En este trabajo se diseñó un material didáctico -cómic- como apoyo en el procesode aprendizaje de la espectroscopia en el infrarrojo, para alumnos de laslicenciaturas en Química Farmacéutica Biológica, Ingeniería Química y Biología.En los cómics se abordan de manera concreta los fundamentos teóricos acerca delo que es la espectroscopia, la radiación infrarroja y cómo ésta últimainteractúa con las moléculas orgánicas; además de los principios básicos quepermitieron a los estudiantes iniciar la interpretación de un espectro en elinfrarrojo. Mediante un cuestionario de evaluación aplicado a 118 alumnos queleyeron los cómics, seguido de un análisis estadístico de los datos, sedeterminó que el material didáctico presentado influyó significativamente demanera positiva en el proceso de aprendizaje de los alumnos.

La espectroscopia es una área que forma parte de la química analítica, estáconstituida por varias técnicas de análisis instrumental que incluyen en suaplicación métodos basados en la interacción de la radiación electromagnética con lamateria, teniendo como objetivo identificar la estructura o determinar laconcentración de moléculas orgánicas e inorgánicas presentes en una muestra deinterés particular (Silva et al.,2018; Silverstein, 1998).

Dentro de las técnicas de análisis instrumental, la espectroscopia en el infrarrojo(IR) tiene su aplicación en la identificación de los grupos funcionales presentes enlas moléculas orgánicas. Es esencial en varias áreas de la química como son lasíntesis orgánica, ciencia de los materiales, agricultura, biotecnología, cienciasde la tierra, de la atmósfera, control medio ambiental, industria alimentaria,química forense, industria del petróleo, industria farmacéutica, industria textil,entre otras; con la ventaja de ser un procedimiento no destructivo y emplearmuestras en estado líquido, sólido o gaseoso (Stuart, 2004; Vosegaard,2018).

La espectroscopia en el infrarrojo es una técnica de determinación estructural clave,por lo cual no es sorprendente que muchos libros de texto de química orgánica ledediquen al menos un capítulo a este método de caracterización (Connor, Finkenstaedt-Quinn, & Shultz,2019).

En la Facultad de Estudios Superiores Zaragoza (FES-Z UNAM), en el Plan de Estudiosde las carreras de Química Farmacéutica Biológica, Ingeniería Química y Biología, apartir del tercer hasta el noveno semestre se imparten laboratorios que incluyen ensu trabajo docente el estudio de moléculas orgánicas a través del análisis einterpretación de un espectro en el infrarrojo, esta aplicación continúa en diversosproyectos de servicio social y tesis; sin embargo, no se tiene considerado en elcurrículo escolar de las carreras a la enseñanza de la espectroscopia en elinfrarrojo como una asignatura formal, por lo que se hace necesario buscaralternativas para fortalecer el proceso de enseñanza-aprendizaje en esta área delconocimiento, explorando estrategias novedosas a través de la generación demateriales didácticos que fortalezcan el aprendizaje de esta técnica analítica y suvinculación a problemas reales.

En la enseñanza en el IR se han probado varias aproximaciones, las cuales incluyen eluso de un modelo físico de bolas y resortes que permite a los alumnos entenderconceptos básicos de la técnica, tales como la naturaleza de las vibraciones detensión y flexión de enlaces (Wright &Oliver-Hoyo, 2019).

Se ha presentado también un modelo mecánico interactivo que muestra de maneraseparada las vibraciones de los átomos presentados como bolas plásticas, paradescribir las absorciones características de la molécula de benzocaína; taldispositivo ocupa motores eléctricos que generan el movimiento de las esferas (Hartman, 1976).

Con el avance de los métodos computacionales, la técnica del modelado molecular decompuestos organometálicos, también se ha aprovechado para la enseñanza de laespectroscopia en el IR (Wang, 2012).Adicionalmente, un enfoque simple de enseñanza que utiliza reglas heurísticas hasido propuesto para facilitar la identificación de ciertos grupos funcionales en elIR, y de esa manera evitar que los estudiantes comparen continuamente el espectroproblema con las tablas de referencia (McMinn,1984). Finalmente, se ha propuesto un enfoque de enseñanza del IR basadoen la indagación y el descubrimiento, que se apoya en tarjetas y fichas fácilmentemanipulables como herramienta visual (Bennett &Forster, 2010).

Por otro lado, las ilustraciones y los modelos visuales son de vital importancia parael aprendizaje de las ciencias en general, y de manera particular de la química, yaque parece ser casi imposible estudiarla sin la ayuda de imágenes, debido a que laciencia central es una ciencia visual. Algunos autores hanpuntualizado el hecho de que la combinación de ilustraciones con texto esespecialmente benéfica para el aprendizaje, ya que se fomenta la codificación dualde los contenidos (Dickmann, Opfermann, Dammann,Lang, & Rumann, 2019).

Debido a la importancia de los elementos visuales en el aprendizaje, es que lascaricaturas se han utilizado en la enseñanza de la química, debido a que promuevenun genuino interés de los estudiantes en el salón de clases, a la vez que facilitanla presentación de nuevas ideas, conceptos y actitudes. Se ha mencionado que unasimple imagen puede cambiar la dinámica de un grupo de alumnos inyectando humor enla clase (Kennepohl & Roesky, 2008).

Los libros de cómics son una fuente de entretenimiento para jóvenes y adultos,pilares en la cultura popular, muchos de ellos son obras con excelente trabajoartístico y que contienen un fuerte valor nostálgico para los coleccionistas; aunquetambién pueden ser un recurso de información accesible para distintos temas,incluyendo a la ciencia química (Carter, 1988;Farinella, 2018). Por medio de los cómicsse ha ilustrado la vida de grandes químicos como Joseph Priestley, Dmitri Mendeleevy Antoine Lavoisier, así como sus valiosas aportaciones (Carter, 1989). Los cómics también se han utilizado para enseñartemas de seguridad en el laboratorio de química, con personajes como Flash y Batmancomo los protagonistas (Di Raddo, 2006). Eluso de cómics y fotocómics para dar instrucciones experimentales en laboratorios dequímica también está documentado (Affeldt, Meinhart,& Eilks, 2018; Zeiner, Viehauser,& Steiner-Friedmann, 2019).

Adicionalmente, se han descrito las bondades de realizar reacciones en microescala enun laboratorio de química utilizando el popular cómic de Archie (Szafran, Pike, & Singh, 1994), lo quegeneró gran interés en la comunidad universitaria y académica. Finalmente, el manga-un género japonés de novela gráfica similar al cómic americano- se ha utilizadopara enseñar temas de seguridad en manejo de sustancias químicas, en universidadesde Japón, Taiwán y Tailandia (Kumasaki etal., 2018).

En el pregrado resulta importante iniciar con la caracterización de la estructuramolecular como una práctica fundamental de la química orgánica, que generalmente selogra a través del análisis espectroscópico, donde la espectroscopia infrarroja esuna técnica de análisis instrumental de gran utilidad, que además tendrá repercusiónen el desarrollo profesional de los futuros egresados (Silva et al., 2018). La interpretación yanálisis de un espectro en el infrarrojo es un aspecto inherente de esta práctica,pero a pesar de su importancia es poca la atención que se da a este proceso; talproblemática muchas veces se origina dada la naturaleza compleja de lainterpretación espectral. Para que los estudiantes interpreten correctamente unespectro en el infrarrojo deben conocer la estructura y propiedades electrónicas delos grupos funcionales, así como hacer uso de las tablas de referencia, yfinalmente, comprender cómo interactúan las moléculas con la radiaciónelectromagnética (Connor, Op.Cit.).

El aprendizaje de la espectroscopia en el IR requiere del diseño de nuevasestrategias educativas que sean atractivas visualmente y que permitan a losestudiantes de química razonar y aplicar sus conocimientos de espectroscopia para lainterpretación de espectros de IR reales; esto con la intención de que se sientanmotivados a continuar desarrollando esta área de estudio. En el presente trabajo seutilizaron a los cómics como un recurso didáctico para facilitar el aprendizaje dela espectroscopia en el IR, principalmente en alumnos de la carrera de QuímicaFarmacéutica Biológica (QFB), pero también en las carreras de Ingeniería Química yBiología de la FES-Z UNAM.

Para el diseño del material didáctico (cuadernillo de comics), se consideraronaspectos básicos de la espectroscopia en el infrarrojo e interpretación de losespectros. Fueron diseñados mediante la plataforma en línea Pixton (Goodinson & Goodinson, 2008-2020) deorigen canadiense, registrando una cuenta para profesorado. Se eligió dichaplataforma por ser una poderosa herramienta de escritura visual accesible desdecualquier navegador web (Lee, 2013). Lafacilidad con la que se puede trabajar en la plataforma Pixton permitió generartres cómics con los siguientes títulos: 1. "¿Qué es la espectroscopiainfrarroja?", 2. "La radiación infrarroja y las moléculasorgánicas" y 3. "Interpretación de espectros en elinfrarrojo"

Cada uno de los capítulos se escribió utilizando continuas "rupturas de lacuarta pared" en las viñetas (Miller,2014); es decir, diálogos de tipo personaje-lector, ocupando ellenguaje técnico -cuando se requirió- y manteniendo un trato informal en losdiálogos de los personajes hacia el lector, como una estrategia para conseguirla confianza e interés de los estudiantes en el material didáctico.

Para facilitar el acceso del material a los alumnos, los tres capítulos seorganizaron en un cuadernillo, del cual se imprimieron 1000 ejemplares, quefueron distribuidos a estudiantes y profesores de tercer a noveno semestre de lacarrera de QFB de acuerdo con la demanda, como un apoyo a los proyectos dedocencia que requieren de la espectroscopia en el IR. Los tirajes posterioresfueron distribuidos ocasionalmente a otras carreras como Ingeniería Química yBiología. Es importante mencionar que los cómics pueden consultarse ydescargarse en línea de manera libre por cualquier persona interesada (Castillo-Granada et al.,2017).

Cabe señalar que el material didáctico fue evaluado y aprobado por el ComitéAcadémico de la Carrera de QFB, antes de realizar su impresión ydistribución.

Con la finalidad de evaluar el impacto del cómic en el aprendizaje de losestudiantes, se diseñaron dos cuestionarios, contando con la participación de ungrupo de tres profesores que poseen conocimiento en el tema de la espectroscopiaen el infrarrojo.

El primer cuestionario, denominado Prueba A (el cual se aplicó antes demostrarles el cómic a los alumnos para medir sus conocimientos previos sobre eltema) estaba conformado por una tabla de información (para registrar el semestrey la asignatura que los estudiantes cursaban, y asignarles un número de folio),seguida de una lista con seis preguntas abiertas, que se muestran acontinuación:

El segundo cuestionario, denominado Prueba B, (el cual se aplicó a los alumnosdespués de leer los cómics), estaba conformado por las seis preguntas incluidasen la Prueba A, además de una consulta de opinión que se formuló con elpropósito de conocer la percepción de los estudiantes acerca del materialdidáctico. La consulta de opinión estuvo formada por cinco ítems en una escalatipo Likert, los cuales se muestran a continuación:

En la consulta de opinión, los estudiantes podían elegir para cada pregunta solouno de los siguientes cuatro niveles: Totalmente de acuerdo, de acuerdo, endesacuerdo y totalmente en desacuerdo. Adicionalmente, se incluyó un apartadopara que los alumnos escribieran comentarios si así lo deseaban.

La aplicación de los cuestionarios se llevó a cabo en grupos de alumnos detercero, cuarto y octavo semestre de la carrera de QFB, en horarios y espaciosdestinados para la actividad, en el siguiente orden:

El número de alumnos participantes en la evaluación se describe en la Tabla 1.

Las Pruebas A y B fueron evaluadas por tres profesores, que cuentan con elconocimiento y experiencia en el área de química orgánica y en especial deespectroscopia en el infrarrojo, utilizando una rúbrica de evaluación quepermitió asignar una calificación de 0 a 10 a cada alumno, antes y después deleer el cómic. Las pruebas estadísticas se llevaron a cabo utilizando elsoftware IBM SPSS STATICS V21.

Los resultados de la consulta de opinión fueron agrupados según su frecuencia porcada ítem, con lo cual se generó un diagrama de barras. Es importante mencionarque de los 118 encuestados, solo un alumno no contestó la encuesta deopinión.

Para el diseño de los cómics se abordó el contenido de manera lúdica, en forma dediálogo, con un lenguaje sencillo, agradable y divertido, dirigido a profesores yprincipalmente estudiantes; considerando que estos últimos hayan cursado previamenteel nivel básico de química orgánica de acuerdo al Plan de Estudios de las carreras alas que va dirigido este material: Biología, Ingeniería Química y QFB. En elmaterial presentado se buscó plantear de una forma más amigable la información, paracaptar la atención de los alumnos y de los docentes; además, se incluyó de formaconcreta el fundamento teórico sobre la espectroscopia en el IR, la interacción dela radiación infrarroja con la materia y los principios básicos para lainterpretación de espectros, que permitan iniciar con la interpretación de unespectro en el IR. Algunas de las imágenes de los cómics generados, se muestran enla Figura 1.

El análisis estadístico para los grupos evaluados utilizando la prueba de Wilcoxonmostró una diferencia significativa positiva en el desempeño de los estudiantes detercero, cuarto y octavo semestre, después de leer el comic; en todos los casosmejoraron su puntuación en la prueba B. Los resultados se muestran en la Tabla 2 y en la Gráfica 1.

Los resultados estadísticos sugieren que estos cómics son una herramienta quefacilita la adquisición de conocimientos de la espectroscopia infrarroja; mejorandoen el corto plazo el desempeño de los alumnos en la prueba escrita. Cabe señalar quelos efectos en el aprendizaje a largo plazo no fueron evaluados en este trabajo.

Es importante aclarar que la información contenida en estos cómics no sustituye laasesoría del profesor o la información adquirida de un libro o una revistacientífica; sin embargo, puede considerarse un valioso apoyo para el fortalecimientode la búsqueda de información y la adquisición de conocimiento; a la vez que altratarse de un recurso visual atractivo, podría fomentar el interés de los alumnospor la espectroscopia en el IR.

Con respecto a la percepción de opinión de los alumnos acerca del material didáctico,considerando los siguientes ítems: (1) el uso de este material me motivó a conocermás acerca de la espectroscopia IR, (2) el lenguaje utilizado en el cómic me fue defácil comprensión, (3) este material me ayudó a comprender el fundamento de latécnica, (4) este material es de ayuda para saber qué es un espectro en elinfrarrojo y (5) la presentación del tema de espectroscopia IR empleando cómics meayudó a entender mejor la técnica del IR; al agruparlos por frecuencias se obtuvo laGráfica 2, la cual mostró que lasapreciaciones de los alumnos fueron favorables, al encontrarse principalmente dentrode las categorías "Totalmente de acuerdo " y "De acuerdo".

Finalmente, los estudiantes emitieron comentarios favorables respecto al materialdidáctico, entre los que cabe mencionar: "Explica muy bien los conceptos, mefue de gran ayuda", "también deberían elaborar un material así deresonancia magnética nuclear" y "me parece que esta estrategia ayuda adigerir mejor la información del curso".

En un futuro cercano, se contempla la reimpresión de nuevos tirajes del materialdidáctico, así como llevar a cabo el diseño de un instrumento que permita evaluar elaprendizaje a largo plazo de los alumnos que utilizan el cómic; lo anteriorconsiderando un mayor número de estudiantes involucrados, incluyendo a los alumnosde las Carreras de Ingeniería Química y Biología.

El análisis estadístico mostró que existe una diferencia significativa entre eldesempeño de los estudiantes al realizar las pruebas escritas de conocimientos deespectroscopia en el IR, antes y después de leer el cuadernillo "Cómics comomedio de aprendizaje de la espectroscopia de infrarrojo"; lo anterior setraduce en que el material presentado apoya el reforzamiento del conocimiento de latécnica de espectroscopia en el infrarrojo, en el corto plazo; este materialdidáctico podría resultar de interés para alumnos y profesores de licenciaturasafines al área química. Aunado a que en el contexto actual de la pandemia deCovid-19, la FES-Z UNAM busca la implementación de un modelo educativo híbrido, porlo que este cómic podría ser considerado un recurso valioso para el apoyo al procesode aprendizaje de la espectroscopia en el IR.