Laboratorios Virtuales en la Enseñanza
de la Física:
Un Análisis Teórico
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Dr. Johnny Félix, Farfán-Pimentel[1] https://orcid.org/0000-0001-6109-4416 Universidad César Vallejo, Lima-Perú |
Dr. Marco Antonio, Candia-Menor https://orcid.org/0000-0002-4661-6228 Universidad César Vallejo, Lima-Perú
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Dr. Jorge Luis Manchego-Villarreal jmanchegov@usmp.pe https://orcid.org/0000-0003-0192-3694 Universidad de San Martin de Porres, Lima-Perú
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Dr. Raúl Delgado-Arenas https://orcid.org/0000-0003-4941-4717 Universidad César Vallejo, Lima-Perú
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Mtro. Martin Manuel Ormeño-Gonzales martinmmog@yahoo.es https://orcid.org0000-0001-5828-9407 Universidad Nacional Federico Villarreal, Lima-Perú |
Mtro. Wiliam Oswaldo Melgarejo. Reina https://orcid.org/0000-0002-9185-791X Universidad Inca Garcilaso de la Vega, Lima-Perú
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Lic. Edgar Alonso Quispe-Vargas https://orcid.org/0009-0000-0565-6410 Universidad Nacional de Educación Enrique Guzmán y Valle, Lima-Perú |
Lic. Alex Ignacio Peña-Cotrina https://orcid.org /0009-0005-6808-1403 Universidad Nacional del Centro del Perú, Huancayo-Perú |
RESUMEN
En la actualidad la enseñanza de las ciencias naturales es de suma importancia en el quehacer científico ya que posibilita la realización de experimentos y la recreación de un determinado conjunto de fenómenos naturales; esto ayuda a los estudiantes para una mejor comprensión de los eventos que ocurren en la naturaleza y entender las leyes naturales que las gobiernan, es por ello que se genera la necesidad en que la formación de los estudiantes se encuentre vinculada a la actividad científica siendo esta indispensable para el progreso de un país. En ese sentido, los laboratorios virtuales de física promueven el desarrollo de competencias científicas, de habilidades para el diseño y construcción de modelos físico-matemáticos que inciden asertivamente en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las ciencias impulsando la creatividad y motivación de los educandos; asimismo es un espacio didáctico para el desarrollo de estrategias innovadoras que alienten el descubrimiento y empleo de recursos accesibles a este propósito del conocimiento científico. El objetivo de la investigación fue analizar la estrategia de aplicación de los laboratorios virtuales en la enseñanza de la física.
Palabras clave: Laboratorio virtual, recursos en línea, aplicaciones virtuales, aprendizaje científico, actitudes científicas.
Virtual Laboratories in Physics Education: A Theoretical Analysis
ABSTRACT
Nowadays, the teaching of natural sciences is of utmost importance in the scientific work since it makes possible the realization of experiments and the recreation of a certain set of natural phenomena; this helps students to better understand the events that occur in nature and to understand the natural laws that govern them, which is why it is necessary that the training of students is linked to scientific activity, which is essential for the progress of a country. In this sense, virtual physics laboratories promote the development of scientific competencies, skills for the design and construction of physical-mathematical models that have an assertive impact on the teaching and learning process of science, promoting creativity and motivation of students; it is also a didactic space for the development of innovative strategies that encourage the discovery and use of accessible resources for this purpose of scientific knowledge. The objective of the research was to analyze the application strategy of virtual laboratories in the teaching of physics.
Key words: virtual laboratory; online resources; virtual applications; scientific learning; scientific attitudes
Artículo recibido 20 julio 2023
Aceptado para publicación: 20 agosto 2023
INTRODUCCIÓN
Los laboratorios virtuales empleados como recursos didácticos hacen posible el diseño, ejecución y evaluación de actividades en el ámbito de las ciencias naturales, estos medios permiten la aplicación de conocimientos y su demostración a través de simuladores virtuales para una variedad de experimentos científicos de fenómenos naturales haciendo que los aprendizajes significativos se construyan de manera autónoma, activa y participativa (Dolores, 2022).
El laboratorio virtual es un ciberespacio de aprendizaje que posibilita la realización de las prácticas experimentales en el ámbito de la enseñanza de las ciencias de manera que la interacción con el objeto de estudio permita una mejor comprensión de los fenómenos naturales mediante el empleo de la tecnología y las herramientas virtuales en la cual el estudiante logre un aprendizaje de modo activo y creativo (Donoso-León et al., 2021).
En el contexto actual se hace necesario la implementación de herramientas tecnológicas que potencien las capacidades científicas de los estudiantes como el empleo de laboratorios virtuales de física que brinde el uso comprensivo de los saberes científicos, la explicación de los fenómenos naturales y la indagación en la perspectiva del aprendizaje basado en problemas (Ospino y Machado, 2018).
El laboratorio virtual es un entorno informático que posee la capacidad de simular un determinado ambiente de laboratorio real y que a través de simulaciones interactivas es posible llevar acabo las prácticas de laboratorio optimizando el empleo del tiempo y que ayudará al educando a entender los aspectos teóricos de los fenómenos físicos, potenciando las habilidades asociadas a la experimentación (Mata, 2016).
Laboratorios virtuales
Del mismo modo el empleo de la tecnología debe ser entendida como un conjunto de herramientas puestas para facilitar los aprendizajes de manera creativa y motivacional (Amaya, 2009). Asi también a través de la práctica se puede recrear los fenómenos naturales haciéndolos significativos para los educandos (Wenger, 2001). En tal sentido los espacios virtuales para el aprendizaje pretenden generar determinados contextos que posibiliten aproximarse a la estructura del fenómeno como objeto de conocimiento que se estudia (Maurel, 2014).
Por consiguiente, la problemática que se aborda en el laboratorio de física es cercano en lo que respecta al área de matemática; es por ello que se recomienda a los profesores, generar preguntas que faciliten el proceso de análisis de datos y las condiciones básicas para la resolución del problema (Elizondo, 2013).
Laboratorios como recursos didácticos
El laboratorio virtual es una simulación de un determinado fenómeno que muestra las características particulares muy adecuadas para desarrollar las habilidades cognitivas de los estudiantes (Morales, 2015). En tal sentido, en el ámbito educativo las TICs juegan un papel preponderante en la adquisición de habilidades tecnológicas que posibilitan un óptimo desarrollo socioeducativo (Carneiro et al., 2008). Para la mejora de los aprendizajes es evidente desarrollar estrategias facilitadoras para la práctica de actividades en las ciencias (Cárdenas, 2006).
El éxito que alcanzan los estudiantes está asociado no solamente a las capacidades cognitivas sino a la vez con estrategias didácticas para lograr los objetivos de aprendizaje y que están en función a factores motivacionales (Fiad y Galarza, 2015). Las herramientas tecnológicas inciden sustancialmente en el proceso de enseñanza y aprendizaje potenciando las capacidades de los educandos (Enrique y Alzugaray, 2013). Estas formas de desarrollo promueven significativamente la participación y la comprensión de la información accediendo a entornos virtuales que contribuyen a la formación académica de los estudiantes (Díaz, 2004; Rosado y Herreros, 2009).
Laboratorios virtuales en la enseñanza de la física
En el campo de las ciencias es necesario contar con recursos que viabilicen los aprendizajes, el investigador Catalán (2014) señala que los laboratorios virtuales amplia de manera eficaz las posibilidades de realizar las prácticas docentes dada las experiencias que se requiere llevar a cabo. Cabe resaltar que Sanchez (2017) señaló que las prácticas de laboratorio es una potente estrategia pedagógica para el desarrollo de las competencias procedimentales; en tal sentido la implementación de laboratorios virtuales resulta ser una herramienta esencial que ayuda a la formación investigativa de los estudiantes.
En ese sentido la formación científica de los estudiantes es una tarea que requiere de creatividad y motivación siendo los laboratorios virtuales de física un espacio esencial para la reflexión científica y como herramienta complementaria en la formación de los estudiantes (Ausay, 2016). Asimismo, un laboratorio virtual es un sistema de software que posibilita la recreación de los fenómenos naturales en condiciones de laboratorio simulando un determinado fenómeno natural de manera interactiva, desarrollando experiencias de aprendizaje y empleando las leyes de las ciencias naturales (Ortiz et al., 2012).
Los laboratorios virtuales ofrecen herramientas, recursos y entornos de aprendizaje donde los estudiantes interactúan básicamente a nivel de conocimiento y habilidades prácticas haciendo factible el desarrollo y fortalecimiento de los saberes previos en los educandos (Arcos, 2021). Asi también, los laboratorios virtuales abren enormes oportunidades para la sostenibilidad de la educación básica permitiendo a los estudiantes la comprensión de simular los fenómenos científicos empleando los recursos digitales (García-Huamán, 2022). En esa misma línea, las prácticas en los laboratorios virtuales brindan experiencias de aprendizaje evidenciándose un alto nivel de participación de los estudiantes (Goldstein et al. 2018).
MÉTODOLOGÍA
Para el desarrollo de la investigación se empleó el método heurístico para el proceso de búsqueda y desarrollo de la información, se realizó una pesquisa exhaustiva de artículos de investigación relacionadas con la temática de estudio, se aplicó la técnica del análisis documental y se recurrió a base de datos para la obtención de información. Se empleó los métodos de análisis y síntesis en la investigación. La data estuvo constituida por trabajos de investigación, artículos científicos, textos especializados. Se elaboraron matrices de análisis de información para la optimización de los materiales científicos revisados esencialmente. El objetivo de la investigación fue analizar la estrategia de aplicación de los laboratorios virtuales en la enseñanza de la física.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En relación al análisis teórico, Rivas (2023) obtuvo como resultados que fueron en la percepción al uso de simuladores de laboratorios virtuales en el nivel teórico (30%), en el nivel didáctico (42%) y en el nivel operativo (16%), en el nivel de didáctica de las ciencias (36%), en el nivel de conocimientos (30%) y en el nivel de uso de laboratorios virtuales (20%). Es por ello que, Molina (2020) sostiene en la necesidad de emplear y crear laboratorios virtuales para que los estudiantes puedan contrastar con los fundamentos teóricos. Araoz y Olguín (2021) señalan que desde la escuela se debe estimular el interés por el estudio de las ciencias de este modo se motiva a los estudiantes al empleo de herramientas y consecuentemente la asimilación de conocimientos básicos de física.
En virtud del estudio realizado por Dolores (2022) obtuvo como resultados que los laboratorios como recursos didácticos y el aprendizaje están asociados de manera directa (rho=0,958 y p=0,000<0,05), con la dimensión de laboratorios teóricos (rho=0,951 y p=0,000<0,05), con la dimensión de laboratorios experimentales (rho=0,914 y p=0,000<0,05), con la dimensión de laboratorios productivos (rho=0,905 y p=0,000<0,05) y con la dimensión de laboratorios virtuales (rho=0,938 y p=0,000<0,05).
Evidenciándose una coincidencia con Verastegui (2021) demostró que los resultados obtenidos en el uso de laboratorios virtuales en el curso de química en el grupo experimental fueron superior al grupo de control (t=-5,509 y p=0,000<0,05). Arguedas y Concari (2018) indican que los laboratorios virtuales brindan una diversidad de herramientas que al ser integradas a las actividades pedagógicas brinda una serie de facilidades para el aprendizaje de la física.
Como también los investigadores, Lara et al. (2022) obtuvieron como resultados del análisis estadístico de la implementación del laboratorio virtual de física para el grupo de control (M=87.27 y DE=15.56), para el grupo experimental (M=88.09 y DE=16.91) siendo los resultados cercanamente parecidos en ambos grupos de estudio. Barreiros y Alves (2013) señalan que la formación en el área de física es sumamente importante para el desarrollo de competencias específicas y habilidades técnicas para la resolución de problemas asi también tan necesarias en estos tiempos de grandes cambios en los paradigmas del aprendizaje.
En la experiencia de Donoso-León et al. (2021) el aprendizaje de la física a través de los laboratorios virtuales permitió inferir que los resultados obtenidos fueron óptimos con un 45% en la práctica virtual frente a un 30% que realizaron la misma experiencia en el laboratorio tradicional. Ospino y Machado (2018) obtuvieron en su estudio que los resultados obtenidos con la prueba “t” de Student para las dimensiones: uso comprensivo de la ciencia (p=0,000<0,05); para la explicación de fenómenos (p=0,000<0,05) y para la indagación de fenómenos (p=0,000<0,05). En base a los resultados existen sólidas evidencias que el laboratorio virtual de física refleja ser una adecuada herramienta para el aprendizaje propiciando el aprendizaje autónomo y el trabajo colaborativo en los alumnos. Mata (2016) obtuvo como resultados que el laboratorio virtual con el simulador Modellus 4.01 influye significativamente en el aprendizaje de la física (Chi cuadrada=5,013 y p=0,000<0,05), asimismo potencia las capacidades básicas de los educandos en las instituciones educativas.
CONCLUSIONES
Primera
El empleo de laboratorios virtuales de física promueve un aprendizaje creativo generando en interés en el desarrollo de competencias científicas.
Segunda
La enseñanza de la física implica una preparación a nivel conceptual de los fenómenos naturales de modo que a través de los laboratorios virtuales se complemente los saberes de los educandos.
Tercera
La presente investigación es base para ir profundizando en un campo del conocimiento tan vasto y que para futuras investigaciones se consolide con nuevos hallazgos científicos.
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