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Ventajas y desventajas de usar laboratorios virtuales en educacion a distancia: la opinion del estudiantado en un proyecto de seis anos de duracion.

Resumen: Con el fin de evaluar los laboratorios virtuales utilizados por el estudiantado de ciencias de la educacion a distancia en la UNED de Costa Rica, durante seis anos se encuesto el nivel de satisfaccion en cada curso a los usuarios de 12 laboratorios virtuales. Los resultados se analizan en dos contextos: la opinion del personal docente que uso los laboratorios y los parametros internacionales de lo que debe ser un laboratorio virtual. La lasa de aprobacion de los contenidos, los aspectos informaticos, el diseno grafico, la interactividad y la eficacia de los laboratorios virtuales supero el 75% en todos los laboratorios. Al no haber diferencia estadisticamente significativa en la tasa de estudiantes que aprobaron el curso tras ejecutar laboratorios reales o virtuales, consideramos que los laboratorios virtuales son una buena opcion para quienes no pueden o no desean realizar practicas en un laboratorio real. Representan ademas una opcion creativa, moderna y economica para instituciones universitarias, tanto a distancia como presenciales, que requieran laboratorios dentro de sus procesos de formacion.

Palabras clave: Laboratorios virtuales, educacion a distancia, opinion de estudiantes, ventajas, desventajas, requisitos.

Abstract: In order to evaluate the virtual laboratories used by Science Teaching students at UNED, the Costa Rican distance education university, we surveyed students who used a total of 12 virtual laboratories for six years. We wanted to analyze a longer time-span than most studies have accomplished, which usually refer to briefer periods. Results are analyzed in two contexts: the opinion of a second source (teachers and tutors who used the laboratories) and international standards for a virtual laboratory. The approval rate for contents, the informatics aspects, the graphic design, the interactivity, and the efficacy of the virtual laboratories was rated positively by 75% or more of the students. There was no difference in student success in course groups that used real laboratories and those that used virtual laboratories, so we conclude that virtual laboratories are a good option for those who cannot (or do not want to) use real laboratory experiments. Furthermore, virtual laboratories are a creative, modern, and economical option for both traditional and distance universities and institutes of technology.

Key words: Virtual laboratories, distance education, student opinion, advantages, requirements.

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Introduccion: el papel de las TIC en la ensenanza mediante laboratorios

La ensenanza de la parte practica de las asignaturas del area de las ciencias naturales preocupa a los docentes en todo el mundo, ya que desde el renacimiento se ha considerado necesario complementar la ensenanza teorica del aula con la ejecucion de experimentos. Las practicas de laboratorio permiten a la persona que estudia manipular materiales, instrumentos e ideas, asi como aplicar su propia iniciativa y originalidad. Pero en los sistemas de ensenanza a distancia es dificil la adecuada incorporacion de los cursos practicos a la actividad cotidiana de los estudiantes, al tener que presentarse en un sitio y horario definidos, a pesar de que el resto del aprendizaje se realiza con mayor libertad de horario y lugar. Es aqui donde entran en juego los laboratorios simulados mediante las tecnologias de la informacion y comunicacion (TIC). Sin embargo, tambien en la educacion presencial los laboratorios representan un reto, como explicaremos mas adelante.

Las universidades a distancia estan probando las nuevas opciones que ofrece el mercado, como el uso de las TIC. Pero tanto en los paises industrializados como en los paises en proceso de industrializacion, existen diversos informes que indican que el uso adecuado de las TIC aun es insatisfactorio desde el punto de vista del proceso ensenanza-aprendizaje (Monge Najera y otros, 2001). Un ejemplo de esto es la Universidad Estatal a Distancia de Costa Rica (UNED), en la cual varios estudios han concluido que se debe avanzar mas en el uso de las actuales tecnologias, ya que los esfuerzos realizados son insuficientes y falta aun mucho camino por recorrer (Monge Najera y otros, 2001). Ademas, existen pocos casos concretos donde se ha evaluado el uso de las computadoras en la ensenanza a distancia, siendo los laboratorios virtuales uno de los mejor estudiados (Montero y otros, 1999; Rivas, 1999a; Cruz, 1998; Rodino, 1996, 1997; Monge Najera y otros, 2002).

En relacion con las TIC en general y los laboratorios virtuales en particular, se ha concluido que se debe hacer un esfuerzo adicional para eliminar la brecha entre mujeres y hombres, ya que estas sufren una discriminacion fuerte en cuanto a acceso a computadores y muy fuerte en cuanto al uso de Internet (Monge Najera y otros, 1999). El intento de corregir esa situacion debe ser prioritario en aquellos centros universitarios que no cuentan con tutoria presencial o laboratorios reales (Monge Najera y otros, 1999).

Repetidamente se ha expresado en la UNED el deseo de que la institucion se mantenga actualizada en cuanto a tendencias tecnologicas que favorezcan sus objetivos educacionales y le permitan competir con las demas universidades publicas del pais, que estan incorporando paulatinamente a la docencia TIC semejantes a las que la UNED opero de manera pionera hace una decada. Este aspecto ha sido analizado en varias oportunidades por funcionarios de distintas dependencias de la UNED (Mendez Estrada, 1999a, b; Monge Najera, 1999, Rivas, 1999a, b), quienes han concluido que tanto la UNED como las universidades presenciales costarricenses deben ampliar la variedad de sus materiales de aprendizaje, incluyendo mas cursos que utilicen nuevas tecnologias, lo cual es necesario porque sus egresados(as) hallaran estas tecnologias en su vida laboral. Se advierte, sin embargo, que esta incorporacion de TIC debe hacerse con el mismo rigor cientifico, pedagogico y tecnico que se siguio en la produccion de los laboratorios virtuales. Estos laboratorios fueron desarrollados inicialmente de forma independiente por la UNED y ampliados posteriormente con el apoyo financiero del Centro de Aplicacion de Estudios y Recursos al Aprendizaje a Distancia (CAERENAD) canadiense, para uso no solo en Costa Rica sino en Africa, Canada y Sudamerica (Rivas, 1999b).

Laboratorios virtuales: que son y como difiere su uso en paises industrializados y paises en vias de industrializacion

En computacion, el termino virtual significa "que no es real". En general distingue algo que es meramente conceptual de algo que es fisicamente real, y se puede usar en una amplia variedad de situaciones. Los laboratorios virtuales han sido definidos como una simulacion en computadora de una amplia variedad de situaciones, desde practicas manipulables hasta visitas guiadas, en un ambiente interactivo que quienes aprenden pueden usar fuera del campus universitario y sin ayuda de personal docente.

Tipicamente el lugar del laboratorio virtual es la computadora personal, donde no se mantiene una comunicacion directa con personal docente, pues el laboratorio virtual tradicional ha sido estructurado de tal forma que pueda hacerse desde cualquier computadora personal, sin necesidad de conexion a Internet, aunque tambien hay casos de practicas de laboratorio dentro de lecciones virtuales de universidades a distancia en que si hay comunicacion directa con personal docente e incluso con otras personas que realizan la practica simultaneamente (Bailey y Lluetkehans, 1998; Cisneros, 1998; Laaser, 1998; Pensa y Sabulsky, 1998; Tapani, 1998).

Dado que un laboratorio virtual es una practica que se observa en la pantalla del computador, solo existe como informacion binaria. Normalmente cuenta tambien con un manual de laboratorio, pero este suele ser igualmente electronico. La comunicacion entre el personal docente y quien aprende suele ser a traves del manual electronico, quedando la opcion para quien tiene dudas de usar el telefono, correo electronico o un medio similar (Sowizral y otros, 2000; Sebastian y otros, 2003).

Curiosamente, los laboratorios virtuales, que originalmente fueron desarrollados dentro de programas espaciales y militares dotados de enormes presupuestos (Monge Najera, 1998, Dormido y otros, 2000, Gil y otros, 2003), se convirtieron con los anos en la opcion para quienes sufren de lo contrario: presupuestos pequenos. Un caso extremo es el de Cuba, donde segun Alejandro (2004) el estudiantado debe trabajar en laboratorios reales que son obsoletos y carecen de mantenimiento y acceso a Internet.

En Europa tambien hay experiencias de laboratorios virtuales, pero dentro de un contexto muy diferente, pues frecuentemente no se trata de enfrentar problemas de laboratorios inadecuados o dificultades de acceso, sino de proteger al estudiantado de peligros asociados a productos quimicos o aparatos mecanicos, a la vez que se protege a los equipos de danos por impericia durante el proceso de aprendizaje (Salzmann y otros, 1999; Candelas y otros, 2003, 2004a, b).

Otra variacion de este tema es la UNED, donde los laboratorios reales son relativamente actualizados y aceptablemente mantenidos, pero un porcentaje del estudiantado tiene conflictos de horario o geograficos que les dificultan usarlos. Por ello, la UNED usa laboratorios virtuales como una opcion que libera al estudiantado de horarios fijos y desplazamientos costosos o prolongados. Ademas, la Universidad ahorra una gran cantidad de recursos pues es mucho mas barato producir un laboratorio virtual (distribuible mediante red, disco o similar) que mantener la infraestructura, equipo y personal de un laboratorio real (Monge Najera y otros, 1998, 2001, 2002, segun se detallara mas adelante).

Laboratorios reales y su diferencia con los laboratorios virtuales en la UNED

Muchas de las materias contempladas dentro del plan curricular en la UNED cuentan con una parte teorica y otra practica. La modalidad practica normalmente consiste en la realizacion de un laboratorio. Cada practica de laboratorio se lleva a cabo en una fecha prefijada, con horario fijo y en la planta fisica de uno de los centros universitarios, previamente establecidos por la coordinacion del Programa de Laboratorios de la UNED (Monge Najera y otros, 2002).

Estas actividades de laboratorio cuentan con un valor porcentual significativo dentro de la evaluacion del curso. Una ventaja de las practicas en el laboratorio real es que se mantiene un contacto "cara a cara", tanto del estudiantado entre si como del personal docente y administrativo con el estudiantado. Sin embargo, se ha criticado que en algunos casos ese contacto se vuelve algo impersonal debido a que en una misma sesion de laboratorio se realizan hasta tres practicas, porque con la modalidad de cuatrimestres se reduce el tiempo para las tutorias presenciales (Monge Najera y otros, 1998).

El material didactico de las materias con laboratorio incluye un manual impreso que describe todas las practicas a desarrollar en el curso. Los laboratorios son estructurados de manera que se estudie con anticipacion cada una de ellas, para saber que hacer al llegar al laboratorio. Como es tipico de las actividades de laboratorio en todas partes, hay que producir un informe escrito, segun el formato establecido por cada catedra; normalmente, este incluye resultados, discusion, conclusiones y respuestas a un cuestionario (Gillet y otros, 2001, Monge Najera y otros, 2002, Puente y otros, 2002).

La realizacion del laboratorio consiste, por ejemplo, en aplicar una sustancia a un tejido, para luego observar lo que sucede, ya sea al microscopio o a simple vista. Sin embargo, en la UNED suele dejarse la manipulacion y preparacion de reactivos, asi como la preparacion de laminas para microscopio, a un ayudante de laboratorio contratado.

La tecnica de laboratorios virtuales, por otra parte, no requiere asistir a un espacio fisico, o sea, al "laboratorio" del centro universitario, para realizar las practicas, ni existe para su ejecucion un horario establecido (Gillet y otros, 1997). En la UNED, las estudiantes y los estudiantes reciben un disco compacto con todos los laboratorios del curso, y unas hojas impresas que explican como usarlo. Sin embargo, estan disenados de manera que basta insertar el disco en la computadora: el laboratorio se inicia automaticamente y funciona en cualquier computadora personal dotada de un programa para navegar en Internet. El uso de los laboratorios virtuales permite generar nuevos espacios pedagogicos interactivos, donde se promueve la participacion interactiva con los contenidos de cada laboratorio; facilitandose la construccion del conocimiento, asi como el almacenamiento, transmision, recuperacion, aplicacion y enriquecimiento de los contenidos. Todo ello ocurre en forma autosuficiente, pues se brinda la posibilidad de un aprendizaje individual, al propio ritmo y adaptado a las necesidades de la vida cotidiana, obviando costos de traslado, alimentacion y hospedaje. No solamente pueden ejecutarse en el momento mas conveniente, sin la presion de companeros y docentes, o sufriendo limites de disponibilidad de microscopios, equipos de medicion y otros, sino que se practica la habilidad en el uso de simulaciones computarizadas. Ello se facilita por el hecho de que la manipulacion del laboratorio virtual es muy sencilla. El diseno se hizo con el lenguaje de computacion llamado HTML, lo cual permite navegar facilmente, su interfaz es amigable y su diseno cuidadoso permite usarlo en computadoras con poco espacio en disco y de cualquier sistema (Windows, Macintosh, Linux, etc.)

Su potencial es grande para combinar esquemas o fotografias de organos, sistemas, etc., observarse videos de experimentos, simular situaciones de movimiento molecular, desarrollo embrionario, cambios ecologicos, etc. Los laboratorios virtuales pueden aplicarse en los siguientes campos (Bailey y Lluetkehans, 1998):

* Laboratorios de ciencias, tanto biologicas como quimicas, fisicas y agronomicas.

* En cursos donde se requiera ensenar procesos o eventos que tardan mucho tiempo en ocurrir.

* Cuando se trate de situaciones peligrosas a las que no querriamos exponer al estudiantado (exploracion de cavernas, volcanes y profundidades acuaticas; manipulacion de sustancias quimicas venenosas o explosivas, etc.).

* En cursos que requieran de giras, las cuales se podran hacer virtuales, evitando los costos de viaje, alimentacion y alojamiento, asi como el peligro de accidentes en el campo o laborales.

* En casos en donde se quiera demostrar el comportamiento animal, el crecimiento de plantas o cultivos, los estragos de los cambios ambientales, que no ocurren normalmente o que son daninos para ecosistemas y organismos. En cursos de capacitacion en el uso de equipos (fue en este campo que surgieron los laboratorios virtuales, usados en adiestramiento de cosmonautas y pilotos).

En breve, el uso de laboratorios virtuales permite obtener los siguientes beneficios (Mendez y otros, 2001):

* Ampliar la cobertura de los cursos.

* Disminuir los costos de traslado, alimentacion y hospedaje de los estudiantes.

* Simular situaciones que en realidad tendria escasas posibilidades de realizarlas.

* Repetir los eventos o fenomenos cuantas veces se requiera.

* Relacionar fenomenos con sus consecuencias.

* Desarrollar habilidades en el uso de la computadora.

Origen e implementacion de los laboratorios virtuales en la UNED

En la UNED, el programa de laboratorios virtuales nacio en 1997 como una iniciativa de Victor Hugo Mendez, Julian Monge y Marta Rivas, quienes eran cientificos del Centro de Investigacion Academica (CIAC), posteriormente convertido en el Centro de Mejoramiento para los Procesos Academicos (CEMPA). En los primeros anos se elaboraron cuatro laboratorios: 1) Digestion, 2) Nutricion, 3) Reproduccion y 4) Tejidos. Estos laboratorios fueron planeados como alternativa de ensenanza a distancia para el estudiantado de los cursos de ciencias biologicas y para incorporar las tecnologias de la informacion y comunicacion (TIC) a la unidad didactica modular, medio usado para la difusion de los conocimientos en la UNED (Suarez, 1998).

Para el tercer cuatrimestre de 1999, a dos anos de iniciado el proyecto, ya se estaban evaluando tanto el formato como el contenido de estos laboratorios virtuales con dos objetivos, conocer la opinion estudiantil sobre el formato y contenido de los laboratorios, y aprovechar esa informacion para elaborar versiones mejoradas de los laboratorios. Efectivamente, las opiniones de quienes usaron esos primeros laboratorios virtuales sirvieron de base para mejorarlos. Tambien fueron consideradas en la elaboracion de los laboratorios posteriores, auspiciados por el programa CAERENAD (cooperacion canadiense) y por la UNED.

En 2004 se concluyo la primera fase de produccion, con 12 laboratorios virtuales, los cuatro mencionados anteriormente y los siguientes, que se produjeron en versiones equivalentes en tres idiomas: espanol, ingles y frances. A lo largo de la experiencia con los laboratorios virtuales se han elevado paulatinamente sus niveles de complejidad, incorporado en su programacion los nuevos aportes tecnologicos que iban apareciendo.

Los laboratorios quinto a onceavo fueron: 5) Ecologia: la trama de la vida, 6) El mundo de las mariposas, 7) El mundo de las orquideas, 8) La evolucion y las aves, 9) Modelos ecologicos de depredador y presa, y 11) Biodiversidad. El ultimo, 12) La celula (en espanol y frances), se elaboraron en conjunto con la Universidad de Quebec.

Para conocer la composicion detallada de los laboratorios y las opiniones del personal docente, recomendamos consultar los articulos previamente publicados al respecto (e.g. Monge Najera, 1998, Monge Najera y otros, 1999, 2001). En este trabajo presentamos informacion nueva, fundamentalmente las opiniones del estudiantado y nuestras propias lecciones aprendidas a lo largo de seis anos durante la elaboracion, prueba y mejoramiento de los 12 laboratorios, que en total representan cerca de un centenar de practicas individuales, cada una ensenando un concepto o una habilidad en el campo de las ciencias naturales.

Justificacion del estudio

La Catedra de Ciencias Biologicas tiene a su cargo varios cursos, los cuales incluyen en su programacion el desarrollo de varias practicas de laboratorio, entre ellos: Biologia General, Botanica General, Zoologia General y Biologia I, II y III. En los tres primeros cursos, debe matricularse simultaneamente los laboratorios respectivos y asistir quincenalmente al centro universitario a desarrollar las practicas presenciales de laboratorio.

Las materias Biologia I, II y III, no tienen curso de laboratorio paralelo, sin embargo, dentro de su programacion esta el desarrollo de cuatro practicas de laboratorio, por lo que hay que trasladarse cuatro veces al centro universitario a realizarlas. El desarrollo de todas estas practicas de laboratorio ha generado los siguientes problemas, segun el estudiantado:

* El traslado obligatorio a los centros universitarios cada quince dias, haciendo que estas materias se conviertan en presenciales, lo cual no calza con el objetivo de la educacion a distancia, que es precisamente evitar los obstaculos propios de la presencialidad.

* A quienes laboran en el Servicio de Parques Nacionales o como guias turisticos, se les dificulta el traslado al centro universitario, ya que son personas que a menudo se encuentran internadas en algun parque lejano o tienen gira con turistas los sabados y domingos, justo los dias que la UNED ofrece los laboratorios en la mayoria de los centros universitarios.

Los laboratorios estan regionalizados en San Jose, Alajuela, Perez Zeledon, San Carlos, Canas, Palmares, Cartago, Turrialba y Puntarenas, por lo que las estudiantes y los estudiantes del resto del pais deben trasladarse a los centros universitarios mas cercanos a realizar sus practicas de laboratorio. Ello genera cansancio, perdida de tiempo y gasto de dinero, sobre todo en Guanacaste, Pacifico Sur y Limon. En Guanacaste hay que trasladarse desde Santa Cruz, Liberia, Jicaral y Upala al centro universitario de Canas, lo que significa en algunos casos viajar 4 o 6 horas al dia. En la zona sur el problema se agrava pues los centros universitarios de San Vito de Coto Brus y Ciudad Neuly estan a mas de cuatro horas de distancia de Perez Zeledon, y eso cuando las condiciones del tiempo son favorables y la carretera es transitable. En Turrialba, el horario de autobuses obliga a pernoctar en la ciudad, con los consiguientes gastos de hotel, alimentacion, etc.

Por todo lo anterior, fue necesario establecer el sistema de laboratorios virtuales y evaluarlos mediante este estudio y otros previamente publicados (lista en las referencias).

Planteamiento del problema

Al ser los laboratorios virtuales un medio creciente de entregar la docencia en la UNED, es necesario conocer como los perciben quienes los usan. En este caso, se trata de la opinion del estudiantado, en una muestra amplia que representa seis anos de experiencias, doce laboratorios y cerca de un centenar de practicas individuales.

La presente investigacion tiene dos objetivos:

1) Describir los niveles de complejidad tecnologica en que se encuentran los laboratorios virtuales utilizados por el estudiantado de diversas carreras relacionadas con las ciencias naturales en la UNED.

2) Analizar las criticas, ventajas y desventajas que menciona ese estudiantado sobre los laboratorios virtuales.

Material

Durante los seis anos analizados en este estudio, se distribuyo al estudiantado un cuestionario impreso en el cual se les pedia dar una lista de las ventajas y desventajas que encontraban en cada uno de los laboratorios. Cada grupo respondio tomando en cuenta los siguientes aspectos: I) Experiencia en computacion; II) Facilidad de uso, disfrute del programa, nivel de dificultad y tiempo y III) Aprendizaje de los contenidos de los laboratorios virtuales.

Metodo

En esta investigacion descriptiva se considero a todo el estudiantado de la Universidad Estatal a Distancia que ha cursado, desde el 2000, algunas de las materias (Biologia General, Botanica, Biologia I, Biologia II, Biologia III, Historia Natural de Costa Rica, Biodiversidad e Inventario de la Naturaleza y Zoologia General) con laboratorio virtual. Los laboratorios virtuales se introdujeron en el sistema para facilitar el aprendizaje de quienes no podian o no deseaban asistir a los laboratorios presenciales.

Se distribuyo un cuestionario abierto preguntando (1) ventajas y desventajas percibidas al usar cada laboratorio y (2) si la persona se encontraba o no satisfecha con los laboratorios virtuales en general. Las tutoras y los tutores se encargaban de entregarlo a cada estudiante y luego de recibir las respuestas, las enviaban a los investigadores mediante el sistema de distribucion de materiales con que cuenta la UNED. El cuestionario lo respondieron en total 248 estudiantes, refiriendose a las pruebas con un total de 12 laboratorios a lo largo de seis anos.

Resultados

I. Opinion del estudiantado sobre los laboratorios virtuales en general

Mas del 75% de las personas consultadas opinaron como se resume a continuacion:

* Las instrucciones dadas para navegar cada laboratorio son claras y no hay problemas importantes con los discos o con la compatibilidad de la computadora usada.

* La facilidad de uso de los laboratorios virtuales es "buena o excelente", es agradable ejecutarlos y las ilustraciones y demas aspectos graficos son buenos.

* Los laboratorios ayudan a comprender los contenidos teoricos, pues permiten observar de cerca algunos procesos que son dificiles de estudiar en la naturaleza, como la digestion, la evolucion de las aves, o la formacion de la membrana celular y sus fenomenos.

* Las preguntas de evaluacion ayudan a reforzar el curso teorico pues estan planteadas de acuerdo con los objetivos. Tambien permiten profundizar pues motivan a buscar bibliografia complementaria.

2. Desventajas

Se mencionan tres problemas basicos, aunque no dominantes, al usar los laboratorios virtuales:

* Dificultad para responder las preguntas de evaluacion, dado que varios de los primeros laboratorios no eran autocontenidos y requerian buscar literatura que no estaba disponible en algunas bibliotecas locales.

* El poco conocimiento que tiene una minoria del estudiantado en el uso de programas de computacion les hizo algo dificil el comienzo.

* Se requiere mucho tiempo para estudiar y desarrollar cada laboratorio virtual, mientras que los laboratorios reales estan restringidos a un tiempo de 2 horas.

3. Evaluacion de laboratorios virtuales especificos

Aqui se presentan las evaluaciones detalladas y muestras para seis laboratorios, seleccionados de entre el total de 12 por su representatividad. Para cada laboratorio evaluado, presentamos el "formato" (breve descripcion del contenido, con algunas imagenes que aparecen en la pantalla) y algunos comentarios a favor y en contra (minoritarios) del laboratorio. Estos comentarios pueden ser contradictorios, pues se eligieron para ser representativos, no por la cantidad de personas que opinaban asi: la mayoria de las personas consultadas expreso satisfaccion con los laboratorios.

3.1. La reproduccion

a. Formato

Se analizan los diversos tipos de reproduccion asexual (gemacion, regeneracion, fision, partenogenesis y esporulacion) y la sexual. Se presentan dibujos y videos donde se analiza y ejemplifica cada tipo de reproduccion. Estas imagenes corresponden a algunas de las animaciones usadas (Fig. 1).

[FIGURA 1 OMITIR]

b. Comentarios a favor

* Esta estructurado con animaciones sencillas, creativas y dinamicas que permiten comprender los diversos aspectos relacionados con la reproduccion sexual y asexual.

* El contenido tratado no es extenso, es activo y hay animaciones claras.

* Ofrece buena informacion concreta y practica sobre el tema del laboratorio.

6. Comentarios en contra (minoritarios)

* Las actividades son dificiles de realizar.

* Los dibujos no expresan claramente los procesos que se querian mostrar.

3.2. Tejidos

a. Formato

El tema de los tejidos organicos se presenta mediante un cuerpo humano, una imagen de un microscopio y fotografias de tejidos vistos en dos niveles de amplificacion. Con el raton de la computadora se puede "desarmar" el cuerpo humano, arrastrando cada tejido hasta el microscopio para observarlo amplificado (Fig. 2).

[FIGURA 2 OMITIR]

Una vez elegido el tejido, hay que identificar las partes, arrastrando hacia ellas el rotulo con su nombre. El programa indica si se hizo correctamente.

b. Comentarios a favor

* Es el laboratorio que cuenta con un contenido mas claro y mejor explicado.

* Tiene los mejores dibujos.

* Las preguntas de evaluacion estan mas relacionadas con el contenido tratado en el texto.

* Cuenta con actividades semejantes a la practica real.

* El contenido es mas variado, mas ilustrativo y con mayor animacion.

c. Comentarios en contra (minoritarios)

* Las imagenes observadas a traves del microscopio no estan muy claras.

* Posee poca informacion teorica.

* Presenta poco dinamismo.

* La interaccion (arrastrar e identificar) es poca.

3.3. Nutricion

a. Formato

Se empleo una mascota virtual, Tami, para poder ilustrar el efecto que provoca la carencia o exceso de los nutrientes que consumimos en nuestras dietas (Fig. 3). Tambien se ilustra la formacion de moleculas organicas y como se procede en el laboratorio para su identificacion (Fig. 4).

b. Comentarios a favor

* Presenta estructuras quimicas que ayudan a comprender los contenidos

* Su elaboracion denota buena creatividad.

* Es el mas divertido, dinamico e ilustrativo.

[FIGURA 3 OMITIR]

[FIGURA 4 OMITIR]

c. Comentarios en contra (minoritarios)

* Las preguntas resultaron muy dificiles de responder.

* No se podia entender claramente lo que le pasaba a la mascota virtual cuando le faltaba un nutriente o se daba exceso de otros.

* El contenido no cuenta con la informacion suficiente.

* No se le encontro el valor didactico a la mascota virtual.

3.4 Digestion

a. Formato

Se describen los tipos de alimento y los organos que intervienen en los procesos de la digestion. La interaccion incluye dar alimento a la persona para ver como se modifica este al pasar por el sistema digestivo (Fig. 5).

Texto de la animacion:

"En este esquema el bolo alimenticio es verde y los tractos digestivo y respiratorio son rosados. Note que el bolo alimenticio bajo por el conducto de la izquierda que esta conformado por la faringe (solo la parte inferior u orofaringe) y el esofago. El conducto de la derecha esta conformado por la laringe y la traquea, que se comunican con los bronquios, los bronquiolos, los alveolos y los pulmones. Observe tambien que la epiglotis se mueve impidiendo el paso del bolo alimenticio hacia la laringe.

Fin de la actividad 3. Presione aqui para regresar a la pagina principal del laboratorio de digestion."

Con un video endoscopico se ilustra la estructura gastrica.

[FIGURA 5 OMITIR]

b. Comentarios a favor

* El contenido esta desarrollado de una forma muy clara y precisa

* Esta mas relacionado con la vida cotidiana.

* Es mas funcional para ser desarrollado.

c. Comentarios en contra (minoritarios)

* Faltan animaciones y dibujos mas dinamicos.

3.5 El mundo de las mariposas

a. Formato

Presenta las generalidades de la biologia de los artropodos, con enfasis en los insectos. Se toma como base el comportamiento, reproduccion y nutricion de las mariposas. Por ejemplo, la primera actividad (Fig. 6) dice "Observe cuidadosamente los siguientes especimenes (arana, caracol, piojo, pulga, mariposa, camaron, libelula, chapulin, planaria, medusa, estrella de mar). Arrastre hacia el centro del recuadro los que usted considere que son artropodos. Hagalo de uno en uno. Cada vez que introduzca una figura al recuadro que no sea un artropodo, saquela" (la computadora indica cuando se ha cometido un error). Tambien incluye alimentar orugas con diversos alimentos para ver si los aceptan y buscar mariposas ocultas en un bosque virtual interactivo.

b. Comentarios a favor

Usa una tecnologia muy novedosa, al permitir buscar insectos ocultos en el panorama de 360 grados del bosque.

[FIGURA 6 OMITIR]

c. Comentarios en contra (minoritarios)

La version inicial traia preguntas cuya respuesta no tenia relacion con la practica del laboratorio y debia buscarse en libros especializados que no estaban al alcance del estudiantado de la UNED.

Discusion

Ventajas del estudio

Una ventaja clave del presente estudio es que cubre un periodo largo (seis anos) y la totalidad de la poblacion, apartandose de la practica comun de simplemente estimar las caracteristicas de la poblacion a partir de muestras. Esto aumenta nuestra confianza en que los resultados son indicadores de lo que se puede esperar en el uso de laboratorios virtuales entre la poblacion estudiantil propia de la UNED. Todo esto es apoyado por estudios adicionales previos en la misma institucion (Roman 1996, Monge Najera, 1998).

La distribucion geografica amplia de la poblacion estudiada (todas las regiones de Costa Rica), la predominancia de mujeres y la edad media identica a la media caracteristica del estudiantado de la UNED, da generalidad a los resultados y conclusiones a nivel de la educacion a distancia en Costa Rica. Nuestros resultados coinciden con los obtenidos en otras latitudes. Por ejemplo, Marin y otros (2003) tambien tuvieron exito en sustituir laboratorios reales que implicaban problemas de acceso, con laboratorios virtuales no muy diferentes en tecnologia de los usados por nosotros, aunque en un contexto diferente (Europa). Por otra parte, aunque ademas del contexto el material era diferente, pues trabajaban con practicas de ingenieria, Torres y otros (2003) tuvieron en general los mismos resultados en cuanto a ventajas y desventajas de los laboratorios virtuales. Aunque nosotros no distribuimos nuestros laboratorios mediante Internet, debido a que la politica institucional es hacerlo en formato de disco compacto contra el pago de matricula, los disenamos de manera que bastaria copiarlos a un computador central ("servidor") para que puedan no solo ser descargados, sino operados completamente en linea. En este sentido, nuestros materiales calzan con todos los requerimientos indicador por McKee (2003) para ese proposito.

Cumplimiento de objetivos

El uso predominante que hace el estudiantado de la UNED de los laboratorios en computadoras ubicadas en la casa o en "cibercafes", indica que se cumplio el objetivo de proveer laboratorios virtuales que funcionaran incluso en equipos sencillos como los que predominan fuera de las instalaciones academicas. Esto, creemos, se debe a que tuvimos el cuidado de conocer previamente lo que estaban haciendo otros investigadores, como Schmid (1998) y Torres y otros (2001a, b), tanto en lo que se refiere a requisitos de compatibilidad como a la prevision del uso de los laboratorios mediante protocolos de Internet.

La calificacion predominantemente buena sobre las instrucciones y el funcionamiento de los laboratorios tambien indica que se lograron dos objetivos importantes del proyecto de laboratorios virtuales: usar una plataforma tecnologica compatible con cualquier equipo sin necesidad de conexion a Internet y ser una opcion competitiva en relacion con los laboratorios reales (Monge Najera, 2001).

Estos laboratorios virtuales fueron bien recibidos por la gran mayoria de quienes los usaron. No se requiere de mucha complejidad de programacion (al momento de elaborar los laboratorios) para obtener una opinion favorable por parte de las usuarias y los usuarios, y los detalles mejorables afectan mas a los contenidos y no tanto al medio digital en que se presentaron. En este sentido, experiencias como la descrita por Torres y otros (2004) para laboratorios virtuales en el area de fisica e ingenieria, calzan perfectamente con lo que ya habiamos concluido nosotros un lustro antes, trabajando con un campo diferente: la biologia (Monge Najera y otros, 1999).

Requisitos minimos que debe tener un laboratorio virtual: la opinion de las estudiantes y los estudiantes

Una de las conclusiones mas importantes que podemos obtener es la lista minima de requisitos que debe tener un laboratorio virtual para ser exitoso, segun un elemento fundamental: el propio estudiantado.

Las personas que usaron los laboratorios virtuales para aprender solicitan las siguientes caracteristicas en un laboratorio virtual:

1. Variedad en los contenidos y actividades

2. Sencillez en la redaccion y el uso

3. Creatividad en texto, practicas y multimedios

4. Dinamismo en la redaccion y la presentacion

5. Realismo en imagenes y actividades

6. Alta calidad en todo tipo de contenido grafico (dibujos, fotografias, videos)

7. Preguntas realmente relacionadas con la practica de laboratorio

8. Cierto grado de "diversion" en cuanto a su uso

9. Fuerte interactividad entre usuario(a) y laboratorio

Esta lista viene a completar de manera significativa lo que ya habian afirmado Stallings (2000) para el uso de computadoras para intercambio de informacion, y Torres y otros (2001) para las simulaciones especializadas en el area de la fisica.

Evaluacion dentro del marco de referencia de los estandares internacionales.

Kappelman (2001) definio los siguientes requisitos como el estandar internacional para un buen laboratorio virtual:

1. Autocontenido

2. Interactivo

3. Combinar imagenes bidimensionales y tridimensionales

4. Tener animacion, video y sonido

5. Incluir ejercicios

6. Instalacion automatica

7. Navegacion no necesariamente lineal

8. Posibilidad de guardar anotaciones digitales

9. Buscador

En este campo, los laboratorios de la UNED cumplen con los requisitos 1 a 7, faltando unicamente los de anotaciones digitales y buscador. Sin embargo, no consideramos que estos requisitos se justifiquen, por lo siguiente:

Los laboratorios virtuales se usan en combinacion con otros recursos de computacion, como procesador de texto (generalmente Word), que puede ser usado para guardar notas adjuntas al laboratorio. No nos parece que sea importante que las notas queden dentro del laboratorio como afirma Kappelman, en lugar de en un documento adjunto.

Adicionalmente, los sistemas operativos modernos tienen su propio buscador, por lo que no es necesario agregar otro.

Confiabilidad de las respuestas al cuestionario: comparacion con otra fuente de informacion

Es importante validar o "triangular" los resultados de los cuestionarios con otras fuentes de informacion. Si hay coincidencia, aumenta la confianza en la validez de las respuestas que se recibieron al aplicar los cuestionarios. Aunque no formo parte de los objetivos del presente estudio, esa validacion existe, pues nuestros resultados sobre la opinion de los estudiantes calzan con las opiniones expresadas por el personal docente, y publicadas en un informe anterior, segun los cuales tanto la presentacion grafica, como la navegacion, actividades interactivas y contenidos son considerados satisfactorios por al menos el 75% de las personas encuestadas (Monge Najera y otros, 2003).

Perfil de estudiantes que usaron los laboratorios

Los estudiantes del periodo estudiado se matricularon en todos los centros de la UNED y la proporcion de mujeres (55%) fue ligeramente superior a la de hombres (45%). De las mujeres el 42% solteras y de los hombres el 85%. La mayoria de estudiantes se encuentran entre los 19 y 21 anos y tienen acceso a computadoras e Internet, y saben usar procesador de textos y navegador de Internet. Estos aspectos se analizaron en detalle previamente (bibliografia en Monge Najera y otros, 2001), por lo que no se detallan aqui.

Potencial para la socializacion del aprendizaje

Un aspecto central de los laboratorios virtuales, es que al estar basados en la misma tecnologia que Internet, y particularmente por usar formato HTML (o XML) y un navegador web, se prestan muy bien para una socializacion del aprendizaje. Para estudiantes conectados a Internet, seria posible intercambiar en tiempo real sus experiencias con los laboratorios. Este aspecto teorico no se ha llevado a la practica porque constituye la parte esencial de un desarrollo futuro del programa de laboratorios virtuales de la UNED.

Conclusion general

El desarrollo y uso de cualquier laboratorio virtual con las caracteristicas de los elaborados por la UNED y examinados en este estudio retrospectivo, tienen las siguientes ventajas:

* Es facil y agradable ejecutarlos y las ilustraciones y demas aspectos graficos son buenos.

* Ayudan a comprender los contenidos teoricos, pues permiten observar de cerca procesos que son dificiles de estudiar en la naturaleza.

* Las preguntas de evaluacion sirven de refuerzo y motivacion.

Las principales criticas, que fueron el no ser autocontenidos, la poca familiaridad con computadoras y el mucho tiempo que requieren los laboratorios virtuales, nos parecen de poca importancia, porque:

* Los laboratorios fueron probados y afinados con base en retroalimentacion de quienes los usaron, por lo que tras la primera prueba se corrigio el defecto de no ser autocontenidos.

* En los anos que han transcurrido desde estas primeras pruebas, el estudiantado de la UNED ha cambiado y actualmente la mayoria usa con frecuencia equipo de computo (UNED, datos internos sin publicar).

* Aunque no hemos estudiado formalmente el tiempo que se tarda en ejecutar los laboratorios virtuales, seguramente es inferior al de los reales si se toma en cuenta el tiempo que se tarda viajando para ejecutar los reales, y el hecho es que el estudiantado ha logrado hacerlos y se muestra mayoritariamente satisfecho con ellos.

Una critica importante, que recibimos de una tutora, es que con los laboratorios virtuales no se adquieren las habilidades que proporciona el manejo de aparatos reales.

Nuestra respuesta es que, en su vida diaria, la mayoria de estas/os estudiantes no requeriran operar formalmente equipo de laboratorio, por tratarse en general de docentes de ciencias para primaria y secundaria.

La evaluacion mas importante que se puede hacer a estos laboratorios, es si con ellos se aprende. Al comparar los grupos que hicieron laboratorios reales con los que usaron laboratorios virtuales, no hubo diferencia estadisticamente significativa en la tasa de estudiantes que aprobaron el curso, a pesar de que ambos grupos hicieron los mismos examenes (Mendez y otros, 2001). Los laboratorios virtuales resultaron por tanto comparables con la opcion presencial, que es mucho mas costosa para la UNED.

Los laboratorios virtuales elaborados por la UNED entre 1997 y 2004 han superado ya la etapa piloto y han demostrado ser una buena opcion para quienes no pueden o no desean realizar practicas en un laboratorio real (Monge Najera, 1998). Son ademas una opcion creativa, moderna y economica para esta y otras instituciones universitarias, tanto a distancia como presenciales, que requieran laboratorios dentro de sus procesos de formacion.

Otras conclusiones especificas

* Al analizarse un periodo largo (seis anos) y la totalidad de la poblacion, se tiene confianza en que el uso de laboratorios virtuales permite aprender y superar exitosamente las evaluaciones, en la poblacion estudiantil propia de la UNED.

* La calificacion del estudiantado a los laboratorios virtuales es predominantemente favorable, lo cual representa un gran apoyo para el desarrollo y aplicacion de nuevos laboratorios virtuales en el futuro.

* No se requiere de mucha complejidad de programacion al momento de elaborar los laboratorios, para obtener una opinion favorable por parte de las usuarias y los usuarios.

* Los detalles mejorables en los laboratorios, segun la opinion del estudiantado, afectan mas a los contenidos que al medio digital en que se presentaron. Esto se refiere fundamentalmente a los primeros laboratorios, pues esas fallas se corrigieron durante el proceso de retroalimentacion y afinamiento.

* Es fundamental que los laboratorios virtuales tengan variedad en los contenidos y actividades; sencillez en la redaccion y el uso, y creatividad en texto, practicas y multimedios.

* Los requisitos minimos de un laboratorio virtual incluyen dinamismo en la redaccion y la presentacion; realismo en las imagenes y actividades, y una alta calidad en todo tipo de contenido grafico (dibujos, fotografias y videos).

* Las preguntas de los laboratorios virtuales deben estar realmente relacionadas con la practica de laboratorio, permitir cierto grado de "diversion" en cuanto a su uso, y basarse en una fuerte interactividad entre usuario(a) y laboratorio.

Agradecimientos

Agradecemos a las estudiantes y los estudiantes, tutores y encargados de catedra que participaron en el estudio, a Marta Rivas Rossi por toda su ayuda durante estos anos de trabajo con los laboratorios virtuales, asi como a Lizette Brenes Bonilla, Miguel Gonzalez Castanon y un(a) revisor(a) anonimo(a) por valiosas sugerencias que permitieron mejorar un manuscrito anterior.

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Julian Monge Najera

Director de la Revista de Biologia Tropical, Universidad de Costa Rica San Jose, Costa Rica

Victor Hugo Mendez Estrada

Investigador del Centro para el Mejoramiento de los Procesos Academicos (CEMPA), Universidad Estatal a Distancia San Jose, Costa Rica

Recibido 21-V-2007 * Aceptado 12-VI-2007
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Author:Monge Najera, Julian; Mendez Estrada, Victor Hugo
Publication:Educacion
Date:Jan 1, 2007
Words:8791
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