Improvements in skill-based learning in Chemical Engineering laboratory practicals through the use of flipped classroom methodology assisted by video tutorial

Abstract

Laboratory practicals in the Industrial Chemical Engineering Bachelor’s Degree are a scenario where students can test their hypotheses, and which facilitate the understanding of theoretical concepts, calculation methodologies and the influence of operating conditions. They foster a learning environment based on the essential competencies of 'learning to know', 'learning to do', 'learning to live together' and 'learning to be'. However, these subjects require individualized attention so that our students can fully understand what, how and why they should do. When the groups of students are large, the teacher cannot provide quick advice to everyone and the student may face technical difficulties due to their lack of previous experience in laboratory environments. This fact usually leads to student’s insecurity and poor learning of lab-work skills. This study shows evidence of improvements in learning when implementing the flipped classroom teaching methodology based on the use of video tutorials in experimental subjects. The video tutorials, carefully designed to cover both fundamental concepts and experimental procedures in laboratory practicals, generate a more autonomous learning environment and a more active role of the student in his/her own learning process compared to traditional methods. In fact, 100% of the students rated the overall use of the video tutorials in these laboratory practicals with a score of 4-5 out of 5. It is noticeable that the use of the video tutorials made the students feel more confident in facing their assignments. Furthermore, 92% considered that this teaching innovation should be extended to all the experimental subjects that make up their study programme.

Las prácticas de laboratorio del Grado en Ingeniería Química Industrial son un escenario donde los estudiantes pueden contrastar sus hipótesis, y que facilitan la comprensión de conceptos teóricos, metodologías de cálculo y la influencia de las condiciones de operación. Fomentan un entorno de aprendizaje basado en las competencias esenciales de “aprender a conocer”, “aprender a hacer”, “aprender a vivir juntos” y “aprender a ser”. Sin embargo, estas materias requieren de una atención individualizada para que nuestros estudiantes puedan entender plenamente qué, cómo y por qué deben hacer. Cuando los grupos de estudiantes son grandes, el profesor no puede brindar consejos rápidos a todos y el estudiante puede enfrentar dificultades técnicas debido a su falta de experiencia previa en ambientes de laboratorio. Este hecho suele conducir a la inseguridad de los estudiantes y a un pobre aprendizaje de las habilidades para el trabajo de laboratorio. Este estudio muestra evidencia de mejoras en el aprendizaje al implementar la metodología de enseñanza de aula invertida basada en el uso de videotutoriales en materias experimentales. Los videotutoriales, cuidadosamente diseñados para cubrir tanto conceptos fundamentales como procedimientos experimentales en las prácticas de laboratorio, generan un ambiente de aprendizaje más autónomo y un papel más activo del estudiante en su propio proceso de aprendizaje en comparación con los métodos tradicionales. De hecho, el 100% de los estudiantes valoró el uso general de los videotutoriales en estas prácticas de laboratorio con una puntuación de 4-5 sobre 5. Llama la atención que el uso de los videotutoriales hizo que los estudiantes se sintieran más seguros a la hora de afrontar sus asignaciones. Además, el 92% consideró que esta innovación docente debería extenderse a todas las materias experimentales que componen su plan de estudios.

Les pràctiques de laboratori del Grau d’Enginyeria Química Industrial són un escenari on els estudiants poden provar les seves hipòtesis, i que faciliten la comprensió dels conceptes teòrics, les metodologies de càlcul i la influència de les condicions de funcionament. Fomenten un entorn d’aprenentatge basat en les competències essencials d’”aprendre a saber”, “aprendre a fer”, “aprendre a conviure” i “aprendre a ser”. Tanmateix, aquestes matèries requereixen una atenció individualitzada perquè els nostres alumnes entenguin perfectament què, com i per què han de fer. Quan els grups d’alumnes són nombrosos, el professor no pot donar un assessorament ràpid a tothom i l’estudiant pot trobar dificultats tècniques per la seva manca d’experiència prèvia en entorns de laboratori. Aquest fet sol conduir a la inseguretat dels estudiants i a un mal aprenentatge de les habilitats de treball de laboratori. Aquest estudi mostra evidències de millores en l’aprenentatge a l’hora d’implementar la metodologia d’ensenyament flipped classroom basada en l’ús de videotutorials en assignatures experimentals. Els videotutorials, curosament dissenyats per cobrir tant conceptes fonamentals com procediments experimentals en pràctiques de laboratori, generen un entorn d’aprenentatge més autònom i un paper més actiu de l’estudiant en el seu propi procés d’aprenentatge en comparació amb els mètodes tradicionals. De fet, el 100% dels estudiants van valorar l’ús global de les videotutorials en aquestes pràctiques de laboratori amb una puntuació de 4-5 sobre 5. Es nota que l’ús de les videotutorials va fer que els estudiants se sentissin més segurs per afrontar el seu encàrrecs. A més, el 92% considera que aquesta innovació docent s’hauria d’estendre a totes les matèries experimentals que integren el seu pla d’estudis.