Introducción

El ser humano es curioso por naturaleza y esta capacidad favorece su interacción con el medio, la construcción de juegos permite su desarrollo. Los juegos no son exclusivos de la infancia, están presentes en todas las etapas de la vida, generando pensamientos abstractos y la construcción de estructuras cognitivas. El juego es parte de la formación del símbolo, sus funciones se dirigen a consolidar habilidades adquiridas mediante la repetición, reforzando el sentimiento de poder cambiar la realidad percibida (^{Piaget 1946}, ^{Ortega 1991}, ^{López 2010}, ^{Balanta y Perdomo 2013}).

Por su parte, Vygotsky como exponente de la teoría histórico cultural del desarrollo, involucra al juego como motor del proceso de aprendizaje, en la medida que crea Zonas de Desarrollo Próximo (ZDP). El juego como instrumento potencializa la capacidad de resolver un problema sin la ayuda de nadie Zona de Desarrollo Real (ZDR), y a través de las estrategias sociales para su resolución, posibilita la ayuda de un compañero más capaz; cerrando brechas para resolver ZDP (^{López 2010}, ^{Carabalí y Carabalí 2011}). Las relaciones interpersonales promueven las funciones psicológicas superiores tales como: atención, percepción, memoria, pensamiento y lenguaje. La actividad mental es exclusivamente humana, es resultante del aprendizaje social, de la interiorización de la cultura y de las relaciones sociales, en consonancia con ^{Vygotsky (1996)} el desarrollo mental es un proceso sociogenético (^{Lucci 2006}).

En el sentido estricto del juego y su efectividad, el juego educativo se ubica en la categoría de herramienta o recurso. Al respecto, ^{Gómez (2016)} afirmó que los recursos didácticos deben estar ensamblados en el contexto educativo para que sean efectivos, es decir, que hagan aprender de forma duradera al alumno y maximicen la motivación de los estudiantes. Desde la contextualización anterior, la lúdica se concibe como la estrategia didáctica.

Según ^{Montero (2017)}, la aplicación de juegos didácticos con objetivos y actividades bien definidas conforman un valioso recurso que, como demostraron ^{Martín, Martín y Trevilla en 2009}, permite aumentar la motivación y la calidad de las tareas realizadas.

Por otro lado, ^{Oprins et al (2015)} realizaron una propuesta para la evaluación genérica de juegos educativos, en torno a las categorías cognitiva y emocional-motivacional, indicando los pasos específicos para obtener resultados confiables a través de indicadores evaluativos, información que se recolecta con la aplicación de encuestas, cuestionarios e instrumentos cualitativos como la observación en el aula (^{Dieck 2004}). Lo anterior, se articula con los trabajos de ^{Kek and Yih (2017)} y ^{Raczynski y Muñoz (2005)}, quienes afirmaron que la evaluación de una herramienta didáctica debe incluir indicadores relacionados con: la responsabilidad, el trabajo en equipo, el trabajo individual y la motivación frente al aprendizaje, los cuales pueden transferirse en términos de efectividad.

En la misma línea, Pinto, ^{Gómez-Camarero, Fernández-Ramos y Vinciane-Doucet (2017)} en un estudio sobre evaluación y mejora de la calidad de los recursos educativos electrónicos, en el ámbito universitario español desde un enfoque documental, proponen una serie de indicadores para eficacia y eficiencia que quedan a disposición de la comunidad con el fin de evaluar y determinar la calidad de los recursos y plataformas educativas electrónicas.

Metodología

El estudio se realizó sobre el tema carbohidratos que se desarrolla en una sesión de dos horas de la asignatura química orgánica, prerrequisito para bioquímica, que se imparte a estudiantes de segundo semestre en la universidad Manuela Beltrán. La muestra se seleccionó con una confiabilidad del 95 %, lo que correspondió a 190 estudiantes, 111 conformaron el grupo experimental (E), que implementó la herramienta didáctica y 79 el grupo control (C), que no fue intervenido. Todos los docentes del área de química participaron en el proyecto, en el diseño o en la aplicación.

Diseño del Juego

C=ocarbohidratos se diseñó con el propósito de desarrollar en los estudiantes procesos cognitivos requeridos para la comprensión de las características estructurales de los carbohidratos, basado en un componente gráfico que facilita la comprensión de los contenidos, como preámbulo para el estudio de los conceptos biológicos tratados en asignaturas posteriores. Los componentes del juego son tablero, fichas y tarjetas. El tablero es la base estructural en la cual se incluyeron los temas: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos (figura 1.). Las fichas son 13, la ficha instrucciones (figura 2a.) en la que se presenta el objetivo, los componentes y un mapa conceptual que describe e interrelaciona los conceptos que fundamentan el tema carbohidratos: clasificación, tipos, estructura, propiedades fisicoquímicas y función biológica, estos conceptos constituyeron el marco referencial que apoyó el proceso de aprendizaje.

Figura 1 Tablero. 

Figura 2 (a) instrucciones al estudiante. (b) mapa conceptual carbohidratos. 

Las otras 12 fichas se agruparon por temas, 6 de monosacáridos, 3 de disacáridos y 3 de polisacáridos (figura 3), construidas con colores diferentes y en las que se incluye el título que representa el subtema a desarrollar, seguido de un breve escrito explicativo y una sección gráfica que refuerza el concepto presentando estructuras o imágenes complementarias.

Figura 3 Fichas del juego (a) monosacáridos, (b) disacáridos, (c) polisacáridos. 

Finalmente, las tarjetas son piezas desmontables que se fijan magnéticamente a las fichas (figura 4.), son el puente de comunicación con el tablero, constituyéndose en las opciones de respuesta que pueden seleccionar los estudiantes para completar el reto, que consiste en seleccionar la tarjeta que responda correctamente al concepto relacionado en el tablero, las tarjetas superan en cantidad a las posibilidades que se tienen. Por el reverso, se encuentra el nombre del tema principal y un número de clasificación, los números y los colores guían al estudiante para que avance por las temáticas de una manera secuencial.

Figura 4 Estructura general de la ficha. 

Efecto del juego sobre aprendizaje

Para evaluar el efecto del juego sobre el aprendizaje se planteó un diseño experimental (figura 5.) adaptando la propuesta de ^{Oprins et al (2015)}.

Figura 5 Diseño experimental. 

Los cuestionarios pretest y postest con 12 preguntas de selección múltiple (tabla 1), evaluaron la generación de procesos cognitivos requeridos para el aprendizaje de los temas relacionados con carbohidratos, las preguntas se validaron con base en los resultados que obtuvieron los estudiantes.

Tabla 1 Temas de pretest y postest. 

Tema	Procesos cognitivos requeridos para la comprensión de las características estructurales de los carbohidratos
Función química	Identificar las funciones químicas (aldosas o cetosas).
Nombres genéricos	Proponer el nombre genérico.
Isomería	Relacionar el tipo de estereoisomería.
Oxi o desoxi	Clasificar la característica oxi o desoxi.
Ciclación	Diferenciar el tipo de ciclación.
Ciclo alfa o beta	Seleccionar el tipo de estereoisomería.
Monómeros	Recordar el tipo de enlace característico de los carbohidratos.
Enlaces	Determinar el enlace formado por un disacárido.
Características de los polisacáridos	Proponer el nombre de un disacárido a partir de un texto asociado a una imagen.
Formación del disacárido	Reflexionar el tipo de carbohidrato que da origen a los polisacáridos naturales.
Monosacáridos que forman el disacárido	Identificar el enlace formado por un polisacárido.
Características de los disacáridos	Recordar el nombre de un disacárido a partir de un texto asociado a una imagen.

Discusión y Resultados

Los expertos fueron 6, ajenos al proceso de desarrollo del juego, con las siguientes profesiones: un Químico, dos Ingenieros Químicos, dos Licenciados en Química y un profesional en Enfermería. La fiabilidad de la encuesta obtuvo un alfa de Cronbach igual a 0,86 y arrojó los resultados descritos en la tabla 3.

El instrumento evidenció una aceptación general al planteamiento del juego, encontrando que es pertinente y adecuado para alcanzar los objetivos del curso, ya que le permite al estudiante construir un conocimiento en torno a la temática de carbohidratos a partir de la realización de actividades sencillas, en las que el docente solo es un guía que facilita el aprendizaje.

El indicador “actividades suficientes para conseguir los objetivos de aprendizaje”, presentó un valor bajo con respecto a las medias de los otros indicadores, y un valor mayor de la desviación estándar, que se interpreta como la posibilidad de incluir otras actividades.

Para medir el efecto del juego sobre el aprendizaje, se calculó el índice de dificultad y la discriminación de las preguntas de los cuestionarios presentados por los estudiantes en el pretest. En la tabla 4, se pormenorizan los índices para los 12 ítems.

La dificultad (tabla 4) muestra un rango entre 0,2 y 0,5, que es coherente con el nivel esperado, como lo demostró ^{Chalermpol (2015)}. La tendencia presentada entre las dificultades es más importante que la magnitud, las cuales muestran una relación de dos preguntas en un nivel bajo (cercano a 0,2), dos preguntas en un nivel alto (cercano al 0,5) y el resto se encuentra en puntuaciones intermedias, resultados que se corroboraron con los índices de discriminación, los cuales muestran valores óptimos, que permiten inferir el buen comportamiento presentado por los ítems, esta distribución es adecuada para la investigación desarrollada.

Para validar el diseño experimental fue necesario establecer que los grupos E y C eran estadísticamente iguales, en el punto de partida pretest como se evidencia en la tabla 6, obteniendo un p valor mayor a 0,05 en la U de Mann-Whitney, en concordancia con lo expuesto por ^{Marín et al 2011} y ^{Novak 2006}.

Para ver el efecto en el aprendizaje de la clase se determinaron los estadísticos que se presentan en la tabla 5, donde se evidencia que los dos grupos pretest presentan valores bajos en la media si se comparan con sus respectivas contrapartes del postest.

El valor más alto en la varianza se encuentra asociado al grupo Pos C, el valor más bajo de varianza y rango, se encuentra en el grupo Pos E, lo que genera dos casos atípicos de estudiantes que tuvieron un rendimiento alejado de la mediana, debido a que el 88 % de los estudiantes en Pos E tienen puntaje en los 4 niveles más altos y solo 2 estudiantes presentaron un valor por debajo de 6. De acuerdo con la descripción de la figura 6.

Figura 6 Diagrama de cajas puntaje pretest y postest. 

La comparación inicial de medias entre los grupos Pre C y Pre E, permitió identificar una ligera superioridad en el grupo control (tabla 5). Para establecer la homogeneidad se realizó la prueba de contraste de hipótesis Kolmogorov-Smirnof al 95 %, determinando que no hay normalidad en ninguna de las poblaciones del estudio, y posteriormente, se realizó la prueba de U de Mann-Whitney al 95 % de confiabilidad (tabla 6).

La prueba de Wilcoxon se realizó para evaluar la diferencia entre cada grupo experimental y control (Tabla 6), encontrando un aumento significativo en los dos grupos, las actividades desarrolladas permitieron que los estudiantes se apropiaran de los conceptos y construyeran conocimiento alrededor del tema carbohidratos. Los estudiantes del grupo control lograron un incremento de 4,29 puntos respecto a la media obtenida en el pretest, manteniendo en las dos pruebas los estadísticos de desviación estándar y varianza casi en los mismos valores.

Los resultados obtenidos a partir de la implementación de C=ocarbohidratos mostraron, que la media aumentó respecto al grupo Pre E en 6,86 puntos, la desviación estándar es menor a la inicial en un punto, la varianza se logró reducir a más de la mitad y el rango obtenido se reduce en 2. Esto evidencia la disminución en la dispersión de los datos y su agrupación en los puntajes altos.

Con el objeto de establecer si existen diferencias significativas en los resultados de los grupos Pos E y Pos C, se realizó un contraste de hipótesis mediante la prueba de U de Mann-Whitney al 95 % de confiabilidad, encontrando que la diferencia presentada es significativa. Lo cual mostró que el uso de la herramienta juego educativo genera un progreso más categórico para el aprendizaje de conceptos en el tema carbohidratos.

Finalmente, el cuestionario aplicado a los estudiantes presentó un alfa de Cronbach de 0,85 (tabla 7) y demostró que para los estudiantes el juego generó interés en el tema, disposición para la realización de las actividades, confianza en los contenidos y promoción del trabajo en equipo. La lúdica como estrategia didáctica posibilitó el uso del juego educativo como herramienta para el aprendizaje de conceptos de carbohidratos, evidenciando la capacidad de los estudiantes para resolver de manera autónoma las actividades, como lo propuso ^{Vygotsky en 1996}, quien lo denominó ZDR. Por otra parte, la cooperación entre compañeros generó aprendizajes ZDP, a través de la activación de procesos cognitivos como: atención, percepción y memoria; contribuyendo a la construcción de conocimiento como lo mencionó ^{Gómez (2017)}.

Los estudiantes consideraron que las actividades basadas en la herramienta didáctica juego, fueron una alternativa a las clases tradicionales, reconocieron al docente como un mediador; recurrieron a él solo cuando necesitaron solucionar dudas específicas e interrogantes sobre el desarrollo del juego, de esta manera se confirmó que el uso de esta herramienta mejoró la actitud de los estudiantes frente al aprendizaje de la química en concordancia con los resultados de ^{Plutin-Pacheco y García-López 2016}, ^{Adair y McAffe 2018}, ^{Carney 2014}.

Conclusiones

En el diseño de un juego educativo para el aprendizaje, es apropiado identificar los procesos cognitivos requeridos para la comprensión de los temas que fundamentan su construcción, para que la herramienta propuesta cumpla su objetivo.

La implementación de la herramienta didáctica juego, incrementa la motivación de los estudiantes para aprender los conceptos de carbohidratos y permite aumentar categóricamente el aprendizaje del tema.

La validez del juego se establece en dos niveles, el primero que hace referencia a la evaluación de los expertos para establecer la calidad del contenido y el segundo, que a través de los indicadores de efectividad, permite establecer que la herramienta promueve el desarrollo integral de los estudiantes: favorece los buenos resultados académicos, el trabajo con los pares y el entrenamiento mental como valor agregado que estimula el progreso cognitivo de los estudiantes.

La estrategia didáctica lúdica fundamentada en el juego educativo para el aprendizaje de los conceptos de carbohidratos dentro de la asignatura Química Orgánica, ha generado excelentes resultados en términos de los indicadores de efectividad, lo que se espera redunde en el rendimiento de los estudiantes en la asignatura Bioquímica, evidenciando la apropiación significativa del conocimiento.