22.2: Laboratorios en línea

Los laboratorios en línea (o virtuales) simulan entornos tradicionales y, a veces, llevan a los estudiantes más allá de lo que se puede hacer en un laboratorio tradicional. En general, hay dos tipos de laboratorios. Uno simula experimentos, equipos o procedimientos reales, mientras que el otro permite a los alumnos acceder y controlar equipos reales desde una ubicación remota. Estos son diferentes de las simulaciones de software que emulan escenarios del mundo real como invertir dinero, controlar plantas de energía y volar aviones. Un laboratorio en línea no se crea simplemente transfiriendo un libro de trabajo de laboratorio a un sitio web, permitiendo a los estudiantes acceder a software desde diferentes campus o ubicaciones fuera del campus o permitiéndoles enviar tareas a través de Internet. En este capítulo, el término “laboratorio” se usa genéricamente para cualquier entorno donde se enseñen habilidades prácticas, como en laboratorios, tiendas y aulas.

Algunos laboratorios en línea le permiten simular procedimientos o equipos de laboratorio. Por ejemplo, usando el mouse de la computadora, los estudiantes pueden obtener un vaso de precipitados, poner una cantidad precisa de un químico específico en él y prácticamente llevar a cabo todos los pasos procedimentales necesarios. Esto es útil para preparar a los estudiantes para llevar a cabo procedimientos de laboratorio de manera eficiente en un laboratorio de la vida real. Un problema es que los laboratorios en línea son mucho más valiosos si el alumno también puede ver los resultados. Sería ideal dejar que los alumnos mezclen virtualmente productos químicos y brindarles oportunidades que serían demasiado costosas o peligrosas de llevar a cabo en un laboratorio real. Sin embargo, a medida que aumenta el número de variables, la complejidad del diseño de laboratorio en línea y las posibilidades aumentan. Imagine todas las posibilidades con todos los diferentes químicos mezclados en diferentes volúmenes, concentraciones, combinaciones y secuencias. Teóricamente se podría exponer lo que sucedería para cada caso pero, por razones prácticas, los alumnos no serían capaces de ver un videoclip o animación de cada posibilidad.

Problemas con la enseñanza de habilidades de laboratorio de manera tradicional

Puede haber numerosos problemas a la hora de enseñar habilidades prácticas en laboratorios típicos presenciales:

• Cuando se hace una manifestación, es posible que algunos alumnos, como los que están al fondo de la clase, no puedan ver claramente lo que se está demostrando.
• Muchos instructores no mostrarán todas las demostraciones posibles, debido a limitaciones de tiempo, costo o equipo.
• Los equipos o materiales peligrosos, costosos o no disponibles pueden limitar lo que los alumnos pueden ver o hacer.
• Los costos de construir y mantener laboratorios son altos.
  • Incluso si se puede construir un laboratorio, aún se necesitan fondos para administrar laboratorios. El personal, los materiales y el reemplazo de equipos debido a roturas, así como al desgaste son importantes. Las actualizaciones de equipos también son una consideración costosa e importante.
• Puede que no sea posible o práctico enseñar algunas habilidades.
  • Por ejemplo, una forma de enseñar a solucionar problemas consiste en sacar componentes de los sistemas en funcionamiento, romperlos, volver a colocarlos y dejar que los estudiantes determinen el problema. Sin embargo, esto no es práctico debido al tiempo que lleva quitar, romper e instalar los componentes, el costo de la reparación posterior de los componentes, el problema de que esto se debe hacer a muchos componentes y el tiempo requerido para que todos los estudiantes determinen individualmente el problema para cada componente roto.
• En muchos casos, si un estudiante pierde un laboratorio, no tendrá la oportunidad de hacerlo más tarde.
• Los estudiantes a menudo no pueden repetir un laboratorio si algo sale mal. Esto a menudo se debe a limitaciones de tiempo.
• Los medios existentes, necesarios para enseñar habilidades prácticas, pueden no estar fácilmente disponibles.
  • Una ilustración común de esto es donde una persona de reparación puede necesitar ver una serie de videoclips o fotografías mientras trabaja en el equipo.
• Algunos materiales didácticos tradicionales existentes que se utilizan en laboratorios no son efectivos.
  • En un caso, se creó un video de 20 minutos para capacitar a los estudiantes mecánicos a desmontar y armar un motor de avión. Sin embargo, el desmontaje y montaje total requiere aproximadamente 200 pasos. El video no aportó los detalles que los alumnos necesitaban.
• Puede que no sea posible ofrecer capacitación en vivo.
  • Los desafíos logísticos pueden surgir cuando los expertos no tienen tiempo suficiente para viajar para llegar a los alumnos o incluso para simplemente tener tiempo para enseñar (es decir, no hay tiempo extra en su trabajo de tiempo completo).
• Es posible que los alumnos no puedan asistir a lugares de capacitación en vivo.
  • Este es un problema inherente a la educación a distancia. Muchos estudiantes pueden aprender la teoría en línea o a través de otras soluciones de educación a distancia. Sin embargo, es posible que no puedan aprender las habilidades prácticas necesarias a distancia. Sin embargo, estas habilidades prácticas suelen ser esenciales para mejorar el aprendizaje.
• Los costos para asistir a la capacitación en vivo pueden ser altos.
  • Esto se puede ver cuando se requiere que numerosos participantes viajen a un taller.
• Puede haber una necesidad de aprendizaje justo a tiempo.
  • Hay muchas ocasiones en las que un alumno necesita capacitación inmediata y no puede esperar a que un curso o taller esté disponible o se complete.

Dadas las estrategias de diseño instruccional sólidas, la tecnología ha resuelto estos problemas. Por ejemplo, los laboratorios en línea pueden:

• mostrar primeros planos de procedimientos que todos pueden ver
• mostrar demostraciones adicionales
• contienen la experiencia de un individuo
• ofrecer enfoques de instrucción alternativos
• eliminar los costos de viajar a laboratorios presenciales
• estar disponible cuando y donde un estudiante quiera
• mostrar procedimientos costosos o peligrosos ya que los procedimientos solo tendrían que hacerse una vez para la sesión de grabación y luego estarían disponibles según sea necesario
• incluir medios de comunicación, especialmente videoclips cortos paso a paso para ilustrar conceptos o procedimientos específicos como el desmontaje y montaje de un motor de avión.
• proporcionar aprendizaje “justo a tiempo”

Diseño Instruccional para Laboratorios Online

Los principios generales del diseño instruccional se aplican a todos los materiales educativos. Sin embargo, al diseñar laboratorios en línea, hay otras cosas a considerar. Estos se discuten a continuación.

Resultados de aprendizaje

Considera lo que realmente necesita aprender el alumno en lugar de lo que quieres enseñar o has enseñado tradicionalmente. Más específicamente, para las habilidades prácticas, determinar lo que realmente necesita hacer el alumno. Una forma de hacerlo es imaginando qué habilidades necesita el alumno en el mundo real. Para ilustrar esto, en algunos casos en la parte de laboratorio de la química, el alumno realmente no necesita verter un químico en otro. Las habilidades importantes se relacionan con las observaciones, análisis de datos y conclusiones que se extraen. Para enseñar habilidades prácticas de resolución de problemas, la habilidad necesaria puede ser la capacidad de analizar las interrelaciones entre los componentes del sistema. Independientemente de la aplicación, un laboratorio en línea debe simular las habilidades prácticas reales necesarias para garantizar que el aprendizaje sea auténtico. En otras palabras, los laboratorios en línea deben centrarse en las habilidades necesarias en el mundo real.

Nota

Enfócate en lo que el alumno realmente necesita aprender. Las habilidades previamente enseñadas pueden no ser relevantes.

Creando la estrategia instruccional

El reto instructivo es asegurar que las habilidades prácticas que se enseñan a través de la computadora se transfieran al mundo real. La evidencia respalda que, con un sólido diseño instruccional, esto se puede hacer. La base para el diseño instruccional son los resultados del aprendizaje. Los resultados de aprendizaje, conducen al diseño de la estrategia de instrucción, lo que hay que hacer para asegurar que los estudiantes aprendan de manera efectiva y eficiente.

Para la estrategia instruccional, determine cómo asegurar que la mayoría de los alumnos aprendan de manera efectiva. Este es un desafío particular cuando los estudiantes están solos y no pueden tener sus preguntas respondidas de inmediato. Piensa fuera de la caja para garantizar el aprendizaje. Considera la simulación, las técnicas de descubrimiento-aprendizaje y la experimentación activa. Las actividades de cambio de página no serán suficientes para aprender muchas habilidades prácticas. Utilice la tecnología por sus fortalezas en lugar de simplemente transferir contenido de un formato a otro.

Nota

La clave es determinar qué es lo que hay que hacer para garantizar que se produzca un aprendizaje efectivo.

Piense en las limitaciones de enseñar cada habilidad en línea. Tendrás que determinar de manera realista qué nivel de habilidad puedes alcanzar. Por ejemplo, en un laboratorio de biología en línea, ¿cómo enseñarías a un estudiante a aprender a usar un microscopio? Esto es una limitación del uso de la tecnología en línea. No obstante, se puede hacer mucho con los medios visuales. Podrías mostrar el ajuste grueso que se usa para enfocar una imagen, luego mostrar lo que se vería dentro del lente ocular, luego mostrar ajustes finos que se están haciendo, y luego lo que el alumno vería dentro de la lente ocular. Una actividad práctica podría hacer que el alumno haga clic en las flechas para mover los ajustes gruesos y finos (en sentido horario y antihorario) y ver la imagen correspondiente de lo que se vería. El objetivo sería encontrar la imagen más clara. Los videoclips y las actividades se pueden usar de manera similar para demostrar otros componentes del microscopio, como la lente condensadora. Esto no sería tan bueno como lo que se hace en un laboratorio real, pero definitivamente daría una idea de cómo funciona un microscopio real.

Otras actividades podrían conducir potencialmente a mejores resultados que un laboratorio real. Como comparación, en un laboratorio real, los estudiantes ven especímenes y luego se les pide que dibujen lo que ven para que posteriormente puedan estudiar a partir de sus dibujos. En un laboratorio en línea, los estudiantes verán videoclips y fotografías a todo color que luego podrán estudiar para su prueba de laboratorio. Una clave para crear un laboratorio en línea exitoso es acercarse lo más posible a la realidad (dadas las limitaciones de tiempo y dinero).

Una parte de la estrategia instruccional es organizar la información en trozos lo suficientemente pequeños para que los estudiantes aprendan con éxito. Una necesidad típica de esto es cuando una habilidad procesal tiene numerosos pasos. Si es así, considere enseñar todo el proceso en grupos lógicos de tres a seis pasos. Muchos recursos de instrucción proporcionan demasiada información o demasiados pasos para que los estudiantes aprendan a la vez.

Las estrategias de instrucción deben incluir algún contenido sobre la vía potencial para cometer errores. Pregunte al experto en contenido sobre los errores típicos cometidos después de que el contenido se enseñe de la manera tradicional. Si uno solo enseña lo que es correcto, es posible que el alumno nunca aprenda lo que puede salir mal. Enseñar lo que puede salir mal es útil para enseñar a los estudiantes sobre la seguridad en los laboratorios de química.

Nota

Abordar los posibles errores que cometen los alumnos en laboratorios en vivo

La enseñanza de habilidades prácticas a través de la computadora generalmente requiere una variedad de medios específicos para mejorar el aprendizaje, así como para probar habilidades. A menudo es difícil poner a prueba habilidades prácticas con solo texto. Planee con anticipación para grabar fotografías y videoclips de habilidades hechas incorrectamente. Estos se convierten en excelentes recursos para las pruebas. Un desafío será crear los medios necesarios, ya que los laboratorios en vivo suelen depender de algún material protegido por derechos de autor. No es seguro asumir que puede obtener la autorización de derechos de autor de los originadores, especialmente si planea vender el producto.

Determinar si la evaluación es realista como una verdadera medida del desempeño. Esto es particularmente importante para las habilidades prácticas. Al realizar las pruebas, considere todos los niveles de dificultad. Muchos recursos basados en la tecnología existentes son débiles en el sentido de que solo abordan las habilidades de pensamiento de bajo nivel en lugar de las habilidades reales necesarias.

Haga que el programa sea altamente interactivo en todo momento. La interactividad requiere que el alumno piense activamente mientras aprende. La creación de interacciones en el entorno virtual se realiza fácilmente. Puede hacer que los alumnos arrastren y suelten elementos, aumenten y disminuyan la configuración para observar los resultados, tomar decisiones y ver consecuencias, y responder preguntas basadas en videoclips y fotografías que muestren procedimientos o resultados correctos e incorrectos. Recuerde proporcionar siempre comentarios detallados, incluso cuando la respuesta sea la correcta. Esto es en caso de que el alumno adivinara la respuesta correcta o respondiera correctamente por la (s) razón (es) equivocada (s).

Nota

Asegúrese de mantener al alumno comprometido y pensando en todo momento.

Control de equipos reales

Controlar virtualmente equipos reales puede ser un desafío. Un problema es permitir el control a través de plataformas informáticas. Aunque no es trivial, se puede resolver con herramientas basadas en la web que están diseñadas para la interoperabilidad y la interacción máquina a máquina a través de una red. Sin embargo, este es un problema importante si el equipo no está diseñado para el acceso remoto. El control virtual puede requerir un técnico de laboratorio para algunas tareas como preparar y cargar muestras. ¿Esto tendrá que hacerse las 24 horas del día y los siete días de la semana? Es difícil generalizar si los costos generales de mano de obra, materiales e instalaciones serán mayores para laboratorios en vivo o laboratorios virtuales que permitan el control remoto de equipos reales.

Puede haber algunos problemas logísticos al permitir el acceso remoto a los equipos. Imagínese si 100 estudiantes se inscribieron en un curso que incluyera acceso remoto a equipos. Considera 1,000 estudiantes virtuales. ¿Se puede apoyar a un gran número de estudiantes virtuales? ¿Y si los estudiantes “vivos” también necesitan acceder al equipo? ¿Qué sucede si un estudiante virtual quiere acceder a equipos que otro estudiante virtual está usando? ¿Cómo apoya un técnico de laboratorio a más de un estudiante virtual a la vez? ¿Cuándo estará disponible el equipo para estudiantes virtuales? ¿Cuántas unidades estarán disponibles para el control remoto?

Nota

Determine la logística, los beneficios y los costos de controlar virtualmente el equipo real antes de asumir dicho proyecto.

Manejo de pruebas de laboratorio

Las pruebas de laboratorio se pueden hacer de la manera que desee. Usted puede:

• Haga que los estudiantes vengan al campus para ser evaluados en un laboratorio en vivo. Sin embargo, esto evitaría que algunos estudiantes pudieran completar un programa en línea.
• Requerir que los estudiantes escriban exámenes en papel. Puede ser que solo una parte de las habilidades se pueda probar adecuadamente en un formato basado en papel. Es posible que deba abordarse la vigilancia.
• Haga que los alumnos completen una prueba entregada por computadora. La prueba podría basarse total o parcialmente en objetos de aprendizaje, especialmente videoclips y fotografías, ya utilizados en el laboratorio en línea. Es posible que deba abordarse la vigilancia.

Articulación

La articulación puede ser un problema. Algunas personas simplemente serán adversas al cambio, o supondrán que un laboratorio en línea es inferior a un laboratorio vivo. Otras personas argumentarán que no se puede reemplazar lo real, o que algunas cosas no se pueden simular en línea. (A veces, el sentido del tacto y el olfato juegan un papel importante en el aprendizaje). Dado que la mayoría de los laboratorios en línea solo muestran los resultados correctos, algunos se resistirán a los laboratorios en línea porque una ventaja de los laboratorios reales es que el aprendizaje significativo se lleva a cabo a través de errores (Puedes desarmar ese argumento abordando errores típicos en tus diseños). Sin embargo, otros necesitarán la confirmación de la investigación de resultados efectivos antes de aceptar la tecnología. La buena noticia es que algunos afirman que los laboratorios en línea pueden ser lo suficientemente rigurosos como para ser equivalentes a laboratorios reales. Un laboratorio en línea que cree inicialmente solo podría ser aprobado para un grupo limitado de estudiantes (por ejemplo, especializaciones no científicas).

Necesitarás obtener el apoyo de todos los grupos de interés. Se puede fomentar la aceptación inicial involucrando a los miembros del comité de articulación en la evaluación formativa y posteriormente realizando una evaluación sumativa. Con resultados exitosos en una evaluación sumativa, es más probable que haya aprobación para que cualquier estudiante aprenda a través de un laboratorio en línea. La articulación se discute más a fondo en el Capítulo 12, Articulación y Transferencia de Cursos en Línea.

Nota

Haz lo que puedas para asegurarte de obtener el apoyo del comité de articulación.

El futuro de los laboratorios en línea

Es difícil predecir el futuro de los laboratorios en línea. No obstante, la realidad es que se seguirán creando laboratorios en línea. Algunos serán de mínimo valor, mientras que otros satisfarán efectivamente las necesidades de los estudiantes a distancia y resolverán los problemas mencionados anteriormente de los laboratorios en vivo. Algunas preguntas deberán ser respondidas:

• ¿Se pueden entregar en línea todos los laboratorios, desde introductorios hasta avanzados?
  • En algunos cursos, todas las habilidades de laboratorio se pueden entregar con éxito en línea, mientras que en otros los laboratorios solo deben ofrecerse en vivo. Hay un límite en cuanto a cuánto se puede realizar en línea. ¿Sería razonable que un estudiante obtenga un título de biología sin trabajar nunca con especímenes reales y un microscopio real y otros equipos de laboratorio? Es probable que todos respondan a esta pregunta con un rotundo “No”.
• ¿Los administradores de institutos postsecundarios o del gobierno requerirán el uso de laboratorios en línea para ahorrar costos?
  • Sólo el tiempo lo dirá. Ya muchas instituciones han optado por tener laboratorios cada dos semanas. El fundamento oficial es que esto permite a los estudiantes estar mejor preparados para los laboratorios. La realidad es que es para ahorrar costos. Una opción es realizar cada segundo laboratorio en línea. Esto acomodaría a un mayor número de estudiantes cuando hay recursos limitados de laboratorio. Tenga en cuenta que algunos gobiernos ya han aplicado presión para eliminar algunos laboratorios.
  • Otra opción es usar laboratorios en línea para acelerar el tiempo de laboratorio. Si los estudiantes saben exactamente qué procedimientos estarán haciendo en línea, pueden pasar menos tiempo en el laboratorio en vivo, liberando así espacio para más estudiantes.

Nota

Prepárese para responder preguntas sobre la efectividad y economía de un laboratorio en línea.