Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Investigación abierta en la práctica de
laboratorio y el aprendizaje de la Química en
los estudiantes de bachillerato
Open research in laboratory practice to learn Chemistry
in high school students
Fernanda Faicán-Juca
Unidad Educativa Nuestra Familia, Cuenca, Ecuador
mffaicanj@nuestrafamilia.edu.ec
https://orcid.org/0009-0003-9033-381X
Renato Manzano-Vela
Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba, Ecuador
Escuela Politécnica Superior, Facultad de Recursos Naturales
dennis.manzano@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-7834-276X
(Recibido: 05/09/2023; Aceptado: 25/10/2023; Versión final recibida: 02/12/2023)
Cita del artículo: Faicán-Juca, F. y Manzano-Vela, R. (2024). Investigación abierta en la
práctica de laboratorio y el aprendizaje de la Química en los estudiantes de bachillerato.
Revista Cátedra, 7(1), 97-111.
Resumen
La experimentación como estrategia metodológica empleada en el proceso de enseñanza-
aprendizaje en la Química presenta un estancamiento en la adquisición de conocimientos,
destrezas y habilidades indispensables. Actualmente, las prácticas se basan en seguir de
manera metódica el procedimiento dado en una guía de laboratorio, provocando un
aprendizaje pasivo, donde el estudiante no se involucra directamente en construir su propio
conocimiento. Por esta razón, el presente trabajo de estudio tuvo como finalidad aplicar la
investigación abierta en la práctica de laboratorio, al ser una metodología basada en el
aprendizaje constructivista. Se investigó su relación con el aprendizaje de la Química,
además de determinar su influencia e identificar su contribución en la misma. Esta
investigación fue de tipo no experimental y de alcance correlacional. Por otra parte, se aplicó
98
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
una encuesta y un test de evaluación a 125 estudiantes de bachillerato de la Unidad
Educativa Nuestra Familia. Como principales resultados se obtuvo una correlación positiva,
moderada y significativa entre la investigación abierta en la práctica de laboratorio con el
aprendizaje de la Química. Además, los resultados del test de evaluación demuestran una
influencia positiva al obtener un 75% de estudiantes que alcanzan y dominan los
aprendizajes. Mientras que el 73.60% de estudiantes consideran que la investigación
abierta contribuye considerablemente en la adquisición de aprendizajes. Como
consecuencia la metodología aplicada presenta un aporte cognitivo superior al desarrollar
y fortalecer el proceso investigativo y ejecutarlo en el laboratorio.
Palabras clave
Aprendizaje, experimentación, investigación abierta, laboratorio, Química.
Abstract
Experimentation as a methodological strategy used in the teaching-learning process in
chemistry presents a stagnation in the acquisition of knowledge, skills, and indispensable
abilities. Currently, practices are based on methodically following the procedure given in a
laboratory guide, causing a passive learning, where the student is not directly involved in
building their own knowledge. For this reason, the purpose of this study was to apply open
research in laboratory practice, since it is a methodology based on constructivist learning.
Its relationship with the learning of chemistry was investigated, in addition to determining
its influence and identifying its contribution to it. This research was non-experimental and
correlational in scope. On the other hand, a survey and an evaluation test were applied to
125 high school students of the Nuestra Familia Educational Unit. As main results, a positive,
moderate, and significant correlation was obtained between the open investigation in the
laboratory practice with the learning of Chemistry. In addition, the results of the evaluation
test show a positive influence by obtaining 75% of students who reach and master the
learning. While 73.60% of students consider that the open research contributes
considerably in the acquisition of learning. As a consequence, the applied methodology
presents a superior cognitive contribution by developing and strengthening the research
process and executing it in the laboratory.
Keywords
Learning, experimentation, open inquiry, laboratory, Chemistry.
1. Introducción
El Ministerio de Educación del Ecuador promueve el máximo desarrollo de las capacidades
en los estudiantes. Mediante la aplicación de metodologías pertinentes y relacionadas a la
participación, individual y/o colaborativa favoreciendo el pensamiento crítico y racional, al
realizar actividades de lectura e investigaciones. Al respecto, Brito et al. (2019) manifiesta
que: “contribuye desde dos ámbitos: el cognitivo relacionado con el desarrollo intelectual y
el formativo-axiológico, relacionado con el desarrollo de la personalidad” (pág. 304). Es por
ello por lo que, se recomienda el uso y la gestión de laboratorios educativos. Con la finalidad
de fortalecer la calidad de la educación, principalmente en la adquisición y fortalecimiento
de habilidades científicas en los estudiantes.
Es preciso mencionar que la labor del docente es orientar en el proceso de aprendizaje
empleando diferentes metodologías y estrategias didácticas dentro del aula. De esta manera
99
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
el estudiante construye su propio conocimiento de forma individual y/o colaborativa. En
este estudio se emplea la experimentación como estrategia didáctica donde el estudiante
analiza los fenómenos de manera directa. Además, Cueto y García (2017), indican que: “se
produce un aprendizaje significativo. Los alumnos, que ya poseen unos conocimientos
previos teóricos, van a ser capaces de relacionar la práctica con la teoría” (pág. 48)
Actualmente, a nivel experimental se aplican metodologías tradicionalistas como es el caso
de prácticas experimentales. Para este tipo de prácticas se emplea el uso de guías de
laboratorio. Durante este proceso se percibe cierto estancamiento cognitivo en los
estudiantes, debido a que se facilita toda la información en ese documento. Por tanto, el
estudiante no se esfuerza en reflexionar, investigar, ni involucrarse en construir su propio
conocimiento. Esta problemática ha sido señalada por Llorente, (2016) en su artículo,
donde examina el impacto de las prácticas experimentales en el aprendizaje y la motivación
de los alumnos. Aunque, destaca que las prácticas experimentales pueden motivar y generar
buenos resultados en el aprendizaje, también advierte sobre la necesidad de avanzar hacia
enfoques más desafiantes. Su estudio concluye que la aplicación consecutiva de prácticas
experimentales puede frenar el desarrollo cognitivo. Además de limitar la capacidad de los
estudiantes para reflexionar, investigar y participar activamente en la construcción de su
propio conocimiento.
Ante esta problemática, se realizó una investigación no experimental, con alcance
correlacional, para estudiar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Se empleó la metodología
de investigación abierta mediante la planificación y elaboración de un modelo pertinente en
las prácticas de laboratorio, denominado hoja ruta. El estudio fue realizado en los
estudiantes de bachillerato de la Unidad Educativa “Nuestra Familia”. De este modo, en el
presente estudio se plantea analizar la investigación abierta en la práctica de laboratorio y
su relación con el aprendizaje de la Química. Considerando a la Estequiometría como eje
principal del aprendizaje en todos los niveles de bachillerato. Para lo cual se desea
determinar la influencia de la práctica abierta de laboratorio con la finalidad de identificar
el proceso de la investigación abierta.
La relevancia de este estudio radica que, al realizar una exhaustiva búsqueda en las bases
de datos locales y nacionales, no se encontró ninguna investigación semejante donde se
considere la variable independiente de este estudio, es decir, la investigación abierta en la
práctica de laboratorio. No obstante, se encontró trabajos de titulación donde se emplea las
prácticas experimentales con el uso de guía de laboratorio como herramienta didáctica. Es
por ello, que este estudio es de utilidad para ampliar y actualizar los datos sobre el
aprendizaje de la Química. Así como, propuestas para mejorar la calidad educativa y el
sistema enseñanza-aprendizaje en el Ecuador.
Este estudio se enfrenta a diversas dificultades y desafíos que pueden afectar la
interpretación de los resultados y la generalización de las conclusiones. Primero, la
implementación de la investigación abierta en la práctica de laboratorio puede encontrar
falta de familiaridad entre los estudiantes, lo que podría influir en la efectividad de la
metodología propuesta. Finalmente, la dificultad para controlar todas las variables externas
que podrían influir en el proceso enseñanza-aprendizaje puede afectar la validez interna del
estudio. A pesar de estos desafíos, abordar estas dificultades proporcionará una base sólida
para futuras investigaciones, y mejoras en la implementación de la investigación abierta en
el contexto educativo de la Química.
A pesar de los objetivos ambiciosos y la relevancia identificada, este estudio enfrenta ciertos
límites que deben ser considerados al interpretar sus resultados. En primer lugar, está la
100
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
limitación geográfica y de nivel educativo podría afectar la generalización de los hallazgos
a otras instituciones educativas o niveles académicos. Asimismo, la selección de la
Estequiometría como eje principal del aprendizaje, puede limitar la aplicabilidad de los
resultados a otras ramas de la Química. Por último, el estudio no aborda factores externos,
como las condiciones socioeconómicas o culturales de los estudiantes, que podrían influir
en los resultados. Estos límites ofrecen oportunidades para futuras investigaciones que
puedan expandir y contextualizar los hallazgos del presente estudio. El presente trabajo se
encuentra articulado dentro de la línea de investigación “Educación, ciencia, tecnología e
innovación” y resume los elementos y consideraciones más importantes que fueron
desarrollados en su totalidad en el trabajo de tesis de (Faican-Juca, 2023).
Este artículo sigue una organización clara y sistemática, comenzando con una revisión
bibliográfica que establece el contexto y fundamenta la investigación. A continuación, se
detalla la metodología empleada en el estudio, proporcionando una descripción de los
procedimientos utilizados para obtener datos significativos. Los resultados derivados de la
ejecución de los instrumentos de recolección de datos se presentan de manera integral,
seguidos por una discusión. Finalmente, el artículo concluye con un apartado que resume
las principales contribuciones y conclusiones extraídas del estudio.
2. Revisión bibliográfica
2.1 Enseñanza-aprendizaje de la Química
En la actualidad, Garcés y otros señalan que la enseñanza y aprendizaje de la Química
continúa siendo un proceso complejo. No solo consiste en la adquisición de conocimiento
teórico, además tiene como objetivo adquirir y fortalecer habilidades, destrezas y
competencias en el estudiantado (Garcés et al., 2018, pág. 231-345). Siendo estas el
pensamiento crítico, resolución de problemas, habilidades cognitivas y de comunicación,
capacidad para formular hipótesis, experimentación e interpretación, entre otras. Por esta
razón, Rodríguez y Cruz afirman que” es crucial que un docente posea no solo un profundo
conocimiento de la materia que enseña, sino también habilidades pedagógicas sólidas”
(Rodríguez y Cruz, 2020, pág. 1). “La habilidad para comunicar conceptos complejos,
motivar a los estudiantes y evaluar su progreso son aspectos esenciales que se derivan de
una formación pedagógica, contribuyendo así a una educación más integral y significativa”
(Lorduy y Naranjo, 2020; Martínez et al., 2018).
2.2 Experimentación como estrategia didáctica
El docente según Neira mediante la experimentación optimiza y fortalece el aprendizaje
significativo. Mientras que, con la planificación, y diseño pertinente de las prácticas de
laboratorio, se garantiza la adquisición del conocimiento nuevo y su relación con el
conocimiento previo (Neira, 2021). De esta manera, la experimentación es una estrategia
eficaz al facilitar a los estudiantes momentos idóneos para aprender y fortalecer su
autonomía y su curiosidad. Como comprueba Molina et al. (2018) al afirmar que:
El profesor determina en gran medida las actitudes de los estudiantes y
los desempeños de estos dentro de un curso, la conducción que haga del
curso y el uso que exponga de las metodologías didácticas puede generar
una mejor o peor formación (p. 54)
Como se observa en la figura 1, Hernández aborda sobre la metodología aplicada en la
enseñanza teórica y en la experimental difieren en la intervención y acción de los
estudiantes, por lo tanto, también existe una diferencia en el proceso cognitivo a desarrollar.
101
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Durante una enseñanza teórica, el estudiante se involucra indirectamente con el fenómeno
dado y explicado por el docente, produciendo un aprendizaje pasivo y receptivo. Esto
implica un bajo proceso cognitivo relacionado con la adquisición de conocimientos.
Hernández enfatiza también que, en la enseñanza experimental, el estudiante tiene una
participación y directa en el proceso de aprendizaje. Debido a que intervienen procesos
cognitivos como observación, análisis, deducción entre otras, provocando interés,
curiosidad e indagación (Hernández, 2013, pág. 86-108).
Figura 1. Comparación entre enseñanza teórica y experimental. Tomado de: (Hernández, 2013, pág. 92). Nota:
La figura representa la relación entre la enseñanza teórica (flechas negras) con la enseñanza experimental
(flecha roja)
2.3 Prácticas de laboratorio
El trabajo realizado en el laboratorio es primordial, por ello, se debe emplear diferentes
estrategias metodológicas dentro de la planificación de la clase (Rodríguez, 2017). Existe
una gran variedad de tipos de prácticas de laboratorio, las cuales han sido clasificadas por
Herrón 1971 y por Priestley 1997. Estos dos autores propusieron una escala de cinco y siete
niveles de abertura respectivamente (Neira et al., 2021). “Los niveles de abertura se basan
en los roles del estudiante y del docente, cuando el rol del estudiante es mayor en el proceso
de aprendizaje el nivel de abertura es alto” (Cueto y García, 2017; Zorrilla et al., 2020). Las
prácticas de laboratorio más empleadas son:
Prácticas demostrativas: Valverde afirma que en este tipo de práctica el estudiante
actúa como observador y receptor, y el docente es el encargado de todo el proceso
experimental. Tanto el objetivo, material, método y solución están dados, por ello se
encuentra en el primer nivel de abertura y el proceso cognitivo desarrollado es
adquisición de conocimiento (Valverde et al., 2006, pág. 62).
Prácticas experimentales: según Llorente, en estas prácticas, el docente desarrolla
una guía de laboratorio y el estudiante es el encargado de la ejecución siguiendo el
procedimiento dado, en estas prácticas el objetivo, material y método son dados
completamente, en cuanto a la solución puede ser entregado en parte. Se considera
como segundo o tercer nivel de abertura, desarrollando conocimiento y
comprensión como proceso cognitivo (Llorente, 2016, pág. 8-9).
Prácticas de investigación abierta: Zorrilla se enfoca sobre la escala propuesta por
Herrón, las prácticas de investigación abierta se distinguen por adoptar un enfoque
investigativo, donde el docente establece el objetivo, y el estudiante asume la
responsabilidad de explorar los materiales, métodos y posibles soluciones para
abordar el problema propuesto (Zorrilla, 2018, pág. 34). En la taxonomía de
Priestley, este tipo de prácticas se sitúa en el nivel 6, caracterizado por la asignación
del problema por parte del docente. Mientras que el estudiante se encarga de
desarrollar el procedimiento adecuado y llegar a sus propias conclusiones. Ambas
clasificaciones resaltan la capacidad de las prácticas de investigación abierta para
102
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
involucrar de manera activa al estudiante en el proceso de aprendizaje. Además de
fomentar procesos cognitivos de alto impacto, como el análisis y la síntesis.
Confirmado por Jiménez, que indica que este enfoque no solo promueve la
adquisición de conocimientos, sino que también estimula el pensamiento crítico y la
autonomía intelectual del estudiante. Por último, contribuye a un aprendizaje más
profundo y significativo (Jiménez et al., 2005, pág. 9).
Las prácticas de laboratorio son fundamentales para la formación científica e integral de los
estudiantes al emplear diferentes procesos y cumplir con las normas básicas de trabajo,
como explica (Hernández et al., 2018):
con el acercamiento del experimento a la actividad investigativa, así
como los requerimientos para la dirección, constituyen los fundamentos
en que se sustentan los procedimientos didácticos para la contribución
a la formación científica a partir de las prácticas de laboratorio (p. 325).
3. Metodología
Esta investigación presentó un diseño no experimental por prescindir de la manipulación
intencional de las variables. “Busca comprender la dinámica intrínseca de los fenómenos,
aportando valiosa información sobre su naturaleza y relaciones causales sin perturbar su
curso natural” (Monje, 2011, p. 26). Su enfoque “fue cuantitativo y de alcance correlacional
donde se determinó como variable independiente, la investigación abierta en la práctica de
laboratorio, por ser manipulable y modificable en el proceso de investigación” (Hernández
et al., 2014). Como variable dependiente, el aprendizaje de la Química, al ser aquella cuyo
comportamiento se ve afectado por la variable anterior. El propósito primordial fue analizar
si la investigación abierta en la práctica de laboratorio está relacionada con el aprendizaje
de la Química, siendo esta la hipótesis planteada. Para lo cual, se trabajó con 125 estudiantes
de bachillerato de la Unidad Educativa Nuestra Familia, “no se aplicó ningún tipo de
muestreo, por ser una población reducida” (Paniagua y Condori, 2018, p. 45).
Para la investigación abierta en la práctica de laboratorio se siguió las siguientes fases:
Fase de planificación, por parte del docente se elaboró un documento detallando el
problema y el objetivo a conseguir, denominado hoja ruta, En este documento se
plasmó una problemática contextualizada con base en la estequiometría, además de,
especificar las actividades a cumplir durante la fase de prelaboratorio, laboratorio y
postlaboratorio.
Fase de ejecución, el trabajo del estudiante fue dividido en tres partes:
Prelaboratorio que consiste en el proceso de investigación, esta es la primera parte
donde los estudiantes indagaron aspectos sobre el uso y empleo de reactivos,
materiales, procedimiento a aplicar, métodos químicos adecuados y pertinentes,
cálculos analíticos y normas de seguridad para cumplir con el objetivo y solucionar
la problemática planteada.
Laboratorio es la segunda parte, que consistió en la ejecución de la práctica
cumpliendo con la investigación previa y apoyo docente constante.
Postlaboratorio es la última parte, en donde los estudiantes se encargaron de
elaborar y presentar el informe correspondiente, además de completar el
cuestionario y test de Google Forms.
103
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
3.1 Técnicas e instrumentos de investigación
Para la recolección de datos se aplicó dos técnicas con su respectivo instrumento, que
previamente fueron validados por profesionales expertos y estadísticamente comprobados
en una población piloto. Se calculó el Coeficiente de Alfa de Cronbach. donde se obtuvo una
confiabilidad de 0.8008, que posteriormente fue interpretado con la escala descrita en el
trabajo de (Supo, 2013). El resultado presentó un rango de fiabilidad significativa. Por tanto,
los instrumentos aplicados a la población de estudio de “Nuestra Familia” fueron
debidamente validados y fiables.
La primera técnica aplicada fue la encuesta mediante un cuestionario como instrumento, el
mismo que elaborado en el programa Google Forms. Los estudiantes recibieron la invitación
a través de la plataforma Classroom y respondieron de manera online, individual, voluntaria
y anónima. Este formulario contenía un total de 15 interrogantes para las dos variables. Se
planteó ocho preguntas con más de una opción de respuesta. Encaminadas a investigar la
aplicación, la didáctica y la frecuencia de las prácticas de laboratorio, así como los roles de
docentes y estudiantes. Estas preguntas permitieron recolectar datos para variable
independiente (investigación abierta en la práctica de laboratorio). En cambio, para la
variable dependiente (aprendizaje de la Química) se planteó cinco interrogantes. Estas
abordaron la relación de conocimiento previos con los adquiridos, así como la obtención de
habilidades, destrezas y competencias.
La segunda técnica fue el instrumento de evaluación empleando un test de evaluación
diagnóstica. Esta prueba estuvo conformada por 10 preguntas generadas a través de Google
Forms y compartida a los estudiantes por Classroom. El mismo sirvió para conocer la escala
de aprendizaje obtenido. Sus preguntas estaban con base en el trabajo realizado en el
laboratorio como uso y función de los materiales y reactivos. Además, sobre procesos
físicos-químicos y contenidos estequiométricos. Los resultados cuantitativos de este test
aportaron a la variable dependiente. Es decir, permitieron conocer y analizar el aprendizaje
de los estudiantes al emplear la escala de aprendizajes alcanzados (escala cualitativa) regida
en la institución educativa.
3.2 Técnicas de procesamiento y análisis de datos
Para el procesamiento de datos, los resultados de las preguntas que correspondían a una
misma dimensión fueron agrupados y se determinó la media aritmética. Posteriormente,
estos promedios fueron llevados al software estadístico Minitab Statistical 20, en el cual se
realizó tablas de contingencia con una mayor representación. Además, se “determinó las
tendencias de las respuestas según las frecuencias obtenidas” (Hernández et al., 2014), Para
comprobar si la investigación abierta en la práctica de laboratorio se relaciona con el
aprendizaje de la Química. Es decir, para la prueba de hipótesis se realizó la prueba de
normalidad y una medida no paramétrica como el coeficiente de Spearman.
4. Resultados
Para especificar los aspectos más relevantes en el desarrollo de las prácticas de laboratorio
se analizó los tipos de prácticas empleadas en la institución educativa. En el cuadro 1, se
demuestra los tipos de prácticas de laboratorio aplicadas en la enseñanza de la Química y
su frecuencia. Desde el punto de vista de los estudiantes, ellos manifiestan que la más usada
son las prácticas experimentales con un 56.35%. Posteriormente están las prácticas
demostrativas con el 23.20% y por último las prácticas con investigación abierta con el
20.44%. En lo que, respecta al aporte cognitivo, se comparó los tipos de práctica de
laboratorio y su impacto en la adquisición y compresión de conocimientos. Según la
104
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
perspectiva del estudiantado el 44.27% indicó que las prácticas experimentales tienen
mayor impacto, el 28.73% manifestó que las prácticas demostrativas y 27.00% declaró que
las prácticas con investigación abierta.
Tipos de prácticas
Frecuencia
Aporte
cognitivo
Demostrativa
23.20 %
28.73 %
Experimental
56.35 %
44.27 %
Investigación
abierta
20.44 %
27.00 %
Total
100.00 %
100.00 %
Cuadro 2. Tipos de prácticas de laboratorio y sus características
En el cuadro 2, para el grado de complejidad, el 65.60% de estudiantes revelaron un nivel
de complejidad alto al ejecutar prácticas con investigación abierta. Principalmente
indicaron presentar dificultad durante la fase investigativa y analítica (cálculos
estequiométricos). Analizando el apoyo docente en esta metodología solo el 24.53% de
estudiantes consideraron una ayuda óptima, constante y adecuado en cada fase del proceso.
Con relación a la complejidad al estudiar estequiometría, considerando que este es el eje de
estudio, el 64.80% de estudiantes indicaron una complejidad menor o baja. En camio el
35.2% afirmaron presentar una complejidad alta o mayor, con relación a la dificultad
durante la comprensión de la problemática planteada y del análisis de la reacción química
producida en la práctica de laboratorio.
Nivel
Investigación abierta
Estequiometría
Complejidad
Apoyo docente
Complejidad
Alto
65.60 %
24.53 %
35.20 %
Bajo
34.40 %
75.47 %
64.80 %
Total
100.00 %
100.00 %
100.00 %
Cuadro 2. Características de investigación abierta y complejidad de estequiometría
En el Cuadro 3, se refleja la perspectiva de los estudiantes respecto a los beneficios
derivados de la intervención y aplicación de la investigación abierta en la práctica de
laboratorio. Según sus evaluaciones, el enfoque colaborativo de esta metodología ha
contribuido significativamente al desarrollo de habilidades clave. Evidenciado por
porcentajes destacados: 78.40 % en trabajo colaborativo, 76.80 % en organización, 68.00 %
en resolución de problemas y 65.60 % en análisis.
105
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Nivel
Habilidades
Análisis
Resolución
de problemas
Trabajo
colaborativo
Organización
Alto
65.60 %
68.00 %
78.40 %
76.80 %
Bajo
34.40 %
32.00 %
21.60 %
23.20 %
Total
100 %
100 %
100 %
100 %
Cuadro 3. Habilidades obtenidas
En el cuadro 4, los datos revelan que el 74.40 % adquirió un alto nivel de experimentación,
el 68.80 % en observación, y el 66.40 % en investigación, evidenciando habilidades y
competencias significativas. Estos resultados sugieren que la implementación de la
investigación abierta ha tenido un impacto positivo en el fortalecimiento de capacidades
esenciales para los estudiantes. En comparación con otras formas de prácticas de
laboratorio, como las demostrativas y/o experimentales empleadas a lo largo de su
educación secundaria. Estos hallazgos resaltan la efectividad particular de la investigación
abierta en el fomento de habilidades, destrezas y competencias fundamentales para el
aprendizaje científico.
Nivel
Destrezas y competencias
Observación
Investigación
Experimentación
Alto
68.80 %
66.40 %
74.40 %
Bajo
31.20 %
33.60 %
25.60 %
Total
100 %
100 %
100 %
Cuadro 4: Destrezas y competencias obtenidas
Se evaluó el proceso de aprendizaje mediante la aplicación de un test con 10 preguntas que
recogió información sobre el uso de materiales. Donde el 98.4%, 95.2% y el 48% de
estudiantes aciertan en las preguntas 1, 2, 3 respectivamente. Las preguntas 4, 5, 6, 7
determinaron la comprensión de procesos físicos-químicos, obteniendo que el 91.2%,
69.6%, 45.6% y 73.6% de estudiantes eligen la respuesta correcta para cada pregunta.
Referente a los cálculos estequiométricos, para la pregunta 8 acierta el 49.6%, en la
pregunta 9, acierta el 84.8% y para la última pregunta el 88% de estudiantes, en la figura 2
se condensa los resultados obtenidos.
106
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Figura 2. Porcentaje de aciertos por pregunta
Cada test tuvo una valoración final de 10 puntos y se empleó la escala de aprendizaje
alcanzados. Se obtuvo que el 28% de estudiantes dominan los aprendizajes, por obtener una
calificación superior a 9/10. El 47.20% de estudiantes alcanzan los aprendizajes cuya
valoración fue entre 8.99 y 7. El 20% están próximos a alcanzar porque obtuvieron una
calificación de 6.99 a 4.01. Por último, el 4.80% no alcanzan los aprendizajes relacionados
con la estequiometría, así como, con el uso correcto y función de materiales y reactivo, como
se observa el cuadro 5.
Escala de aprendizajes
alcanzados
Rango
Estudiantes
Porcentaje
Domina los aprendizajes
requeridos
10 – 9.00
35
28.00 %
Alcanza los aprendizajes
requeridos
8.99 – 7.00
59
47.20 %
Está próximo a alcanzar los
aprendizajes requeridos
6.99 – 4.01
25
20.00 %
No alcanza los aprendizajes
requeridos
4.00 – 0
6
4.80 %
Total
125
100.00 %
Cuadro 5. Escala de aprendizaje. Tomada de: (Subsecretaría de Fundamentos Educativos, 2016, p. 8)
Para comprobar la hipótesis de estudio, que consiste en relacionar la investigación abierta
en la práctica de laboratorio con el aprendizaje de la Química, se efectuó la prueba de
hipótesis. Considerando que las variables fueron cuantitativas y discretas, las cuales no
presentaron una distribución normal en la prueba de normalidad. Cuyo nivel de significa
fue del 95%. Por consiguiente, se empleó una medida no paramétrica y se calculó el
coeficiente de correlación de Spearman. Se obtuvo un valor de 0,550 para rho, como se
observa en el diagrama de dispersión, figura 3. La posición de los datos materializa una
relación lineal entre las variables de estudio.
98.4
95.2
48
91.2
69.6
45.6
73.6
49.6
84.8
88
020 40 60 80 100 120
P1: Medir masa
P2: Realizar mezcla
P3: Medir volumen
P4: Método de separación
P5: Proceso físico-químico
P6: Evidencia de reacción química
P7: Carácterística del precipitado
P8: Interpretación de reacción química
P9: Rendimiento de la reacción
P10: Rendimiento porcentual
107
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Figura 3. Coeficiente de correlación de Spearman
Por tanto, al realizar la prueba de hipótesis con base a la correlación de Spearman se
determinó que la investigación abierta en la práctica de laboratorio se relaciona con el
aprendizaje de la Química. La interpretación del valor de rho, según se analiza el cuadro 6,
manifiesta una relación o asociación positiva, moderada y significativa. Por obtener un valor
de rho de 0.550, considerando un nivel de significancia de 0.05.
Rango de rho
Interpretación
- 0.76 a – 1.00
Correlación negativa entre fuerte y perfecta
- 0.51 a - 0.75
Correlación negativa entre moderada y fuerte
- 0.26 a - 0.50
Correlación negativa entre débil
- 0.01 a - 0.25
Correlación negativa entre escasa y nula
0
Correlación nula
+ 0.01 a + 0.25
Correlación positiva entre escasa y nula
+ 0.26 a + 0.50
Correlación positiva entre débil
+ 0.51 a + 0.75
Correlación positiva entre moderada y fuerte
+ 0.76 a + 1.00
Correlación positiva entre fuerte y perfecta
Cuadro 6. Interpretación de la correlación de Spearman. Adaptado de: (Roy et al., 2019)
Correlación positiva cuyo significado radica en que el aprendizaje de la Química
aumente conforme aumenta la aplicación de la investigación abierta.
Correlación moderada significa una fuerza de asociación moderada entre las
variables por obtener un valor de 0.550
Correlación significativa al generalizar estos resultados a otras poblaciones de
estudio.
5. Discusión
Los resultados derivados de la investigación, figura 3, determinaron una asociación positiva,
modera y significativa entre las variables independiente “investigación abierta en la
VI: Investigación abierta en la práctica de laboratorio
108
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
práctica de laboratorio” y la variable dependiente “aprendizaje de Química”. A partir de la
prueba de correlación de Spearman, se deduce que el aprendizaje de la Química se relaciona
con las prácticas de laboratorio usando investigación abierta. Según el valor rho de 0.550
que demuestra una asociación positiva. Este resultado se corrobora con el estudio realizado
por (Villanueva y Concha, 2020), en el cual demuestra la importancia de la investigación en
el proceso experimental. Si bien esta metodología tiene una relación moderada con respecto
al aprendizaje, se debe considerar que existen otros factores que impiden aumentar dicha
relación puesto que no depende solo de la práctica.
La experimentación con investigación abierta influye de manera positiva en el aprendizaje
de los estudiantes de bachillerato, demostrado en el cuadro 1. Sin embargo, el 44.27 % de
estudiantes aún prefieren prácticas tradicionales, considerando que el estudiante está
inmerso en este paradigma donde toda la información se le entrega completa. Este resultado
ha sido comprobado por Zorrilla et al., 2020 en su tesis doctoral, donde indica que las clases
experimentales más desarrolladas corresponden a niveles de abertura bajas. En estas
prácticas el estudiante requiere procesos cognitivos básicos, como el conocimiento,
aplicación. En consecuencia, el estudiante se siente más cómodo con las prácticas
tradicionales. Mientras que, en las prácticas de investigación abierta, genera un desarrollo
cognitivo de mayor nivel, porque el estudiante se involucra totalmente en el proceso de
investigación y experimentación.
La acción del docente se reduce considerablemente, demostrado en el análisis del cuadro 2.
Es por ello por lo que el 24.53% de estudiantes indican haber obtenido un apoyo óptimo del
docente en todo el proceso de experimentación. Para una adquisición significativa con
relación al aprendizaje, el estudiante debe demostrar conocimientos básicos de
experimentación. Corroborándose con el resultado, donde el 65.60% de participantes
consideran que la investigación abierta presenta un grado de dificultad superior en su
ejecución y siendo preferida solo por el 27% del estudiantado. Estos resultados son
avalados por el estudio de Llorente, 2016 donde recomienda a las prácticas de investigación
abierta para un mayor alcance en el aprendizaje, considerando la predisposición del
estudiante. Así mismo, Cueto y García, 2017 demostraron a través de su tesis la efectividad
de las metodologías basadas en la investigación, incluso indicaron que facilita el aprendizaje
y mejora el aprovechamiento.
Cabe recalcar que, estos resultados difieren con los obtenidos en el cuadro 3 y 4, donde se
identifica una contribución óptima de la investigación abierta. Al producir en los estudiantes
la adquisición de habilidades, competencias y destrezas. Se obtuvo que más del 65.60 % del
estudiantado adquirió y fortaleció habilidades como: trabajo colaborativo, organización,
resolución de problemas y análisis. De la misma manera, más del 66.40 % adquirió un alto
nivel de experimentación, observación e investigación como destrezas. Pero se debe
considerar ciertos aspectos importantes como: apoyo docente, una apropiada planificación
y elaboración de la hoja ruta por parte del docente, así como, una investigación en fuentes
confiables y un trabajo equitativo, cumpliendo con las normas de seguridad. Coincidiendo
con la investigación de Hernández et al., 2018 que comprobó que, al considerar los niveles
de abertura en las prácticas de laboratorio brindan resultados excepcionales y de alto nivel,
para la formación científica y académica de los estudiantes. En este estudio se encontró que
el nivel de abertura, investigación abierta en la práctica de laboratorio influye
positivamente y contribuye en el aprendizaje de la Química.
En el cuadro 5, los resultados al evaluar el aprendizaje de la estequiometría aplicando la
escala de aprendizaje alcanzados, dado por el Ministerio de Educación. Se obtuvo resultados
109
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
favorables, que indican que el 75% de los estudiantes alcanza y/o dominan los aprendizajes,
por obtener una nota mayor al 7/10. Considerando que las preguntas realizadas abordaron
contenidos estequiométricos, diferenciación de procesos físicos-químicos y el empleo
adecuado de materiales de laboratorio. Este resultado se contrasta con el estudio de Raviolo
y Lerzo, 2016,donde se indica que, para garantizar la comprensión de la estequiometría, y
por ende la obtención de resultados evaluativos óptimos, es menester el desarrollo de
métodos experimentales para su enseñanza.
6. Conclusión
A partir de los resultados obtenidos, en esta investigación se concluye que se determinó una
influencia positiva entre la investigación abierta en la práctica de laboratorio y el
aprendizaje de la Química, por presentar una relación moderada y positiva entre la
aplicación de la investigación abierta y el aprendizaje, aunque solo el 27% de estudiantes
consideraron que la investigación abierta tiene un aporte cognitivo alto en el proceso. Cabe
recalcar que, se identificó una contribución considerable en el aprendizaje, pues la
investigación abierta interviene en la adquisición de habilidades y de destrezas y
competencias con un porcentaje del 73.60%, 69.60% en los estudiantes respectivamente.
Además, se evaluó el proceso mediante la aplicación de un test, como resultado se obtuvo
que el 28% de estudiantes dominan los aprendizajes requeridos y el 47% alcanzan los
aprendizajes, estos valores indican un aprendizaje de la Química principalmente de la
estequiometría. Por último, se estableció que hay un porcentaje considerable de
estudiantes, 44.27%, que aún prefieren las prácticas de laboratorio tradicionales
principalmente usando guías de laboratorio.
En el transcurso de la investigación se identificaron factores que impiden la práctica de la
investigación abierta, siendo el principal el currículo educativo, incluyendo la temporalidad
y la frecuencia de su aplicación. Para líneas futuras de investigación se recomienda realizar
estudios que analicen la aplicación de la investigación abierta en la práctica de laboratorio
considerando el uso de materiales y reactivos de uso cotidiano o caseros. También, de
estudiar la influencia de la investigación abierta en el laboratorio y los proyectos STEAM.
Referencias bibliográficas
Brito, D., Maldonado, L., y Morillo, R. (2019). Nivel Bachillerato. En Currículo de los Niveles
de Educación Obligatoria. (Segunda, pp. 295-335). www.educacion.gob.ec
Cueto, R., y García, C. (2017). Física y Química en el aula, el aprendizaje a través de la práctica
[Tesis de Máster en Formación del Profesorado de Educación Secundaria]. Universidad
de Cantabria.
Faicán, F. (2023). Investigación abierta en la práctica de laboratorio y el aprendizaje de la
Química en los estudiantes de Bachillerato de la Unidad Educativa “Nuestra Familia”
periodo 2021-2022 [Tesis de Magister en Pedagogía de las Ciencias Experimentales
Mención Química y Biología]. Universidad Central del Ecuador.
Garcés, L., Montaluisa, Á., y Salas, E. (2018). El aprendizaje significativo y su relación con los
estilos de aprendizaje. Anales de la Universidad Central del Ecuador, 1(376), 231-245.
Hernández, L., Machado, E., Martínez, E., Andreu, N., y Flint, A. (2018). La práctica de
laboratorio en la asignatura Química General y su enfoque investigativo. Rev. Cubana
Quím, 30(2), 314-327.
110
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN:2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Hernández, M. (2013). Reforma de la enseñanza experimental. En Enseñanza experimental
Química (Primera edición, pp. 86-108). Universidad Nacional Autónoma de México.
Hernández, R., Fernández, C., y Baptista, M. (2014). Definiciones de los enfoques
cuantitativo y cualitativo, sus similitudes y diferencias. En Metodología de la
Investigación (Sexta, pp. 88-100). McGRAW-HILL.
Jiménez, G., Llobera, R., y Llitjós, A. (2005). Los niveles de abertura en las prácticas
cooperativas de química. Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias, 4, 4-26.
Llorente, P. (2016). Efecto de las prácticas experimentales en el aprendizaje y motivación de
los alumnos para la asignatura de química de primer curso de Bachillerato [Tesis de
Máster en Formación de profesorado de Secundaria - Especialidad Física y Química].
Universidad Internacional de la Rioja.
Lorduy, D. J., y Naranjo, C. P. (2020). Percepciones de maestros y estudiantes sobre el uso
del triplete químico en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Revista Científica CIDC,
39(3), 324-340. https://doi.org/10.14483/23448350.16427
Martínez, L. D., Hinojo, F. J., y Díaz, I. (2018). Aplicación de las Tecnologías de la Información
y la Comunicación (TIC) en los Procesos de Enseñanza- Aprendizaje por parte de los
Profesores de Química. Información tecnológica, 29(2), 41-52.
https://doi.org/10.4067/s0718-07642018000200041
Molina, M. F., Rivera, J. C., Liliam, y Palomeque-F, A. (2018). Actitudes y perspectivas de los
estudiantes frente a un curso de química general: implicaciones y propuestas. Revista
Educación en Ingeniería, 14(27), 54-58. https://doi.org/10.26507/rei.v14n27.931
Monje, C. (2011). Metodología de la Investigación Cuantitativa y Cualitativa.
Neira, J. (2021). La experimentación en ciencias naturales como estrategia de alfabetización
científica. Revista UCMaule, 60, 102-116. https://doi.org/10.29035/ucmaule.60.102
Neira, J. C., Miño, L. P., y Fuentealba, M. I. (2021). Aproximación a las dificultades para la
ejecución de trabajos prácticos de laboratorio de biología en educación media. Revista
Convergencia Educativa, 10-extra, 24-33. https://doi.org/10.29035/rce.s10.24
Paniagua, F., y Condori, P. (2018). Investigación científica en educación (Porfirio Condori
Ojeda, Ed.; Segunda).
Raviolo, A., y Lerzo, G. (2016). Enseñanza de la estequiometría: Uso de analogías y
comprensión conceptual. Educación Química, 27(3), 195-204.
https://doi.org/10.1016/j.eq.2016.04.003
Rodríguez, R. y Cruz, A. (2017). El aprendizaje significativo de conceptos químicos, un estudio
en el contexto de la resolución de problemas y los estilos de aprendizaje [Tesis Doctoral
en Educación]. Universidad Pedagógica Nacional.
Roy, I., Rivas, R., Pérez, M., y Palacios, L. (2019). Correlación: no toda correlación implica
causalidad. Revista Alergia México, 66(3), 354-360.
https://doi.org/10.29262/ram.v66i3.651
Subsecretaría de Fundamentos Educativos. (2016). INSTRUCTIVO PARA LA APLICACIÓN DE
LA EVALUACIÓN ESTUDIANTIL.
Supo, D. J. (2013). Cómo validar un instrumento. www.bioestadistico.com
111
Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0)
Revista Cátedra, 7(1), pp. 97-111, enero-junio 2024. e-ISSN: 2631-2875
https://doi.org/10.29166/catedra.v7i1.4474
Valverde, J., Jiménez, L., y Viza, L. (2006). La atención a la diversidad en las prácticas en las
prácticas de laboratorio de Química: Los niveles de abertura. Enseñanza de las Ciencias,
24(1), 59-70.
Villanueva, M., y Concha, A. (2020). Laboratorio de química: indagación guiada.
EDUNOVATIC, 305. www.edunovatic.org
Zorrilla, E. (2018). Las prácticas de laboratorio en la enseñanza y el aprendizaje de las
Ciencias Naturales desde una perspectiva psicosocial [Tesis de Doctorado en
Educación]. Universidad Nacional de Cuyo.
Zorrilla, E., Quiroga, D. P., Morales, L. M., Mazzitelli, C. A., y Maturano, C. I. (2020). Reflexión
sobre el trabajo experimental planteado como investigación con docentes de Ciencias
Naturales. Ciencia, Docencia y Tecnología, 31(60 may-oct), 266-285.
https://doi.org/10.33255/3160/626
Autor
FERNANDA FAICÁN-JUCA obtuvo su título de magister en Pedagogía de las Ciencias
Experimentales mención Química y Biología de la Universidad Central del Educador en
2023. Obtuvo el título de Bioquímica Farmacéutica en la Facultad de Ciencias Químicas de
la Universidad de Cuenca (Ecuador) en 2017.
Actualmente es docente titular en la Unidad Educativa Nuestra Familia. Es docente líder en
proyectos institucionales como “Formando científicos” y “Primeros Auxilios NF”. Sus
principales temas de investigación incluyen aplicación de metodologías innovadoras a
nivel de prácticas de laboratorio, centrándose específicamente en el aprendizaje de
Química.
RENATO MANZANO-VELA obtuvo su título de Ingeniero químico en la Escuela Superior
Politécnica de Chimborazo-Ecuador, Magister en Química con mención en Química-Física
titulado por la Universidad Técnica de Ambato-Ecuador, Magister en Pedagogía mención
currículo titulado por la Universidad Técnica del Norte-Ecuador, Candidato a PhD en el
Programa Doctoral en Química de La Universidad de Granada-España, Becario en el Master
Simulación Molecular en la Universidad Internacional de Andalucía-España, Maestrante en
la Maestría en Biotecnología de la Universidad Estatal de Milagro-Ecuador. Becario en el
programa de Maestría en Pedagogía mención en Currículo de la Universidad Técnica del
Norte-Ecuador, Maestrante y Becario en el programa de Maestría en Gerencia de Programas
Sanitarios en Inocuidad de Alimentos en la Universidad para la cooperación Internacional-
Costa Rica. Becario como miembro participante en IX Escuela de Física Experimental de la
Universidad Autónoma de México. Evaluador en los concursos de ciencia y emprendimiento
INFOMATRIX 2020,2022 2023 y 100K LATAM.
Miembro del comité E01 sobre Química Analítica de Metales, Minerales y Materiales
Relacionados en ASTM Internacional. Investigador inscrito en SENESCYT. Docente en la
Coordinación de Admisión y Nivelación de la Universidad Nacional de Chimborazo, Docente
y tutor en el programa de Maestría en Pedagogía de las Ciencias Experimentales mención
Química y Biología ofertado por la Universidad Central del Ecuador, Docente en la Facultad
de Salud de la Universidad Regional de los Andes, Docente Investigador en la Facultad de
Recursos Naturales de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Autor y coautor de
20 artículos científicos, 3 libro y un capítulo de libro en Editoriales internacionales.
