Propuesta de actividades para la enseñanza problémica de la Química General en Ciencias Básicas Biomédicas

Proposal of activities for the problem-based teaching of General Chemistry in Basic Biomedical Sciences

Yelamy Travieso González^I, Miguel Ángel Rangel González^II, Lourdes García Bacallao^III, Luis Felipe de la Cruz Figueroa^IV, Esteban Egaña Morales^V, María Elena Soca Guevara^VI

^ILicenciada en Química. Máster en Ciencia y Tecnología de los Procesos Biotecnológicos. Profesora Asistente. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. yelamy.travieso@infomed.sld.cu
^IIDoctor en Ciencias. Licenciado en Matemática. Profesor Titular. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. magrvirgo@yahoo.es ]]> ^IIILicenciada en Química. Máster en Informática en Salud. Profesora Auxiliar. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. lcbacallao@infomed.sld.cu
^IVDoctor en Ciencias. Ingeniero en Química. Profesor Titular. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. luisfelipe@infomed.sld.cu
^VLicenciado en Matemática. Máster en Informática Educativa. Profesor Auxiliar. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. esteban.egana@infomed.sld.cu
^VILicenciada en Gestión de la Información de la Salud. Instructora. Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas "Victoria de Girón". La Habana, Cuba. marysoca@infomed.sld.cu

Introducción: Numerosas investigaciones científicas muestran que el aprendizaje de la Química resulta dinámico y efectivo a través de la resolución de problemas; así como que los estudiantes rechazan las clases de ciencias basadas en el aprendizaje memorístico.
Objetivo: Evaluar una propuesta de actividades basada en la enseñanza problémica para el perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química General impartida a los residentes en especialidades de las Ciencias Básicas Biomédicas.
Material y Métodos: Se utilizó el método de modelación y el enfoque de sistema y se incluyó además un conjunto de acciones metodológicas. La propuesta fue evaluada por un grupo de 11 especialistas que utilizó el método prospectivo "Conexo en dictámenes de peritos, especialistas o expertos". Se aplicó además una encuesta anónima a los estudiantes, luego de la aplicación de la propuesta en el proceso docente, cuyos resultados fueron evaluados utilizando la estadística descriptiva.
Resultados: Se comprobó que existe concordancia en los criterios emitidos por los especialistas. La propuesta cumple con los objetivos de la asignatura y contribuye a que los residentes se motiven por el estudio al aplicar de forma integrada los conocimientos. La encuesta reveló que las actividades propuestas aportaron aproximadamente 95% de beneficio en la comprensión de los contenidos de la asignatura, y aproximadamente 54% de dichos contenidos se han puesto en práctica en el desempeño profesional de las especialidades en Ciencias Básicas Biomédicas. ]]> Conclusiones: La propuesta de actividades basada en la enseñanza problémica contribuye al perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química General en especialidades de las Ciencias Básicas Biomédicas.

Palabras claves: Proceso de enseñanza aprendizaje, resolución de problemas, Ciencias Básicas Biomédicas.

Introduction: Several scientific investigations report that the problem-based learning of Chemistry is dynamic and effective, and that the students reject science lessons which are based on memorization learning.
Objective: To assess a proposal of activities based on task-based teaching for the improvement of the teaching-learning process of General Chemistry, given to residents in specialties of the Basic Biomedical Sciences.
Material and Methods: The modeling method and system conception were both used, and a group of methodological actions was also included. The proposal was also assessed by a group of 11 specialists that used the prospective method "Link among specialists or experts´ opinions". An anonymous questionnaire was also applied to the students after the application of the proposal during the teaching-learning process, and the results were assessed using the descriptive statistics.
Results: It was confirmed that there is a degree of agreement on the criteria expressed by the specialists. The proposal fulfils the objectives of the subject, and provides residents´ motivation for the study after applying their knowledge in an integrated form. The questionnaire showed that the activities proposed provided approximately a 95 % of benefits in the understanding of the contents of the subject, and approximately 54 % of these contents have been put into practice during the professional fulfilment of the specialties in the Basic Biomedical Sciences.
Conclusions: The proposal of activities based on task-based learning contributes to the improvement of the teaching-learning process of General Chemistry in the specialties of the Basic Biomedical Sciences.

Keywords: teaching-learning process, problem solving, Basic Biomedical Sciences.

La educación tiene un compromiso ético, político e histórico con la sociedad: satisfacer las necesidades cognitivas del individuo.¹

La asignatura Química General forma parte del currículo de todos los programas de las especialidades en Ciencias Básicas Biomédicas (Inmunología, Genética, Farmacología, Neurofisiología, Fisiología, Bioquímica, Histología y Anatomía). Se imparte en el segundo semestre del primer año y en ella se brindan conocimientos básicos de la estructura de las sustancias, propiedades de los elementos y enlaces químicos; también se enfocan las reacciones químicas desde el punto de vista cinético, estequiométrico, condiciones para el establecimiento del equilibrio químico, etcétera, conocimientos que constituyen la plataforma para la comprensión de las reacciones orgánicas que son a su vez la base de los fenómenos biológicos.

Los residentes de Ciencias Básicas Biomédicas no disponen de bibliografía suficiente, no solo para el estudio de las diferentes disciplinas que su programa de estudios exige, sino para la vinculación de dichas disciplinas con la especialidad.

A pesar de los logros alcanzados, desde el punto de vista curricular, no se ha logrado establecer que las clases tengan un adecuado enfoque biomédico, lo cual hace más difícil la comprensión de los temas impartidos y por tanto el poder fijarlos y aplicarlos a situaciones problemáticas relacionadas con la especialidad.

La necesidad de establecer relaciones entre las distintas ciencias preocupa y ocupa a todos los que forman a este tipo de especialistas, ya que "cuando el hombre aprende a ver la interconexión de la ciencia y la sociedad le es más fácil comprender y apreciar los hechos y fenómenos de la realidad. Con mayor seguridad asumen responsabilidades por todo lo que ocurre en el mundo, sin lo cual, propiamente dicho, no hay ni puede haber un auténtico científico y ciudadano".²

En numerosas investigaciones científicas se pone de manifiesto que el proceso de enseñanza aprendizaje de la Química resulta dinámico y efectivo a través de la resolución de problemas.^3,4Teniendo en cuenta, además, que los estudiantes rechazan las clases de ciencias centradas en el aprendizaje memorístico.⁵

OBJETIVO

El objetivo de este trabajo es evaluar una propuesta de actividades basada en la enseñanza problémica, para el perfeccionamiento del proceso de enseñanza aprendizaje de la Química General impartida a los residentes en especialidades de las Ciencias Básicas Biomédicas.  De esta manera se genera en los estudiantes la necesidad de analizar y crear la información pertinente, que le facilite plantear soluciones hipotéticas a las problemáticas que se le presentarán en su vida profesional.

MATERIAL Y MÉTODOS

El presente trabajo se clasifica como de investigación-desarrollo y constituye una de las tareas de investigación del proyecto titulado: "Sistema de actividades con  enfoque interdisciplinar para perfeccionar el proceso de enseñanza-aprendizaje de las asignaturas en la formación de Residentes en Ciencias Básicas Biomédicas", del Departamento de Formación General para el Postgrado del Instituto de Ciencias Básicas y Preclínicas (ICBP) "Victoria de Girón", perteneciente a la Universidad de Ciencias Médicas de La Habana. Esta institución constituye el Centro Rector para la formación de especialistas en Ciencias Básicas Biomédicas en Cuba. El proyecto fue aprobado por el Comité de Ética del centro.

La propuesta de actividades que se presenta forma parte de un conjunto de recomendaciones que surge del banco de problemas, como parte del perfeccionamiento del trabajo científico-metodológico del colectivo de docentes pertenecientes al ICBP "Victoria de Girón" y que imparten las disciplinas de Ciencias Básicas Biomédicas, en la formación de residentes de dichas especialidades.

A partir de la utilización del método dialéctico materialista se aplicó el método de análisis-síntesis en la sistematización de los  presupuestos teórico-metodológicos que sustentan la propuesta, la cual está basada en la enseñanza problémica. En el diseño de las actividades se utilizó el método de modelación y el enfoque de sistema  para revelar las relaciones entre los contenidos a tener en cuenta en la  concepción de dicha propuesta.

La propuesta de actividades que se ofrece ha sido diseñada para ser implementada con estudiantes que cursan las especialidades en Ciencias Básicas Biomédicas, en la asignatura de Química General. Se introdujo en el proceso de enseñanza-aprendizaje desde los cursos 2012-2013 y 2013-2014 e incluye las siguientes acciones metodológicas:⁶

a) Comenzar cada unidad con actividades dirigidas a revelar la experiencia que tienen los alumnos sobre el tema en cuestión, para articular dicha experiencia con el nuevo contenido y hacer reflexionar a los estudiantes sobre el interés social y personal de dicho tema, lo cual ayuda a que el estudio que van a realizar adquiera sentido para ellos.

b) Continuar con actividades en que los estudiantes deban plantear posibles cuestiones de interés, a responder a lo largo del estudio de la unidad (esas interrogantes definen la problemática general a investigar). Todo esto contribuye a formar en los alumnos una idea global inicial, aunque aún superficial, del tema de estudio, y desarrolla su motivación.

c) Las siguientes actividades están dirigidas a dar respuesta a las preguntas formuladas al inicio, para ahondar en la imagen global inicial  que se ha formado. Se espera que en este proceso surgirán nuevas preguntas o problemas, que también habrá que considerar.

d) Las tareas de sistematización y consolidación en la etapa final de cada unidad contribuyen a formar una nueva imagen global, ahora más profunda y coherente, del tema estudiado.

f) Las actividades, mayormente devienen problemas para los estudiantes, de ahí que sea menester que el profesor conciba la manera de brindar ayuda a los estudiantes durante el proceso de solución de las actividades.

g) Evaluar no solo conocimientos y habilidades, sino también las ideas que tienen los alumnos acerca de la rama de la ciencia en cuestión, de la importancia, y la relación, de los temas estudiados con la especialidad que cursan y específicamente en el país; así como de la experiencia adquirida por ellos para realizar algunas acciones características de la actividad investigadora.

La propuesta se puso a disposición de un grupo de 11 especialistas, profesores titulares, entre masters y doctores en ciencias y con Segundo Grado de especialidad en Ciencias Básicas Biomédicas, los cuales valoraron su pertinencia. El colectivo de autores utilizó el método prospectivo "Conexo en dictámenes de peritos, especialistas o expertos"; el cual, constituye un procedimiento lógico para sintetizar y valorar los resultados de la consulta realizada.⁷ Las variables que fueron evaluadas por los especialistas, se definen según su categoría en la información que se brinda a continuación (Cuadro 1):

Con la finalidad de realizar un análisis de carácter relativo de mayor profundidad, se determinaron los valores de la mediana de cada aspecto con la fórmula para datos agrupados, con la que se logra mayor precisión y discriminación:

Además se realizó una encuesta anónima a los estudiantes, como criterio para evaluar el alcance de las actividades propuestas. De 100 % de los estudiantes, fueron encuestados 67 % de ellos. La muestra fue de 59 estudiantes, entre ellos 1 de Neurofisiología, 1 de Fisiología, 2 de Bioquímica, 3 de Farmacología, 3 de Histología, 4 de Anatomía, 10 de Inmunología, y 15 de Genética. Los resultados de la encuesta fueron analizados utilizando la estadística descriptiva. Se evaluaron aspectos como la participación de los residentes en las actividades propuestas, así como el aporte y la utilidad en la especialidad y para ello se emplearon las siguientes variables, las cuales se definen según su categoría en la información que se brinda a continuación (Cuadro 2):

RESULTADOS

En la Tabla 1 se muestra el conjunto de actividades propuestas por el colectivo docente para desarrollar los contenidos de la asignatura Química General.

Los resultados de la valoración realizada por los 11 especialistas de los aspectos consultados y los valores de la mediana de cada aspecto aparecen en la Tabla 3 que se muestra a continuación. Todos los aspectos evaluados obtuvieron puntuación mayor de 4. El aspecto de mayor puntuación se corresponde con el que evalúa la familiarización de los residentes con los conocimientos y métodos de la ciencia y el desarrollo de habilidades profesionales y el de menor puntuación el referido a la partición activa de los residentes dentro del proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura.

Al aplicar el coeficiente de correlación multidimensional se obtuvo un valor de 0,71.

Los resultados de la encuesta realizada a los estudiantes se muestran en las siguientes figuras.

En la Figura 1 puede observarse que todas las actividades propuestas fueron realizadas por 38.5 % de los estudiantes, mientras que 51.3 % de ellos realizaron varias de las actividades propuestas.

En la Figura 2 se observa que 94.9 % de los estudiantes respondió positivo en cuanto al aporte de las actividades propuestas a la especialidad.

En la Figura 3 la columna de mayor altura indica que a 53,8 % de los estudiantes les resultó útil lo aprendido a través de las actividades propuestas.

En la Figura 4 las columnas de mayor altura se corresponden con los temas que más se relacionan con las especialidades de Ciencias Básicas según la encuesta realizada. Nombrados de mayor relación a menor son: Disoluciones, Nomenclatura Química, Oxidación-Reducción, Equilibrio Químico y Enlace. 

En la figura 5 se observa que los temas de más difícil comprensión (columnas de mayor altura) son Teoría Atómica Moderna (TAM), Enlace y Estequiometría

DISCUSIÓN  

El tratamiento de los contenidos con un enfoque problémico, facilitará un aprendizaje que revela la construcción de nuevos significados partiendo de los conocimientos que poseen los estudiantes. La posibilidad de aprender está en relación directa con la cantidad y calidad de los aprendizajes anteriores y las conexiones que se establecen entre ellos y el nuevo conocimiento.

La enseñanza problémica comprende la implementación de tres métodos: la exposición problémica, el heurístico y el investigativo.⁶ La enseñanza problémica tiene la virtud de revelar que el método, como componente esencial de la ciencia pasa a formar parte del contenido de la asignatura, condicionando en gran medida, dicho contenido el método de enseñanza. No obstante, dichos métodos adolecen de una concepción simplificada del proceso de investigación científica, que no tiene en cuenta toda su dialéctica. Propician una concepción lineal del desarrollo de la ciencia en la que las contradicciones fundamentales se dan solo entre el estado de los conocimientos y los nuevos hechos, que conducen a contradicciones internas de los sujetos, obviando otras no menos importantes que se derivan del carácter social de la investigación científica. Por lo tanto; el desafío es conseguir, a través de una perspectiva metodológica coherente, que la ciencia que se enseñe sea capaz de motivar a los alumnos con problemas interesantes a través de los cuales aprendan conocimientos básicos y fundamentales, que les serán útiles en la orientación sociocultural e investigativa del proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias. Para lograr lo anteriormente planteado fue necesario tener en cuenta los aspectos que dichos métodos han obviado, los que se relacionan en las acciones metodológicas, presentadas anteriormente y que sustentan la elaboración de las actividades propuestas.

Asimismo, debe tenerse en cuenta que además de estos requerimientos, el aprendizaje debe estar contextualizado, enmarcado en el plano social y en la zona de desarrollo potencial del estudiante siendo consecuentes con los aportes del Enfoque Histórico Cultural de Vygotsky y sus seguidores.^1,2

Es importante destacar que después de haber introducido los temas conceptuales de la Química en las clases de teoría, los alumnos resolverán las actividades propuestas (Tabla 1). A continuación se explica el objetivo que se persigue con el diseño y la resolución de cada actividad.

Actividades: 1, 7, 8 (Tabla 1).

Actividad 2 (Tabla 1).

La estequiometria es la base fundamental de los cálculos químicos. Este ejemplo es un problema común en el laboratorio, que el alumno podrá resolver con los conocimientos adquiridos en clase.

Actividades: 3, 4, 5 (Tabla 1).

Estas actividades constituyen problemas típicos de disoluciones. La solución de estos en sí constituye un objetivo a vencer y a través de ellos el alumno podrá conocer las diferentes formas de expresar las concentraciones, lo que le permitirá no solo preparar las disoluciones en el laboratorio, sino hacer cálculos necesarios a partir de estas, en su futura vida como profesional de la salud.

Actividad 6 (Tabla 1).

El objetivo de esta actividad es despertar el interés del alumno en el cálculo del pH en disoluciones con distintos grados de acidez y basicidad, disoluciones muy empleadas en las distintas especialidades en Ciencias Básicas.

Actividad 9 (Tabla 1).

Esta actividad constituye una motivación para ayudar a los estudiantes a comprender los conceptos químicos subyacentes a fenómenos determinados relacionados con su especialidad. En este caso podrá reconocer la ósmosis como propiedad coligativa de las disoluciones, explicar su origen, así como su utilidad para propiciar a las células un entorno rico en oxígeno y alcalinizado, beneficioso para el desarrollo de las células sanas y el deterioro de las células cancerosas o tumorales.^8,9

Actividad 10 (Tabla 1).

El análisis del plan de estudio y los programas de la disciplina facilitó que estas actividades desde su propia concepción contribuyeran al logro de los objetivos declarados. Asimismo, la aplicación integrada de los conocimientos, habilidades y capacidades profesionales, influyen en el interés por el estudio de esta disciplina y consolidaran el modo de actuación profesional. De esta forma se contribuye al fortalecimiento de los rasgos de la actividad científica y al empleo sistemático de los métodos de la investigación, como una vía para la adquisición de los conocimientos y auto-superación constante.

Además se incluyen en la propuesta, actividades desarrolladas por los propios alumnos y discutidas en los seminarios o tareas evaluativas orientadas (Tabla 2), que, sin dudas, constituyen un paso adelante en la orientación sociocultural e investigativa del aprendizaje de la Química General por los residentes en Ciencias Básicas Biomédicas, asumiendo lo que se ha referido anteriormente respecto a las limitaciones para revelar suficientemente las características de la actividad científica investigativa. A continuación se discuten los resultados obtenidos en cada actividad propuesta:

Actividad 11:

Los estudiantes confirman por sí mismos, que las enzimas son catalizadores, en este caso, catalizadores biológicos, contenido incluido en el tema de Cinética química relativo a la asignatura.¹¹

Actividad 12:

Los residentes reconocen, a partir de una situación biomédica, a los inhibidores, que disminuyen la velocidad de una reacción y en este caso traen como consecuencia la aparición de efectos adversos.¹²

Actividad 13:

Los estudiantes reconocen la existencia de sustancias reguladoras del pH, también llamadas tampones o disoluciones buffer. Estas disoluciones fueron estudiadas en el tema de Equilibrio químico, así como la forma en que se realiza su función amortiguadora.¹¹

Actividad 14:

Actividad 15:

Esta actividad fue desarrollada por estudiantes de inmunología y en ella se evidencia cómo una de las propiedades coligativas (la presión osmótica) se pone de manifiesto en el funcionamiento del sistema inmune.¹⁵

Actividad 16:

Esta actividad fue desarrollada por estudiantes de farmacología y en ella se aprecia cómo una de las propiedades coligativas (descenso de la temperatura de congelación) se puede utilizar de forma útil ante un paciente con hipertemia.

Los resultados de la valoración realizada por los 11 especialistas de los aspectos consultados y los valores de la mediana de cada aspecto aparecen en la Tabla 3. Al aplicar el coeficiente de correlación multidimensional se pudo constatar y concluir que de acuerdo con los rangos definidos para el coeficiente de correlación multidimensional, el valor 0,71 corresponde a la existencia de concordancia en los criterios emitidos por los especialistas, lo cual indica que estos especialistas realizaron un análisis racional de la propuesta presentada, lo que sugiere confirmación del resultado.

En la Figura 1 las columnas de mayor altura muestran que la participación de los estudiantes en las actividades que se proponen, se encuentra comprendida  entre la realización de varias (51,3%) y todas (38,5%), respectivamente. Esto indica aproximadamente 90 % de participación general en la realización de las actividades propuestas. A su vez estas aportaron aproximadamente 95% de beneficio en la comprensión de los contenidos de la asignatura (Figura 2), los cuales se han puesto en práctica en el desempeño profesional de las especialidades en Ciencias Básicas en aproximadamente 54% (Figura 3).

Según los resultados de la encuesta los temas que más se relacionan con las especialidades de Ciencias Básicas son: Disoluciones y Nomenclatura Química y le suceden en este orden, los temas de Oxidación-Reducción, Equilibrio Químico y Enlace (Figura 4); por lo que se sugiere aumentar el número de actividades propuestas relacionadas con las Ciencias Básicas, en cuanto a estos temas se refiere.

Los temas de más difícil comprensión (Figura 5) fueron Teoría Atómica Moderna (TAM), Enlace y Estequiometría y con la misma frecuencia. El tema correspondiente al Enlace Químico, como se reportó anteriormente, constituye un tema muy relacionado con las especialidades, por lo que se propone incorporarlo de manera inmediata al proyecto de investigación del departamento relacionado con la confección de softwares educativos relacionados con el aprendizaje de las Ciencias Básicas Biomédicas para los residentes. Además se propone, que este tema sea prioridad en la preparación metodológica del docente.

En la evaluación realizada no se tiene en cuenta la especialidad en particular, al evaluar el criterio de los estudiantes, debido al reducido número de estudiantes en general y, por ende, más reducido aún por especialidad. Esto constituye una limitación del estudio.

CONCLUSIONES

La puesta en práctica de esta propuesta de actividades basada en la enseñanza problémica durante los cursos 2012-2013 y 2013-2014 contribuye al perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química General en especialidades de Ciencias Básicas Biomédicas, que involucra tanto a estudiantes como a profesores.

Los resultados obtenidos en  la consulta a especialistas sobre la pertinencia de la propuesta de actividades revelaron la existencia de concordancia en los criterios emitidos por los especialistas, e indica que la propuesta evaluada facilita la familiarización de los residentes con los conocimientos y métodos de la ciencia y el desarrollo de habilidades profesionales.

La encuesta realizada a los estudiantes reveló que las actividades propuestas aportaron un alto por ciento de beneficio en la comprensión de los contenidos de la asignatura, los cuales se han puesto en práctica en el desempeño profesional de las especialidades en Ciencias Básicas.

RECOMENDACIONES

Continuar enriqueciendo las actividades propuestas, a través de la actualización constante, basada tanto en la experiencia de los profesores, como de la aportada por los alumnos en los seminarios y tareas evaluativas orientadas, una vez adquiridos los conocimientos y sean capaces de vincularlos a una situación problémica concreta en su especialidad.

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Recibido: 17 de marzo de 2017.
Aprobado: 5 de julio de 2017.