Resumen de El problema didáctico de la combustión. Metodologías combinadas entre trabajos prácticos y realidad ampliada en el caso de una vela encendida
Ana de Echave Sanz
Introducción Esta investigación se ha centrado en el estudio de las oportunidades que ofrece la incorporación de la Realidad Mezclada (RM), y su desarrollo tecnológico para dispositivos móviles en un escenario de Trabajos Prácticos (TP), en torno a la combustión como problema didáctico de la enseñanza para el aprendizaje de las ciencias.
El título recoge el problema didáctico de la combustión al que se pretende hacer una aproximación resultado de combinar metodológicamente un desarrollo informático de Realidad Ampliada (RA) en un entorno de TP basado en el caso de una vela encendida. En este desarrollo se contemplan las necesidades de los distintos usuarios y usuarias del sistema, con y entre quienes se van a producir las interacciones, así como las posibilidades tecnológicas ofrecidas por las herramientas informáticas, por lo que ambas van a tener implicaciones metodológicas en la propia investigación. La estrategia de TP, además de por su relevancia en la didáctica de la química, se escoge como la más adecuada y rica en posibilidades para explorar las que ofrece a su vez la RM. El problema de estudio llega marcado así por la complejidad.
En este estudio el interés se centra en comprender mejor el impacto que produce la incorporación de estas tecnologías en un contexto real de enseñanza formal de las ciencias. Para ello se ha escogido un problema relevante en la didáctica de la química y un escenario, como el de los TP, especialmente indicado a priori para la incorporación de este tipo de tecnologías basadas en la ampliación de la realidad.
El uso de tecnologías RA permite procurar nuevas experiencias destinadas a obtener una familiarización perceptiva con el “fenómeno ampliado” a los y las estudiantes. Una nueva RM en un espacio de TP y en cuya construcción se van a utilizar criterios didácticos y tecnológicos.
Objetivos generales y preguntas de investigación Objetivo 1: Explorar las posibilidades que la Realidad Mezclada ofrece en un contexto de enseñanza formal real mediante Trabajos Prácticos en el caso de la combustión y el cambio químico.
1.1 ¿Qué características interesan? ¿Qué oportunidades ofrecen? ¿Cómo aprovecharlas? 1.2 ¿Qué características y especificaciones debe tener para servir a esta investigación? Objetivo 2: Elaborar un artefacto de RM funcional.
2.1 ¿Qué elementos se van a virtualizar? ¿Cómo hacerlo? ¿Con qué objeto? 2.2 ¿Qué criterios dirigen el diseño de la interfaz? ¿Cómo implementarlos? Objetivo 3: Realizar un prototipo de TP integrando la tecnología y sus características en la investigación didáctica de este tipo de actividades.
3.1 ¿Cómo hacerlo? ¿Qué aporta al problema didáctico planteado? 3.2 ¿Cómo puede afectar la RA a una estrategia de enseñanza como los TP en un problema didáctico como es la combustión? ¿Por qué? Relevancia de la investigación La principal aportación de este estudio es un prototipo para la enseñanza y aprendizaje de la combustión en un entorno escolar real de TP. El prototipo es resultado de la incorporación en este escenario de la tecnología de RM de forma integrada, y ha permitido, a su vez, la construcción del caso para la investigación y consta de un artefacto de Realidad Ampliada y un guion adaptado para el alumnado Desarrollo de la investigación Se construye un caso ya que se trata de una indagación empírica que investiga un fenómeno contemporáneo en profundidad y en su contexto de aula real, especialmente adecuada cuando las relaciones entre el fenómeno y el contexto no son claramente evidentes, aunque si resultan pertinentes para la comprensión del fenómeno. Además permite la combinación de metodologías procedentes de la lógica didáctica y del desarrollo tecnológico del software.
Conclusiones Como resultado de esta investigación, tal y como se describe en el capítulo 4, se ha construido un artefacto de RA para un escenario de actividades prácticas en torno a la combustión como problema didáctico de la enseñanza para el aprendizaje de las ciencias, utilizando los principios de integración y simplicidad. Éste se ha materializado en un prototipo ágil de un TP con RM sobre el caso de la vela encendida.
Haber obtenido un producto resultado de aplicar estos principios en su diseño, extraídos de la DCE, las Ciencias del Aprendizaje y del desarrollo ágil de la tecnología RM muestra en sí mismo que la integración es viable y productiva.
Así, de esta manera se han alcanzado los objetivos 2 y 3 propuestos en el capítulo 1 de esta memoria. Por su parte, en el capítulo 5, relacionado con el objetivo 1 de la investigación, se han realizado las pruebas del prototipo de TP sobre la combustión en entornos de enseñanza y aprendizaje reales, con el objeto de explorar las relaciones del artefacto de RA y su contexto de utilización.
En las pruebas realizadas con el prototipo de TP con RM, destaca la importancia y centralidad del profesorado en un escenario eficaz, así como la complejidad de la organización y ejecución de tareas de un grupo cuyo objetivo es realizar una indagación en común.
La eficiencia en el sistema procede del uso que se hace de la tecnología, no de la tecnología en sí misma. En el TP, es el profesorado el que da valor y establece las normas de uso del artefacto de manera activa aunque no siempre consciente, y es así como su papel alcanza la centralidad en un escenario diseñado para aprender.
Se concluye a su vez, que el artefacto no deja indiferente a las personas participantes, ya que es utilizado en la práctica, se opina sobre él y se relaciona como un elemento más, consiguiendo un elevado nivel de integración en su contexto.
El tamaño del dispositivo elegido tiene consecuencias, ya que permite, si es lo suficientemente pequeño, individualizar la experiencia de RM. Esto a su vez, como se ha visto, tiene implicaciones en la organización de la sesión y la simplificación de las tareas de aprendizaje, mejorando así la eficacia del TP.
En la construcción de la RM, la tecnología pone los límites de qué se puede hacer y a su vez, abre nuevas opciones. Así, las posibilidades de generar mundos virtuales en 3D y la de interactuar con y en la RM, proporcionadas por la tecnología utilizada en el desarrollo software, han permitido transformar imágenes planas 2D de objetos reales en un nuevo objeto real, el cubo de RA. Este objeto, que se puede coger y tocar, lleva asociada una ampliación tipo RM de la experiencia real de la que, a su vez, forma parte. El paso de una representación 2D de la realidad a ser un nuevo objeto en el escenario de TP ha permitido dotar al cubo de significado propio, con autoridad: ¿Lo has hecho tú?, le preguntan al profesor; y mensaje: ¡La caja lo ha dicho! ¡La caja es mágica! Disponer de un marco teórico proporcionado por la DCE y las Ciencias del Aprendizaje basado en el diseño corpóreo y estudio de la actividad, ha permitido introducir el significado distribuido de los objetos en el análisis del escenario de TP.
La metodología utilizada basada en el caso y preferentemente cualitativa se ha mostrado útil, ya que ha permitido alcanzar los objetivos planteados en la investigación, sirviendo de marco para la integración de dos ámbitos tan exigentes en su estudio como son los TP en la educación científica y la tecnología informática en la escuela. El estudio del artefacto ha permitido obtener respuestas a las preguntas planteadas al inicio y, a su vez, ha permitido generar nuevas preguntas y abrir horizontes para el futuro.
En el transcurso de la investigación del caso, la clave ha sido no solo ponerse de acuerdo en los objetivos generales, sino el encontrar preguntas que puedan compartir los dos ámbitos y ayuden a formular objetivos específicos abordables con sus propias metodologías. El objetivo compartido ha sido la construcción de un escenario eficaz de TP.
Conclusiones generales En esta investigación la combinación integrada de metodologías procedentes del área tecnológica RM y del área de la didáctica de la química, ha obtenido resultados que permiten nuevas formas de abordar el problema didáctico de la combustión y nuevos usos para la tecnología RM. Cualquier desarrollo tecnológico está marcado por la usabilidad en el entorno, pero además el entorno es el que le proporciona objetivos y facilita el feedback necesario para un desarrollo basado en la calidad.
Los resultados con el prototipo en acción muestran que el problema ya planteado por Lavoisier continua vigente.
* Sobre la construcción de una nueva experiencia virtual para la comprensión de la combustión: una nueva andadura para un problema didáctico En el transcurso de la investigación, el uso de la RM ha conducido a una aproximación del problema didáctico de la combustión, más centrada en la observación fenomenológica y en la realización de tareas de indagación y de construcción de explicaciones ajustadas al conocimiento científico por parte del alumnado.
De esta manera, respecto al escenario de TP con la vela encendida, las observaciones parecen sugerir que planteada como actividad de iniciación y exploración requiere ser introducida de forma completa, atendiendo a los fenómenos físicos y químicos y no solo de manera anecdótica y con observaciones parciales, ya que la complejidad no puede reducirse a la suma de las partes. Se facilita así una estructura procedimental donde situar toda la complejidad de fenómenos ocurridos en la aparentemente sencilla y cotidiana llama de una vela.
Esta perspectiva permite diferenciar la observación del resto de etapas de modelización y la convierte en una ocasión productiva para concentrarse en los objetivos de aprendizaje. La RA facilita oportunidades de profundización en la observación, medida y preparación de experimentos a todo el alumnado con una manera de hacer más próxima a la de los químicos y químicas.
Esta perspectiva también ayuda a profundizar y replantear a los TP con su propia progresión de aprendizajes íntimamente vinculados a los contenidos científicos que se desea tratar y no solo como suma de destrezas o habilidades. La RA proporciona así una herramienta útil de análisis, al plantear el problema de la virtualización y la incorporación de interfaces tangibles y multimodales con importantes implicaciones en los aprendizajes del alumnado.
* Sobre la mejora de un escenario didáctico clave La RA y sus tecnologías proporcionan un marco flexible para el diseño de la virtualización, permitiendo que la fusión entre lo real y lo virtual se deba a las necesidades de los distintos usuarios en un escenario integrado de TP.
Un diseño tecnológico integrado con la didáctica de las ciencias y adaptado al problema didáctico puede ayudar a mejorar la eficiencia de los TP, ya que permite diferenciar y seleccionar mejor las tareas que deben realizar los y las estudiantes, simultanear y paralelizar algunas, como las relativas a la información de los distintos actores, y mejorar la comunicación del mensaje con la utilización de recursos multimedia.
El uso individual del artefacto cambia el papel a desempeñar por las y los estudiantes, pasando a ser investigadores individuales que trabajan en grupo y no un grupo que debe realizar una investigación. El trabajo se simplifica y se democratizan las oportunidades en el grupo, ya que cada individuo dispone de las mismas opciones para realizar las mismas actividades, teniendo la oportunidad de comprender mejor todas las tareas que acompañan a los experimentos y mejorar la comprensión entre los miembros del grupo. Las tareas se simplifican también para el profesorado ya que su supervisión afecta a los experimentos y no a la organización del grupo investigador.
Como se ha visto, es necesario que para que la integración completa sea posible, el profesorado no solo debe conocer sino compartir los principios generales de diseño con el que ha sido realizado. La zona de la RM donde se sitúa el artefacto resulta ser de enorme relevancia, no solo en cuanto a las características del modelo escolar sino en cuanto al uso que se haga de él por parte del profesorado.
Esto necesariamente tiene consecuencias en su formación, ya que el papel en el TP es muy exigente en cuanto al conocimiento de las implicaciones del tipo de RM elegido, así como al uso del artefacto y a los cambios necesarios de adecuación en la planificación, desarrollo y evaluación de los TP. Por lo que aparece la necesidad de una formación orientada a la competencia profesional en escenarios eficaces de TP indagativos.
* Sobre la visibilidad de la tecnología RM Las actualizaciones de software representan el avance de la tecnología. Mantener el sistema actualizado responde al principio de integración de la tecnología en el sistema, aunque no siempre los avances de una suponen avances en el otro. Dejar de actualizarse supone renunciar en un cierto sentido a la tecnología. Para que ésta realice aportaciones con valor al sistema, debe estar integrada en él y no quedar reducida a un uso anecdótico y puntual.
En el curso de la investigación, la integración con esta perspectiva se ha llevado a cabo debido a que se han reunido en una misma persona los distintos roles de investigadora y cliente; diseñadora de contenidos y profesora usuaria; y de desarrolladora del software, compartiendo inevitablemente los mismos principios de integración y simplicidad.
De las oportunidades dadas por las tecnologías RM han destacado, por sus especiales consecuencias didácticas en un escenario de TP indagativo, el tamaño del dispositivo de visualización, la posibilidad de construir mundos virtuales en 3D y las opciones de interacción con y en la RM.
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