Diseño de herramientas didácticas basado en competencias para la enseñanza de la química ambiental

Abstract (Designing Teaching Tools for Competence-Based Learning in Environmental Chemistry)

It is important for teachers to have teaching tools that help them to develop competence-based learning in environmental chemistry. Including innovative approaches into their classic courses will enhance the student’s ability to know how to learn, to think, to perform, to interpret and to act in different settings. The goal of the teaching and learning process can be reached through these methods. The aim of this work is to design a set of teaching tools in order to develop and assess the competence-based learning in environmental syllabuses for students of Chemistry and Chemical Engineering. The assessing is proposed by means of a rubric specific for each kind of competence developed. These tools act as a support for teachers in the classroom to integrate knowledge, attitudes, cognitive abilities, psychological abilities, sensory abilities and technical skills in an activity or specific task.

Antecedentes (Sobre competencias, su evaluación y su planteamiento para un curso de Química Ambiental)

El concepto de competencia es diverso, pues se utiliza en diferentes situaciones, pero en el ámbito académico la interpretación más generalizada y aceptada es “saber hacer en un contexto”.

La Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) en el documento DESECO (Definition and Selection of competentes (OCDE, 2002) define la competencia como: “La habilidad para responder a las demandas o llevar a cabo tareas con éxito y consistentes con las dimensiones cognitivas y no cognitivas”, precisando que las competencias son solo observables en acciones específicas.

En el Proyecto Tuning Educational Structures in Europa Project (2006) se define la “competencia” desde una perspectiva integrada, como “lo que una persona es capaz o competente de ejecutar, el grado de preparación, suficiencia y/o responsabilidad para ciertas tareas”. Perrenoud (1999) la define como “capacidad de actuar de manera eficaz en un tipo de situación, capacidad que se apoya en conocimientos, pero no se reduce a ellos”. Por otro lado, Zabalza (2005) reconoce que los objetivos y las competencias son temas complejos para algunos docentes y afirma que “el término competencia es una de las novedades que está creando confusión y controversia”.

En el mismo sentido otros autores (Delgado, 2005) afirman que “a pesar de las diferentes declaraciones nacionales e internacionales sobre las competencias, la mayoría no contienen una definición de las mismas”.

Barnett (2001) se refiere al problema de los límites de la competencia, ya que al consistir en comportamientos y capacidades para actuar de maneras deseadas y definidas por otros, puede reducir la autenticidad de la acción humana.

Según Sladogna (2000), las competencias son capacidades complejas que poseen distintos grados de integración y se manifiestan en una gran variedad de situaciones en los diversos ámbitos de la vida humana, personal y social. Son expresiones de los diferentes grados de desarrollo personal y de participación activa en los procesos sociales: “Toda competencia es una síntesis de las experiencias que el sujeto ha logrado construir en el marco de su entorno vital amplio, pasado y presente”. Por su parte, Masseilot (2000) afirma que el concepto de competencia es elástico y flexible, dirigido a superar la brecha entre trabajo intelectual y manual.

Como puede verse, el concepto de competencia es bastante amplio, ya que integra conocimientos, potencialidades, habilidades, destrezas, prácticas y acciones de diversa índole (personales, colectivas, afectivas, sociales y culturales) en los diferentes escenarios de aprendizaje.

Los antecedentes de la Educación Basada en Normas de Competencias (EBNC) se remontan a los años treinta del siglo XX en los Estados Unidos (Harris et al, 2001). Sin embargo, su manifestación más reciente data de más de 15 años, como un interés más económico que educativo, con el fin de adecuar la educación y capacitación vocacionales a las necesidades de la industria. Desde entonces la EBNG ha sido un concepto muy controvertido entre representantes de los sectores industriales, gubernamentales y educativos.

La EBNG se ha aplicado en los países más industrializados, inicialmente en la formación vocacional (técnica y tecnológica) en y para el trabajo. Sin embargo, ya la Conferencia Mundial sobre la Educación Superior, convocada por la UNESCO (1998), estableció que en un contexto económico caracterizado por los cambios y la aparición de nuevos modelos de producción basados en el saber y sus aplicaciones, así como en el tratamiento de la información, deben reforzarse y renovarse los vínculos entre la enseñanza superior y mundo laboral (Posadas, 2004).

En toda actividad de enseñanza se debe considerar que la evaluación acredita y certifica el alcance de los objetivos de aprendizaje, no es un elemento aislado en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Urzúa y Garritz, 2008).

El proceso de adquisición y/o desarrollo de las competencias en el ámbito educativo a nivel superior requiere que éstas se prevean a través de logros o metas. El logro esperado es lo que se desea obtener del estudiante en su proceso formativo y que se expresa en el desempeño, sea éste teórico, práctico o teórico-práctico. En la evaluación basada en competencias, los profesores emiten juicios fundamentados en una variedad de pruebas que demuestran hasta dónde un estudiante satisface los requisitos exigidos por un estándar o conjunto de criterios.

Lo importante a destacar es que el diseño curricular de un plan de estudios y de sus correspondientes asignaturas debería construirse desde una perspectiva integrada y global. Esto quiere decir que debería hacer explícito con claridad lo que el alumno debe saber, lo que debe saber hacer y las actitudes académicas y profesionales que debe conseguir como resultados de aprendizaje (Riesco, 2008; De Miguel, 2005). Los enfoques integrales de evaluación del desempeño combinan conocimiento, entendimiento, solución de problemas, habilidades técnicas, actitudes y ética.

La inclusión de competencias en la enseñanza/aprendizaje de Química Ambiental va más allá de una materia en el currículo, ya que no se trata de aplicar conocimientos a problemas que se puedan resolver tecnológicamente. Aunque la ciencia puede ayudar, más bien es una invitación al debate y a la reflexión sobre la pertinencia del tipo de tecnología y organización social que permitan a la sociedad vivir en armonía, unos y otros con el medio natural.

Este nuevo enfoque requiere de un cambio de perspectiva que sea atendido en forma global. La educación ambiental, por lo tanto, deja de ser competencia de determinadas áreas científicas para afrontar el reto de formar, al inducir cambios en el comportamiento individual y colectivo, lo cual implica una transformación que afecta el estilo de vida individual en el consumo, la salud, el civismo y la responsabilidad, y posibilita, por lo tanto, el ejercicio de la democracia como vía de construcción de una misma escala de valores (Sanmartí, 1998).

Justificación

En el actual plan de estudios de Ingeniería Química y de Química de la Facultad de Química se ofrecen dos asignaturas denominadas “obligatorias de elección”, tales como “Protección Ambiental” y “Química Ambiental”, ambos cursos teórico-prácticos, los cuales constituye una oportunidad para inducir el aprendizaje basado en competencias.

Ya que los contenidos, abordados con una visión innovadora, permiten potenciar en los estudiantes la habilidad de saber pensar, saber desempeñar, saber interpretar, saber actuar en diferentes escenarios, desde sí y para los demás (dentro del contexto de problemas ambientales, en múltiples escenarios y diversas situaciones); por otra parte, la enseñanza de los principales aspectos de la Química Ambiental desarrolla en los alumnos la capacidad de pensar críticamente sobre los riesgos asociados a los procesos y productos químicos que algún día enfrentarán en su actividad profesional.

Objetivo

La educación superior necesita ahora una visión renovada en la cual se tomen en cuenta: las competencias que se van a construir, las disciplinas como marco de referencia del aprendizaje, las habilidades a desarrollar, la promoción de actitudes relacionadas con valores y la interacción con otras áreas del conocimiento.

En este trabajo las autoras se proponen como objetivo el diseño e implementación de un conjunto de herramientas didácticas para inducir y evaluar el aprendizaje basado en competencias de las asignaturas de Protección Ambiental y Química Ambiental para alumnos de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con el cual los docentes puedan evaluar la integración de conocimientos, actitudes y habilidades cognoscitivas, psicológicas, sensoriales y motoras en una actividad o una tarea específica con la infraestructura con que ésta cuenta en la actualidad, aspecto que no siempre se considera al proponer nuevos procedimientos.

Metodología

El alcance de este trabajo se centra en dos asignaturas denominadas “optativas disciplinarias tipo A”, “Química Ambiental” y “Protección Ambiental”, que se ofrecen a partir del 7^o semestre, con el requisito de haber cubierto en 100% del tronco común y el 60% de las asignaturas del currículo de las carreras de Química y de Ingeniería Química en la Facultad de Química de la UNAM.

Ambos cursos teórico-prácticos se tomaron como oportunidad innovadora para potenciar en los estudiantes la habilidad de saber pensar, saber desempeñar, saber interpretar, saber actuar ante diferentes escenarios de temas ambientales que actualmente enfrentan la industria química. La metodología se desarrolló en las siguientes etapas:

• 1.

  Análisis de los programas de los cursos de Química Ambiental con clave 0033 y Protección Ambiental con clave 0273.

• 2.

  Desarrollo de las herramientas de didáctica, entendiendo éstas como un instrumento útil y confiable para valorar las competencias de los estudiantes.

• 3.

  Diseñar una WebQuest on line.

En la tabla 1 se describe cada etapa de la metodología.

Tabla 1.

Descripción de cada etapa de la metodología.

Etapa	Desarrollo
1	Análisis de los programas de los cursos seleccionados para identificar ejemplos ilustrativos y didácticos sobre problemas de contaminación de preocupación actual, los cuales serán la base para el diseño del material didáctico para evaluar las siguientes competencias: • De conocimientos y habilidad técnica. • De comunicación oral. • De pensamiento critico.
2	Desarrollo de las herramientas de didáctica y sus formatos de evaluación, entendiendo que para evaluar competencias se debe tener muy claro para qué se va a evaluar, qué se va a evaluar y cómo se nará, y con la intención de conocer su impacto en cada uno de los alumnos.
3	Diseño una webQuest donde las herramientas didácticas y los formatos de evaluación estén disponibles on line, aprovechando internet como herramienta educativa eficaz y accesible para todos.

Resultados

• 1.

  Se analizaron los planes de estudio de los cursos de Protección Ambiental y Química Ambiental, identificando los temas de contaminación del aire, agua, suelo y residuos como los óptimos para la evaluación de competencias (cognoscitivas, comunicativas, socioafectivas) propios de cada perfil profesional, partiendo de estos temas se diseñaron las herramientas didácticas considerando la disponibilidad de tiempo e infraestructura con la que cuentan los docentes de nuestra institución.

La tabla 2 presenta el análisis de la asignatura de Protección Ambiental (clave 0273), de la carrera de Ingeniería Química con un valor de 6 créditos, repartidos en 2 h de teoría y 2 h de laboratorio, incluidas las herramientas didácticas que se desarrollaron y la competencia que evalúan. Estas herramientas que se enuncian pueden consultarse con todo grado de detalle en la WebQuest que viene descrita un poco más adelante.

Tabla 2.

Análisis del plan de estudio del curso 0273.

Tema	Herramienta didáctica	Competencia a evaluar	Criterio a evaluar
Calidad del aire ambiente • Ozono en aire. • Partículas en suspensión totales. • Conteo microbiológicoen aire.	Protocolo experimental:MEDICIÓN DE OZONO.Evaluación a la exposición en ambientes de trabajo (Centro de fotocopiado) y determinar la concentración máxima en una jornada.	De conocimiento y habilidac técnica (detalles en la tabla 3).	• Capacidad para integrar la teoría con la práctica. • Demostrarel dominioy pericia en la utilización de técnicas e instrumentos.
Substancias y residuos peligrosos • Definición, generación, muestreo y caracterización. • Minimización y manejo. • Prueba CRETIB de un residuo.	Colección de diapositivas:PANORAMA DE LOS CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES EN MEXICO.Enfatizando los plaguicidas prohibidos a nivel mundial.	De comunicación oral en escenario público.	• Habilidades verbales. • Uso de recursos.

La tabla 3 presenta el análisis de la asignatura de Química Ambiental (clave 0033), de la carrera de Química con un valor de 10 créditos, repartidos en 3 h de teoría y 4 h de laboratorio.

• 2.

  Una vez diseñadas las herramientas didácticas, se prosiguió a elaborar los formatos de evaluación de cada una de éstas y dado que se decidió utilizar una WebQuest, se pensó aplicar la “Rúbrica” como una herramienta óptima para objetivar el desempeño del estudiante, apoyándose en “criterios” e “indicadores o evidencias” que permiten restar el componente de subjetividad que pudiera tener el/la evaluador/a. La rúbrica tiene el beneficio que puede ser utilizada por el profesor y por los propios alumnos para autoevaluarse de forma individual o en grupo, debido a que es pública.

Tabla 3.

Análisis del plan de estudio del curso 0033.

Tema	Herramienta didáctica	Competencia a evaluar	Criterioa evaluar
Química del agua • Agua como recurso. • Calidad y cantidad. • Compuestos presentes en el agua. • Principales contaminantes del agua. • Tecnologías de tratamiento de aguas. • Normatividad en materia de agua.	Protocolo experimental:MUESTREO DEAGUAY SEDIMENTO.Determinación de sólidos suspendidos totales (SST), suspendidos fijos (SSF) y suspendidos volátiles (SSV) en fuentes naturales (canales deXochimilco, México, DF).	Deconocimiento y nabilidad técnica (detalles en la tabla 3).	• Capacidad para integrar la teoría con la práctica. • Demostrar el dominio y pericia en la utilización de técnicas e instrumentos. • Ubicar el contexto del entorno social, cultural e histórico.
	Colección de diapositivas:IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO SOBRE LA CALIDAD DEL AGUA SUPERFICIALEnfatizando que la alteración de los ciclos de humedad-sequía modifica parámetros fisicoquímicos como temperatura, pH, oxígeno disuelto y conductividad.	De comunicación oral en escenario público.	• Habilidades verbales. • Uso de recursos.
Química del suelo • Composición, tipo, propiedades y reacciones de los suelos. • Tipo de contaminantes en el suelo. • Técnicas de muestreo y tecnologías de remediación de suelos. • Criterios de limpieza.	Protocolo experimental:MUESTREO DE SUELO.Determinación de parámetros relacionados con acidez, salinidad y disponibilidad de nutrientes en suelos: Caso Xochimilco y CU-UNAM en México, DF (medición de materia orgánica, pH, nitratos, y fosfatos).	Deconocimiento y nabilidad técnica (detalles en la tabla 3).	• Capacidad para integrar la teoría con la práctica. • Demostrar el dominio y pericia en la utilización de técnicas e instrumentos. • Ubicar el contexto del uso de suelo.
El cuidado del ambiente • El desarrollo sustentable • La globalización y los mercados comerciales • Responsabilidad social.	Estudio de caso:ACCIDENTE QUÍMICO DE BOPHAL (India).Consecuencias de un accidente químico de grandes dimensiones.	De pensamiento crítico.	• Capacidad para el análisis lógico. • Identificar datos relevantes e información significativa.

Es importante considerar que la evaluación no es algo que se hace una vez y se acaba para siempre; por el contrario, es un proceso dinámico de revisión constante, incluso es una actividad cotidiana (Trull y Phares, 2003).

A continuación en las tablas 4, 5 y 6 se describen los criterios de evaluación para cada herramienta didáctica diseñada y los niveles de satisfacción para cada tarea, mediante el uso de rúbricas. Las rúbricas empleadas en un proceso de evaluación cubren varias funciones, siendo las principales la de clarificar los objetivos de aprendizaje, de forma que expresen con precisión cómo están vinculados con los contenidos y las actividades de la asignatura; también permiten comunicar a los estudiantes los resultados de aprendizaje esperados y les proporciona información clara y específica sobre el trabajo realizado, identificando aspectos a mejorar (Apéndice 1).

Tabla 4.

Criterios de evaluación de las herramientas didácticas de conocimientos y habilidad técnica.

Competencia (Producto de aprendizaje)	Habilidad evaluada*	Criterio Rúbrica/Nivel
De conocimientos y habilidad técnica.(Reporte experimental diagrama de flujo y tabla de resultados)	1. Objetivos del protocolo experimental. • Definición del problema y selección de variables • Control de variables • Desarrollo de un método de obtención de datos 2. Obtención y procesamiento de datos. • Registro de datos brutos • Procesamiento de datos brutos • Presentación de los datos procesados. 3. Conclusión y observaciones. • Formulación de conclusiones • Evaluación de los procedimientos • Mejora de la investigación 4. Técnicas de manipulación. • Cumplimiento de las instrucciones • Aplicación de las técnicas • Seguridad en el trabajo	2 / Completamente1 / Parcialmente0 / No alcanzadoEvaluación sumativa de todos los apartados.

*

Cada uno de estos aspectos se evaluará aplicando la rúbrica. Por ejemplo, para el caso de los objetivos del protocolo experimental se tomará en cuenta, la definición del oroblema y selección de variables, control de variables y desarrollo de un método de obtención de datos; así sucesivamente para la obtención y procesamiento de datos, conclusión y observaciones y técnicas demanipulacoin, obteniendo finalmente la evaluación.

Tabla 5.

Criterios de evaluación para herramientas didácticas de pensamiento crítico.

Competencia(Producto de aprendizaje)	Habilidad evaluada*	Criterio Rúbrica/ Nivel
De pensamiento crítico.(Ensayo escrito)	1. Vocabulario y modismos.	5 El alumno emplea una gama de vocabulario, modismos y estructuras sintácticas amplia y eficaz. La gramática y sintaxis de su trabajo son correctas; La puntuación y la ortografía o caligrafía son correctas; presenta muy pocos errores y éstos no dificultan la comunicación.
	2. Gramática y estructuras sintácticas.	4 El alumno emplea una gama de vocabulario, modismos y estructuras sintácticas adecuadas. La puntuación y la ortografía son correctas; existen algunos errores pero casi nunca dificultan la comunicación.
	3. Ortografía.	3 El alumno generalmente emplea una gama de vocabulario, modismos y estructuras sintácticas adecuadas. Por lo general, la gramática y sintaxis de su trabajo son correctas, aunque a veces existen errores que dificultan la comunicación.
	4. Uso de estructuras para narrar, describir, analizar, argumentar, persuadiry expresar sentimientos.	2 El alumno emplea una gama limitada de vocabulario, modismos y estructuras sintácticas adecuados. Su trabajo presenta errores frecuentes de gram ática y sintaxis que dificultan la comunicación.
		1 El alumno emplea una gama muy limitada de vocabulario, modismos y estructuras sintácticas adecuados. Su trabajo presenta errores de gramática y sintaxis muy frecuentes que dificultan constantemente la comunicación.
		0 El alumno no alcanza ninguno de los niveles especificados por los descriptores que figuran a continuación.

*

Cada uno de estos aspectos se evaluará aplicando la rúbrica.

Tabla 6.

Criterios de evaluación para para herramientas didácticas de comunicación oral.

Competencia(Producto de aprendizaje)	Habilidad evaluada*	Criterio Rúbrica / Nivel
De comunicación oral.(Presentación oral)	1. Criterio para evaluar la exposición del expositor. • Uso de técnicas y tecnologías pertinentes para que la exposición sea dinámica y clara. • Tono de vozy dicción del expositor. • Desplazamiento del expositor en el aula. • Lenguaje verbal y corporal. 2. Criterio para evaluar presentación en Power Point • Equilibrio en los elementos usados en la diapositiva tales como: cantidad de información, tipo y tamaño de letras, colores, imágenes, número de diapositivas, etc. • Contenido de las diapositivas en congruencia con las palabras del expositor.	4 / Buen uso del lenguaje y del recurso deppt.3 / Adecuado uso del lenguajeydel recurso de ppt.2 / Limitada uso del lenguaje y del recurso de ppt.1/ Muy limitado uso del lenguaje y del recurso de ppt.0 / No alcanzado

*

Cada uno de estos aspectos se evaluará aplicando la rúbrica.

Los criterios propuestos no solo favorecen una evaluación más sistematizada por parte del docente (permitiéndoles evaluar a todos los grupos por igual), sino que son una herramienta de extraordinario valor para el estudiante, ya que le ofrece un mayor entendimiento del proceso de aprendizaje ya que proporciona una retroalimentación del trabajo realizado y, en definitiva, los conduce a una mayor autonomía y autorregulación en la cual centramos nuestro interés.

• 3.

  Finalmente, creamos una WebQuest donde se presenta al estudiante paso a paso la tarea o actividad que deben realizar, el acceso es en línea y en ella se encuentran las herramientas didácticas diseñadas para que los alumnos por sí mismos desarrollen los diferentes tópicos ambientales para potenciar el pensamiento crítico, la creatividad y la toma de decisiones, así puede consultar los criterios con los que será evaluado su desempeño.

La WebQuest, se compone de las siguientes secciones: Introducción, Tarea, Proceso, Recursos, Evaluación y se encuentra para su consulta en

http://sites.google.com/site/quimicaambientaluga

Dentro de la WebQuest se encuentran disponibles todas la herramientas didácticas diseñadas y los formatos de evaluación con las rubricas correspondientes, para ser utilizados por docentes que impartan temas ambientales y que les interese aplicar el aprendizaje basado en competencias.

Conclusiones

El currículo en la educación superior puede diseñarse tomando como base las competencias propias de cada profesión e integrándolas con los conocimientos y demás competencias (cognoscitivas, comunicativas y socioafectivas).

Es posible afirmar que las competencias en la enseñanza del tema Ambiental puede alcanzar la convergencia entre los conocimientos de la disciplina, las habilidades genéricas y la comunicación de ideas.

Las herramientas didácticas diseñadas para los temas ambientales seleccionados de los cursos 0033 y 0273 siguen un enfoque sistémico del conocer y desarrollo de habilidades, a partir de funciones y tareas precisas, describiendo lo que el alumno está capacitado a desempeñar y evalúan los resultados esperados de desempeño.

Se espera que cuando los alumnos cuya formación se llevó a cabo utilizando herramientas enfocadas a desarrollar competencias específicas enfrenten una evaluación igual a la de otros alumnos asistentes a un curso tradicional de Química Ambiental, tengan un mismo nivel de conocimientos, pero los primeros muestren un desempeño integral (saber, saber ser y saber hacer).

La segunda etapa de este trabajo será aplicar las herramientas didácticas con sus respectivas evaluaciones a un grupo piloto, para posteriormente con los resultados evaluar el impacto de la enseñanza basada en competencias en los egresados de la carrera de Química e Ingeniería Química de la Facultad de Química.

Agradecimiento

Al Programa de Apoyo a Proyectos para la Innovación y Mejoramiento de la Enseñanza (PAPIME) de la Universidad Nacional Autónoma de México por su apoyo al proyecto PE203510.