Recibido: 19/febrero/2025
Aceptado: 4/mayo/2025
La Química General en el desarrollo de habilidades experimentales en
la carrera Ingeniería Mecánica (Original)
General Chemistry in the development
of experimental skills in the Mechanical Engineering major (Original)
Luis Álvaro García Argüelles. Licenciado
en Educación en la especialidad de Química. Doctor en Ciencias Pedagógicas. Profesor
Titular. Universidad de Holguín. Holguín. Cuba.
[ luisalvarogarciaarguelles@gmail.com ] https://orcid.org/0000- 0003- 3706- 5564 ]
Armando Boza Rodríguez. Licenciado en Educación en la especialidad de Biología. Máster en
Ciencias de la Educación. Profesor Asistente. Universidad Cuito Cuanavale.
Menongue. Cuando Cubango. Angola. [ abozarodriguez@gmail.com ] [ https://orcid.org/0009-0002-0083-9685
]
Joâo Domingos Ndjava Manuel. Licenciado en Educación en la especialidad de Biología. Doctor en
Ciencias Pedagógicas. Profesor Auxiliar.
Universidad Cuito Cuanavale. Menongue. Cuando Cubango. Angola. [ jjava2009@gmail.com ] [ https://orcid.org/ 0009-0009-1785-5076 ]
Resumen
El desarrollo de
habilidades experimentales en pregrado ocupa un lugar destacado en el modelo
del profesional para la carrera Ingeniería Mecánica. La asignatura Química
General presenta potencialidades para lograr que este profesional adquiera las habilidades
prácticas necesarias que le permitan resolver problemas profesionales. El siguiente trabajo muestra
el resultado de la experiencia de un colectivo de profesores en el diseño de un sistema de habilidades experimentales desde las
actividades experimentales de esta asignatura, con la correspondiente
operacionalización y sugerencias de evaluación. Se utilizaron métodos de
investigación teóricos y empíricos, entre los que se destacan, la observación,
análisis y síntesis y las entrevistas. La
experiencia educativa demostró pertinencia y factibilidad de su utilización
mediante un experimento pedagógico, al lograr en los estudiantes
transformaciones relacionadas con la motivación por la solución de problemas
profesionales y mayor calidad en el aprendizaje de la disciplina,
así como la elevación de los resultados en el desarrollo de habilidades experimentales.
Contribuyó además a la preparación teórica y metodológica de los
profesores.
Palabras clave: habilidades experimentales; química general; ingeniero
mecánico; desarrollo
Abstract
The development of
experimental skills in undergraduate studies occupies a prominent place in the
professional model for the Mechanical Engineering major. The subject General
Chemistry possesses potentials for the professional to acquire the necessary practical
skills that enable him to solve professional problems. This paper presents the
experience of a group of teachers in the design of a system of experimental
skills departing from the experimental activities of this subject, with the
corresponding operationalization and evaluation suggestions. Theoretical and
empirical research methods were used, among which observation, analysis and
synthesis and interviews stand out. The
educational experience demonstrated the relevance and feasibility of its use
through a pedagogical experiment, by achieving in the students transformations
related to the motivation for the solution of professional problems and higher
quality in the learning of the discipline, as well as the elevation of the
results in the development of experimental skills. It also contributed to the
theoretical and methodological preparation of teachers.
Key words: experimental skills; general chemistry; mechanical
engineering; development of experimental skills
Introducción
La ingeniería, según Ramírez et al. (2016), “Es el
conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas a la creación,
perfeccionamiento e implementación de estructuras (tanto físicas como teóricas)
para la resolución de problemas que afectan la actividad cotidiana de la sociedad”
(p. 462). Las tendencias actuales para la enseñanza de la
ingeniería señalan como primer atributo del ingeniero del siglo XXI, la
comprensión de los fundamentos de las ciencias naturales y las ciencias de la
ingeniería. Lo anterior, según Ferro et al. (2021) supone un reto para los
docentes, teniendo en cuenta que los nexos entre las ciencias naturales y las
ciencias de la ingeniería fortalecen los conocimientos básicos que necesitan
los estudiantes en los primeros años de la carrera y que contribuyen a su
formación integral como ingenieros (p. 56).
La enseñanza
de
Para lograr que el estudiante
llegue a planificar estrategias de solución de problemas profesionales y valore
su pertinencia desde la realización de las actividades experimentales, es
necesario la utilización del método científico, que le permite desarrollar
habilidades de: delimitación de incógnitas, formulación de hipótesis para la
solución, diseño de experimentos, acumulación de información para su análisis y
elaboración de conclusiones con corroboración de hipótesis.
Las
habilidades, según Domínguez (2012), en la formación experimental, juegan un
importante papel porque mediante ellas el estudiante lleva a la práctica los
conocimientos, con el objetivo de solucionar las tareas que se le asignan; no
obstante, el conocimiento es una premisa para el desarrollo de la habilidad,
por tanto, toda habilidad se manifiesta a partir de determinados conocimientos,
estos a su vez se expresan concretamente en las habilidades, que están siempre
relacionadas con la realización de determinadas tareas, es decir, en la
actividad del sujeto (p. 45).
Del mismo modo, García (2017) refiere
que, en la enseñanza de
Por tal
motivo, en la actividad experimental se reconoce que existe un grupo de
habilidades que se forman en la manipulación de reactivos, utensilios,
instrumentos y aparatos, donde predominan las acciones motoras, y aunque nunca
se realizan de manera inconsciente, no necesitan de una modelación profunda y
que son las llamadas habilidades experimentales manipulativas. En este caso se
asume la definición de Domingos (2013), “Las
habilidades experimentales manipulativas son aquellas que presentan
características predominantemente motoras, que se forman y desarrollan en el
trabajo con utensilios, aparatos, animales de laboratorio, instrumentos,
equipos, reactivos y todo lo que depende de la manipulación” (p. 69).
La revisión bibliográfica realizada permite determinar
que son múltiples las investigaciones que abordan aspectos relacionados con la
actividad experimental. Entre los autores extranjeros se connota la importancia
de las actividades prácticas en el desarrollo de habilidades experimentales (Carrascosa
et al., 2006). En Cuba las principales aristas en las que se profundiza se
encuentran en el desarrollo de habilidades experimentales: Agüero (1987), Bello
(1993), Estévez (2000) y García (2017).
En tal sentido investigaciones actuales apuntan hacia la
accesibilidad de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones y los
laboratorios virtuales para la reducción de costos y riesgos en prácticas con
sustancias peligrosas, el aprendizaje basado en proyectos para desarrollar
habilidades experimentales, actividades experimentales de Química en el
perfeccionamiento del proceso de enseñanza aprendizaje (Fajardo & Bello,
2022); el desarrollo de habilidades experimentales en Química mediante
laboratorios híbridos (Torres, 2023); la aplicación de instrumentos para medir competencias
para mejorar el desempeño experimental (Fernández & Vargas, 2023) y un sistemas de tareas experimentales para la asignatura Laboratorio químico docente en
disciplina Química General (González et al., 2024), entre otras.
En el proceso de enseñanza-aprendizaje de
Los autores consultados hacen referencia a la distinción
entre formación y desarrollo de habilidades; se coincide con Castañeda (2013)
que asegura que la formación de
habilidades es el proceso de enriquecimiento interior de un ser humano mediante
el cual adquieren, reconocen y dominan por este las acciones y operaciones
esenciales que caracterizan, integran y sintetizan la modelación y el
significado de una habilidad, y se habla de desarrollo cuando domina la acción
y sin variar su significado, enriquece y amplía de modo cualitativo para su
empleo en nuevas situaciones de mayor complejidad ( p. 23).
En cuanto al papel de las
habilidades en la formación experimental, Domínguez (2012) plantea que es
mediante las habilidades que el estudiante lleva a la práctica los
conocimientos, con el objetivo de solucionar las tareas que se le asignan; no
obstante, el conocimiento es una premisa para el desarrollo de la habilidad,
por tanto, toda habilidad se manifiesta a partir de determinados conocimientos,
estos a su vez se expresan concretamente en las habilidades, que están siempre
relacionadas con la realización de determinadas tareas, es decir, en la
actividad del sujeto. En la literatura revisada se describe de forma general la
esencia de las mismas; sin embargo, no se encontraron delimitadas las
operaciones que se siguen para su formación y desarrollo, lo cual ha limitado
el trabajo de formación experimental desde la Química General.
La revisión bibliográfica realizada ha permitido
descubrir carencias en cuanto a la concreción de vías mediante las cuales los
profesores de la disciplina Química se apropien de procedimientos y sus
operaciones para lograr la formación experimental en los estudiantes, en un
proceso de enseñanza-aprendizaje que potencie el vínculo interdisciplinario. Aunque
se ha incursionado en la formación de las habilidades experimentales
por otros investigadores se considera que aún se limitan a los objetivos de
El estudio realizado al
proceso de formación experimental de los estudiantes de esta carrera arrojó
que:
·
Existe predominio de la utilización de técnicas
operatorias reproductivas en la actividad experimental de la Química General y
pobre vínculo con la profesión de los futuros graduados.
·
Insuficiente trabajo diferenciado en la actividad
experimental y poca estimulación de la actividad independiente productiva, lo
que limita el desarrollo de habilidades manipulativas e investigativas con sus operaciones
en el aprendizaje de los estudiantes.
Sobre la base de estas
problemáticas, el objetivo del presente trabajo es socializar la experiencia de
un colectivo de profesores, en el diseño de un sistema de habilidades
experimentales a desarrollar desde las actividades experimentales de esta
asignatura, con su correspondiente operacionalización y sugerencias para su
evaluación.
Materiales y Métodos
La investigación se
desarrolló con un enfoque cualitativo en el que se emplearon los siguientes
métodos:
Métodos de investigación
teóricos:
·
Análisis y síntesis: para determinar las
relaciones existentes entre los contenidos de la carrera de Ingeniería Mecánica
mediante la revisión del plan de estudio y programas, así como para la búsqueda
y el procesamiento de la información acerca del tema y la elaboración de las
tareas experimentales.
·
Inducción-deducción: para determinar las
dificultades existentes en la formación experimental en aras de una mejor
preparación de los estudiantes.
Métodos empíricos:
·
Entrevistas a estudiantes y profesores para
determinar la formación experimental que poseen y las acciones que desarrollan
para contribuir a la misma en los estudiantes.
·
Análisis documental: para constatar, a partir
de la revisión de documentos de la carrera, el nivel de satisfacción de
empleadores; la participación de estudiantes en actividades científico
técnicas, criterios sobre el aprendizaje de los estudiantes en la asignatura
Química General, valoración sobre el tratamiento a la profesionalización del
contenido a través del trabajo metodológico, principales aspectos relacionados
con los campos de acción del ingeniero mecánico que guardan vínculo con la
Química General, disciplinas y asignaturas que desarrollan actividades
experimentales y las habilidades experimentales con mayores dificultades en su
desarrollo.
·
Observación participante: para constatar la
eficacia del sistema de tareas en la formación experimental de los estudiantes
de la carrera de Ingeniería Mecánica en
Para desarrollar la experiencia los autores tuvieron
en cuenta los siguientes aspectos:
·
Análisis del Plan de Estudios E (Ministerio de
Educación Superior [MES], 2018) de la carrera de Ingeniería Mecánica, programa
analítico y estructura de la asignatura y las actividades experimentales con
mayores potencialidades para efectuar la experiencia, objetivos educativos, problemas
profesionales que deben resolver los ingenieros mecánicos, entre lo que se
destaca, participar en la actividad laboral con un nivel de habilidades
técnicas y profesionales que le permitan dar respuesta a problemas que se
presenten a nivel de base desde el momento en que se gradúa.
·
Nivel de preparación de los estudiantes de la carrera
Ingeniería Mecánica en el primer año.
·
Experiencia del colectivo de profesores de la disciplina.
Los autores de este trabajo tuvieron en cuenta lo
planteado por Rodríguez (2021) que enfatiza
en definir y delimitar las operaciones de las habilidades experimentales que se
forman y desarrollan en la enseñanza de la Física General, así como su
evaluación a partir de una técnica experimental; y por Herrera y Lara (2021) quienes
promueven el desarrollo de habilidades experimentales fomentando la importancia
de las acciones psíquicas. Es así que, Rodríguez (2021) define que:
Las
operaciones son aquellos componentes, automatizados e inconscientes, inherentes
a la actividad del individuo, que forman parte de la estructura interna de una
acción, habilidad o hábito, y que constituyen una parte esencial y necesaria de
los procedimientos que estos desarrollan. (pp. 158-176)
A partir de la
experiencia de un grupo de profesores se diseñó un sistema de habilidades
experimentales con su correspondiente operacionalización desde las actividades
experimentales de la asignatura Química General para estudiantes de Ingeniería
Mecánica que favorece la formación de sus modos de actuación:
1.
Modelar las reacciones químicas
Operaciones
·
Identificar las reacciones químicas fundamentales que
intervienen en la actividad experimental
·
Identificar las sustancias reaccionantes y productos en
las reacciones químicas
·
Ajustar por tanteo teniendo en cuenta la ley de
conservación de la masa
·
Conocer las propiedades químicas de las sustancias
reaccionantes y productos.
2.
Proponer procedimientos experimentales
Operaciones
·
Identificar el problema profesional al cual contribuirá
en su solución con la actividad experimental
·
Determinar las condiciones óptimas para desarrollar la
actividad experimental
·
Identificar leyes y teorías de
·
Identificar contenidos de las demás asignaturas, con
énfasis en las de la especialidad relacionados con la actividad experimental
que debe enfrentar
·
Proponer técnicas operatorias que permitan el cumplimento
del objetivo propuesto
·
Determinar las normas de seguridad a tener en cuenta para
el exitoso desarrollo de la actividad experimental.
·
Diseñar aparatos de obtención de ser necesarios
·
Confeccionar el diagrama de flujo.
3.
Adaptar procedimientos experimentales
Operaciones
·
Seleccionar utensilios y equipos acorde con la técnica operatoria.
Sustituir utensilios y/o equipos si fuera necesario, acorde con las normas de
seguridad requeridas
·
Sustituir sustancias, acorde con las particularidades del
proceso químico
·
Representar un nuevo diagrama de flujo, si fuese
necesario.
·
Montar aparatos, si fuera necesario, acorde con las
normas de seguridad exigidas.
4.
Realizar la actividad experimental
Operaciones
·
Realizar el montaje de la actividad experimental, que se
ajuste al procedimiento previsto
·
Trabajar con la técnica operatoria propuesta y aprobada
por el profesor
·
Describir el estado inicial del sistema
·
Observar el transcurso de la reacción sobre la base de
los cambios que ocurren en las propiedades de las sustancias
·
Comprobar que la reacción concluyó y que el objetivo
planteado se logra
·
Procesar los datos y verificar si se cumple el
procedimiento propuesto.
5.
Explicar los resultados de la actividad experimental
Operaciones
·
Describir el estado final del proceso
·
Integrar contenidos de enseñanza-aprendizaje de la
carrera en la explicación de los procesos y fenómenos observados
·
Valorar los resultados obtenidos
·
Formular conclusión de los resultados obtenidos.
Para caracterizar el
proceso de formación experimental en los estudiantes de la carrera Ingeniería
Mecánica de la Universidad de Holguín se determinó como variable dependiente,
el proceso de formación y desarrollo de las habilidades experimentales. Para
ello, se empleó como muestra a 32 estudiantes del primer año de la carrera, de
una población de 64, lo que representa el 50 % de la misma. Se seleccionaron,
además nueve profesores como muestra complementaria vinculados con la
impartición de las asignaturas de la disciplina química en las carreras de
ingenierías.
En la práctica educativa la propuesta se organizó a partir de la aplicación del
método experimentación sobre el terreno. Para ello se siguieron los pasos
propuestos por Chacón (2013):
1.
Diagnóstico inicial a estudiantes
2.
Talleres de socialización con profesores de la disciplina Química sobre la
propuesta.
3.
Modelación de la propuesta como parte de la preparación de los profesores.
4.
Implementación de la propuesta y análisis de los resultados.
Se determinaron cinco
indicadores para evaluar el grado de desarrollo de las habilidades
experimentales: modelar las reacciones químicas (MRQ), proponer
procedimientos experimentales (PPE); adaptar procedimientos experimentales
(APE); realizar la actividad experimental (RAE) y explicar los resultados de la
actividad experimental (ERAE). Se diseñaron, aplicaron y procesaron
instrumentos para conformar la caracterización inicial de los 32 estudiantes en
cada habilidad, en la que los mismos no tenían en cuenta las operaciones a
seguir en la realización de la actividad; los resultados se revelan en la
figura 1. Se asignó un puntaje de uno a cinco a cada estudiante en cada
habilidad acorde con el dominio mostrado según la escala:
• 4,1 a 5, 0 muy alto • 1,5 a 2,0
bajo
• 3,1 a 4,0 alto • 1,0 a 1,4
muy bajo
• 2,1 a 3,0 medio
Se divide el puntaje total entre la cantidad de
habilidades a desarrollar, que en este caso es 5 y se obtiene el nivel
cualitativo de la habilidad para ubicar entre uno y cinco, de esta manera se
valora de muy bajo, bajo, medio, alto o muy alto el desarrollo de la habilidad
experimental. El promedio total es de 1,35.
Al realizar la evaluación de la
actividad experimental para lo que se utilizaron los indicadores planificados,
se detectaron las dificultades siguientes: se muestra un bajo nivel de
desarrollo de habilidades experimentales; varios estudiantes necesitan la ayuda
del profesor o algunos de sus compañeros para la selección y utilización de
métodos y procedimientos que se requieren en la solución de la tarea
experimental, así como para transferir los conocimientos adquiridos e
integrarlos a situaciones nuevas; utilizan la bibliografía orientada por el
profesor, aunque en ocasiones no logra realizar generalizaciones que permitan
determinar lo esencial del material consultado sobre los aspectos de mayor
vínculo con la profesión.
Los datos obtenidos revelan que las habilidades
relacionadas con proponer procedimientos experimentales y adaptar
procedimientos experimentales resultaron las de más bajos resultados, las
cuales exigen mayor dominio de contenido y creatividad por parte de los
estudiantes y la habilidad relacionada con realizar la actividad experimental,
aunque evaluada en la escala de bajo, resultó la de mejores resultados,
fundamentalmente debido a que los estudiantes seguían la técnica operatoria y
recibían orientaciones por parte del profesor durante la actividad
experimental.
De forma general se observó que no existe una correcta
articulación entre los objetivos, el sistema de conocimientos a lograr y las
habilidades a desarrollar; es muy bajo el nivel de desarrollo de habilidades en
las actividades experimentales de la asignatura Química General; no se evalúan
en todos los casos cada una de las operaciones en el desarrollo de habilidades
y falta unidad de criterios en las asignaturas en cuanto a la organización,
planificación, ejecución y evaluación de las prácticas de laboratorio.
Figura 1. Resultados del desarrollo de las habilidades al inicio de la
propuesta. 
A continuación, se propone un ejemplo de actividad experimental en la que
se relaciona la asignatura Química General con la carrera Ingeniería Mecánica:
Problema profesional: ejecutar el
diagnóstico, la planificación y organización de las tareas técnicas de mantenimiento.
Nodo cognitivo: relación estructura–propiedades-aplicaciones de las sustancias que
constituyen los materiales de ingeniería.
Objetivo:
determinar el comportamiento de algunos de los parámetros que influyen en la
calidad del agua a partir de la aplicación de métodos de análisis, lo que
contribuye al desarrollo del rigor científico en los estudiantes en la solución
de problemas profesionales.
Contenido: en
1.
Temperatura
2.
Valor de pH
3.
Conductividad eléctrica
4.
Sedimentación al calentar hasta ebullición
5.
Determinar la dureza
6.
De acuerdo a la dureza determinada por usted, proponga un
método de tratamiento para la misma.
Orientaciones del profesor: relacionadas con las normas de seguridad al
trabajar con reactivos, el cuidado de los útiles de laboratorio, la
comprobación del montaje de los aparatos en sus conexiones, entre otros. Se le
sugiere al estudiante que la forma de presentación sea mediante un informe
escrito que incluya el diagrama de flujo.
Bibliografía
1. Colectivo de autores.
(2010). Química General.
2. Villanueva, M.
(2013). Seguridad y protección en el laboratorio químico. UH.
Análisis y discusión de los resultados
Al aplicar la propuesta a la misma muestra empleada en la
caracterización inicial en la que los estudiantes tuvieron
en cuenta las operaciones para realizar la actividad experimental se comprobó
que los mismos elevaron los resultados en comparación con el diagnóstico
inicial, (figura.2).
Figura 2. Resultados de la medición del desarrollo de habilidades
luego de aplicada la propuesta.
Fuente: Elaboración
propia.
Las habilidades
relacionadas con proponer procedimientos experimentales y adaptar
procedimientos experimentales continuaron siendo las de más bajos resultados,
pero esta vez pasaron del nivel muy bajo a medio y la habilidad realizar la
actividad experimental continuó siendo la de mejores resultados, ahora en el
nivel alto. Promedio 2.91.
Los estudiantes manifestaron satisfacción al conocer las
propiedades de los diversos compuestos químicos, hacer valoraciones y tomar
decisiones, desarrollar habilidades experimentales, habilidades para resolver
problemas profesionales, permitió comprender los procesos de diseño de Elementos
de Máquinas, el desarrollo de un pensamiento ingenieril y vincular la Química
con las asignaturas de la carrera como Ciencias de los Materiales, Procesos Tecnológicos y Resistencia de Materiales,
coincidiendo con Domínguez (2012) , Castañeda (2013) y Ramírez et al. (2016).
El reconocimiento de la necesidad de profesionalizar las
actividades experimentales en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química
General, la identificación de nodos cognitivos, la concepción y diseño de
actividades experimentales profesionalizadas, y la contextualización de las
particularidades de los estudiantes y del entorno comunitario y social a la
planificación de las actividades experimentales, constituyeron evidencias de
las transformaciones logradas en los profesores como efecto de la propuesta.
Estos resultados coinciden con: Castillo (2001), García (2017) y Ferro et al. (2021),
los cuales consideran un reto para los docentes la planificación de la
actividad experimental para la enseñanza de la ingeniería.
Lo que permite inferir que los docentes deben continuar profundizando desde el punto de vista teórico y
metodológico en la determinación y operacionalización de otras habilidades
experimentales, así como en la evaluación de las actividades experimentales y en la
caracterización de los niveles de formación experimental de los estudiantes,
criterio que comparten otros autores como Martín et al. (2018) y Rodríguez et
al. (2021).
En los estudiantes se observaron transformaciones
relacionadas con su actuación en las actividades experimentales, a partir de
lograr en ellos mayor motivación y participación en grupos científicos
estudiantiles, búsquedas bibliográficas en revistas especializadas, incluyendo
algunas en idioma extranjero. Se observó, además, que los mismos identificaron
y se motivaron por la solución a problemas profesionales; profundizaron desde
el punto de vista teórico en temáticas relacionadas con el medio ambiente, los
materiales de ingeniería y su reciclaje, entre otros.
Conclusiones
La asignatura Química
General contribuye con la realización de las actividades experimentales a la
formación experimental profesional del ingeniero mecánico al desarrollar
habilidades intelectuales y prácticas en la operación de los equipos, diseños
de experimentos, así como el muestreo y análisis de los resultados.
Las actividades
experimentales que se realizan en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la
Química General para la carrera de Ingeniería Mecánica demandan en la
actualidad un cambio en su concepción, con el fin de garantizar acciones
profesionalizadas que preparen al estudiante para resolver problemas de su
profesión. La operacionalización de estas habilidades permite identificar las acciones
que debe seguir el estudiante para la formación y desarrollo de las mismas.
En el proceso de formación y desarrollo de
habilidades experimentales de los estudiantes, resulta de gran importancia una
correcta orientación que permitirá la apropiación profesional de los contenidos
de esta ciencia y alcanzar un nuevo peldaño en su desarrollo.
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