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INTRODUCCIÓN
En marzo de 2020, 28 países de América Latina y el Caribe suspendieron clases presenciales a causa de la pandemia generada por la covid-19, afectando a cerca de 160 millones estudiantes ( CEPAL, 2020; CEPAL-Unesco, 2020), con lo cual ocurrió una migración obligada hacia una educación virtual en poco tiempo (Bao, 2020; García-Peñalvo, Corell, Abella-García y Grande, 2020; Ramírez-Montoya, 2020; Reyes y Quiróz, 2020; Vollbrecht, Porter-Stransky y Lackey-Cornelison, 2020).
Ante esta situación, se requerían soluciones inmediatas y efectivas para ofrecer educación en cualquier región del mundo, por lo que la implementación de plataformas virtuales para la educación a distancia resultó ser la alternativa principal (Ramírez-Montoya, 2020; Rodríguez et al., 2020; Unesco-IESALC, 2021). Esto tuvo como resultado que la educación en línea se incrementara 62% en países de América Latina, incluido México, entre el primer y segundo trimestre de 2020 CEPAL-Unesco, 2020).
Mediante la educación virtual, que se vale del uso de diferentes herramientas digitales, se crearon entornos de aprendizaje adaptados al contexto de la covid-19, que fueron más personalizados, flexibles e inclusivos (Gelles et al., 2020; Jimola y Ofodu, 2021; Stenhoff, Pennington y Tapp, 2020; Yates et al., 2021). Asimismo, a través de las plataformas virtuales se implementaron clases de forma sincrónica y asincrónica (Becerra, Quintana y Reyes, 2020; Vollbrecht et al., 2020).
Ante esta crisis sanitaria, los docentes se convirtieron en facilitadores del aprendizaje y diseñadores de entornos virtuales de aprendizaje (Unesco, 2021). Algunas instituciones educativas en diferentes países ya contaban con programas educativos alojados en plataformas específicas para la educación a distancia, lo que permitió se adaptaran rápidamente ante la contingencia mundial (Ramírez-Montoya, 2020). En México y América Latina, debido a que la educación virtual es incipiente, la mayoría de las instituciones realizaron grandes esfuerzos para elegir y construir estrategias educativas centradas en el uso de las tecnologías de la información y comunicación (TIC) (Bizberge y Segura, 2020; Ramírez-Montoya, 2020), considerando que el alumnado tiene carencias de dispositivos electrónicos y cuenta con acceso limitado a internet (INEGI, 2020; Unesco, 2021; Unesco-IESALC, 2021).
Esos no fueron los únicos retos, ya que se requirió la generación y la comprobación de estrategias de enseñanza eficaces que potencializaran el uso de las tecnologías digitales para la instrucción de calidad en línea. Ante esto, cobró relevancia el modelo del Conocimiento Tecnológico y Pedagógico del Contenido (TPACK, por sus siglas en inglés, Technological Pedagogical Content Knowledge), concebido para una inserción eficaz de la tecnología en la enseñanza en ambientes virtuales (Bento, Sommer y Rocha, 2021; Koehler, Mishra y Cain, 2015; Mishra, 2019). El modelo TPACK se ha utilizado desde hace tiempo con buenos resultados en la formación docente, buscando conferir a los profesores las habilidades necesarias para optimizar la inserción de TIC en la enseñanza (Baracaldo, 2019; Tanak, 2020).
Es un modelo tecnopedagógico integral para ambientes virtuales, involucra las interrelaciones entre tres elementos principales: el área disciplinar (contenidos de la materia a enseñar), el área pedagógica (métodos utilizados para la enseñanza-aprendizaje, metas académicas que se deben cumplir al terminar la instrucción en el contexto virtual) y el área tecnológica (recursos y herramientas tecnológicas, TIC) (Koehler, 2012; Koehler y Mishra, 2009; Koehler et al., 2015; Roig, Mengual y Quinto, 2015; Rosenberg et al., 2015; Santos y Castro, 2021; Zhang y Tang, 2021).
Estos elementos básicos interaccionan entre sí, a fin de optimizar la enseñanza-aprendizaje en ambientes virtuales, por lo que a partir de estos tres elementos se generan tres combinaciones. La primera es el conocimiento pedagógico del contenido, es decir, los métodos de instrucción que permiten el acceso al tema de manera más entendible para el alumnado; la segunda es el conocimiento tecnológico del contenido (la forma en que la tecnología y el contenido se influyen), por lo que el docente hace uso de las TIC para acceder al contenido de la materia enseñada; y la tercer combinación es la denominada conocimiento tecnológico pedagógico, que muestra cómo el proceso de enseñanza-aprendizaje puede variar y además debe ser adaptado al tipo de tecnología que se usa (Koehler et al., 2009; Shulman, 1986). El modelo TPACK permite identificar los recursos tecnológicos que potencializan el aprendizaje de contenidos específicos, aplicando la más adecuada para cada forma de instrucción, también permite conocer el contexto en el cual se llevará a cabo la implementación (Mishra, 2019; Rosenberg y Koehler, 2015).
En el área pedagógica, el modelo TPACK contempla el uso del aprendizaje cooperativo, el aula invertida y la evaluación formativa, elementos considerados en secuencias didácticas para la instrucción. Estas se definen como un conjunto articulado y ordenado de actividades que conforman las unidades de aprendizaje y se construyen en función de los objetivos de aprendizaje, es crucial el orden interno para alcanzarlos (Zabala, 2000). En las secuencias didácticas las actividades deben diseñarse de manera que al realizarse generen situaciones significativas para los estudiantes (Díaz-Barriga, 2013); en una secuencia se debe comenzar con una producción inicial, seguir una serie de talleres y cerrar con las consideraciones para identificar el avance del alumnado (Soler, Villacañas de Castro y Pich, 2013).
Para que una secuencia sea diseñada integrando el aprendizaje cooperativo, debe incluir: activación, orientación de la atención, interacción personal, procesamiento de la información, recapitulación, evaluación y SSMT (sentido, significado, metacognición y transferencia; Ferreiro y Espino, 2009). Se entiende al aprendizaje cooperativo como un método de instrucción en el que los estudiantes trabajan juntos en grupos pequeños para extender su propio aprendizaje y el de los demás (Johnson y Johnson, 2014; Johnson, Johnson y Holubec, 1999; Slavin, 2014). Para que este permita alcanzar metas de aprendizaje compartidas, se deben integrar a una clase cooperativa los siguientes cinco elementos esenciales:
a) Interdependencia positiva. Cada miembro del equipo se concibe vinculado a los demás, y solo logrará sus objetivos si los demás también lo hacen (Deutsch, 1962; Johnson y Johnson, 2005; Johnson, Johnson y Smith, 2014; Slavin, 1996). Si los estudiantes valoran el trabajo conjunto cada miembro estará motivado para una enseñanza mutua, lo que asegura que todos entiendan la materia (Slavin, 1996 y 2014).
b) Responsabilidad individual. Cada integrante del equipo será responsable, contribuirá, pero también recibirá aportaciones; primero aprenden juntos para después funcionar mejor como individuos (Johnson et al., 1999; Slavin, 1996).
c) Habilidades sociales. Los integrantes desarrollan habilidades interpersonales con la misma intensidad que las académicas para que el trabajo cooperativo fructifique en la toma de decisiones, el manejo de conflictos y el liderazgo (Johnson et al., 1999).
d) Interacción promotora. En la interacción en un ambiente dinámico prevalece la ayuda de unos a otros, se elogian los esfuerzos de los demás por aprender y se privilegia el diálogo, promoviendo la retroalimentación, lo que conduce al éxito general (Johnson et al., 1999; Johnson et al., 2014).
e) Procesamiento grupal. Representa un momento de reflexión del equipo cooperativo que derive en tomar decisiones y compromisos encaminados a lograr un mejor desempeño del equipo (Johnson et al., 1999; Johnson et al., 2014).
Otro elemento esencial en el modelo TPACK es el aula invertida (flipped classroom), ya que promueve el aprendizaje invertido, que es un enfoque pedagógico en el que la instrucción directa se traslada del aprendizaje individual al aprendizaje en grupo, transformando el espacio grupal en un ambiente de aprendizaje interactivo en el cual el educador conduce a los estudiantes a involucrarse creativamente en el tema para querealicen una aplicación de su aprendizaje (Bergmann y Sams, 2012; Flipped Learning Network [FLN], 2014), de tal manera que lo que tradicionalmente se realizaba en clase ahora se hace en casa, mientras que lo que se realizaba como tarea ahora se completa en clase. Para lograr el aprendizaje invertido se requiere de cuatro pilares fundamentales (FNL, 2014): ambiente flexible, que promueve múltiples estilos de aprendizaje; cultura de aprendizaje, que fomenta un aprendizaje más incluyente centrado en el estudiante (Hwang, Lai y Wang, 2015); contenido dirigido, por medio de la instrucción diferenciada para facilitar el aprendizaje de todos (Hwang et al., 2015); y facilitador profesional, a través de una instrucción reflexiva, orientada a retroalimentar el desempeño del estudiante mediante la evaluación formativa.
Al trabajar en un aula invertida, los estudiantes se introducen en el tema para aprender antes de la clase, revisando videos, presentaciones, tutoriales, series de ejercicios, realizando investigaciones, entre otras actividades que por lo general son elegidas o diseñadas por el docente (González y Abad, 2020; Reyes, Villafuerte y Zambrano, 2020). Posteriormente, en clases presenciales o sincrónicas, ya con cierto aprendizaje acerca del tema (Prieto, Barbarroja, Álvarez y Corell, 2021; Reyes et al., 2020), se realizan diversas actividades de aprendizaje (ejercicios, discusiones, organizadores de información, foros, cuestionarios, entre otras), en su mayoría de manera cooperativa (Gámiz, 2017; González et al., 2020; Reyes et al., 2020), para profundizar, repasar, revisar y retroalimentar acerca del tema en cuestión (Hernández, Prada y Gamboa, 2020).
Ambas metodologías (aprendizaje cooperativo y aprendizaje invertido) promueven la realización de ajustes necesarios al proceso de instrucción en función del contexto, las necesidades de los estudiantes y las características de los contenidos, para una mayor eficacia de su aplicación (Bergmann et al., 2012; FNL, 2014; Johnson y Johnson, 2014), lo cual se alinea perfectamente con el modelo TPACK. Las estrategias de aprendizaje cooperativo con el uso de tecnología han demostrado que pueden conducir a un incremento significativo del aprendizaje en distintas áreas de conocimiento, como es el caso de la química (Hassan y Salihu, 2020; White, Dubrovskiy y Peters, 2020; Qiang, 2018). Al integrar el modelo TPACK y el aprendizaje cooperativo se visualiza una mejor percepción de la competencia digital docente al insertar actividades cooperativas con apoyo digital (Meroño, Calderón y Arias-Estero, 2021).
A través de la implementación del modelo TPACK se logra un mayor conocimiento pedagógico, lo que facilita el uso de métodos de enseñanza, como el aprendizaje cooperativo (Bingimlas, 2018) y el aula invertida, logrando que su inserción sea en modalidad de aprendizaje híbrido, con lo cual se disminuye la cantidad de tiempo en el trabajo cara a cara, debido a que la mayor cantidad del aprendizaje de los contenidos se realiza fuera del salón de clases y el trabajo presencial se canaliza en resolver dudas y proporcionar retroalimentación (Eichler y Peeples, 2016), lo que se ajusta a las exigencias escolares actuales en el contexto de la pandemia por la covid-19.
Con relación a estos ajustes en el proceso de aprendizaje, es importante desarrollar un tipo de evaluación acorde con estrategias de innovación del modelo TPACK, por lo que se sugiere emplear la evaluación formativa, ya que a través de esta los docentes toman decisiones de instrucción a partir de la información recabada, retroalimentando a los estudiantes para mejorar su propio desempeño (Brookhart, 2009) y motivar su aprendizaje (Brookhart, 2009; Leenknecht, Wijnia, Köhlen, Fryer, Rikers y Loyens, 2021). La evaluación formativa atiende una razón de regulación, se orienta a que el estudiante se acerque a los objetivos de formación apoyando el proceso de aprendizaje, y se constituye como parte de un trabajo cooperativo, de un contrato de confianza, donde la ayuda es mutua (Perrenoud, 2001).
Con base en lo anterior, las bondades del uso del modelo TPACK han demostrado sus aplicaciones en diferentes áreas de la ciencia, diversas regiones del mundo y en distintos niveles educativo, fundamentalmente en el nivel medio superior y superior. Por ejemplo, en Lesotho, África, en la enseñanza de química en bachillerato a través del modelo TPACK mostró su efectividad en el aprendizaje, así como en la mejora del rendimiento cognitivo del alumnado (Bohloko, Makatjane, George y Mokuku, 2019). En secundarias de Nigeria se demostró que el dominio docente en el modelo TPACK influye significativamente en la alfabetización y actitud científica de los estudiantes (Adebusuyi, Bamidele y Adebusuyi, 2020).
En Asia también se ha comprobado su utilidad, por ejemplo en Israel el marco TPACK facilitó la creación de materiales para los alumnos de bachillerato en la materia de química para la enseñanza en línea durante la pandemia (Rap et al., 2020). En Indonesia se reportó cómo la aplicación del material didáctico denominado: medios de aprendizaje de historia basados en TPACK, condujo a un mayor aprendizaje en historia en los niveles de bachillerato (Kurniawan y Sumargono, 2021). Por su parte, en Brunei, en 2020, un estudio en secundaria mostró que la implementación de lecciones diseñadas bajo TPACK condujo a una mejora en la comprensión de ósmosis y difusión (Awang, Salleh y Shahrill, 2020).
En América Latina, específicamente en México, se describió el diseño de una aplicación web para el proceso educativo sobre el logaritmo (AEL) bajo el modelo TPACK, que demostró influir positivamente en la comprensión de aspectos teóricos del logaritmo en el área de matemáticas financieras (Salas, Gamboa, Salas y Salas, 2020).
Después de una revisión en la literatura reciente, puede concluirse que el modelo TPACK facilita la inserción eficaz de tecnología en la enseñanza; sin embargo, hasta el momento son nulos los estudios con alumnado de química en bachillerato en México, enfocados en el aprendizaje de química orgánica, asimismo, cabe mencionar que en otros niveles educativos el uso del modelo TPACK aún es escaso. Los estudios de otros países demuestran la efectividad de la enseñanza con tecnología bajo el marco TPACK para mejorar las calificaciones y el avance académico, por lo que el objetivo de la presente investigación es conocer la eficacia del modelo TPACK, haciendo uso de TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Química II en nivel medio superior, durante la pandemia provocada por la covid-19.
MÉTODO
Participantes
Participaron 152 estudiantes de bachillerato de cuarto semestre del turno matutino de una preparatoria pública, ubicada en el sur del Estado de México: 103 mujeres (67.8%) y 49 hombres (32.2%), con rango de edad entre 16 y 17 años (con un promedio de 16.2 años).
Diseño
El diseño de esta investigación es cuasi-experimental con arreglo A-B-A (Kazdin, 2009). En la Fase A se evaluaron los conocimientos con una preprueba, mientras que en la fase B se implementó un programa de intervención, finalmente se aplica la misma herramienta, como posprueba (Fase A). Este diseño permite comparar las fases pre y posprueba para revisar la eficacia del programa de intervención (Benítez, Domeniconi y Bondioli, 2019).
INSTRUMENTOS
Para cumplir con el objetivo de la investigación se aplicaron tres instrumentos: Prueba I, Prueba II y Prueba III. Estos tienen validez de contenido a través de la técnica de criterio de jueces y obtuvieron un índice de V de Aiken como sigue: 0.98 para la Prueba I, 0.99 para la Prueba II y 1.0 para la Prueba III.
Cada una de las pruebas mide los contenidos establecidos en el plan y los programas de estudios oficiales de la preparatoria participante. La Prueba I tiene por objetivo medir el conocimiento acerca de los hidrocarburos alifáticos, su obtención, sus propiedades y su clasificación, y consta de 43 reactivos, con un Alpha de Cronbach de α=0.91. La Prueba II busca medir los conocimientos acerca de las fórmulas químicas, los tipos de carbono, la nomenclatura y los isómeros, se compone de 41 reactivos, con un Alpha de Cronbach de α=0.93. La Prueba III tiene el propósito de calcular el conocimiento acerca de las reacciones de combustión, la fórmula mínima y molecular, así como cálculos estequiométricos, y se compone de 27 reactivos, con un Alpha de Cronbach de α=0.92. En la tabla 1 se muestra la descripción de cada una de las pruebas.
Tabla 1 Instrumentos (Prueba I, II y III), aplicados como preprueba y posprueba, antes y después de implementar las secuencias didácticas con uso de las TIC bajo el modelo TPACK en los cuatro grupos experimentales
| INSTRUMENTO | SUBTEMA | CANTIDAD DE REACTIVOS |
|---|---|---|
| 1. Prueba I (cuestionario) |
|
43 |
| 2. Prueba II (cuestionario) |
|
41 |
| 3. Prueba III (cuestionario) |
|
27 |
Fuente: elaboración propia.
Procedimiento
El proyecto fue presentado a las autoridades del plantel en el ciclo escolar 2021 y, una vez que se obtuvo el permiso, se identificaron los grupos que participarían; asimismo, se solicitó el consentimiento informado firmado por los padres. Debido a que los participantes de la investigación se insertaban en cuatro grupos, estos se tomaron como grupos naturales para recibir el programa de instrucción educativa con el modelo TPACK. Cada grupo natural fungió como grupo experimental y se le aplicaron las tres fases del diseño experimental, A-B-A. En la tabla 2 se muestra la cantidad de alumnos que tenía cada grupo experimental.
Tabla 2 Distribución de estudiantes en los cuatro grupos experimentales
| GRUPO EXPERIMENTAL | ALUMNOS | GRUPO EXPERIMENTAL | ALUMNOS | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Mujeres | 27 | 3 | Mujeres | 25 |
| Hombres | 11 | Hombres | 12 | ||
| Total | 38 | Total | 37 | ||
| 2 | Mujeres | 31 | 4 | Mujeres | 20 |
| Hombres | 10 | Hombres | 16 | ||
| Total | 41 | Total | 36 | ||
| Total de estudiantes | 152 | ||||
Fuente: elaboración propia.
Fase A. Preprueba
Antes de aplicar el programa educativo con el modelo TPACK para la instrucción con el uso de las TIC, se evaluaron los conocimientos del alumnado participante de cada conjunto de subtemas (como se describe en la tabla 1) aplicando como preprueba las tres pruebas objetivas, a través de Google Forms.
Fase B. Intervención con TPACK
Durante esta fase, los cuatro grupos experimentales recibieron la instrucción académica en el modelo TPACK. Un profesor, adscrito a la escuela preparatoria participante, fue capacitado previamente en el modelo TPACK y fungió como el responsable de operar el programa de intervención.
Los temas impartidos a través del modelo TPACK fueron: hidrocarburos y estequiometría, ambos temas del Módulo II, denominado Hidrocarburos Alifáticos, de la asignatura de Química II del cuarto semestre de bachillerato (plan y programa oficial), los subtemas se pueden ver en la tabla 1.
Para el programa educativo de intervención se diseñaron doce secuencias didácticas, una para cada subtema. En estas se desarrollaron actividades concebidas para la inserción de herramientas tecnológicas en función del modelo TPACK. A continuación se describen los elementos del modelo y cómo se aplicaron en el diseño del programa de intervención: Conocimiento del contenido (CK, Content Knowledge), se refiere a cada uno de los temas a enseñar; Conocimiento tecnológico (TK, Technological Knowledge), involucra al hardware y al software usados en la intervención (ver tabla 3); Conocimiento pedagógico (PK, Pedagogical Knowledge), implica la metodología aplicada para la instrucción, reúne metodologías activas como el aprendizaje cooperativo y aprendizaje invertido, que han mostrado ser útiles en la enseñanza-aprendizaje con el uso de herramientas tecnológicas (Drozdikova-Zaripova y Sabirova, 2020; Ivone, Jacobs y Renandya, 2020; Sointu et al., 2019).
Tabla 3 Plataformas y software utilizados durante la intervención, según sus características y uso
| LA PLATAFORMA MICROSOFT TEAMS FUE UTILIZADA COMO SISTEMA DE GESTIÓN DE APRENDIZAJE | ||
|---|---|---|
| ELABORACIÓN DE RECURSOS Y MATERIAL DIDÁCTICO | CLASES SINCRÓNICAS Y ASINCRÓNICAS | |
| HERRAMIENTA | USO | |
|
|
|
Representación y nomenclatura de hidrocarburos |
|
|
Presentaciones | |
|
|
Infografías | |
|
|
Mapas conceptuales | |
| Excel | Cálculos estequiométricos | |
| Evaluación (formativa y sumativa) | Forms de Microsoft, Google Forms | |
| Comunicación (sincrónica y asincrónica) y trabajo cooperativo | Teams, WhatsApp, Messenger y Google Drive | |
Nota: los dispositivos más utilizados por los estudiantes para las clases sincrónicas y asincrónicas fueron las laptops, los celulares, las computadoras de escritorio y las tabletas. El docente utilizó laptop y celular.
Fuente: elaboración propia.
En el Conocimiento pedagógico del contenido (PCK, Pedagogical Content Knowledge), se emplearon los métodos de instrucción, aprendizaje cooperativo y aprendizaje invertido, adaptados a los temas. En esta área, como parte del proceso de evaluación formativa, que durante la pandemia provocada por la covid-19 fue una de las formas de evaluar el trabajo en línea (Filippi, Lafuente, Ballesteros y Bertone, 2021; Galarza-Salazar, 2021 y García, 2021), se usaron estrategias de retroalimentación para pruebas que se aplicaron en cada subtema, dos de ellas se contestaron de manera cooperativa (equipos de tres integrantes), mientras que otra de manera individual.
La retroalimentación se generó de manera sincrónica a través de Google Forms, considerando los reactivos con más errores y las dudas de los estudiantes. La implementación de cada secuencia didáctica diseñada, las cuales contaban con los momentos del aprendizaje cooperativo indicados por Ferreiro et al. (2009), buscaba que cada equipo cooperativo desarrollara sus habilidades para trabajar cooperativamente en todas las sesiones, sobre todo durante las clases sincrónicas. En cada sesión el docente impulsaba este trabajo guiando a los estudiantes y retroalimentándolos, no solo en función de las pruebas objetivas, sino en cada etapa y siempre enfatizando la importancia de que todos contribuyeran equitativamente en cada actividad. Un momento fundamental era la reflexión, para lo cual realizaron un informe cooperativo, mientras que de manera individual contestaron un cuadro PNI (Positivo-Negativo-Interesante) (para más detalles de una secuencia ver anexo 1).
Al iniciar cada tema, para trabajar bajo la metodología de aprendizaje invertido, como lo indican Bergmann et al. (2012), antes de examinarlos en clase los estudiantes revisaban individualmente diversos materiales contenidos en la plataforma Teams (videos en YouTube, presentaciones en genially, Powtoon, entre otras, como se describe en el anexo 1) y realizaban las actividades requeridas, principalmente investigaciones, organizadores de información y ejercicios, trabajando de manera asincrónica para avanzar en el aprendizaje, siempre usando las plataformas y software adecuado para cada tema en particular (ver tabla 3 y anexo 1). Durante la clase, cuando los estudiantes tenían nociones importantes acerca del tema, las actividades se pudieron conjuntar con las del aprendizaje cooperativo, tal como lo indican Gámiz (2017), González et al. (2020) y Reyes et al. (2020)). El apoyo del docente en cada sesión sincrónica, resolviendo dudas, profundizando y repasando el tema, considerando las necesidades individuales y de cada equipo cooperativo, se encaminaba a orientar a los estudiantes a alcanzar un mejor desempeño colectivo e individual. La retroalimentación resultó esencial durante toda la intervención.
En el área de Conocimiento tecnológico y pedagógico (TPK, Technological Pedagogical Knowledge), que implica el uso de la tecnología más adecuada para cada forma de instrucción, se utilizó Teams como sistema de gestión de aprendizaje para las clases sincrónicas y las actividades asincrónicas (esta es la plataforma activada a través de la preparatoria), asimismo, se creó un grupo de WhatsApp y, como ya se indicó, se utilizaron metodologías activas (aprendizaje cooperativo, aprendizaje invertido) y gestión docente (para más detalles ver tabla 3 y anexo 1).
Con respecto al Conocimiento tecnológico del contenido (TCK, Technological Content Knowledge), que refiere a la influencia de la tecnología y el contenido, se usaron las herramientas tecnológicas más adecuadas para cada subtema (ver tabla 3). Mientras que en el Conocimiento del contexto (XK, Context Knowledge), que contempla al contexto de aplicación, debido a la pandemia se consideró únicamente la enseñanza en línea con estrategias sincrónicas y asincrónicas. De manera integral, el modelo TPACK (conocimiento tecnológico y pedagógico del contenido), tomó para esta intervención a distancia de estudiantes de bachillerato Microsoft Teams como sistema de gestión de aprendizaje para crear un ambiente virtual de aprendizaje con herramientas digitales como Piktochart, miMind y WhatsApp para el trabajo cooperativo, y genially, PowToon, YouTube, ChemSketch, MarvinSketch y Forms para la enseñanza-aprendizaje a través del aprendizaje cooperativo y el aprendizaje invertido para la instrucción de temas de hidrocarburos de la unidad de aprendizaje de la materia Química II.
En la tabla 3 se muestran las distintas plataformas, aplicaciones, software y dispositivos electrónicos que más se utilizaron para la enseñanza-aprendizaje durante la intervención.
Fase A. Posprueba
Después de la instrucción, haciendo uso de las TIC bajo el modelo TPACK, se evaluaron nuevamente los conocimientos de los estudiantes de los cuatro grupos experimentales, aplicando las tres pruebas objetivas (ver tabla 1) como posprueba, para contrastar los resultados antes y después de la intervención educativa. Nuevamente, la aplicación se realizó en línea, por Google Forms.
Procesamiento de la información
Para dar respuesta al objetivo general de la investigación, se desarrolló un contraste de medias de las tres pruebas aplicadas a los estudiantes participantes durante el pre y postratamiento, utilizando el software SPSS (v. 26). Se usó el estadístico de contraste t de student, a través del contraste de muestras relacionadas (ya que para cada alumno se compararon los datos de las medidas pre y postratamiento). Para determinar la eficacia, se identificó si existieron diferencias significativas en el aprendizaje del alumnado de los cuatro grupos experimentales antes y después del tratamiento.
RESULTADOS
Contraste de medias para la Prueba I
En la tabla 4 se presentan las comparaciones que se realizaron para cada reactivo, antes y después del programa de instrucción.
Tabla 4 Contraste de me/dias pre y posintervención educativa de la Prueba I
| FACTOR DEL INSTRUMENTO | REACTIVO |
|
|
GL | T | P |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1.2 | 1.8 | 151 | -10.713 | .000 |
| 2 | 2 | 1.6 | 1.9 | 151 | -6.165 | .000 |
| 3 | 3a | 1.3 | 1.6 | 151 | -4.075 | .000 |
| 4 | 3b | 1.2 | 1.3 | 151 | -1.547 | .124 |
| 5 | 3c | 1.3 | 1.5 | 151 | -2.859 | .005 |
| 6 | 3d | 1.3 | 1.6 | 151 | -3.372 | .001 |
| 7 | 4a | 1.2 | 1.5 | 151 | -4.290 | .000 |
| 8 | 4b | 1.4 | 1.6 | 151 | -3.541 | .001 |
| 9 | 4c | 1.1 | 1.2 | 151 | -2.581 | .000 |
| 10 | 4d | 1.2 | 1.3 | 151 | -1.517 | .130 |
| 11 | 5 | 1.7 | 1.9 | 151 | -4.613 | .000 |
| 12 | 6 | 1.5 | 1.8 | 151 | -5.464 | .000 |
| 13 | 7 | 1.3 | 1.7 | 151 | -7.237 | .000 |
| 14 | 8 | 1.1 | 1.5 | 151 | -8.087 | .000 |
| 15 | 9 | 1.2 | 1.8 | 151 | -12.046 | .000 |
| 16 | 10 | 1.2 | 1.6 | 151 | -7.237 | .000 |
| 17 | 11a | 1.1 | 1.7 | 151 | -12.138 | .000 |
| 18 | 11b | 1.2 | 1.8 | 151 | -11.770 | .000 |
| 19 | 11c | 1.1 | 1.7 | 151 | -10.367 | .000 |
| 20 | 11d | 1.1 | 1.7 | 151 | -11.224 | .000 |
| 21 | 11e | 1.4 | 1.8 | 151 | -9.299 | .000 |
| 22 | 12a | 1.1 | 1.7 | 151 | -7.854 | .000 |
| 23 | 12b | 1.2 | 1.7 | 151 | -8.369 | .000 |
| 24 | 12c | 1.3 | 1.7 | 151 | -7.235 | .000 |
| 25 | 13 | 1.4 | 1.8 | 151 | -7.501 | .000 |
| 26 | 14 | 1.2 | 1.4 | 151 | -3.475 | .000 |
| 27 | 15a | 1.4 | 1.8 | 151 | -7.815 | .000 |
| 28 | 15b | 1.1 | 1.6 | 151 | -9.054 | .000 |
| 29 | 15c | 1.3 | 1.7 | 151 | -7.126 | .000 |
| 30 | 15d | 1.3 | 1.7 | 151 | -5.834 | .000 |
| 31 | 15e | 1.3 | 1.7 | 151 | -6.080 | .000 |
| 32 | 15f | 1.3 | 1.7 | 151 | -6.080 | .000 |
| 33 | 15g | 1.3 | 1.8 | 151 | -6.819 | .000 |
| 34 | 15h | 1.2 | 1.6 | 151 | -7.123 | .000 |
| 35 | 15i | 1.3 | 1.7 | 151 | -5.452 | .000 |
| 36 | 16 | 1.3 | 1.6 | 151 | -6.035 | .000 |
| 37 | 17a | 1.2 | 1.5 | 151 | -5.478 | .000 |
| 38 | 17b | 1.1 | 1.4 | 151 | -6.248 | .000 |
| 39 | 17c | 1.2 | 1.5 | 151 | -4.544 | .000 |
| 40 | 18 | 1.3 | 1.6 | 151 | -4.368 | .000 |
| 41 | 19 | 1.3 | 1.6 | 151 | -5.976 | .000 |
| 42 | 20 | 1.1 | 1.7 | 151 | -10.039 | .000 |
| 43 | 21 | 1.3 | 1.7 | 151 | -7.831 | .000 |
Tx = tratamiento; gl = grados de libertad.
Fuente: elaboración propia.
Se puede observar que 90% de las respuestas mostró diferencias estadísticamente significativas (p≤0.001) al realizar el contraste antes y después de la intervención educativa. Asimismo, se identifica que no hubo cambios antes y después del tratamiento en los reactivos 3b y 4d (p>0.01). Para el reactivo 4c no se demostró aprendizaje posterior al tratamiento, ya que tanto en la pre como en la posprueba los valores son alrededor del 1, que representan una respuesta incorrecta.
En la figura 1 se puede identificar visualmente el cambio del aprendizaje del alumnado en la unidad de aprendizaje de Química II al contrastar la fase pretratamiento (Fase A) con la intervención educativa (Fase B), ya que no hay traslapamiento debido a que en la fase A la mayoría de las respuestas son incorrectas (valores alrededor de 1), mientras que en la fase B ( tratamiento) sus respuestas tienen valores alrededor de 2, es decir, son correctas; asimismo, se identifican cambios en la tendencia de la fase B, al existir un aumento con respecto a la fase pretratamiento. El incremento del aprendizaje del alumnado mostrado en la fase B se mantiene en la fase posterior al tratamiento (Fase A).
Contraste de medias para la Prueba II
En la tabla 5 se presenta la comparación de las medias que se realizaron para cada reactivo antes (pretratamiento del programa de innovación educativa usando TIC) y después de la intervención educativa (postratamiento).
Tabla 5 Contraste /de medias pre y posintervención educativa Prueba II
| FACTOR DEL INSTRUMENTO | REACTIVO |
|
|
GL | T | P |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1.3 | 1.6 | 113 | -3.319 | .001 |
| 2 | 2 | 1.1 | 1.6 | 113 | -6.977 | .000 |
| 3 | 3 | 1.3 | 1.5 | 113 | -2.258 | .020 |
| 4 | 4 | 1.2 | 1.7 | 113 | -6.794 | .000 |
| 5 | 5 | 1.3 | 1.7 | 113 | -4.587 | .000 |
| 6 | 6a | 1.4 | 1.8 | 113 | -2.864 | .005 |
| 7 | 6b | 1.3 | 1.9 | 113 | -7.920 | .000 |
| 8 | 6c | 1.3 | 1.8 | 113 | -4.975 | .000 |
| 9 | 6d | 1.5 | 1.9 | 113 | -6.227 | .000 |
| 10 | 7 | 1.1 | 1.8 | 113 | -12.478 | .000 |
| 11 | 8 | 1.4 | 1.8 | 113 | -6.136 | .000 |
| 12 | 9 | 1.1 | 1.8 | 113 | -11.108 | .000 |
| 13 | 10 | 1.2 | 1.8 | 113 | -11.176 | .000 |
| 14 | 11a | 1.3 | 1.9 | 113 | -9.697 | .000 |
| 15 | 11b | 1.3 | 1.8 | 113 | -8.829 | .000 |
| 16 | 11c | 1.2 | 1.8 | 113 | -11.056 | .000 |
| 17 | 11d | 1.2 | 1.8 | 113 | -12.291 | .000 |
| 18 | 12a | 1.3 | 1.8 | 113 | -4.441 | .000 |
| 19 | 12b | 1.7 | 1.9 | 113 | -3.608 | .000 |
| 20 | 12c | 1.5 | 1.8 | 113 | -2.883 | .005 |
| 21 | 12d | 1.6 | 1.8 | 113 | -3.139 | .002 |
| 22 | 12e | 1.6 | 1.8 | 113 | -3.139 | .002 |
| 23 | 12f | 1.7 | 1.8 | 113 | -2.002 | .040 |
| 24 | 13 | 1.0 | 1.8 | 113 | -18.199 | .000 |
| 25 | 14 | 1.0 | 1.8 | 113 | -18.199 | .000 |
| 26 | 15 | 1.0 | 1.8 | 113 | -18.630 | .000 |
| 27 | 16 | 1.0 | 1.8 | 113 | -18.199 | .000 |
| 28 | 17 | 1.0 | 1.8 | 113 | -18.630 | .000 |
| 29 | 18 | 1.0 | 1.8 | 113 | -5.754 | .000 |
| 30 | 19 | 1.3 | 1.9 | 113 | -5.746 | .000 |
| 31 | 20 | 1.2 | 1.7 | 113 | -6.781 | .000 |
| 32 | 21 | 1.2 | 1.6 | 113 | -3.825 | .000 |
| 33 | 22 | 1.3 | 1.4 | 113 | -.533 | .590 |
| 34 | 23 | 1.3 | 1.7 | 113 | -5.408 | .000 |
| 35 | 24 | 1.1 | 1.5 | 113 | -3.734 | .000 |
| 36 | 25 | 1.1 | 1.5 | 113 | 1.135 | .000 |
| 37 | 26 | 1.1 | 1.1 | 113 | -1.839 | .250 |
| 38 | 27a | 1.3 | 1.4 | 113 | -2.355 | .070 |
| 39 | 27b | 1.2 | 1.4 | 113 | -4.099 | .020 |
| 40 | 27c | 1.1 | 1.5 | 113 | -2.987 | .000 |
| 41 | 27d | 1.3 | 1.7 | 113 | -4.916 | .003 |
Tx = tratamiento; gl = grados de libertad.
Fuente: elaboración propia.
En la tabla 5 se puede observar que, de 41 reactivos comparados, únicamente tres de ellos (reactivos 22, 26 y 27a) no fueron significativos (p>0.05), es decir, 93% de los reactivos mostró diferencias estadísticamente relevantes (p<0.05) después de la intervención educativa. En un bloque de reactivos (del 12b al 12f), sí se mostró diferencias estadísticamente significativas (p<0.05), además se observa que el alumnado lo contestó correctamente antes y después de la intervención educativa.
En la figura 2 se identifica visualmente que existe un cambio en el aprendizaje del alumnado, ya que en la fase pretratamiento las respuestas son incorrectas (valor 1) y en la fase de la instrucción educativa o tratamiento (B) las respuestas son correctas (valor 2), por lo anterior no hay traslapamiento en las respuestas de los alumnos en estas fases. Se identifica también un cambio en la tendencia de las respuestas, demostrándose un incremento en la fase de tratamiento (B) que se mantiene en la fase postratamiento.
Contraste de medias para la Prueba III
En la tabla 6 se muestra el contraste de medias antes y después de la intervención. Se puede observar que de los 27 reactivos comparados en la Prueba III, todos mostraron diferencias estadísticamente significativas (p<0.001) después de la intervención educativa.
Tabla 6 Contraste de medias pre y posintervención educativa Prueba III
| FACTOR DEL INSTRUMENTO | REACTIVO |
|
|
GL | T | P |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1.4 | 1.9 | 109 | -7.646 | <0.001 |
| 2 | 2 | 1.1 | 1.6 | 109 | -8.398 | <0.001 |
| 3 | 3 | 1.3 | 1.7 | 109 | -5.536 | <0.001 |
| 4 | 4 | 1.2 | 1.7 | 109 | -5.446 | <0.001 |
| 5 | 5 | 1.4 | 1.9 | 109 | -7.468 | <0.001 |
| 6 | 6 | 1.3 | 1.9 | 109 | -10.239 | <0.001 |
| 7 | 7 | 1.2 | 1.9 | 109 | -11.973 | <0.001 |
| 8 | 8 | 1.2 | 1.9 | 109 | -11.615 | <0.001 |
| 9 | 9 | 1.2 | 1.9 | 109 | -11.334 | <0.001 |
| 10 | 10 | 1.3 | 1.8 | 109 | -7.502 | <0.001 |
| 11 | 11 | 1.1 | 1.8 | 109 | -9.978 | <0.001 |
| 12 | 12 | 1.2 | 1.8 | 109 | -11.202 | <0.001 |
| 13 | 13 | 1.3 | 1.9 | 109 | -8.245 | <0.001 |
| 14 | 14 | 1.2 | 1.8 | 109 | -8.721 | <0.001 |
| 15 | 15 | 1.1 | 1.8 | 109 | -12.899 | <0.001 |
| 16 | 16 | 1.2 | 1.9 | 109 | -11.406 | <0.001 |
| 17 | 17 | 1.2 | 1.7 | 109 | -7.646 | <0.001 |
| 18 | 18 | 1.2 | 1.7 | 109 | -7.658 | <0.001 |
| 19 | 19 | 1.2 | 1.6 | 109 | -6.298 | <0.001 |
| 20 | 20 | 1.2 | 1.7 | 109 | -7.800 | <0.001 |
| 21 | 21 | 1.2 | 1.7 | 109 | -8.538 | <0.001 |
| 22 | 22 | 1.2 | 1.7 | 109 | -8.151 | <0.001 |
| 23 | 23 | 1.1 | 1.7 | 109 | -9.959 | <0.001 |
| 24 | 24 | 1.2 | 1.6 | 109 | -5.398 | <0.001 |
| 25 | 25 | 1.3 | 1.7 | 109 | -5.776 | <0.001 |
| 26 | 26 | 1.2 | 1.8 | 109 | -9.439 | <0.001 |
| 27 | 27 | 1.2 | 1.8 | 109 | -8.151 | <0.001 |
Tx = tratamiento; gl = grados de libertad.
Fuente: elaboración propia
Asimismo, en la figura 3 se muestran gráficamente las respuestas del alumnado antes de la intervención (Fase A) que, como se observa, en su mayoría fueron incorrectas (valores alrededor de 1); después de la intervención TPACK (fase B) la mayoría de las respuestas son correctas (con valores alrededor de 2), por lo que se observa que no hay traslapamiento en las respuestas demostrándose diferencias entre las fases A y B. También, se identifica un cambio en la tendencia de las respuestas, por lo que el valor de las respuestas del alumnado se incrementa en la fase B (tratamiento), es decir, en la fase pretratamiento las respuestas oscilan en el valor 1 (incorrecto) y en la fase de tratamiento cambian a valor 2, que significa correcto.
DISCUSIÓN
Se cumplió con el objetivo de la investigación, conocer la eficacia del modelo TPACK en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura Química II en nivel medio superior durante la pandemia provocada por la covid-19, pues se demostró que este modelo propicia la mejora significativa en el aprendizaje del alumnado de bachillerato en los temas de hidrocarburos bajo la modalidad virtual, combinando el uso de las TIC con la pedagogía, y con base en el contenido de la materia enseñada. Resultados similares fueron reportados por Bohloko et al. (2019), quienes demostraron la efectividad del modelo TPACK para el aprendizaje de temas de química, así como lo reportado por Fitriani, Susilawati y Linda (2020) y Pérez et al. (2019), quienes comprobaron la eficacia del uso de las TIC para el aprendizaje de hidrocarburos.
El elemento del modelo TPACK denominado Conocimiento tecnológico, que en este estudio fue a través de la plataforma Microsoft Teams, resultó esencial para facilitar la inserción y el uso eficaz de herramientas tecnológicas entre el alumnado. Hallazgos similares se encontraron en otras investigaciones (Giordano y Christopher, 2020; Olugbade y Olurinola, 2021), donde Microsoft Teams fue una de las plataformas que más se utilizó durante la pandemia (Nguyen y Duong, 2021; Pal y Vanijja, 2020).
La inserción de la metodología activa (aprendizaje cooperativo) como parte del conocimiento pedagógico del modelo TPACK en el programa de intervención, plasmada en las secuencias didácticas diseñadas para cada tema de hidrocarburos, mejoró el desempeño de los estudiantes después de la instrucción, lo cual corrobora lo conseguido para el aprendizaje de otros temas de química aplicando aprendizaje cooperativo (Hassan et al., 2020; Qiang, 2018; White et al., 2020); asimismo, facilitó la aplicación de esta metodología por parte del docente que brindó la instrucción, como lo reporta Bingimlas (2018).
El aprendizaje invertido también fue un componente esencial del Conocimiento pedagógico en el proceso de instrucción, ya que además de contribuir a la enseñanza en línea durante la pandemia, de manera similar a lo reportado por Elkhatat y Al-Muhtaseb (2021) para la instrucción de otros temas de química, la integración con el aprendizaje cooperativo potencializó el aprendizaje, ya que se logró un mejor diseño de las secuencias didácticas que se adaptaron al contexto, requisito necesario en cualquier secuencia de acuerdo con Zabala (2000), considerando las necesidades de los estudiantes, tal como refieren Bergmann et al. (2012). De igual forma, el diseño alcanzado facilitó la retroalimentación, algo característico de ambas metodologías (FNL, 2014; Johnson et al., 2014).
El Conocimiento tecnológico pedagógico, implementado mediante el aprendizaje cooperativo y el aprendizaje invertido con el uso de tecnología, contribuyó también a esa mejora en el aprendizaje del alumnado, lo cual apoya lo encontrado por Meroño, Calderón y Arias-Estero (2021) y Arora y Arora (2021), quienes determinaron una mejora en el rendimiento académico de estudiantes aplicando el aprendizaje cooperativo y el aprendizaje invertido con el uso de tecnología bajo el modelo TPACK, respectivamente.
Dos elementos del modelo TPACK fundamentales en esta investigación fueron el Conocimiento tecnológico del contenido y el Conocimiento pedagógico del contenido. Al usar el software más adecuado para las características de temas específicos, se simplificó su representación y se facilitó su instrucción (Shulman, 1986). Al respecto, el programa ChemSketch se usó para representar las fórmulas estructurales de hidrocarburos en los temas de fórmulas químicas, nomenclatura e isómeros estructurales, porque simplifica la representación de cualquier compuesto orgánico, lo que también se demostró en otros estudios (Pongkendek, Marpaung y Parlindungan, 2021). Además, se empleó el programa MarvinSketch para la determinación del nombre de los hidrocarburos, que permite la asignación del nombre de cualquier compuesto orgánico (Flynn et al., 2014). De esta manera, el programa TPACK aquí detallado está en consonancia con lo descrito por Koehler et al. (2015), quienes consideran que no hay una manera específica de insertar la tecnología para la enseñanza, pero esta debe realizarse bajo diseños creativos e innovadores.
La adopción de una evaluación formativa en línea como estrategia de retroalimentación (durante la fase de intervención TPACK) contribuyó a una mejora en el desempeño del alumnado, un enfoque similar al propuesto por Filippi et al., (2021), Galarza-Salazar (2021) y García (2021), quienes dieron una orientación formativa a la evaluación durante la pandemia, en contraste con Basogain-Urrutia (2021), quien describe alternativas de evaluación sumativa y cómo evitar trampas de los estudiantes.
Adebusuyi et al. (2020) señalaron que la elección de las herramientas digitales más adecuadas para las secuencias didácticas TPACK y el diseño de material didáctico para la instrucción son esenciales para la eficacia en los resultados de aprendizaje, además se ha determinado que la elección adecuada de los instrumentos simplificó la tarea del docente especialmente durante la pandemia (Rap et al., 2020).
Aunque el diseño y la implementación de las estrategias aquí propuestas se concibieron para mitigar la problemática de la pandemia que obligó a suspender las clases presenciales y continuar brindando una educación virtual de forma inmediata (Bozkurt y Sharma, 2020; Oliveira, Teixeira, Torres y Morais, 2021; Rodríguez et al., 2020), se considera que el programa es una construcción que generó estrategias de aprendizaje virtuales e innovadoras en el beneficio de los alumnos (Digión y Álvarez, 2021; Unesco, 2021; Reyes et al., 2020; Fonseca y Mancheno, 2021).
Una de las limitantes en la investigación es que no se contó con grupo control, ya que debido a la pandemia provocada por la covid-19 no era posible dar una instrucción sin el uso de las TIC; por lo anterior, para futuros estudios se recomienda utilizar un grupo control para contrastar los resultados obtenidos. Otra limitante es no considerar la evaluación del acceso a las herramientas tecnológicas del alumnado y tampoco evaluar sus competencias, pues se ha identificado que los estudiantes de bachillerato no son ciudadanos digitales (Mendoza et al., 2019).
En contraparte, una de las principales fortalezas del presente estudio es que se realizó una inserción de las herramientas tecnológicas en la instrucción de temas de hidrocarburos, enfatizando en la parte pedagógica (Conocimiento pedagógico), usando aprendizaje cooperativo y aprendizaje invertido, situación que no se identifica en investigaciones similares (Adebusuyi et al., 2020; Arora et al., 2021; Awang et al., 2020; Kurniawan et al., 2021; Salas et al., 2020).
CONCLUSIONES
La intervención a través del programa bajo el modelo TPACK condujo a una mejora en el aprendizaje de los temas de hidrocarburos en el alumnado de bachillerato en la materia de Química II durante la pandemia provocada por la covid-19, con lo que se cumplió el objetivo de la investigación.
Cada elemento del modelo TPACK contribuyó a una inserción eficaz de las herramientas tecnológicas idóneas para la instrucción de cada tema de hidrocarburos a través de las metodologías activas, del aprendizaje cooperativo y del aprendizaje invertido, privilegiando la retroalimentación para promover una mejora en el aprendizaje de los alumnos participantes.
Finalmente, el modelo de enseñanza con el uso de las TIC bajo el modelo TPACK delineado en esta investigación se constituye como una alternativa innovadora de enseñanza virtual que puede ser aplicado en un contexto diferente al actual y servir como guía para el diseño de otros modelos para la instrucción en línea de temas distintos de química orgánica en bachillerato.
