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Timestamp: 2019-07-18 19:41:33+00:00

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Evolución de las formas de hacer y de pensar sobre un sIstema material, en el marco de la termodinÁmica y del modelo de partÍculas. Estudio mediante esquemas de acciÓn y de razonamiento
Autor: José Manuel Domínguez Castiñeiras
Dirección: Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales, Facultad de Ciencias de la Educación (Campus Norte), Avda. Xoan XXIII, s/n, 15704 Santiago de Compostela
Directores: Eugenio García-Rodeja Fernández (Universidad de Santiago de Compostela) y Antonio de Pro Bueno (Universidad de Murcia)
Número de referencias bibliográficas: 354
Descriptores: E.S.O., Enseñanza y aprendizaje, Termodinámica, Modelo de partículas, Evaluación, Esquemas de razonamiento y de acción
En esta investigación hemos presentado una experiencia real. Se han estudiado los efectos de una metodología didáctica, la Metodología AcAb, sobre el desarrollo de destrezas de razonamiento y de acción mediante las que los estudiantes de secundaria utilizan el conocimiento básico –conceptual y procedimental– para interpretar hechos, fenómenos y acontecimientos. La ciencia se ha presentado ante ellos como una forma de pensar, con un lenguaje inherente, que les ha permitido justificar sus observaciones y sus afirmaciones sobre el conocimiento o refutar aquellas de otros con las que estaban en desacuerdo.
Los problemas objeto de esta Tesis Doctoral se han articulado en torno a tres interrogantes principales:
— Antes de la aplicación de la propuesta didáctica objeto de investigación, ¿son adecuados y están suficientemente estructurados, desde el punto de vista de la ciencia escolar, los conocimientos de los estudiantes sobre –incremento de temperatura, modelo cinético de partículas, dilatación y cambio de estado– y las destrezas respecto de –medida de la temperatura, relación de variables y representación gráfica– cuando los transfieren para explicar los cambios que experimenta un sistema material que intercambia energía por calor?
— La aplicación en el aula de la propuesta didáctica, ¿favorece la activación de esquemas de razonamiento –incremento de temperatura, modelo cinético de partículas, dilatación y cambio de estado– y de esquemas de acción –medida de la temperatura, representación gráfica, relación entre variables y diseño experimental– acordes con la ciencia escolar?
— Después de la aplicación de la propuesta didáctica objeto de investigación, ¿han activado los estudiantes esquemas de razonamiento –incremento de temperatura, modelo cinético de partículas, dilatación y cambio de estado– y esquemas de acción –medida de la temperatura, representación gráfica, relación entre variables y diseño experimental– útiles para la interpretación de los cambios producidos en un sistema material cuando intercambia energía por calor, y acordes con el punto de vista de la ciencia escolar? ¿Qué queda de lo aprendido al cabo de un cierto tiempo? ¿Ha habido progresos estadísticamente significativos en el aprendizaje de los alumnos y alumnas que se han mantenido en el tiempo?
Para dar respuesta a estas preguntas se ha realizado una revisión de la literatura científica sobre las contribuciones que podían afectar a las respuestas e hipótesis de trabajo, así como a la correspondiente estrategia de resolución. A este respecto hemos diseñado una fase previa y una propuesta didáctica, a partir de los principios que inspiran la Metodología AcAb. Mediante la primera, la profesora y el alumnado se han acomodado a dicha metodología y han trabajado los contenidos que hemos considerado necesarios antes de la aplicación de nuestra propuesta didáctica. Respecto de la propuesta didáctica se procedió a la planificación de la AcAb Calor y Temperatura, objeto de investigación. Para implementar esta secuencia en el aula se diseñaron materiales curriculares que constituyeron los cuadernos de trabajo de los estudiantes.
Para la aplicación de la unidad didáctica, diseñamos una estrategia experimental en la que jugaron un papel importante los instrumentos de recogida y de tratamiento de la información que se elaboraron para la caracterización inicial y final de la muestra, para el seguimiento del proceso de construcción del conocimiento en los diferentes momentos de la investigación y para analizar qué quedaba de lo aprendido al cabo de un cierto tiempo. Los instrumentos de recogida de la información se caracterizan por fomentar en los estudiantes la necesidad de elegir y justificar determinadas hipótesis explicativas del hecho o problema planteado. Las estrategias de tratamiento de la información se caracterizan por hacer explícitos, de una manera gráfica, los esquemas de razonamiento y de acción de los estudiantes. Esto nos ha permitido contrastarlos estadísticamente y, de este modo, evaluar el aprendizaje y las pérdidas de los estudiantes en los diferentes tempus de la investigación.
Tras la aplicación de la propuesta didáctica y de la estrategia de investigación se ha llegado a las siguientes conclusiones:
Se pusieron de manifiesto dos hechos: inicialmente los estudiantes usaban esquemas de razonamiento y de acción, aunque muy simples, para justificar e interpretar determinados cambios, lo que hablaba en favor de la influencia positiva de la fase previa o de un aprendizaje anterior (escolar o extraescolar). No obstante la no coincidencia con la ciencia escolar de los fundamentos de dichos esquemas demostraba un aprendizaje no significativo adquirido en el aula de ciencias o en contextos distintos a ella.
Durante la intervención, las anotaciones de los estudiantes en sus cuadernos de trabajo y las manifestaciones orales puestas de manifiesto en sus intervenciones, mostraron la homogeneidad, salvo excepciones, con que recibieron la propuesta didáctica en su conjunto. Las respuestas de una gran mayoría de alumnos y alumnas contenían las relaciones necesarias para la activación de los diferentes esquemas de razonamiento y de acción estudiados. Hemos de señalar que en su discurso se integra la descripción macroscópica del sistema y de sus cambios con la interpretación microscópica respaldada en el modelo cinético de partículas.
Después de la aplicación de la propuesta didáctica, en la caracterización final de la muestra, hemos percibido cambios positivos en los conocimientos de los estudiantes. Los estudiantes, para construir su discurso, han activado esquemas de razonamiento y de acción mucho más estructurados que los iniciales, en los que el número de relaciones entre subesquemas y variables se ha incrementado significativamente y en los que el conocimiento básico utilizado como respaldo es, en una gran mayoría de los casos, coincidente con la ciencia escolar.
Hemos podido inferir que los esquemas de razonamiento y de acción se modifican cuando se produce una intervención intencionada y que, por lo tanto, es posible evaluar con ellos los progresos en el aprendizaje. De hecho, realizado un contraste estadístico entre los esquemas iniciales y finales de los alumnos de nuestra experiencia, se detectaron progresos altamente significativos en todos los esquemas de razonamiento y de acción.
Para comprobar lo que quedaba de lo aprendido, cinco meses después de la intervención, estudiamos la retención de los aprendizajes. Realizado un contraste estadístico entre los esquemas iniciales, finales y de retención hemos obtenido resultados que nos han permitido ratificar la hipótesis, abierta a nuevas investigaciones, de que los estudiantes de la muestra activan los esquemas de razonamiento más rápidamente que los esquemas de acción, pero son más inestables y menos consistentes y duraderos. Esta hipótesis tiene unas claras implicaciones didácticas pues supone que se debería dar un mayor protagonismo en el currículo de Educación Secundaria Obligatoria a los denominados contenidos procedimentales que, como hemos podido observar durante esta investigación, se han constituido además en andamiaje y herramienta para el aprendizaje de los conceptuales.
El papel de la resolución de problemas en la enseñanza/aprendizaje de las ciencias: concepciones y practicas de profesores con y sin experiencia en la docencia
Autora: Isabel Maria de Melo Sampaio de Freitas
Directores: Dres: Vicente Mellado Jiménez y Roque Jiménez Pérez
Lugar: Departamento de Didáctica de las Ciencias y Filosofía, Universidad de Huelva
Programa: Didáctica de las Ciencias (Experimentales, Sociales y Matemáticas)
Fecha de lectura: 8 de febrero de 2000
En el origen del problema de esta investigación está la implementación del nuevo programa curricular de Ciencias Físico-químicas en el sistema educativo portugués, el papel de la resolución de problemas en el nuevo programa y la formación inicial y permanente de los profesores: se vive en Portugal una reforma en los programas curriculares donde se pretende que los profesores lleven a la práctica nuevos currícula en los que parece estar subyacente una perspectiva de la E/A de las ciencias distinta de la tradicional y donde se da énfasis al papel de la resolución de problemas. Por otro lado, poca atención se ha prestado a la formación de los profesores: de hecho, nos ha parecido muy ambicioso pretender cambios en las concepciones y prácticas del aula al implementar la reforma sin dar la importancia debida a la formación de los profesores.
Así, nos hemos planteado las siguientes cuestiones:
¿Será que, por el hecho de cambiar el programa de educación y su perspectiva de E/A, el ME consigue que los profesores lo hagan? Es decir, ¿será que los profesores cambian sus concepciones y prácticas por el simple hecho de que el ME lo demande?
Y nos han surgido, a raíz de las éstas otras más específicas como:
¿Qué concepciones poseen los profesores sobre la enseñanza/aprendizaje de la Física y Química?.
¿Qué concepciones poseen los profesores sobre el papel de la resolución de problemas en la E/A de la Física y Química?.
¿Cómo se hace la transferencia de las concepciones hacia las prácticas? Es decir, ¿qué relación existe entre lo que piensan y lo que hacen los profesores?. Desde una perspectiva constructivista, ¿qué conocimientos, concepciones y conductas poseen los profesores que se deben tener en cuenta en la formación inicial y permanente de los profesores?.
En este trabajo se describe, analiza y compara el pensamiento y las prácticas de cuatro profesores, dos con experiencia y dos futuros profesores de Física y Química en lo que respecta a la enseñanza de la Física y la Química y la resolución de problemas en el aula, particularizado en el tema “trabajo y energía”.
En cuanto a la metodología, se han utilizado como instrumentos de recogida de información: un cuestionario, entrevistas semi-estructuradas, observaciones de clases, documentos personales y estimulación del recuerdo. El análisis de los datos extraídos se ha efectuado con instrumentos organizados en categorías e indicadores específicos.
Los resultados obtenidos muestran que hay diferencias muy grandes entre lo que se pretende en los nuevos currícula, las concepciones de los profesores y sus prácticas. Sobre la base de los resultados se formulan algunas sugerencias fundamentadas para la formación inicial y permanente de los profesores de Física y Química.
LA ENSEÑANZA DE LA HERENCIA BIOLÓGICA Y LA EVOLUCIÓN DE LOS SERES VIVOS. FUNDAMENTACIÓN, PLANIFICACIÓN, APLICACIÓN Y EVALUACIÓN DE UNA PROPUESTA DIDÁCTICA PARA LA EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA
Autor: Gabriel Enrique Ayuso Fernández
Dirección profesional: Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales, Facultad de Educación, Universidad de Murcia
Director de la Tesis: Enrique Banet Hernández
Universidad y Departamento donde ha sido defendida: Universidad de Murcia, Didáctica de las Ciencias Experimentales (Facultad de Educación)
Año en que ha sido presentada: 2000 (28 de marzo)
Nº de páginas: 958 pp.
Nº de referencias bibliográficas: 285
Descriptores: Enseñanza-Aprendizaje, Secundaria, Herencia, Evolución, Propuesta didáctica, Ideas iniciales, Resolución de problemas, Fundamentación propuesta, Constructivismo, Cambio conceptual
Las investigaciones desarrolladas acerca de la enseñanza de la Herencia Biológica y la Evolución de los seres vivos han puesto de manifiesto la existencia de problemas educativos importantes que afectan tanto a las dificultades de los alumnos y alumnas para comprenderlos como a las que tienen los profesores y profesoras para encontrar estrategias didácticas que faciliten mejores aprendizajes.
Esta investigación se plantea, en consecuencia, la consecución de los siguientes objetivos: a) identificar los conocimientos de los estudiantes cuando inician su primer contacto académico con estos contenidos; b) poner de manifiesto las principales dificultades que pueden encontrar los estudiantes para aprenderlos; c) diseñar y aplicar una propuesta de enseñanza de orientación constructivista, con objeto de intentar conseguir aprendizajes significativos en relación con los contenidos más destacados de estas materias; y d) evaluar la incidencia de su implementación sobre los conocimientos de los estudiantes, así como el proceso de enseñanza/aprendizaje llevado a cabo.
Una vez fijados los objetivos y delimitados los problemas que pretendíamos estudiar, establecimos nuestras hipótesis de trabajo: 1) los estudiantes de secundaria poseen algunos conocimientos sobre la Herencia y la Evolución de los seres vivos antes de estudiar por primera vez estos contenidos, si bien, consideramos que estas explicaciones no son adecuadas desde un punto de vista científico; y 2) la puesta en práctica de la Unidad Didáctica que desarrollemos favorecerá el aprendizaje de los alumnos de estos contenidos de forma duradera.
El contraste de estas hipótesis de trabajo (y de las consiguientes subhipótesis) se ha desarrollado de acuerdo con la siguiente estrategia de investigación: a) con respecto a la primera de las hipótesis: ensayos previos para la puesta a punto del cuestionario inicial; aplicación del cuestionario elaborado en aulas de secundaria; realización de entrevistas individuales para ampliar las respuestas; categorización de las respuestas; análisis cuantitativo y cualitativo; y establecimiento de los esquemas conceptuales que agruparan sus concepciones iniciales acerca de la Herencia y la Evolución; y b) con respecto a la segunda de las hipótesis: planificación y diseño de una Unidad Didáctica alternativa; aplicación en aulas de 4º de ESO; diseño y aplicación de los cuestionarios de evaluación; categorización de las respuestas; analisis de los resultados; establecimiento de los esquemas conceptuales que agruparan sus concepciones finales acerca de la Herencia y la Evolución; y contraste estadísticos entre la situación inicial y la final, utilizando, para ello, los estadísticos T de Wilcoxon y de Spearman.
Los resultados y conclusiones más notables que nos ha aportado esta investigación son los siguientes: 1) los estudiantes de Secundaria, antes de ser instruidos específicamente sobre estos contenidos, muestran un conocimiento bastante limitado, y a menudo poco adecuado desde la perspectiva de la Ciencia escolar; 2) las concepciones de los estudiantes se organizan en esquemas conceptuales que relacionan las concepciones puntuales; 3) tras el desarrollo de nuestra propuesta didáctica, la mayor parte de los alumnos ha modificado adecuadamente sus concepciones iniciales estableciendo esquemas conceptuales avanzados en relación con los distintos bloques de contenidos en el que habíamos dividido nuestro estudio.
En consecuencia, consideramos que los resultados que hemos obtenido afianzan nuestra confianza en el modelo constructivista para la enseñanza de las Ciencias y ponen de manifiesto la necesidad de constituir grupos de trabajo que encuentren respuestas a los variados problemas que suscita la enseñanza de las disciplinas científicas en aspectos psicológicos, epistemológicos y pedagógicos.
CONTENIDOS RELACIONADOS CON LOS PROCESOS ÁCIDO-BASE: DIAGNÓSTICO Y PROPUESTAS DIDÁCTICAS AL NIVEL UNIVERSITARIO
Autora: María Rut Jiménez Liso
Dirección profesional: Departamento de Didáctica de la Matemática y de las Ciencias Experimentales, Universidad de Almería
Directores: Esteban de Manuel Torres (UGR) y Francisco Salinas López (UEX)
Programa de Doctorado: Didáctica de las Ciencias Experimentales
Lugar de defensa: Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales, Universidad de Granada
Nº de páginas: 285 pp. (sin anexos)
Nº de referencias bibliográficas: 175
Los contenidos realcionados con los ácidos y con las bases están presentes en los diferentes niveles educativos. Sus propiedades son muy comunes y conocidas prácticamente por la totalidad de las personas; hacemos uso de ellas en la vida diaria, independientemente de que sean utilizadas por los químicos y los técnicos. Por ello, nos ha parecido de gran interés realizar un estudio didáctico de este tema desde diferentes perspectivas y en diferentes niveles educativos.
La fase de diagnóstico la hemos realizado indagando los contenidos que manejan los alumnos de los cinco cursos de Licenciatura de Ciencias Químicas, diseñando y aplicando una prueba semiabierta (elección múltiple en la que se solicitaba a los alumnos que justificaran su respuesta). La selección de los contenidos y de los objetivos de diagnóstico ha sido realizada utilizando las dificultades detectadas tras una revisión histórica y otra bibliográfica. La comparación entre la evolución histórica de los conceptos y los que manejan los alumnos universitarios y de secundaria, destacadas por otros autores, nos permitió observar las posibles coincidencias así como delimitar los principales obstáculos que han encontrado los científicos a lo largo de la historia y que deben salvar los alumnos de todos los niveles que se acerquen al estudio de esos contenidos. La prueba contenía varios items relacionados con los siguentes contenidos: teorías ácido-base, neutralización, pH, hidrólisis, fuerza de los ácidos y de las bases, equilibrios ácido-base, indicadores y conservación de la cantidad de sustancia en procesos de dilución.
Lo contenidos diagnosticados mediante esta prueba han servido de base para el diseño de un protocolo de análisis del tratamiento que se le concede a este tema en los libros de texto de los niveles universitario y medio. Este análisis ha sido ampliado mediante la exploración de los problemas sobre ácidos y bases que los libros proponen así como del proceso de resolución que desarrollan.
El protocolo de análisis de contenidos también ha sido aplicado a una muestra de exámenes realizados por licenciados en Ciencias que aspiraban a acceder al cuerpo de Profesores de Educación Secundaria (prueba escrita de las oposiciones).
También hemos explortado la referencia que se hace, en la vida cotidiana, a los ácidos y a las bases; concretamente en la utilización de algunas de sus propiedades por los mensajes publicitarios televisivos, en los que se destacan varias cualidades beneficiosas de los productos quee se anuncian relacionados con este tema.
Tras este estudio exploratoio hemos detectado coincidencias entre las ideas de los alumnos y las que se vierten en estos mensajes, y estimamos que la publicidad induce y refuerza algunas concepciones alternativas de los alumnos universitarios, como la identificación de los términos ácido con fuerte o con dañino y perjudicial para el organismo o los tejidos; por el contrario, insiste en que neutro es igual a inerte (no reaccional) o inocuo (no hace daño).
Con respecto a los resultados obtenidos tras la aplicación del protocolo a una muestra de textos actuales de los niveles universitario y medio, nos ha sorprendido la similitud en la presentación de contenidos en los libros de ambos niveles. Aparte de que esto supone una repetición, se pone de de manifiesto una excesiva exigencia por parte de los libros de secundaria (2º Bachiller), pues inmediatamente después de la presentación de los contenidos relacionados con el equilibrio (reversibilidad, leyes del equilibrio, etc.) se aborda un estudio de los ácidos y de las bases en que los alumnos deben controlar correctamente todos los equilibrios presentes en las valoracions de ácidos débiles con bases fuertes (o viceversa). Este estudio prematuro provoca que el docente tenga que recurrir a un razonamiento causal secuencial para presentar estas valoraciones, es decir, tratar los diferentes equilibrios como compartimentos estanco donde primero se produce la neutralización, formándose la sal y, posteriormente, ésta se hidroliza.
El protocolo también fue aplicado a una muestra de libros de comienzos del siglo XX de los niveles universitario y medio, detectándose grandes diferencias con la situación actual, pues en secundaria no aparecen muchos de los contenidos que se introducen en los niveles universitario y que sí están en los libros modernos de secundaria. Tambén manifiestan un mayor cuidado en los términos que utilizan (neutralización, hidrólisis, etc.) evitando algunas polisemias que habíamos detectado en los libros actuales.
Los resultados obtenidos tras el análisis de los exámenes de los opositores ponen de manifiesto que los conocimientos científicos de este colectivo arrastran los condicionamientos que ya habíamos apreciado en los estudiantes universitarios y en los libros que utilizan. Este hecho resulta muy preocupante, ya que serán futuros docentes de Educación Secundaria y posiblemente induzcan y refuercen algunas concepciones alternativas de sus alumnos. Hay que tener en cuenta además que se trata de un colectivo en el que la mayoría hace poco que terminó sus estudios universitarios y a los que se supone muy motivados.
Las conclusiones de este trabajo de tesis doctoral ponen de manifiesto:
• La desconexión entre el nivel macroscópico y las interpretaciones teóricas que manifiestan los alumnos universitarios sobre los contenidos relacionados con los ácidos y con las bases.
• El razonamiento causal secuencial para la interpretación de los equilibrios múltiples es utilizado por gran parte de los alumnos universitarios. Esta herrramienta tiene su origen en la educación secundaria, ya que es preciso utilizarla como consecuencia de un estudio prematuro de los equilibrios múltiples.
• Las interferencias del lenguaje cotidiano con el contexto científico es el origen de muchas concepciones alternativas relacionadas con este tema.
• La utilización de polisemias de términos muy usuales (hidrólisis o neutralización) ocasiona graves consecuencias en la interpretación de muchos procesos con la reafirmación del razonamiento causal secuencial en los procesos de equilibrios múltiples.
• Es necesario investigar con más profundidad la operación de conservación de la cantidad de sustancia en los procesos de dilución.
Por último, los resultados obtenidos y las conclusiones surgidas tras este proceso de diagnóstico delimitan algunas dificultades que requieren la elaboración de unas propuestas concretas que ayuden a mejorar (o faciliten) el aprendizaje. Para ello, hemos aprovechado algunas herramientas analizadas en los apartados anteriores:
• el análisis crítico de la publicidad, en el aula de secundaria, como instrumento didáctico para facilitar el aprendizaje de los contenidos relacionados con la neutralización, el pH y la fuerza de los ácidos;
• la resolución de problema de equilibrios múltiples (cotidianos y creativos) para evitar que los alumnos universitarios utilicen un razonamiento causal secuencial, utilizando el ordenador como recurso auxiliar;
• la presentación de las teorías ácido-base y de sus límites de aplicación para hacer reflexionar a los alumnos universitarios sobre la Naturaleza de la Ciencia.

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