. Además, Area (2008), sostiene que, las
nuevas tecnologías existentes facilitan la flexibilización del proceso de
enseñanza-aprendizaje, dando lugar a cambios en las concepciones
metodológicas, la eficacia didáctica y los contenidos teóricos.
Para Quiroga, Jaramillo y Vanegas (2019), la valoración de las TIC dentro del
contexto educativo ha incrementado en los últimos años. Dado que, estas
han demostrado ser un recurso fundamental para potenciar el aprendizaje y
la participación dentro del salón de clases. Martin, Syn y Westine (2020),
detallan que, el fomento de la investigación independiente y el
fortalecimiento de las habilidades tecnologías que otorga el uso de las TIC
son el resultado al acceso fácil y remoto a una cantidad considerable de
información en corto tiempo.
A su vez los autores Macías, Suarez y Mayorga (2021), aseguran que, la
incorporación de las TIC dentro del aula incrementa la motivación, la
interactividad, el trabajo colaborativo y la formación de ambientes de
aprendizaje-enseñanza dinámicos, entretenidos y enriquecedores.
Con lo expuesto en las líneas anteriores, la autora de esta propuesta
concluye que, las TIC son instrumentos primordiales en la época actual y
futura para el aprendizaje, sin embargo, el profesor debe de saber identificar
cuando y donde usarlas, con la finalidad de que sus estudiantes se interesen
en el contenido del currículo incrementando la espontaneidad y creatividad.
La implementación de laboratorios virtuales se cataloga como una
metodología innovadora que facilita la experimentación mediante métodos
digitales (Moedano, Magdaleno y Medellín, 2022, pp-7).
Varias instituciones han adoptado esta técnica para cubrir la ausencia de los
laboratorios. La implementación se debe a que no solo amplía la cobertura
académica, sino también optimiza costos. Puesto que, repite fenómenos
cuantas veces sea requerido, lo que resulta atrayente para establecimientos
con presupuesto limitado (Novoa y Flórez, 2018, p. 4).
No obstante, las ventajas que ofrece esta práctica son aún mayores. Los
autores Luengas, Guevara y Sánchez, (2019) aseguran que el uso de estos, es
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recomendable porque permiten a los participantes interactuar y explorar este
espacio virtual, donde se muestran elementos que imitan las características
físicas y químicas de los objetos reales. Asimismo, ofrecen flexibilidad y
acceso rápido, dado que la configuración es fácil.
Dentro de este orden de ideas, el proceso de virtualización de prácticas de
laboratorio que Cardoso, Mella y Suárez (2018) lo definen como la
combinación de tecnologías interactivas para generar conocimiento sin
limitaciones de localización con la intención de proporcionar ambientes
educativos de calidad.
Los autores Crisol Moya, Herrera, y Montes (2020), señalan que esta
herramienta ofrece una amplia gama de alternativas una visión enmarcada
en el desarrollo digital, logrando que el alumno se independice del profesor y
desarrolle la capacidad de auto gestionarse y disciplinarse.
Gracias a un análisis documental y una revisión bibliográfica relacionada
con la metodología como estrategia en la educación, donde se destacan
trabajos de Albán, Arguello y Molina (2020), se propone como una concepción
metodológica al conjunto de procedimientos, técnicas y métodos regulados
por requerimientos que facilitan el orden del pensamiento y el modo de
actuar con la finalidad de obtener propósitos cognoscitivos.
Por otro lado, Molano, Mendoza, y Mendoza (2019), definen a la metodología
educativa como una agrupación de estrategias y acciones planificadas de
manera reflexiva y puntual, con el único fin del aprendizaje y el cumplimiento
de los objetivos establecidos. Dicho de otro modo, el autor establece que es el
camino por el cual el pedagogo piensa y diseña su clase, empleando técnicas
y herramientas tecnológicas o experimentales que permitan al estudiante
asimilar conceptos y desarrollar competencias genéricas y específicas.
Para Asunción (2019) la metodología educativa en la Biología, se establece
como el método por el cual el docente desarrolla la práctica diaria de la
asignatura. Mediante un conjunto de estrategias, herramientas, técnicas,
recursos y métodos didácticos que buscan afianzar los contenidos teóricos,
motivando y dándole sentido a la explicación de los fenómenos naturales, así
como también permitiendo identificar, evaluar, y analizar las capacidades y
dificultades teórico- prácticas de los estudiantes.
Mientras que, Vílchez-Durán, (2019) define a la metodología experimental
como una vía de conocimiento entre el profesor y el estudiante, donde la
capacidad de asimilación se relaciona al tipo de enseñanza empleado por el
docente dentro de su proceso de estrategia didáctica, a través de la cual
buscará incrementar el campo de aprendizaje del alumno evitando una
delimitación en la forma de enseñar.
A su vez, los autores Velázquez, Piguave, Valdés, y Zúñiga (2020) señalan
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que la metodología educativa experimental se desenvuelve en función a las
diversas teorías del aprendizaje, donde no solo se considera el papel de tutor
del docente, sino también al estudiante como participante en la compresión
de la naturaleza. Estos redactores, determinaron que no hay una
metodología que sea más eficaz que otra, sino que el éxito de estas se debe a
las herramientas de implementación y a las características del grupo con el
cual se trabaja.
Bajo el análisis y síntesis de la información antes detallada, nace la
concepción metodológica de esta propuesta que mejore la experiencia
práctica educativa y potencie el establecimiento de vínculos y la construcción
de teorías científicas para el desarrollo de habilidades de investigación
científica en los estudiantes.
Todo esto mediante el uso de alternativas empíricas como los manuales de
prácticas de laboratorios virtuales que afiancen los conocimientos teóricos
gracias a la inmersión de los estudiantes en las actividades de
experimentación fomentando la innovación y curiosidad.
Una valoración de la metodología de los laboratorios virtuales junto con
manuales de uso de los autores Pomar y Rivero (2020), quienes los definen
como espacios digitales que incorporan de manera interactiva aspectos
pedagógicos y tecnológicos para realizar actividades experimentales de
aprendizaje. Esta metodología en Biología permite disminuir los costos de
mantenimiento, puesto que, el alumno puede ejecutar las prácticas cuantas
veces quiera para establecer los fenómenos con sus consecuencias, además,
protege a los estudiantes de peligros asociados a la poca experticia en el
manejo de reactivos o aparatos mecánicos, ya que, si se comete un error se
simula la situación, pero no se genera un daño real ni en el laboratorio ni en
el alumno.
Por otra parte, las desventajas de esta metodología es que es necesario que
los estudiantes y el docente cuenten con conocimientos sobre el uso de
programas de computación y sepan diferenciar los equipos y reactivos
correctamente debido a que, en estas plataformas existen un sin número de
estos, que en muchos de los casos ni siquiera son estudiados.
Investigadores como Cárdenas, Pérez y Cabeza (2021); Sangoluisa y
Tituchina (2022), establecen que la simulación de un ambiente de
exploración en Biología es indispensable para el desarrollo de habilidades en
el pensamiento crítico en los estudiantes, la creación de interacciones reales
logradas por los laboratorios virtuales pueden ser la solución pronta y
económica para cubrir las deficiencias prácticas en esta asignatura. Con el
análisis detallado y la revisión bibliográfica complementaria, la presente
propuesta de creación de un manual de laboratorios virtuales, busca
constituirse como un papel clave en las didácticas de enseñanzas activas de
la Biología que permita una respuesta satisfactoria del más del 95 % del
alumnado.
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En este contexto, una investigación realizada por Álvarez, y Ramos (2020),
plantea que solo existe un 2% de personal docente que se niegan a emplear
los Laboratorios Virtuales y cerca del 80% de los profesores coinciden en que
el uso de las TIC en educación únicamente se centra al ámbito conceptual o
a la realización de trabajos de apoyo. Así también dentro de este estudio se
estableció que los LV benefician en la optimización de recursos posibilitando
las actividades prácticas de manipulación de instrumentos y materiales a
todos los estudiantes.
Otro estudio realizado por Cuello y Hidalgo (2021), manifiesta que el
aprendizaje en experimentación mediante la modalidad virtual y remota
dentro de una plataforma adecuada, funciona como un complemento ideal
en la formación experimental de la Biología permitiendo al estudiante mayor
nivel de apropiación de los conceptos teniendo acceso al 100% de los
recursos de laboratorio necesarios para cada práctica, contrario a los
laboratorios presenciales donde apenas existen un 70 % de los recursos
necesarios.
Por otra parte, Cuello y Hidalgo (2021) en su investigación concluyen que las
guías didácticas establecidas para los LV permiten desarrollar el
conocimiento científico de los estudiantes y cumplen con los estándares y
derechos básicos de aprendizaje de la Biología, puesto que, el 100% de los
estudiantes manifestaron que asisten en promedio 5 veces a los laboratorios,
por la limitación de espacio y recursos de la institución y de las pocas veces
que asisten a ellos, los laboratorios no cuentan con las condiciones
adecuadas para la ejecución correcta de las actividades.
Por último, Valencia (2022), expone que las guías de interaprendizaje de
Laboratorios Virtuales impactan en el mejoramiento del proceso de
instrucción del estudiante incrementando en casi el 50% de efectividad en
relación de proporcionalidad directa a la ausencia de laboratorios o a la
práctica en laboratorios mal implementados. En este estudio se concluye que
el desempeño académico de la Biología se ve motivado de manera intrínseca
por las actividades experimentales
Un laboratorio virtual es un espacio interactivo tecnológico que incorpora
herramientas pedagógicas, humanas y modernas, con la finalidad de realizar
actividades de experimentación, adaptadas a un entorno de aprendizaje
cumpliendo con los estándares académicos (Cruz, 2021, p. 243).
Los laboratorios virtuales se fundamentan en el constructivismo, que
corresponde a la adquisición del aprendizaje como un proceso de formación
gradual. Dentro de este tipo de aprendizaje Serrano (2022), manifiesta que,
el individuo debe mantenerse activo para internalizar de forma progresiva los
conceptos científicos, reaccionando a los estímulos e instrucciones dadas por
mediadores, y manifestándose en el pensamiento crítico, aprendizaje
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autónomo y en el análisis de casos.
Un manual de laboratorio virtual es un conjunto de metodologías que son
necesarias para cumplir con el objetivo planteado, para una experimentación
biológica dentro de un software (García, et. al., 2021 pp. 23-29).
Los autores Suárez y Mendoza (2006) consideran al manual como un
documento que integra conceptos básicos como normativas, materiales y
recursos indispensables para orientar la formación y el diseño de una
práctica, definiendo los métodos a emplearse, el tipo de tabulación de datos,
las escalas, los equipos especializados a usar, así como también las
condiciones físicas, químicas y biológicas que permitirán la ejecución de la
actividad.
Para lograr un nivel de adecuada concreción de esta metodología, alemán y
Mata (2006) proponen ocho elementos imprescindibles para la escritura
correcta de un manual de laboratorio virtual, los cuales se explican en los
siguientes renglones:
• Título de la práctica o experimento. Se expresa el nombre de la práctica o
experimento, haciendo que el título sea atractivo y sugerente, guardando
una relación con el problema.
• Introducción. Se explican los aspectos teóricos referentes a la práctica
propuesta, por ejemplo: leyes, técnicas, métodos o antecedentes de la
situación actual. El docente puede incluir advertencias sobre la
experimentación estableciendo normas y prohibiciones.
• Objetivo. Los objetivos deben indicar las conductas que el estudiante
debe tener durante la práctica, describiendo el resultado deseado. El
objetivo debe de ser específico, medible, accesible, real y cumplir con un
patrón de rendimiento y tiempo.
• Metodología. Es la descripción del proceso técnico y secuencial para el
desarrollo de la actividad. El docente puede hacer uso de gráficos que
establezcan claramente las interacciones y actividades que se darán
durante la práctica de laboratorio.
• Recursos, materiales y equipo. Especifica todos los instrumentos
didácticos, referenciales, tecnológicos e instrumentales que se usarán en
la reproducción del fenómeno.
• Resultados esperados. Se presentan los datos obtenidos del experimento
que servirán como una solución al problema planteado o para la
identificación clara del motivo del experimento. Este apartado es quizás el
más importante durante todo el manual, puesto que, aquí se identificará
el grado de comprensión del estudiante.
• Conclusiones. Son los juicios de valor propuestos en función a los
resultados que se lograron obtener, este ejercicio es importante dentro de
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las prácticas de laboratorio ya que, permiten evidenciar el grado de
interpretación del alumno y el pensamiento crítico desarrollado.
• Recomendaciones. Aquí tanto el docente como el estudiante, condensan
sugerencias que nacieron durante el proceso de experimentación para
ocuparlas o aplicarlas en procesos futuros.
Figura 1. Concepción metodológica para el diseño de un manual para el uso de laboratorio virtual.
La propuesta metodológica se ha estructurado en etapas, a saber:
Etapa 1. Diagnóstico del contexto educativo.
En el marco de esta propuesta, el diagnóstico del contexto educativo se
realizará a través de una adaptación de la prueba estandarizada “Biology
Experimental Skill Assessment” (BESA) desarrollada por (Nguyen et.al,
2021), esta herramienta evalúa las habilidades técnicas, teóricas y prácticas
de los estudiantes entorno al uso del laboratorio de Biología. Para el logro del
diagnóstico educativo se consideraron las 4 variables de BESA, pero además
se incluyen 4 más recomendadas por (Ausay, 2019). Las variables
consideradas fueron: conocimientos teóricos conceptuales, conocimientos de
los procesos experimentales, habilidades experimentales, capacidad de
vincular la enseñanza futura, capacidad de recopilación y análisis de datos,
seguridad y ética en el laboratorio, preparación y manipulación de muestras,
y el diseño y ejecución experimental. El test consiste en 12 preguntas de
opción múltiple donde cada respuesta afirmativa se puntúa con 1. El
resultado obtenido puede ser clasificado en cuatro niveles:
0 - 3 Reconocimiento
4 - 6 Comprensión
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7- 9 Aplicación básica
9- 12 Aplicación avanzada.
El diagnóstico tiene como objetivo determinar el nivel de dominio de las
competencias científicas mediante la aplicación de un cuestionario adaptado
de BESA y Ausay, que evalué los resultados obtenidos sobre el desarrollo de
las habilidades experimentales de los estudiantes de la Unidad Educativa
Cristo Rey en la asignatura de Biología. Este análisis se ejecutó con la
finalidad de establecer cuál es el escenario actual donde se pretende
introducir el uso de laboratorios virtuales, apoyados en un manual de
laboratorio, que permita mejorar el rendimiento a nivel general en la
asignatura.
Para alcanzar el objetivo de esta etapa se proponen las siguientes acciones:
Se aplicará el cuestionario adaptado de BESA y AUSAY a todos los
estudiantes de 10mo años de educación básica.
Las variables seleccionadas se analizarán a través de un análisis
estadístico multivariado y se hará uso del método inductivo (Hernández
Sampieri, 2014) para evaluar los resultados.
Se realizará una encuesta online a los docentes de Biología y/o
Ciencias Naturales para conocer su percepción sobre el uso de
laboratorio virtuales y comprender cuál es el nivel de conocimiento de
estos.
Estas acciones que fueron aplicadas como prueba piloto por la autora del
presente trabajo permitió corroborar que existe apenas un 13.33 % de los
estudiantes que cuentan con una aplicación avanzada de las competencias
científicas.
Etapa 2. Elaboración de la propuesta metodológica
Para la elaboración de la propuesta de metodología propuesta en el manual
de laboratorios virtuales, se hace uso de la exégesis como instrumento
facilitador de la interpretación de la información relevante en el desarrollo de
prácticas experimentales. En el Gráfico 5 se evidencia la representación
gráfica de la propuesta metodológica. Es así como se proponen los siguientes
pasos como estructura central del manual de laboratorio:
El primer paso consiste en establecer los objetivos que se van a lograr con la
implementación del manual de prácticas de laboratorio. Estos se
relacionarán al desarrollo de habilidades específicas en los estudiantes, así
como al conocimiento de los parámetros esenciales de la Biología.
El siguiente paso, consiste en el desarrollo de una introducción que funcione
como un hilo conductor para las prácticas de laboratorio. Con este se busca
generar interés y motivación en los estudiantes para la ejecución adecuada
de cada una de las prácticas.
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En el tercer paso, se seleccionará un patrón de diseño para este manual. Se
puede aplicar un patrón abierto, que fomente la exploración y la resolución
de problemas.
Para el paso número cuatro se generará la recopilación de los materiales y
recursos tanto físicos como digitales necesarias para las prácticas. Aquí se
considerarán instrumentos de seguridad laboratorio, software de simulación,
computadores, teclados, entre otros.
En el último paso, se determinará los tiempos y la logística necesaria para la
implementación del manual. Se calculará el tiempo destinado a la
introducción de la práctica, la explicación de las instrucciones y
metodología, el tiempo de desarrollo del fenómeno químico o físico. Además,
se considerará un tiempo para evaluar el aprendizaje de los estudiantes
mediante quizzes.
Etapa 3. Aplicación de la propuesta metodológica
El Manual de Laboratorio Virtual de Biología es una propuesta diseñada
para el décimo año de Educación Básica de la Unidad Educativa Cristo Rey
con él se busca generar una experiencia interactiva y enriquecedora de
aprendizaje. En las siguientes líneas, se puntualizan los pasos
indispensables para la implementación de este:
Capacitación docente: Los docentes que dictan la materia de Biología serán
capacitados mediante la socialización de la metodología propuesta, para ello
se presentarán ejemplos sencillos y claros de como ejecutar una
planificación anual, mensual y de la unidad para la creación e
implementación de las prácticas como complemento a los conceptos teóricos.
Así también, se proveerá un banco de ejercitaciones en forma de modelos
que se pueden usar dentro del laboratorio virtual o servir como una base
para la creación de nuevas experiencias educativas.
Creación de un equipo de trabajo: Para la implementación de la propuesta se
diseñará un grupo de trabajo interno, en caso de no contar con el personal
suficiente que tenga las capacidades necesarias, se buscará asesoría externa.
El equipo se conformará así:
Diseñador instruccional: Persona encargada de enmarcar las actividades de
acuerdo con los estándares y objetivos establecidos, es necesario que esta
persona cuente con certificaciones que avalen competencias tanto en el
diseño instruccional como en la Biología.
Creador y curador de contenidos: Este papel lo desempeñará el docente de
Biología del décimo año, quien se posicionará como líder, puesto que cuenta
con conocimiento e interacción directa con las necesidades de los
estudiantes.
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la Biología
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Coordinador tecnológico de la institución: Este rol será asumido por el
docente de informática que se encargará de la gestión de las tecnologías
necesarias para la implementación del laboratorio virtual y llevará a cabo la
creación de contenidos mediante herramientas digitales con las que cuenta
la Unidad Educativa.
Rectora o supervisora de área: Revisarán la secuencia lógica y el correcto
desempeño de las actividades del laboratorio virtual.
Tutora de la clase: Será la persona que comparta la información de la gestión
del manual de laboratorio virtual con los padres, desempeñándose como una
unión entre el equipo de trabajo y las familias.
Selección de la plataforma a utilizar: Se hará uso de plataformas
especializadas en laboratorios virtuales de Biología. Se plantea el uso de la
plataforma CloudLabs para una experiencia completa de aprendizaje.
La plataforma CloudLabs en los laboratorios virtuales
Esta plataforma ofrece varias ventajas comparadas con otras plataformas
existentes, puesto que, ofrece un rango amplio de experimentos, un acceso
remoto y flexible lo que permite que docentes y estudiantes accedan a sus
prácticas experimentales desde cualquier lugar y tiempo. Comparando esta
plataforma con otras existentes como PHET o Biomodel, CloudLabs ofrece un
enfoque simplificado y seguro donde el estudiante accede a prácticas en
tiempo real y no únicamente a modelos tridimensionales.
Así también, esta plataforma ofrece monitoreo y retroalimentación constante
lo que permite un seguimiento efectivo del proceso y la entrega de
retroalimentación individualizada para cada estudiante (Duplyakin et al.,
2019, pp. 1-14).
En este trabajo fue necesario elaborar un tutorial para el uso de Cloudslabs
el cual juega un papel fundamental en la propuesta metodológica de
laboratorios virtuales en Biología al servir como una guía práctica que
facilita el uso y la navegación por la plataforma de Google Cloud. Este
tutorial está diseñado para orientar a los usuarios, tanto docentes como
estudiantes, en el aprovechamiento de las diversas herramientas y servicios
disponibles en la nube para realizar experimentos virtuales de manera
eficiente.
A través de instrucciones detalladas y ejemplos concretos, el tutorial de
Cloudslabs asegura que los usuarios puedan configurar y ejecutar
simulaciones, almacenar datos, y colaborar en tiempo real sin
complicaciones técnicas. De esta manera, no solo reduce la curva de
aprendizaje asociada con el uso de tecnologías avanzadas, sino que también
empodera a los usuarios para que maximicen el potencial educativo de los
laboratorios virtuales, mejorando así la calidad y efectividad del aprendizaje
en Biología.
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Para complementar el trabajo se diseñó un manual de laboratorio virtual, el
cual resultó ser una herramienta clave en la propuesta metodológica para la
enseñanza de Biología, con la finalidad de guiar a los estudiantes a través de
prácticas experimentales de manera estructurada y efectiva.
Este manual contiene instrucciones detalladas para la realización de
experimentos virtuales, asegurando que los estudiantes puedan replicar las
condiciones y procedimientos necesarios para alcanzar los objetivos de
aprendizaje establecidos. El contenido del manual está alineado con el
currículo educativo, lo que garantiza que las actividades propuestas
contribuyan al desarrollo de las competencias necesarias en Biología.
Además, el manual está diseñado para ser accesible y comprensible,
utilizando un lenguaje claro y conciso, y está complementado con gráficos y
recursos visuales que facilitan la comprensión de conceptos complejos.
Figura 2. Portada de manual para el uso del laboratorio virtual.
En resumen, el manual de laboratorio virtual no solo proporciona una guía
técnica para la ejecución de experimentos, sino que también promueve un
aprendizaje autónomo y significativo, alineado con los objetivos educativos y
adaptado a las necesidades del estudiante.
Figura 3. Contenidos del manual para el uso del laboratorio virtual.
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Google Cloud desempeña un papel crucial en la implementación de esta
propuesta metodológica para laboratorios virtuales en Biología al ofrecer una
infraestructura tecnológica robusta y escalable que facilita el acceso y la
gestión de los recursos educativos. A través de Google Cloud, los laboratorios
virtuales pueden aprovechar servicios de almacenamiento en la nube para
alojar grandes volúmenes de datos, incluidos modelos de simulación y
materiales multimedia interactivos, lo que permite a los estudiantes acceder
a estos recursos desde cualquier lugar y en cualquier momento.
Además, la capacidad de procesamiento en la nube posibilita la ejecución de
simulaciones complejas en tiempo real, mejorando la experiencia de
aprendizaje al proporcionar un entorno de práctica que se asemeja a
situaciones experimentales reales. La integración con herramientas como
Google Workspace también permite la colaboración entre estudiantes y
docentes, fomentando un aprendizaje más interactivo y cooperativo.
Figura 4. Presentación de la guía para la práctica No. 1.
El tutorial del manejo de CloudLabs ofrece múltiples conveniencias que
facilitan tanto a docentes como a estudiantes la navegación y el
aprovechamiento de esta plataforma para laboratorios virtuales en Biología,
ya que proporciona instrucciones claras y detalladas sobre cómo utilizar sus
diversas funciones, desde la configuración inicial hasta la realización de
experimentos complejos, lo que minimiza la curva de aprendizaje.
Figura 5. Vista de la instalación de la práctica No. 1.
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Además, el tutorial incluye ejemplos prácticos y escenarios de uso
específicos que permiten a los usuarios familiarizarse rápidamente con la
interfaz y las herramientas de la plataforma. Esta guía práctica no solo
ayuda a los usuarios a maximizar el potencial educativo de CloudLabs, sino
que también les proporciona la confianza necesaria para realizar
experimentos de manera autónoma.
Figura 6. Presentación de la guía para la práctica No. 2.
Asimismo, el tutorial es accesible y está diseñado para ser utilizado por
personas con distintos niveles de experiencia tecnológica, lo que lo convierte
en una herramienta inclusiva y adaptable a diversas necesidades educativas.
En conjunto, el tutorial de CloudLabs asegura que los usuarios puedan
explotar al máximo las capacidades de la plataforma, garantizando una
experiencia de aprendizaje fluida y efectiva.
Figura 7. Vista de la instalación de la práctica No. 2.
El tutorial del manejo de CloudLabs ofrece múltiples conveniencias que
facilitan tanto a docentes como a estudiantes la navegación y el
aprovechamiento de esta plataforma para laboratorios virtuales en Biología.
En primer lugar, el tutorial proporciona instrucciones claras y detalladas
sobre cómo utilizar las diversas funciones de CloudLabs, desde la
configuración inicial hasta la realización de experimentos complejos, lo que
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minimiza la curva de aprendizaje y reduce la posibilidad de errores técnicos.
Además, el tutorial incluye ejemplos prácticos y escenarios de uso
específicos que permiten a los usuarios familiarizarse rápidamente con la
interfaz y las herramientas de la plataforma.
Figura 8. Presentación de la guía para la práctica No. 3.
Esta guía práctica no solo ayuda a los usuarios a maximizar el potencial
educativo de CloudLabs, sino que también les proporciona la confianza
necesaria para realizar experimentos de manera autónoma. Asimismo, el
tutorial es accesible y está diseñado para ser utilizado por personas con
distintos niveles de experiencia tecnológica, lo que lo convierte en una
herramienta inclusiva y adaptable a diversas necesidades educativas.
Figura 9. Vista de la instalación de la práctica No. 3.
En conjunto, el tutorial de CloudLabs asegura que los usuarios puedan
explotar al máximo las capacidades de la plataforma, garantizando una
experiencia de aprendizaje fluida y efectiva.
CONCLUSIONES
La implementación de laboratorios virtuales en la enseñanza de Biología
representa una propuesta metodológica innovadora que responde a la
creciente demanda de integrar las tecnologías de la información y la
comunicación (TICs) en el ámbito educativo. Al utilizar el cuestionario LORI-
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AD adaptado para Biología, se destacan varias cualidades que convierten
esta propuesta en una herramienta valiosa en el contexto educativo.
La calidad del contenido es esencial para asegurar que los estudiantes
reciban información clara, precisa y relevante. Un manual bien elaborado,
libre de errores conceptuales y que subraye los puntos clave de la Biología y
las prácticas experimentales, garantiza que los estudiantes puedan entender
y aplicar los conceptos de manera efectiva. La inclusión de argumentos y
evidencias sólidas en los enunciados refuerza la validez del contenido, lo
cual es crucial para un aprendizaje profundo.
La alineación con el diseño curricular ecuatoriano y el cumplimiento de los
objetivos educativos también son aspectos clave. La propuesta metodológica
debe estar en sintonía con los objetivos curriculares establecidos,
asegurando que las actividades experimentales contribuyan al desarrollo de
las competencias esperadas. Además, un sistema de autoevaluación
integrado permite a los estudiantes seguir su progreso y ajustar su
aprendizaje según sea necesario, fomentando una educación más
personalizada y autónoma.
En cuanto a la motivación, el contenido de los laboratorios virtuales debe ser
atractivo y relevante, utilizando representaciones basadas en hechos reales o
simulaciones que despierten el interés de los estudiantes. Un diseño que
capte la atención y estimule la curiosidad científica es fundamental para
mantener a los estudiantes comprometidos y activos en su proceso de
aprendizaje.
La implementación de esta propuesta en la Unidad Educativa Cristo Rey
tiene el potencial de mejorar significativamente el rendimiento académico y
el interés de los estudiantes en la Biología. Al proporcionar una plataforma
que facilita el acceso a recursos educativos avanzados y fomenta la
experimentación y el descubrimiento, se espera que los estudiantes
desarrollen habilidades prácticas y teóricas que fortalezcan su comprensión
de la materia. Este enfoque también puede servir como un modelo para otras
instituciones educativas que enfrentan desafíos similares, demostrando
cómo la tecnología puede ser una solución eficaz para superar limitaciones y
mejorar la calidad de la educación en ciencias.
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