La Simulación como Estrategia de Aprendizaje a Distancia Carmen Eugenia Piña López



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La Simulación como Estrategia de Aprendizaje a Distancia

Carmen Eugenia Piña López

Docente Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD

Estudiante Doctorado en Tecnología Instruccional y Educación a Distancia Nova Southeastern University

Teléfono 571-2852957

Fax: 571-3443700 extensión 451

Email: pinacarmen@gmail.com, cpina@nova.edu
Introducción
El aprendizaje a partir de la observación de fenómenos reales en laboratorio, con el fin de desarrollar conocimientos y destrezas, es uno de los grandes retos para el diseño instruccional en la educación a distancia. En la Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD-, en Colombia, la población estudiantil se encuentra distribuida en muchos lugares geográficamente remotos, donde es difícil y en otros casos imposible, conseguir la disponibilidad de infraestructura de laboratorios que permita a los estudiantes realizar sus prácticas académicas. Una de solución de diseño instruccional ante este problema, es el uso de la simulación, como estrategia de aprendizaje a distancia.
Este documento hace referencia al simulador de microscopía óptica desarrollado por la autora en la UNAD, con destino a los estudiantes del curso de biología como asignatura básica en los programas de pregrado.

Diseño de un simulador de microscopía para aprendizaje de estudiantes en educación a distancia

A partir de necesidades de aprendizaje práctico de laboratorios de biología, en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia –UNAD- en Colombia, con modalidad exclusivamente a distancia, se diseñó un simulador de microscopía óptica, con el fin de lograr que los estudiantes construyan su aprendizaje directamente en el espacio y tiempo individualmente disponible.

Características del simulador

1. Microscopio virtual con apariencia y características de funcionamiento idénticas a un microscopio óptico real.
2. Cada parte del microscopio virtual se puede manipular en forma interactiva por parte del estudiante para dar una experiencia equivalente a la manipulación de un microscopio real.
3. La interacción con cada componente del microscopio virtual despliega explicaciones narradas y escritas sobre la identificación de cada estructura y su función.
4. Posibilidad de manipulaciones iterativas por parte del estudiante para que se ejercite hasta adquirir la competencia buscada en el manejo del microscopio óptico.
5. Espacios de interacción con contenidos que explican mediante multimedia los principios y capacidades del microscopio.
6. Aplicación interactiva del conocimiento de los principios y capacidades del microscopio óptico para resolver problemas, por ejemplo, calcular el diámetro del campo de visión, simular la preparación de montajes húmedos y observación de muestras, comprobar los principios en que se basa la microscopía óptica.
7. Eventos de interacción relacionados con la toma adecuada de muestras biológicas para observación al microscopio.
8. Observación virtual a través del simulador, de microfotografías de muestras de tejidos celulares reales.
9. El simulador despliega un menú organizado para que la sumatoria de las interacciones flexiblemente libres del estudiante, produzcan el aprendizaje integral esperado en un laboratorio de microscopía para estudiantes de biología, incluyendo el respectivo informe final que se entregará al tutor para su evaluación.

Algunas imágenes del simulador

Se presentan a continuación algunas imágenes tomadas directamente del simulador para apreciar sus opciones y algunos eventos antes y después de la manipulación.

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Validación y prueba piloto del simulador de microscopía óptica

Se realizó una validación del laboratorio por pares expertos y asesores de tecnología para la educación a distancia. Como resultado de estos procesos evaluativos el laboratorio tuvo tres eventos de ajuste de contenidos y mejoramiento de la experiencia interactiva de manipulación del microscopio virtual.
Para determinar el grado de satisfacción de los estudiantes con la calidad de las estrategias didáctico- pedagógicas del laboratorio virtual interactivo de microscopía, se aplicó una encuesta de satisfacción y se obtuvo como resultado un 96% de máxima aceptación

Los resultados de la prueba postest, mostraron que la experiencia de aprendizaje fue equivalente al manejo real de un microscopio, lo cual demuestra que las estrategia instruccional y la calidad didáctica del simulador no fue un simple sustituto ideal de la realidad, sino que permitió aprender a manipular de forma auténtica un microscopio y asimilar los conocimientos y habilidades curricularmente establecidos.


La experiencia de realización de la práctica de laboratorio de microscopía mediante el simulador, mostró que los estudiantes no solamente se limitan al manejo operativo, sino que resuelven tareas a partir de insumos de datos y conceptos, lo cual exige una interpretación adecuada de los mismos.
En este sentido, la realidad de ambiente virtual que aporta el simulador, es equivalente al aprendizaje propio de las clases tradicionales, situación que se comprobó al calificar en la prueba piloto la ejecución de tareas asignadas dentro del ejercicio del simulador.

Interacción entre teoría de aprendizaje, diseño instruccional y características del laboratorio

El proceso de diseño del simulador de microscopía óptica, para explorar los conceptos y principios, siguió los parámetros de diagnóstico para diseño instruccional de Dick, Carey y Carey (2005), al compaginar las premisas curriculares con las necesidades específicas de los estudiantes del curso de biología a distancia, y las posibilidades institucionales de apoyo tecnológico, presupuestal y de talento humano.
Además del enfoque de Dick, Carey y Carey (2005), el laboratorio ha aprovechado pragmáticamente para el diseño instruccional, la teoría transaccional de Merrill (2002), centrada contextualmente en el estudiante y denominada una Piedra en el Estanque, con sus pasos característicos: a) identificación general del problema; b) identificación de la secuencia de subproblemas, de menor a mayor complejidad; c) el análisis de componentes de conocimiento y de habilidades requeridas para la solución progresiva de la secuencia de problemas; d) determinar la estrategia instruccional que se utilizará para comprometer a los estudiantes con los problemas o situaciones de aprendizaje a superar, mientras se los ayuda a adquirir los componentes de conocimiento y las habilidades requeridas para completar las tareas o resolver los problemas, en atención a sus preferencias de estilo de aprendizaje; e) diseño de la interfase, proceso en el cual el contenido de aprendizaje con la estrategia planteada se adaptan al sistema de entrega y a la arquitectura instruccional de la situación de aprendizaje, que en este caso específico utiliza como medio el simulador integrado con interacciones propias de un trabajo de laboratorio.
La teoría de aprendizaje en la que se basó el laboratorio virtual, corresponde al constructivismo, con énfasis en el aprendizaje situado. La teoría de Aprendizaje Situado está basada en que el conocimiento está estrechamente relacionado con la situación en la cual se aprende y se usa (Brown, J. S., Collins, A., & Duguid, P., 1989). Los procesos cognitivos, el aprendizaje y el contexto no son entes separados, sino que coexisten. La simulación para manipulación del microscopio, ubica al estudiante en un entorno que modela la realidad del trabajo en un laboratorio de biología.
El proceso de aprendizaje con el simulador presenta una lógica interna de actividades destinadas a facilitar el aprendizaje como se muestra en la figura 7

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Tipo de simulador

El simulador de microscopía óptica corresponde a la categoría de simulador experiencial en las interacciones correspondientes a manipulación icónica del microscopio virtual, y también a la categoría de simulador simbólico en las interacciones de resolución de problemas, con base en la clasificación de los simuladores reportada por Gredler (2003).


El concepto de simulación

En la simulación hay un aspecto particular de comprensión de la realidad, conocido como modelamiento. Desde esta perspectiva, Rieber (2005) definió la simulación educativa como un programa de computador que modela algún fenómeno o actividad para que los estudiantes aprendan sobre ellos mediante la interacción con el simulador. Generalmente los participantes actúan en la simulación aplicando un rol.


En relación con el tipo de actividades desarrolladas en la simulación, Gredler (2003), señaló que las simulaciones y los juegos educativos son ejercicios de experiencia que transportan a los aprendices a otro mundo, donde aplican sus conocimientos, habilidades y estrategias para ejecutar los roles asignados.
Desde el punto de vista de la calidad educativa de la simulación, Squire (2003) planteó que el aprendizaje basado en simuladores tipo video-juegos, representa un paradigma emergente para la instrucción, que ha ganado reconocimiento intelectual por representar espacios de aprendizaje experiencial, donde los aprendices logran interacciones colaborativas, ricas e internalizadas, que desarrollan pensamiento mediante el uso de herramientas complejas y recursos útiles para resolver problemas complejos.
En cuanto a la condición que determina el tipo de experiencia vivido por el sujeto de la simulación, Gredler (2003) determinó que hay simulaciones experienciales y simulaciones simbólicas. Mientras las simulaciones experienciales requieren roles de interacción que serían muy costosas o peligrosas para desarrollarlos en la vida real, pero que por el mismo motivo requieren un modelamiento de alta fidelidad o validez en relación con la realidad imitada, la simulación simbólica requiere que el estudiante ponga a prueba su modelo conceptual de las relaciones entre las variables del sistema simulado. De esta manera, la simulación experiencial orienta el aprendizaje hacia el adiestramiento conductual para enfrentar exitosamente la futura experiencia real, mientras la simulación simbólica se centraliza en aprendizajes que dependen de transferencias cognitivas del estudiante.
A partir de los conceptos dados se puede decir que la simulación es una versión manipulable de la realidad, que permite aprender sobre su funcionamiento, mediante la interacción virtual con sus variables o con sus componentes. Las simulaciones se basan en una observación y reconstrucción teórica previa de los eventos de un fenómeno, para convertirlos en un modelo de las relaciones, cuantitativas o cualitativas del mismo, para que el estudiante interactúe con ellas en un ambiente fielmente imitado de la realidad.

Características de la simulación

El diseño instruccional de un simulador, no puede ignorar ciertas características importantes que Gredler (2003) adscribió a la simulación: a) un modelo adecuado de la situación compleja del mundo real con la cual interactúa el estudiante, aspecto que se referencia como fidelidad o validez; b) un rol definido para cada participante, con responsabilidades y limitaciones; c) un ambiente rico en datos que permita al estudiante ejecutar un rango amplio de estrategias, a partir de una toma de decisiones sencillas o complejas; y d) retroalimentación para las acciones de los participantes, en la forma de cambios en el problema o situación.
Con base en esta relación de características se presenta en la figura 7 los requerimientos mínimos para el diseño de un simulador.
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Importancia del autocontrol y la interacción
En la educación a distancia, y especialmente en el uso de simuladores, hay dos conceptos fundamentales que son el control y la interacción. Al buscar una definición de educación a distancia que reflejara esta condición, Gunawardena y McIsaac (2004) señalaron la pertinencia de la definición dada por Garrison and Shale (1987), al incluir como criterios para formular una teoría de educación a distancia, los elementos de comunicación no contigua, comunicación interactiva de dos vías, y el uso de tecnología para mediar la necesaria comunicación de dos vías.
El concepto de autocontrol
Garrison and Baynton (1987) señalaron que el control en el proceso de aprendizaje resulta del balance adecuado en la combinación de tres dimensiones: la independencia del aprendiz para decidir o seleccionar, la competencia del aprendiz evidenciada por sus habilidades, destrezas y motivaciones, y el soporte disponible a nivel de acompañamiento humano y de recursos no humanos. En la educación a distancia, la independencia o autonomía del estudiante no es eficiente sin la capacidad de control del proceso de aprendizaje. Al utilizar simuladores el estudiante aumenta su percepción de autocontrol sobre el proceso de aprendizaje.
El concepto de interacción
Garrison y Shale (1990) plantearon que la interacción o comunicación efectiva de dos vías, es el hecho fundamental de la educación a distancia, más que la separación del profesor y el maestro. Gunawardena y McIsaac (2004) señalaron que en los casos de aprendizaje basado en formatos de Web multimedia, las interacciones aprendiz-contenido corresponden a la interactividad del sistema. Este es el caso específico de los simuladores, como estrategia y dinámica de la interactividad del sistema, cuando la arquitectura tecnológica permite la interacción a partir de entradas o interacciones del aprendiz, con respuestas que cambian el formato desplegado o despliegan nueva información.

Hillman, Willis, y Gunawardena (1994) encontraron necesario adicionar al concepto de interacción de Moore (1989) que soporta la transacción educativa a distancia, un cuarto componente denominado interacción interfase-aprendiz, en atención a la incorporación de las tecnologías de la comunicación para mediar en los procesos comunicativos de la educación a distancia. Ellos plantearon que la comprensión del uso de la interfaz en todas las transacciones, es un nuevo paradigma en la educación a distancia. Los aprendices que no poseen las habilidades requeridas para usar la interfase de un medio de comunicación, gastan enormes cantidades de tiempo aprendiendo a interactuar con la tecnología para lograr comunicarse con otros o con los contenidos de la lección.

El uso incremental de la Web en la educación a distancia ha generado la necesidad y la importancia de diseñar interfaces amigables y entrenar a los aprendices para utilizarlas. Esto es más cierto en el caso del diseño de simuladores.

Desde otra perspectiva, Fulford y Zhang (1993) demostraron que la percepción de la interacción es tan importante como la interacción en sí. La satisfacción de los estudiantes depende más de su percepción sobre una interacción de alto nivel, que de la abundancia de las interacciones.


Conclusión
La estrategia de simulación de microscopía óptica se constituye en una alternativa de solución ante las dificultades para desarrollar actividades de laboratorio con estudiantes de educación a distancia ubicados en zonas remotas donde no hay infraestructura física adecuada.
La capacidad del simulador de microscopía óptica para apoyar el proceso de aprendizaje radica en la teoría de aprendizaje subyacente y en el diseño instruccional funcional para los objetivos curriculares planteados. Se aprende por el tipo de actividades desarrolladas con el simulador que llevan exploratoriamente a la solución de los problemas de microscopía planteados en cuanto a procesos de manipulación del objeto virtual y a la transferencia de conocimientos.
Las actividades desarrolladas con el simulador, a pesar de la flexibilidad exploratoria que puede ejercer el estudiante sobre el menú disponible, suministra una lógica interna de aprendizaje explícita en la figura 7. Con esto se confirma que los simuladores son un buen recurso en la educación a distancia cuando su uso es coherente con un diseño instruccional y una teoría de aprendizaje subyacentes, que permiten potenciar las posibilidades de aplicación didáctica de esta tecnología.
La descripción del simulador ha permitido reflexionar sobre el concepto en sí de simulación, la importancia del autocontrol y la interactividad en la educación a distancia y las implicaciones que se derivan para el diseño instruccional de simuladores.

Referencias


Brown, J., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18(1), 32-42.

Dick, W., Carey, L., & Carey, J. O. (2001). The systematic design of instruction (5th ed.). New York: Longman.

Gredler, M. (2003) Games and simulations and their relationships to learning. En: Jonassen 2004. Handbook of Research on Educational Communications and Technology

Lawrence Erlbaum Associates, Publishers. New Jersey


Garrison, D. R., & Baynton, M. (1987). Beyond independence in distance education: The concept of control. The American Journal of Distance Education, 1(1), 3–15.
Garrison, D. R., & Shale, D., Ed. (1990). Education at a distance: from issues to practice. In Jonassen, D. H. (Ed.), (2004). Handbook of Research on Educational Communications and Technology (2nd ed.).
Gunawardena y McIsaac (2004). Distance Education. In Jonanssen, D. H. (Ed.), (2004). Handbook of Research on Educational Communications and Technology (2nd ed.).
Hillman, D. C., Willis, D. J., & Gunawardena, C. N. (1994). Learner-interface interaction in distance education: An extension of contemporary models and strategies for practitioners. The American Journal of Distance Education, 8(2), 30–42.
Fulford, C. P.,& Zhang, S. (1993). Perceptions of interaction: The critical predictor in distance education. The American Journal of Distance Education 7(3), 8–21.
Merrill, M. D. (2002).  A pebble-in-the-pond model for instructional design.  Performance Improvement, 41(7), 39-44. En: http://cito.byuh.edu/merrill/text/papers/pebbleinthepond.pdf . Recuperado el 6 de noviembre de 2009.

Rieber, L. (2005). Multimedia Learning in Games, Simulations, and Microworlds. En: The Cambridge Handbook of Multimedia Learning edited by Richard E. Mayer. Cambridge University. [Aprendizaje Multimedia en Juegos, Simulaciones y Micromundos. En el Manual Aprendizaje Multimedia de Cambridge editado por Richard E. Mayer] Cambridge University Press.



Squire, K. (2003). Video game-based learning: An emerging paradigm for instruction. Perfomance Improvement Quaterly. Volume 21, Issue 2, pp. 7-36


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