Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 7 No. 9.1
Edición Especial IX
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COMPOSTAJE ORGÁNICO COMO LABORATORIO VIVO PARA EL APRENDIZAJE
BASADO EN RETOS DE QUÍMICA Y BIOLOGÍA
ORGANIC COMPOSTING AS A LIVING LABORATORY FOR CHALLENGE-BASED
LEARNING IN CHEMISTRY AND BIOLOGY
Autores: ¹Joe Ronald Vélez Ulloa, ²Nadea Sofía Martínez Almeida,
3
Daniela Roxana Delgado
Rivera,
4
Christian Javier Acosta Soledispa y
5
Karla Susana Humanante Medrano.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0009-0006-6095-887X
²ORCID ID: https://orcid.org/0009-0008-0111-2692
3
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-8981-1727
4
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0005-2027-5866
5
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0000-5190-1720
¹E-mail de contacto: joe.velezu@ug.edu.ec
²E-mail de contacto: nadea.martineza@ug.edu.ec
³E-mail de contacto: daniela.delgador@ug.edu.ec
4
E-mail de contacto: christian.acosta@ug.edu.ec
5
E-mail de contacto: karla.humanantem@ug.edu.ec
Afiliación:
1*2*3*4*5*
Universidad de Guayaquil, (Ecuador).
Artículo recibido: 20 de Agosto del 2026.
Artículo revisado: 22 de Agosto del 2026.
Artículo aprobado: 24 de Agosto del 2026.
¹Profesor de Segunda Enseñanza especialización Químico Biológicas, graduado de la Universidad de Guayaquil, (Ecuador). Máster en
Pedagogía con mención en Docencia Universitaria, graduado de la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua Managua, (Nicaragua).
²Estudiante de la Universidad de Guayaquil, (Ecuador).
4
Licenciado en Enfermería, graduado de la Universidad de Guayaquil, (Ecuador).
5
Estudiante de la Universidad de Guayaquil, (Ecuador).
Resumen
La enseñanza de la Química y la Biología
encuentra limitaciones ante una presentación
del contenido de forma abstracta y,
fundamentalmente, despegada de las
situaciones experimentales. El presente estudio
que se expone a continuación pretende evaluar
el compostaje orgánico en un vivero-laboratorio
vivo como un medio de aprendizaje basado en
retos en tanto que medio para desarrollar las
competencias científicas en los estudiantes.
Para ello se llevó a cabo una investigación
cuantitativa de tipo descriptiva y
preexperimental longitudinal con 70 estudiantes
de segundo, sexto y noveno semestre de la
carrera de Pedagogía de las Ciencias
Experimentales de la Química y Biología de la
Universidad de Guayaquil, seleccionados de
forma intencionada. La intervención en la que
consistió el trabajo se centró en la prueba de
sistemas de compostaje aeróbicos; control de
temperatura y pH; bitácoras de campo; y
grabado de balances de masa. A su vez, se
aplicó una ficha comparativa de valoración
antes y después de la intervención, organizada
en cuatro indicadores de competencia científica
y analizó la muestra de 1794,1 gramos en el
laboratorio ECUSCIENCE S.A. mediante los
métodos Kjeldahl, espectrofotometría UV-VIS
y absorción atómica. El análisis del pretest y del
postest hizo manifiesto incrementos de 56
puntos porcentuales en modelamiento, 76 en
cuantificación, 73 en resolución de problemas y
67 en indagación. La muestra presentó 1,55 %
de nitrógeno, 372,41 mg/kg de fósforo y 1,094
cmol+/kg de potasio. Se concluyó que el
compostaje del mismo facilitó la comprensión
de fenómenos fisiológicos, químicos y
biológicos; que permitió relacionar la práctica
de las competencias experimentales con la
gestión sostenible de los residuos universitarios.
Palabras clave: Aprendizaje basado en retos,
Compostaje orgánico, Competencias
científicas, Ciencias experimentales, Vivero,
Laboratorio vivo.
Abstract
Experiments in Chemistry and Biology present
challenges when theoretical knowledge is used
purely abstractly and not linked with real
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experiments. This issue becomes particularly
important in adult education when one needs to
deal with limited curricula to find the integrated
solutions involving some theoretical
knowledge, experiments, and environmental
issues solved at educational institutes through
active student participation. The objective of
this research was to investigate the potential use
of organic composting in a living nursery-
laboratory as a challenge-based learning
method through the enhancement of student
competencies in science. Quantitative,
descriptive, longitudinal, and pre-experimental
research was conducted with 70 second-year,
sixth-year, and ninth-year students of the
Pedagogy of Experimental Sciences in
Chemistry and Biology program at the
University of Guayaquil. The chosen group
participates in the research intentionally. The
study includes aerobic composting, temperature
and pH monitoring, field logs collection, and
mass balance problem resolution. During the
research, a comparative assessment record was
made before and after the intervention in order
to build four indicators of scientific
competence. The sample of compost weighed
1,794.1 grams and was analyzed with the help
of the Kjeldahl method and atomic absorption.
As a result of the pre-test and post-test analysis,
the following improvements were achieved: 56
percentage points in the modeling, 76 points in
quantification, 73 points in problem solving,
and 67 in inquiry. It was also discovered that the
sample contained 1.55% of nitrogen, 372.41
mg/kg of phosphorus, and 1.094 cmol+/kg of
potassium. Therefore, it can be investigated that
composting permits comprehensive
understanding chemical and biological
phenomena and improves experimental skills.
Keyword: Challenge-based learning;
Organic composting; Scientific
competencies; Experimental sciences; Living
nursery-laboratory.
Sumario
O ensino de Química e Biologia apresenta
dificuldades quando os conteúdos são
abordados de forma abstrata e desconectados de
situações experimentais. Estas dificuldades
tornam-se mais evidentes na modalidade
noturna, que necessita de recursos
contextualizados e práticas adequadas ao tempo
disponível. O objetivo deste trabalho foi avaliar
a compostagem orgânica em um viveiro-
laboratório vivo como estratégia de
aprendizagem baseada em desafios para o
fortalecimento das competências científicas das
estudantes. Desenvolveu-se uma pesquisa
quantitativa, descritiva e pré-experimental
longitudinal com 70 discentes do segundo,
sexto e nono semestres do curso de Pedagogia
das Ciências Experimentais em Química e
Biologia da Universidade de Guayaquil,
selecionados intencionalmente. A intervenção
contou com sistemas de compostagem aeróbica,
monitoramento da temperatura e do pH,
registros de campo e resolução de balanços de
massa. Utilizou-se uma ficha comparativa de
avaliação, aplicada antes e depois da
intervenção e organizada em quatro indicadores
de competência científica. Uma amostra de
1.794,1 gramas foi analisada no laboratório
ECUSCIENCE S.A. pelos métodos Kjeldahl,
espectrofotometria UV-VIS e absorção
atômica. A análise dos dados do pré-teste e pós-
teste evidenciou aumentos de 56 pontos
percentuais em modelagem, 76 em
quantificação, 73 em resolução de problemas e
67 em investigação. A amostra apresentou
1,55% de nitrogênio, 372,41 mg/kg de fósforo e
1,094 cmol+/kg de potássio. Conclui-se que a
compostagem facilitou a compreensão de
fenômenos químicos e biológicos, fortaleceu as
competências experimentais e vinculou a
aprendizagem à gestão sustentável dos resíduos.
universitários.
Palavras-chave: Aprendizagem Baseada Em
Desafios; Compostagem Orgânica;
Competências Científicas; Ciências
Experimentais; Viveiro-Laboratório Vivo.
Introducción
La enseñanza universitaria de la química y la
biología se enfrenta al reto de lograr que los
alumnos sean capaces de relacionar los modelos
teóricos con fenómenos que puedan observar y
problemas de su contexto. Cuando contenidos
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como por ejemplo la cinética química, la
termodinámica, la estequiometría y el
metabolismo celular son tratados
fundamentalmente mediante explicaciones
expositivas y mediante ejercicios de ínfima
contextualización, puede resultar difícil
entender cómo se aplican las explicaciones allí
presentes a los sistemas biológicos reales.
En formación inicial del profesorado, los
procesos de construcción y seguimiento de un
biorreactor de compostaje permiten articular los
conocimientos científicos con las decisiones
pedagógicas relacionadas mediante la
planificación, la observación y la explicación de
fenómenos experimentales (Dragnić y
Anderson, 2025). El aprendizaje basado en
retos es una metodología activa que orienta el
proceso de educación en torno a problemas
reales cuya solución requiere investigación,
colaboración, toma de decisiones y la aplicación
práctica del conocimiento. Las últimas
revisiones sobre esta metodología nos hacen ver
que está "caracterizada por el aprendizaje
basado en problemas reales, la cooperación, la
autonomía del alumnado y la producción de
soluciones contextualizadas", aunque su
implementación es variable en instituciones y
disciplinas (Leijon et al., 2022; Galdames et al.,
2024).
Su implementación ha de contemplar la
definición del reto, la definición de resultados
de aprendizaje medibles y el acompañamiento
por parte del docente que guíe la investigación
y la toma de decisiones de los estudiantes
(Doulougeri et al., 2024; Van den Beemt et al.,
2023). Su implementación en la educación
superior permite integrar contenidos
disciplinares y múltiples competencias
vinculadas a la resolución de problemas o el
desarrollo de situaciones; sin embargo, la
efectividad depende del acompañamiento
docente, de la definición del reto, del acceso a
recursos y de la adecuada interrelación entre
estos y los resultados de aprendizaje (Leijon et
al., 2022). Las experiencias desarrolladas en las
diferentes instituciones también evidencian que
esta metodología puede implementarse en
distintos contextos, siempre que el reto sea
significativo y contemple la activa participación
del alumnado (Van den Beemt et al., 2023).
En el ámbito de las ciencias experimentales el
compostaje es uno de los procesos efectivos que
permiten poner en marcha este tipo de
aprendizaje, constituyendo un proceso
biológico aerobio que permite que los residuos
orgánicos sean transformados por los
microorganismos en un material estabilizado y
potenciado en nutrientes. La eficiencia del
compostaje depende de la sinergia entre las
comunidades de microorganismos, la
naturaleza de los residuos y del control de
diversas variables como temperatura, pH,
humedad, aireación y relación carbono-
nitrógeno entre otros (Gaspar et al., 2022; Noor
et al., 2024).
En el desarrollo de este proceso se dan cambios
físicos, químicos y biológicos que pueden ser
analizados a partir de variables tales como
temperatura, pH, humedad, aireación, la
relación carbono-nitrógeno y la disponibilidad
de nutrientes. El estudio de las variables
indicadas posibilita entender la sucesión de las
fases mesófila, termófila, de enfriamiento y
maduración; así como los cambios que sufre la
materia orgánica mediante la actividad de la
biota microbiana (Gaspar et al., 2022). La
madurez del compost no se debería determinar
en función de un solo parámetro, sino que debe
obtenerse valorando conjuntamente indicadores
fisicoquímicos, microbiológicos y enzimáticos
(El Fels et al., 2024). Desde la Química, el
compostaje ofrece la posibilidad de estudiar las
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reacciones exotérmicas, la velocidad de
reacción, los balances de masa, la relación entre
reactivos y productos y los cambios en la
composición de los materiales; desde la
Biología, estudiar la actividad de
microorganismos descomponedores, las rutas
aerobias metabólicas, la mineralización de
nutrientes y la interacción entre los factores
bióticos y abióticos. De este modo, la
compostera puede ser utilizada como un reactor
orgánico y al mismo tiempo como un recurso
didáctico para observar procesos que
normalmente se explican de forma separada en
distintas asignaturas. Resulta esencial controlar
las condiciones fisicoquímicas para poder
entender correctamente el proceso.
La temperatura se presenta como un parámetro
que puede dar cuenta de la actividad microbiana
y también de las etapas de la descomposición y
el pH muestra las variaciones en función de la
formación de ácidos orgánicos, de la
degradación de proteínas o de la liberación de
compuestos nitrogenados. La relación C/N, la
aireación y la humedad también determinan la
velocidad de degradación y la calidad del
producto final; incluso, los estudios
experimentales muestran que el control de estas
variables favorece la transformación de
residuos y la producción de compost estable en
términos de su potencial de uso como
biofertilizante (Gaspar et al., 2022). En
Ecuador, el compostaje puede considerarse un
proceso ambiental y productivamente
importante.
Jara et al. (2017) evaluaron residuos de
mercados y actividades de jardinería en la
provincia de Chimborazo y demostraron que se
podían obtener fertilizantes orgánicos a partir
de estos, mediante procesos controlados. Los
autores se ocuparon de registrar la evolución de
la temperatura, la pérdida de materia orgánica y
las características fisicoquímicas y agronómicas
del producto transformado. Esos resultados
muestran cómo el aprovechamiento de los
residuos orgánicos puede servir de recurso para
disminuir la disposición inadecuada de los
mismos y recuperar nutrientes para su uso
agrícola, particularmente en el caso de Ecuador
(Jara et al., 2017). Y además del uso ambiental,
el compostaje puede servir de experiencia para
la formación de los futuros docentes de
ciencias. Un reciente estudio con futuros
docentes en formación empleó la construcción,
el seguimiento, el análisis y la modificación de
un biorreactor de compostaje como recurso para
el fortalecimiento de conocimientos científicos
y pedagógicos, mostrando que este recurso
también permite integrar experimentación y
preparaciones didácticas (Dragnić y Anderson,
2025).
De este modo, el vivero-laboratorio vivo deja de
ser solo un espacio físico y se convierte en un
ambiente educativo donde los estudiantes
recogen datos, realizan bitácoras, interpretan
cambios fisicoquímicos, contrastan resultados y
dan explicaciones justificadas mediante
evidencias. Sin embargo, aún no hay evidencia
contextualizada del uso del compostaje como
reto interdisciplinario en la formación de
docentes de Química y Biología.
Específicamente, se necesita saber si la
articulación de estudiantes de cursos diferentes
permite desenvolver los contenidos de Biología
General, Química Orgánica y Bioquímica,
además de potenciar competencias como el
modelamiento, la cuantificación, la indagación
y la resolución de problemas. Esta necesidad no
es trivial en la modalidad nocturna, en el que el
tiempo disponible exige el uso de recursos
contextualizados que posibiliten el tránsito por
los contenidos y la participación experimental.
De este modo, la investigación se lleva a cabo
en el vivero-laboratorio vivo del Complejo
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Norte de la Universidad de Guayaquil, con
estudiantes de segundo, sexto y noveno
semestre de la carrera de Pedagogía de las
Ciencias Experimentales de la Química y
Biología. El objetivo es evaluar el compostaje
orgánico en un vivero-laboratorio vivo como
estrategia de aprendizaje basado en retos para
reforzar las competencias científicas de los
estudiantes
Materiales y Métodos
La investigación se llevó a cabo a partir de un
enfoque cuantitativo, siendo de alcance
descriptivo y con un diseño preexperimental
longitudinal y de un único grupo, con
mediciones previas a la intervención y a
posteriori. El componente cuantitativo
correspondió a la aplicación de un pretest y un
postest, a la recolección periódica de los datos
correspondientes a las variables fisicoquímicas
del proceso de compostado en función del
tiempo y a la caracterización de la composición
nutricional del producto obtenido. Las bitácoras
de campo fueron empleadas como registros
descriptivos complementarios de la experiencia
en la que se documentaron los procedimientos,
las observaciones, las transformaciones
químicas y biológicas que se identificaron
durante el desarrollo de la experiencia.
El diseño permitió comparativamente
establecer el nivel de logro de las competencias
científicas antes y después de la práctica del
compostage como estrategia de aprendizaje
basado en retos. Al considerarse un único grupo
y no tratarse de un planteamiento que incluyese
un grupo de control, por esa razón, las
evidencias se interpretaron como cambios
observados durante la experiencia de
intervención, sin llegar a establecer relaciones
de causa-efecto. El presente estudio se llevó a
cabo en el vivero-laboratorio vivo del Complejo
Norte de la Universidad de Guayaquil.
Participaron en el estudio 70 estudiantes que
pertenecían a la modalidad nocturna de la
carrera Pedagogía de las Ciencias
Experimentales de la Química y Biología. La
selección de los participantes se llevó a cabo
según un muestreo no probabilístico
intencionado en función de la vinculación de los
participantes con las asignaturas a partir de las
que se realizó la intervención. Los estudiantes
eran de segundo, sexto y noveno semestre y
participaban en base a los contenidos de
Biología General, Química Orgánica y
Bioquímica, lo que permitió organizar
diferentes niveles de formación, así como
también interrelacionar los conocimientos
biológicos, químicos y bioquímicos con las
fases del compostaje.
La intervención tuvo lugar en el correr de seis
semanas, siguiendo la implantación y el
seguimiento de un sistema de compostaje
aeróbico presentando el vivero-laboratorio
vivo. Se proponía un reto cuya finalidad era la
transformación de residuos orgánicos que se
generan en el entorno universitario en un
producto estabilizado, a partir del control y la
interpretación de las variables que intervienen
en el proceso. Las actividades se llevaron a cabo
en función del nivel formativo de los
participantes: los estudiantes de segundo
semestre observaron las condiciones bióticas y
ambientales con relación a la colonización y a
la actividad de los microorganismos
descomponedores; los estudiantes de sexto
semestre trabajaron el balance de masa, la ratio
de la materia orgánica y el control de las
variables fisicoquímicas; los estudiantes de
noveno semestre se enfocaron en las reacciones
metabólicas, la actividad enzimática, la genética
de los cambios energéticos, la mineralización de
nutrientes. Durante la ejecución del proyecto se
desarrollaron actividades orientadas tanto al
seguimiento experimental del compostaje como
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a la integración de los contenidos académicos.
Inicialmente, se realizó la clasificación y
preparación de los residuos orgánicos, seguida
de la organización de la mezcla destinada al
compostaje.
Posteriormente, se efectuó la supervisión
periódica de la temperatura y el pH, así como la
observación de los cambios físicos y biológicos
producidos durante el proceso. Los estudiantes
registraron la información obtenida en bitácoras
de campo, interpretaron las distintas fases del
compostaje, resolvieron ejercicios relacionados
con balances de masa y representaron los
cambios químicos y metabólicos involucrados
en la transformación de la materia orgánica.
Además, los resultados fueron analizados de
manera colaborativa y, al finalizar el proceso, se
recolectó una muestra representativa del
producto obtenido para su evaluación externa
en laboratorio.
Para la ejecución experimental se utilizaron
sistemas de compostaje aeróbico, residuos
orgánicos generados en el entorno universitario
y residuos vegetales procedentes de actividades
de poda. Asimismo, se emplearon recipientes
destinados a la preparación y conservación de
las muestras, termómetros, medidores de pH,
instrumentos para el manejo y la aireación de la
mezcla, fundas plásticas para el traslado de las
muestras, equipos de protección personal y
bitácoras de campo. Como recursos
pedagógicos se incorporaron guías de
actividades, matrices de seguimiento, ejercicios
de balance de masa, representaciones de las
transformaciones moleculares y formatos para
el registro de las variables observadas. Estos
recursos permitieron vincular los
procedimientos experimentales desarrollados
durante el compostaje con los contenidos
abordados en las asignaturas de Biología
General, Química Orgánica y Bioquímica. Para
valorar los cambios derivados de la
intervención se utilizó una ficha de seguimiento
comparativa aplicada antes y después del
desarrollo de la experiencia. Este instrumento se
estructuró a partir de cuatro indicadores:
modelización de cambios químicos y
metabólicos, cuantificación y diferenciación de
conceptos termodinámicos, resolución de
balances de masa y reactivos limitantes, e
interpretación de gráficas y velocidad de
reacción.
Los resultados fueron expresados como
porcentajes globales de logro alcanzados por el
grupo en cada indicador. Debido a que la
documentación disponible no contenía
respuestas individuales ni un instrumento
constituido por reactivos verificables, la ficha se
utilizó exclusivamente con fines comparativos,
razón por la cual no se reportaron propiedades
psicométricas ni coeficientes de consistencia
interna. El cambio se determinó mediante la
diferencia entre el porcentaje obtenido al
finalizar la intervención y el porcentaje inicial,
expresándose en puntos porcentuales. De
acuerdo con los registros consolidados de la
experiencia, los resultados pasaron del 32 % al
88 % en modelización, del 18 % al 94 % en
cuantificación, del 12 % al 85 % en resolución
de problemas y del 24 % al 91 % en
interpretación e indagación.
El seguimiento del proceso de compostaje se
efectuó mediante mediciones periódicas de
temperatura y pH durante las seis semanas de
intervención. Estos parámetros permitieron
interpretar las variaciones asociadas con la
actividad microbiana y reconocer las diferentes
fases de transformación del material orgánico.
La temperatura se utilizó como indicador de la
actividad metabólica y de la transición entre las
fases mesófila, termófila, de enfriamiento y de
estabilización inicial, mientras que el pH
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permitió examinar la acidificación producida
durante las etapas iniciales y la posterior
estabilización del producto. Los valores
obtenidos fueron organizados en matrices de
seguimiento y relacionados con las evidencias
químicas y biológicas observadas durante el
proceso. De manera complementaria, las
bitácoras de campo permitieron registrar
cambios en el color, la textura, el olor, la
humedad y la reducción del volumen del
material, además de las interpretaciones
realizadas por los participantes. No se dispuso
de un registro correspondiente a la semana 5,
debido a que esta medición no constaba en la
documentación disponible; por tal motivo, no se
realizaron interpolaciones ni estimaciones y la
serie temporal se interpretó únicamente a partir
de las mediciones efectivamente registradas
durante las semanas 1, 2, 3, 4 y 6.
Al finalizar el proceso de compostaje se obtuvo
una muestra final homogeneizada con un peso
de 1794,1 g, identificada con el código
ECU.M.531. La muestra fue colocada en una
funda plástica y remitida al laboratorio de
ensayos químicos ECUSCIENCE S. A. para
determinar su composición nutricional. Al
momento de su recepción se registró una
temperatura ambiental de 22,6 °C y una
humedad relativa de 47,1 %. Los análisis fueron
realizados entre el 20 y el 27 de mayo de 2026.
Para la determinación del nitrógeno total se
aplicó el método Kjeldahl, correspondiente al
procedimiento ECU.MT.SL.50; el contenido de
fósforo fue determinado mediante
espectrofotometría UV-VIS, utilizando el
procedimiento ECU.MT.SL.52; mientras que el
potasio se analizó mediante extracción con
acetato de amonio y lectura por
espectrofotometría de absorción atómica,
conforme al procedimiento ECU.MT.SL.51.
Los resultados obtenidos fueron tomados del
Informe de Resultados núm. 531-2026, emitido
por ECUSCIENCE S. A. el 27 de mayo de
2026. Para el procesamiento y análisis de los
datos, la información se organizó de acuerdo
con los cuatro indicadores establecidos en la
ficha comparativa. El análisis cuantitativo se
realizó a partir de los porcentajes consolidados
obtenidos en la medición inicial y final, así
como de la diferencia entre ambos valores
expresada en puntos porcentuales. El
tratamiento estadístico fue exclusivamente
descriptivo.
Adicionalmente, se elaboraron cuadros para
representar la evolución de la temperatura y el
pH durante el compostaje, la composición
nutricional del producto final y los porcentajes
de logro alcanzados en modelización,
cuantificación, resolución de problemas e
interpretación e indagación. La información
procedente de las bitácoras de campo se
organizó como un registro descriptivo de los
cambios fisicoquímicos observados, la
interpretación de las distintas fases del
compostaje, la resolución del reto experimental
y la integración de los conocimientos
adquiridos. Estos registros se utilizaron
únicamente para contextualizar e interpretar los
resultados cuantitativos y no fueron
considerados como datos cualitativos
independientes.
En relación con las consideraciones éticas, la
participación de los estudiantes fue voluntaria y
se contempló la obtención del consentimiento
informado de las personas participantes, así
como la autorización institucional
correspondiente para el desarrollo del proyecto.
La información recopilada fue procesada y
presentada de forma agrupada, garantizando la
confidencialidad y el anonimato de los
participantes. Asimismo, los datos obtenidos
fueron utilizados exclusivamente con fines
académicos y científicos, respetando los
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principios éticos aplicables a la investigación
educativa.
Resultados y Discusión
Las observaciones realizadas durante seis
semanas en el seguimiento de la temperatura y
el pH derivados de las diferentes fases del
compostaje mostraron que, de acuerdo con la
Tabla 1, la temperatura inicial fue de 28,5 °C,
alcanzando el máximo durante la segunda
semana (58,2 °C), lo cual significó el paso de la
fase mesófila a la fase termófila (gran actividad
microbial que da como resultado la liberación
de energía y degradación aerobias de los
residuos). A partir de ese momento, la
temperatura descendió hasta alcanzar 24,2 °C
en la sexta semana, lo que evidenció la
disminución de la actividad microbiológica y el
asentamiento del material orgánico. El pH pasó
de 5,8 a 7,5, permitiendo observar la transición
de la acidificación inicial del compost hacia un
entorno de pH próximo a la neutralidad y una
fase término adecuada para el enfriamiento y el
asentamiento inicial del material.
Tabla 1. Evolución de la temperatura y el pH durante el compostaje.
Fuente: Elaboración propia.
La evolución de la temperatura se representa en la Figura 1.
Figura 1. Evolución térmica del compostaje.
Fuente: Elaboración propia.
Un incremento extremo se presenta de la
semana 1 a la semana 2, el cual desciende
mucho más lentamente a partir de la sexta. Esta
trayectoria permite a los estudiantes asociar a su
vez los cambios térmicos con la intensidad de la
actividad metabólica de los microorganismos.
Los estudiantes de 2º sem. trabajaron con el
análisis de las condiciones biológicas; los
estudiantes de 6º sem. relacionaron los cambios
térmicos con la degradación de los compuestos
orgánicos; los estudiantes de 9º sem.
interpretaron los cambios en términos de grado
de transformación metabólica y energética. La
muestra final fue la de 1794,1 gramos que fue
analizada por el laboratorio ECUSCIENCE
S.A. donde se analizó el contenido de nitrógeno,
Periodo
Temperatura promedio
pH
Fase identificada
Evidencia observada
Semana 1
28,5 °C
5,8
Mesófila inicial
Acidificación y colonización microbiana
Semana 2
58,2 °C
6,2
Termófila
Reacciones exotérmicas y degradación acelerada
Semana 3
52,1 °C
7,4
Termófila
Proteólisis, desaminación y actividad metabólica
Semana 4
34,0 °C
7,6
Enfriamiento
Reducción de la actividad por agotamiento de sustratos
Semana 6
24,2 °C
7,5
Estabilización inicial
Enfriamiento y estabilización inicial del material
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fósforo y potasio. Los resultados certificados se
describen en la Tabla 2.
Tabla 2. Composición nutricional de la muestra
final ECU.M.531.
Parámetro
Método de ensayo
Unidad
Resultado
Nitrógeno
total
Kjeldahl,
ECU.MT.SL.50
%
1,55
Fósforo
Espectrofotometría UV-
VIS, ECU.MT.SL.52
mg/kg
372,41
Potasio
Extracción con acetato de
amonio y absorción
atómica, ECU.MT.SL.51
cmol+/kg
1,094
Fuente: Elaboración propia.
Las pruebas realizadas refirmaron la existencia
de los tres nutrientes analizados en el producto
final: el nitrógeno total alcanzó el 1.55%, el
fósforo se determinó en 372.41 mg/kg y el
potasio ascendió a 1.094 cmol+/kg. De este
modo, los resultados obtenidos permitieron
comprobar los cálculos y las observaciones
realizadas en el transcurso de la intervención
con relación a los resultados analíticos que se
obtuvieron mediante procedimientos analíticos
en el laboratorio. Los resultados se entregaron
con las unidades originales del informe
químico. Dado que el nitrógeno, el fósforo y el
potasio fueron expresados en unidades
diferentes, no se procedió a equiparar
directamente sus magnitudes. La comparación
entre el pretest y el postest permitió identificar
cambios en cuatro competencias:
modelamiento, cuantificación, resolución de
problemas e indagación.
Tabla 3. Comparación del logro de
competencias científicas.
Competencia evaluada
Pre
test
Postest
Incremento
Modelamiento de cambios
químicos y metabólicos
32
%
88 %
56 puntos
porcentuales
Cuantificación y
diferenciación
termodinámica
18
%
94 %
76 puntos
porcentuales
Resolución de balances de
masa y reactivos limitantes
12
%
85 %
73 puntos
porcentuales
Interpretación de gráficas y
velocidad de reacción
24
%
91 %
67 puntos
porcentuales
Fuente: Elaboración propia.
La confirmación aritmética ratificó los
resultados: (32 + 18 + 12 + 24) / 4 = 21,5 % en
el pretest; (88 + 94 + 85 + 91) / 4 = 89,5 % en
el postest; y 89,5 - 21,5 = 68 puntos
porcentuales de media de incremento. Estos
porcentajes son los que resultan de los valores
añadidos consignados a la ficha comparativa
para los cuatro indicadores evaluados. Los
cuatro indicadores presentaron valores
superiores en el postest. El Incremento mayor
fue en cuantificación, con 76 puntos
porcentuales; le siguieron resolución de
problemas, con 73 puntos. La indagación pasó a
incrementos de 67 puntos y el modelamiento se
presentó con 56 puntos porcentuales de
incremento.
En términos promediales, el promedio del logro
pasó en el tiempo del pretest de 21,5 % al
postest de 89,5 %, lo que representa un
incremento medio de 68 puntos porcentuales.
Los resultados presentados describen una
mejora en el desempeño del grupo en la
experiencia vivida. No obstante, dado que no se
aplicó una prueba estadística inferencial, así
como tampoco se contó con un grupo de
control, no corresponde afirmar que las
diferencias fueran estadísticamente
significativas ni que el compostaje fuera la
causa única del cambio observado.
Las bitácoras complementaron la información
cuantitativa a partir de la evolución de la
temperatura, el pH, y de las características
visibles del mismo material. De los registros se
relacionó la acidificación inicial con la
formación de los compuestos orgánicos, el
aumento de la temperatura con la actividad
microbiana, y el bajón posterior de la
temperatura con la disminución de los sustratos
disponibles. La diferenciación de las
actividades según los semestres también
propició la interrelación de los contenidos.
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Biología General observó los organismos
descomponedores, las condiciones ambientales,
Química Orgánica permitió la formulación de la
transformación de los compuestos y todo el
balance de masa; y Bioquímica permitió la
formulación de las rutas metabólicas y de la
mineralización de nutrientes.
Las evidencias de estos datos confirmaron la
utilidad del vivero-laboratorio vivo como un
espacio donde poner en relación observación,
medición, interpretación y resolución de
problemas. Las bitácoras fueron consideradas
como registros descriptivos complementarias
para contextualizar los datos cuantitativos sin
darles representatividad estadística ni
considerarlas como un instrumento cualitativo
independiente. En conjunto resultaron unos
resultados donde se podía observar una
evolución fisicoquímica que era la esperada, y
los resultados finales eran coherentes con las
fases propuestas para el compost y con la
presencia de los nutrientes nitrogenados,
fosfatados y potásicos en el producto final, y la
existencia de un aumento de los porcentajes de
logro de los aprendizajes de las competencias
científicas evaluadas.
El seguimiento continuo de los experimentos y
de los análisis de los mismos junto con el
seguimiento de las actividades de los alumnos
de diferentes semestres permitió articular
contenidos de Biología General, Química
Orgánica y Bioquímica dentro de una
experiencia común. Los resultados de este
estudio muestran cambios favorables a partir de
la intervención y apoyan la utilidad educativa
del vivero-laboratorio vivo, aunque deben ser
considerados en función del diseño
preexperimental y la ausencia del grupo de
control, así como del uso de análisis estadísticos
descriptivos. Los resultados de la investigación
apuntan que el proceso de compostaje orgánico
puede funcionar a la vez como un proceso
experimental y recurso didáctico para hacer
realidad la integración de contenidos de
Química y de Biología. La evolución de las
variables fisicoquímicas, la composición
nutricional del producto final y la mejoría
observada en las competencias científicas
permitirían contemplar el fenómeno de estudio
desde diferentes niveles formativos. No
obstante, debemos interpretar los resultados
encontrados como cambios descriptivos
porque, dada la naturaleza del diseño
preexperimental, no existió ningún grupo de
control ni se realizaron pruebas estadísticas
inferenciales.
La evolución de la temperatura fue explicativa
al inicio de las fases habituales del proceso de
compostaje aeróbico. Los valores iniciales del
primer muestreo, en 28,5 °C en la primera
semana, hasta alcanzar los 58,2 °C en el
segundo muestreo muestran la existencia de las
fases termófilas vinculadas al incremento de la
actividad microbiana y a la degradación de los
compuestos orgánicos. A continuación, los
valores que descendieron, alcanzando el 24,2
°C en la sexta semana, son indicativos de una
disminución de la actividad metabólica, y una
progresión hacia la estabilización del material
correspondiente. Gaspar et al. (2022) también
destacan una rápida llegada a la fase termófila
en sistemas de compostaje controlando
temperatura y aireación. Los autores explican
que el seguimiento de estas condiciones
garantiza la conservación de la actividad
microbiana, y la mejora de la transformación de
los residuos (Gaspar et al., 2022).
El comportamiento del pH sumó datos sobre las
fases observadas. Un valor inicial de 5,8 puede
ser asociado con la producción de ácidos
orgánicos a partir de las primeras
transformaciones de residuos. Su posterior
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aumento, hasta 7,4 y 7,6, da cuenta del descenso
de la acidez y, por lo tanto, la aproximación a
valores estables. La bibliografía presenta la
temperatura, pH, humedad, aireación y
proporción carbono-nitrógeno como variables
fundamentales para estudiar la evolución y la
maduración del compost. Entonces, su
seguimiento permitió transformar una serie de
procesos químicos y biológicos que resultan
más difíciles de observar de forma directa en
datos que los estudiantes pudieron observar,
abordar, representar e interpretar.
Estos resultados coinciden con estudios que
consideran al pH, temperatura, humedad y
proporción carbono-nitrógeno como
parámetros complementarios en la
interpretación de la evolución y la
estabilización del compost (Noor et al., 2024; El
Fels et al., 2024). La determinación de
nitrógeno, fósforo y potasio confirmó que el
material obtenido conservó nutrientes de interés
para su posible uso. La muestra ofreció 1,55 %
de nitrógeno, 372,41 mg/kg de fósforo y 1,094
cmol+/kg de potasio. Estos datos se
corresponden de manera general con la
información que hace referencia a que la
transformación de residuos orgánicos puede
producir materiales estabilizados con contenido
nutricional aprovechable.
En el Ecuador, Jara et al. (2017) pudieron
mostrar que los residuos provenientes de
mercados, y de jardinería, podían ser
procesados por compostaje y que estos
producían productos con propiedades
agronómicas adecuadas. El trabajo también
hizo hincapié en el control de la temperatura, de
las pérdidas de materia orgánica y de las
características fisicoquímicas del producto final
(Jara et al. 2017). Sin embargo, la existencia de
nitrógeno, fósforo y potasio no es suficiente
para considerar que el mismo es «excelente» u
«óptimo». Para ello hay que oponerse a la
norma técnica correspondiente y considerar
otros parámetros de estabilidad, madurez,
inocuidad, etcétera, como la relación C: N, la
materia orgánica, la humedad, la conductividad
eléctrica, la presencia de metales pesados,
microorganismos patógenos y realizar pruebas
fitotóxicas. Por ello, los análisis realizados
corroboran la existencia de nutrientes en la
muestra, pero no constituyen una
caracterización adecuada de la calidad del
compost.
En cuanto a la componente educativa se
produjeron incrementos en las 4 competencias
evaluadas que quedaron reflejadas en un
aumento del componente cuantificación de 76
puntos porcentuales; de resolución de
problemas de 73 puntos porcentuales;
indagación de 67 puntos porcentuales y
modelamiento de 56 puntos porcentuales. En
cuanto a la puntuación del promedio general,
del pretest pasó del 21,5 % al 89,5 % en el
postest. Estos cambios sugieren que el contacto
con un proceso real facilitó la aplicación de
conceptos que podían ser percibidos
inicialmente como abstractos. Los estudiantes
no se limitaron a resolver ejercicios desde una
perspectiva descontextualizada, sino que
utilizaron datos procedentes del compostaje
para interpretar variaciones térmicas, analizar
los cambios del pH, resolver balances de masa
o explicar las transformaciones metabólicas.
Están asociados a un aprendizaje activo en el
aprendizaje basado en retos. Huesca et al.
(2024) determinaron que esta práctica se
dispone a favorecer el desarrollo de
competencias cuando hay participación del
estudiantado en la solución de problemas reales,
evidencias y procedimientos aplicados. Sin
embargo, que pueda ser positivo o no, depende
estrictamente de cómo se organice la vivencia,
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del tipo de evaluación que se utilice y de cómo
acompañemos al respecto. La construcción y el
seguimiento de sistemas de compostaje también
han sido aplicaciones que se han utilizado en la
formación inicial de docentes de ciencias.
Dragnić y Anderson (2025) desarrollaron el
diseño, la observación y la modificación de un
biorreactor de compostaje que favorece la
vinculación de los conocimientos científicos y
el pedagógico. Esta coincidencia es pertinente,
ya que los participantes de la Universidad de
Guayaquil se desempeñan para enseñar
Química y Biología. La experiencia permitió no
solo ir por los contenidos propios de una
disciplina, sino que también sirvió a los
participantes para reconocer las posibilidades
didácticas de un recurso experimental de bajo
coste y vinculado con una problemática
ambiental (Dragnić y Anderson 2025).
La organización del proceso mediante el reto
constituye una forma de acercar estudiantes
ubicados en diferentes semestres en torno a un
objetivo en común. Revisa Leijon et al. (2022)
que el aprendizaje basado en retos favorece el
trabajo de problemas auténticos, de articulación
de conocimientos, de trabajo colaborativo y
toma de decisiones. Los resultados de esta
estrategia dependen de precisa elaboración con
la que se contraponga el reto, de la ayuda del
docente, así como de la conexión entre las
actividades y las competencias que se evalúan
(Leijon et al., 2022). En este caso, transformar
residuos universitarios en compost supone un
objetivo concretar en la organización de las
actividades de Biología General, Química
Orgánica y Bioquímica.
La integración de los participantes ubicados en
diferentes niveles da la razón a lo que se dice
del aprendizaje basado en retos caracterizado
por un carácter interdisciplinar, pero requiere
establecer con precisión las responsabilidades,
productos y criterios evaluativos (Galdames- et
al., 2024; Doulougeri et al., 2024). La
intervención se destacó por su particular
participación en los diferentes niveles
formativos. El grupo de alumnos de segundo
semestre se fijó en estudiar las condiciones
biológicas y ambientales, mientras que los
alumnos de sexto semestre se centraron en
estudiar los cambios en los compuestos y los
balances de masa, por su parte, los alumnos de
noveno semestre se fijaron en los procesos
metabólicos y en los procesos energéticos.
Esta distribución favoreció conseguir una
integración vertical de los contenidos
curriculares. Sin embargo, también tuvo la
dificultad de saber si todos los participantes se
expusieron a las mismas actividades y si las
diferencias iniciales entre unos semestres y
otros tuvieron una influencia en los resultados
globales. El presente estudio también tiene sus
limitaciones que son convenientes tener en
cuenta. Una limitación es que la selección
intencional de los participantes limita la
generalización de los resultados, aquí siempre
se trata de porcentajes sobre registros globales,
sin contar con puntuaciones individuales desde
las que aplicar procedimientos de análisis
estadísticos para muestras relacionadas, o que sí
pudimos realizar para el mismo caso con
respecto a la consistencia interna.
Además, no se realizaron desagregaciones de
resultados particulares en función de los
semestres. Las bitácoras también se utilizaron
para recabar datos descriptivos, pero no fueron
sometidas a un procedimiento sistemático de
codificación de tipo cualitativa. A pesar de
estas limitaciones, el estudio ofrece una
experiencia contextualizada sobre la formación
de futuros y futuras docentes de ciencias. El
compostaje permitió articular observación,
experimentación, análisis químicos,
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interpretación biológica y gestión de residuos
en un mismo ámbito educativo. En futuras
investigaciones podría llevarse a cabo la
incorporación de un grupo de comparación,
realizar el desglose de resultados en función del
semestre, aumentar el número de reactivos,
aplicar tests estadísticos de datos relacionados,
así como de evaluar la permanencia de los
aprendizajes. Podría resultar adecuado
completar la caracterización del compost por
medio de indicadores de inocuidad, estabilidad
y respuesta agronómica. Estas adecuaciones al
diseño de la investigación permitirían un mayor
acierto a la hora de encontrar la contribución
educativa y ambiental del vivero-laboratorio
vivo.
Conclusiones
El compostaje orgánico trabajado en el vivero-
laboratorio vivo ha resultado una estrategia
educativa adecuada para relacionar los
contenidos de Biología General, Química
Orgánica y Bioquímica en los estudiantes de la
carrera de Pedagogía de las Ciencias
Experimentales de la Química y Biología de la
Universidad de Guayaquil. La impregnación
colectiva y el trabajo en el aula mediante el
aprendizaje basado en retos nos ha permitido
poder, mediante las diferentes actividades,
resolver una problemática ambiental que existe
en la zona universitaria para poder integrar y
relacionar los procedimientos de las asignaturas
de observación, medición, experimentación e
interpretación científica.
A partir del control de la temperatura y del pH
se puede observar los principales hitos
conocidos que corresponden a las distintas fases
del compostaje y las que se pueden relacionar
con la actividad microbiana y la transformación
de la materia orgánica. La evolución de la
temperatura, que se había ido incrementando en
la segunda semana y que luego disminuyó, así
como la evolución del pH hacia valores
próximos a la neutralidad demuestran que es
abordada por las fechas para encontrar la
estabilización del compuesto. Los análisis
realizados por ECUSCIENCE S. A.
confirmaron la presencia de nitrógeno, de
fósforo y de potasio en la muestra final, si bien
nos parece que estos resultados no son
suficientes para una interpretación integral de la
calidad agronómica del producto final.
La comparación entre el pretest y el postest
mostró incrementos en modelamiento,
cuantificación, resolución de problemas e
indagación. El promedio del logro pasó de 21,5
% a 89,5 %, lo que implicó un aumento del
rendimiento de 68 puntos porcentuales. Esto
nos muestra una evolución positiva de las
competencias evaluadas al finalizar la
intervención y añade peso al valor educativo de
trabajar con datos generados en un real proceso
experimental. El hecho de integrar estudiantes
de segundo, sexto y noveno semestres favoreció
un análisis del compostaje con distinto nivel de
complejidad. El trabajo grupal dio la
oportunidad de ir vinculando aprendizajes sobre
condiciones biológicas, sobre transformaciones
químicas, sobre balances de masa o sobre
procesos metabólicos.
De esta manera, el vivero-laboratorio vivo
acabó consolidándose como un espacio de
articulación curricular que va hacia una
formación científica interdisciplinaria. Los
hallazgos deben ser contextualizados en la
selección intencionada de los participantes, en
que no se han dispuesto de un grupo control, en
la existencia de porcentaje agregado y en el
empleo de análisis por estadística descriptiva.
Las futuras investigaciones deberían incorporar
grupos de comparación, instrumentos con
reactivos verificables, puntuaciones
individuales, pruebas inferenciales, resultados
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diferenciados por semestre, evaluaciones
posteriores para evidenciar la permanencia del
aprendizaje e ir mejorando la caracterización
del compost a partir de indicadores de madurez,
estabilidad, inocuidad o respuesta agronómica.
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Ulloa, Nadea Sofía Martínez Almeida, Daniela
Roxana Delgado Rivera, Christian Javier Acosta
Soledispa y Karla Susana Humanante Medrano.
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Contribución de los autores (Taxonomía CRediT).
Joe Ronald Vélez Ulloa: conceptualización de la investigación, diseño metodológico, desarrollo del proceso investigativo, análisis formal de los datos,
redacción del borrador original del manuscrito, revisión crítica del contenido científico y supervisión general del estudio.
Nadea Sofía Martínez Almeida: conceptualización de la investigación, diseño metodológico, desarrollo del proceso investigativo, análisis formal de los
datos, redacción del borrador original del manuscrito, revisión crítica del contenido científico y supervisión general del estudio.
Christian Javier Acosta Soledispa: conceptualización de la investigación, diseño metodológico, desarrollo del proceso investigativo, análisis formal de los
datos, redacción del borrador original del manuscrito, revisión crítica del contenido científico y supervisión general del estudio.
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