El vertiginoso avance tecnológico de finales del siglo XX y comienzos del XXI se ha reflejado en la aparición de nuevas técnicas para el mejoramiento de la enseñanza en general. En años recientes ha habido una evidente masificación de nuevas tecnologías de comunicación, equipos y programas de computación. Los países desarrollados se caracterizan por brindar un alto impulso a las ciencias y tecnologías con el objeto de lograr una mayor difusión y alcance de la educación en todos los niveles de la sociedad. Un gran avance en la utilización de la tecnología computacional en el desarrollo de los métodos de enseñanza se ha extendido a diferentes áreas de la ciencia en particular en química. Se pueden citar varios ejemplos donde se realiza el aprendizaje de la ciencia a través de juegos de computadoras y simulaciones (Honey y Hilton, 2011; Aina, 2013; Weiss, Knowlton, Morrison, 2002). En particular (Njoku y Eze-Odurukwe, 2015; Pekdağ, 2010; Schwartz, Milne, Homer, Plass, 2013; Soika, Reiska, Mikser, 2010) presentan la aplicación de animaciones en el aprendizaje de la química.

El aprendizaje surge de la creación de las condiciones propicias para que el y la estudiante aprenda. Se vinculan los temas o contenidos del programa de un curso con las necesidades, intereses o experiencias cercanas al educando, al permitir que disfrute del aprendizaje y se vuelva autodidacta.

Las teorías del aprendizaje (Conductista, Genético-Cognitiva y Genético-Dialéctica) están basadas en mecanismos estímulo-respuesta como reforzadores de la conducta (Skinner, 1974), estructuras cognitivas internas, los niveles psico-evolutivos (Piaget, 1969 y Bruner, 1966) y los condicionales medio-ambientales (Vygotski, 1982). El uso de medios instruccionales para el aprendizaje, tales como el de programas animados en computadoras, favorece los mecanismos de estímulo-respuesta por la forma interactiva del proceso de la adquisición del conocimiento. Estos programas computacionales pueden considerarse como incentivos reforzadores de una conducta positiva del estudiante hacia el aprendizaje. El uso cotidiano de programas de juegos por computadoras, en el mercado local de software, constituye una experiencia previa (condicionales medio-ambientales) que puede ser usada positivamente en la interacción y comunicación entre el estudiante y un programa educativo. En las nuevas generaciones la familiarización con las computadoras desde la infancia facilita el aprendizaje, debido a que ha habido una evolución mental de las estructuras cognitivas internas del alumno que lo condicionan favorablemente hacia el manejo de un software amigable. Las necesidades, intereses y experiencias cercanas al alumno se han creado dentro de este contexto.

Por una parte, Venezuela, como país minero y de grandes recursos en hidrocarburos, requiere un mayor desarrollo de su industria química para mejorar el valor agregado de sus reservas no renovables. Por estas razones, la educación en la catedra de química es de gran importancia para el progreso de la ciencia y la economía de nuestro país (Nuñez, 2000; Pirela,1996; Sálas-Capriles, 1982). El desarrollo de programas de visualización para la educación en Química se ha generalizado a nivel internacional de una manera sorprendente (Burewicz, Miranowics; 2002), particularmente en los países del primer mundo. En los países en desarrollo se requiere la generación de programas computacionales para el estudio de la ciencia, adaptados a nuestros programas de enseñanza y necesidades. La visualización computacional puede ser una herramienta fundamental para entender un fenómeno químico tanto en el espacio tridimensional como en su aspecto episódico, pues la Química es una ciencia experimental cuyos objetos de investigación están relacionados directamente con el tiempo y el espacio.

En este sentido, la animación no solo puede ayudar a la comprensión de las transformaciones que ocurren en los compuestos químicos (reacciones químicas); sino también, como una herramienta educacional que comprende varios aspectos de las bases del aprendizaje (UNESCO, 2006); de modo que, puede considerarse como un agente que aumente la motivación e incentive el interés por el estudio de la química: al hacerla una actividad divertida y estimulante.

Por otra parte, recientemente se ha estimulado el uso de las herramientas tecnológicas computacionales en los salones de clases, desde su inclusión en el Proyecto Nacional Simón Bolívar, garantizando así el acceso a la educación y al conocimiento a través del uso de TICs. En este sentido, el Proyecto Canaima tiene como objetivo principal el promover la formación integral de los niños y niñas en Venezuela mediante el apoyo de las tecnologías de información libres con la dotación de una computadora portátil a los estudiantes y los docentes de las escuelas nacionales, estatales, municipales, autónomas y las privadas subsidiadas por el Estado.

Entonces, se idea que esta experiencia puede servir como base para plantear la idea de crear un software educativo específico para la presentación de conceptos científicos que explote la interacción directa con el usuario usando los cimientos de la web 2.0. Por ello, este trabajo explica la realización del software EduQuim (aplicación web, 2016), como una herramienta para la enseñanza de la química del 3er año / 9no grado de la educación básica (bachillerato). Y se explica que este software surge como una respuesta a la necesidad de fomentar en los estudiantes el conocimiento del área de química y estimular el estudio de esta asignatura, a fin de mejorar el dominio de los saberes científicos en esta área. Otro aspecto que se aborda es la descripción de la producción del software en base a los requerimientos (personal), las herramientas computacionales empleadas, una representación esquemática de la estructura de la plataforma web, la elaboración de los guiones, la creación de los guiones gráficos o storyboards, las animaciones, los juegos y la evaluación del estudiante. También se plantean las conclusiones y futuros desarrollos de la plataforma web.

La base de esta aplicación (EduQuim, 2016) es la elaboración de una plataforma web que permita al estudiante acceder a los diferentes conceptos del curso del 3er año de química (Venezuela). Para ello se utilizaron herramientas tales como: videos animados, juegos de plataforma, mini-juegos y además se deben elaborar las evaluaciones que permiten medir el proceso de aprendizaje. Los grupos de trabajo para el desarrollo del material de EduQuim fueron conformados de la siguiente manera:

Programadores de la plataforma web.

Esta plataforma se ha construido utilizando lenguajes de programación web para la elaboración de una interfaz que permita al estudiante y al profesor su interacción con el contenido de la misma. Los lenguajes de programación y el esquema del mismo se muestran en la Fig. 1.

Fig 1. Fig 1. Esquema de la estructura de la plataforma web de EduQuim

Se utilizaron los lenguajes de programación PHP (PHP, 2016) y HTML5 (HTML5, 2016) para la codificación de la plataforma. Se usó Laravel (LARAVEL, 2015) como herramienta de trabajo (framework) para el código en PHP y a MySQL como gestor de base de datos (MYSQL, 2016) mientras que en la presentación de HTML se usó CSS3 (CSS3, 2011). La arquitectura de programación que se empleó fue el modelo vista-controlador (MVC) y para el caso de la elaboración de los videos, se utilizaron los programas: Cinema-4D (CINEMA-4D, 2010), Flash-CS6 (FLASH, 2014), Premiere-CS6 (PREMIERE, 2016), Audition (AUDITION, 2013), Camtasia-Studio-7 (CAMTASIA, 2015), Illustator-CS6, (ILLUSTRATOR, 2016) Audacity (AUDACITY, 2016) y After Effects (AFTER EFFECTS, 2015). Algunas animaciones moleculares fueron realizadas a partir de los resultados obtenidos con cálculos cuánticos o dinámica clásica usando la interfaz IVIChem (Sojo, Peraza, Ruette, Sánchez, Acosta, 2012; Sánchez, Peraza, Sojo, Matheus, Coto, Fernandez, López, López, Ruette, 2012). En esta interfaz se emplea el visualizador molecular Jmol (JMOL, 2015) y en otros casos se combina con el editor molecular 3D Avogadro-1.0.1 (AVOGADRO, 2013). También se realizaron filmaciones en laboratorios para mostrar equipos y experimentos.

Realizar las animaciones requiere previamente de la elaboración de guiones donde se describan claramente los conceptos químicos. Para la escritura de los guiones técnicos se empleó una plantilla proporcionada por el equipo de EduQuim. Dicha plantilla es básicamente una tabla donde se indica la escena y un resumen de lo que se espera presentar en la animación. Las animaciones son, en principio, acciones simples e ilustrativas, relativamente fáciles de construir donde los animadores, redactores de guiones e historias y los dibujantes dan a conocer, en forma didáctica, los conceptos que se quieren establecer y mostrar.

En la metodología para la elaboración de los guiones y los videos se consideraron los siguientes pasos y estrategias:

Involucrar a los investigadores del Centro de Química del IVIC, los profesionales asociados a investigación (PAI), técnicos asociados a investigación (TAI) y estudiantes de postgrado en el desarrollo de los guiones técnicos, mediante la aplicación de sus conocimientos en temas específicos relacionados con la química.

Podemos decir que se ha logrado la implementación de una herramienta educativa de fácil acceso, que está disponible en la web para los estudiantes de tercer año de bachillerato, con la finalidad de mejorar y estimular su educación en la química. A través del uso de las TIC´s se puede mostrar a los jóvenes con edades comprendidas entre catorce (14) a dieciséis (16) años, una química sencilla y amigable y que permita al mismo tiempo a los profesores llevar un registro del progreso del estudiante con respecto a la materia. Para ello fue necesario desarrollar una plataforma web donde está incluido todo el material educativo: videos, mini/juegos y juegos. Los siguientes aspectos son necesarios para completar el software educativo:

Se requiere incorporar un módulo en la plataforma web para pruebas de evaluación con una serie de preguntas a responder por tema. Las preguntas las podría elaborar el profesor o el equipo de EduQuim para que se tenga idea del rendimiento del estudiante en exámenes similares a los que se realizan en clases.