Proyecto PUCV generó materiales educativos que fomentan la capacidad de visualización en los estudiantes de carreras STEM

01.06.21

La visualización, es una capacidad del ser humano que corresponde tanto a la percepción de un objeto que es visto o tocado, y a la imagen mental que se produce como fruto de esta percepción. En este contexto, el investigador del IQ-PUCV, Cristian Merino, lideró entre los años 2018 y 2020, el proyecto Fondecyt 1180619, cuyos objetivos estuvieron orientados a profundizar y generar materiales educativos que potenciaran esta capacidad, en estudiantes universitarios de carreras STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas).

Los objetivos del proyecto estuvieron centrados en estudiar el diseño instruccional apropiado para trabajar en la enseñanza de las ciencias y sus niveles de representación; diseñar y validar secuencias con inclusión de visualizaciones externas mediante realidad aumentada para carreras universitarias; evaluar y optimiza las secuencias a partir de su implementación, hasta que se muestre eficaz para promover visualización; evaluar el aprendizaje con secuencias que incorporan visualización a través de realidad aumentada; y evaluar el impacto en el aprendizaje de los estudiantes universitarios bajo enfoque STEM.

En el marco de estos objetivos, el proyecto avanzó hacia la creación de material didáctico con realidad aumentada, tecnología que permite combinar los objetos del mundo real con objetos virtuales que parecen que coexistieran en el mismo espacio del mundo real. Desde esta perspectiva, la propuesta del investigador PUCV, se fundamentó en la idea de que la interdisciplinariedad y el uso de tecnologías inmersivas puede ser factores claves en su promoción y desarrollo.

“Con la realidad aumentada, los estudiantes pueden llevar adelante su proceso de aprendizaje y beneficiarse de la relación que existe entre los objetos del espacio que los rodea y los conceptos aprendidos, adquiriendo de esta manera destrezas para interpretar el conocimiento con experiencias reales. De igual manera, en el proceso de enseñanza, pudimos integrar materiales altamente interactivos en situaciones y entornos donde la descripción de los objetos, su funcionamiento y los conceptos relacionados a ellos, fueron complejos de explicar y conllevaron un esfuerzo mayor en su aprendizaje”, explicó el investigador PUCV Cristian Merino.

Respecto del trabajo realizado, Cristian Merino destacó el compromiso de los co-investigadores del proyecto: Alexis González, Patricio Leyton y Waldo Quiroz (IQ- PUCV); Sonia Pino (Costa Digital PUCV); y Ainoa Marzabal (Facultad de Educación PUC). Además, hizo mención especial y agradeció el trabajo de excelencia realizado por el equipo técnico, integrado por Verónica Bastías, Humberto Vergara, Eduardo Becerra, Gonzalo Zabala y Carlos González de Costa Digital PUCV y, además, por Ximena Carrasco, Claudia Saavedra, Paulina Borquez, Karla Romero y Rosa Guiñez del Instituto de Química PUCV.

CAPACIDAD DE VISUALIZACIÓN EN LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE DE LAS CIENCIAS

Sobre los fundamentos del proyecto, el equipo de investigación coincidió en que la ciencia proporciona explicaciones perfectibles de fenómenos naturales, es decir, permite describir las causas que llevan a los efectos particulares en las que los científicos están interesados.

“Esto lo encontramos específicamente en fenómenos que tienen una cosa en común: son simplificaciones escogidas para ayudar a la formación de las visualizaciones o percepciones visuales de lo que está sucediendo a nivel macroscópico y que están al alcance de nuestros sentidos, en relación con aquellas que se encuentran fuera del alcance de nuestros sentidos a nivel microscópico”, argumentó Merino.

“Esas descripciones conocidas históricamente como modelos, son vitales para lograr la visualización que nos conduce a la generación de conocimiento. Hasta ahora, se sabe que tanto el diseño, creación, uso y construcción de modelos, como su comunicación, implica necesariamente visualizar. Por tanto, esta capacidad, incluye las representaciones "internas" o mentales y "externas" o públicas, siendo estas últimas de especial interés para la educación científica”, continuó.

Luego, Cristian Merino detalló que, entre las representaciones externas se encuentran algunas vinculadas a lo concreto, gestual, visual-estático, como, por ejemplo: gráficos, imágenes, diagramas y ecuaciones. También, asociadas a la visual-dinámica, como la animación y la simulación. Por último, agrega las relacionadas con lo auditivo y oral. Al respecto, destacó que la capacidad de “moverse” entre estos modos, permite que se genere el elemento central de la modelización que, en este caso, sería el diseño y la realización de experimentos asociados al desarrollo del pensamiento científico.

“Estas ideas teóricas se han sometido a prueba creando escenarios didácticos con uso de representaciones externas a través de tecnologías para investigar, la promoción de la visualización y sus beneficios en estudiantes de enseñanza media (Fondecyt 1150659) y, recientemente, en estudiantes universitarios de carreras de ciencias (Fondecyt 1180619)”, señaló.

RESULTADOS

En cuanto a los resultados, el equipo de investigadores comentó que los materiales diseñados “fueron implementados en una universidad de la comuna de Valparaíso”, lo que les permitió recoger información de las capacidades de visualización de los estudiantes, antes y después de trabajar con los materiales. Los resultados indicaron que las representaciones y producciones realizadas por los estudiantes, inicialmente, son mayoritariamente descripciones de los fenómenos a los cuales se ven enfrentados.

Sin embargo, nuevas pruebas permitieron avanzar y generar explicaciones y representaciones “más robustas y sofisticadas” que, si bien no logran llegar a un nivel de discriminar diferentes representaciones dependiendo del contexto, al menos logran avanzar en el desarrollo de esta capacidad.

“El uso de recursos tecnológicos en el aula, como son tablets o smartphones, ofrecen nuevas alternativas para situar a los estudiantes ante problemas futuros que tendrán que enfrentar en sus respectivas fuentes laborales. De esta manera, se genera una aproximación efectiva a los desempeños esperados que les demandará la sociedad”, concluyó el investigador PUCV, Cristian Merino.  

RECURSOS DIDÁCTICOS DISPONIBLES Y GRATUITOS

Los materiales resultantes del proyecto, pueden ser usados y descargados de forma gratuita en https://specto.pucv.cl/. Además, se creó y publicó un video explicativo (2’40’’) sobre los recursos generados, uso y resultados en: https://www.youtube.com/watch?v=qmFeQmAWjXU

Finalmente, es importante mencionar que este proyecto continúa desarrollándose gracias a la adjudicación del proyecto Fondecyt 1211092 (2021-202014), orientado a la elaboración de materiales con realidad aumentada para estudiantes de liceos técnico-profesionales. En esta investigación participan como co-investigadores, los/las especialistas Sonia Pino y Pedro Hepps, (CostaDigital PUCV), Mailing Rivera (Departamento de Educación, U. de Antofagasta), Francisco López (LIITEC, U. de La Serena) y Ainoa Marzabal (Facultad de Educación, PUC).

Por Marcelo Vásquez, periodista Dirección de Investigación PUCV / marcelo.vasquez@pucv.cl