¿cómo se preparan los alumnos previamente a la realización de

¿cómo se preparan los alumnos previamente a la realización de

¿CÓMO SE PREPARAN LOS ALUMNOS PREVIAMENTE A LA
REALIZACIÓN DE UNA PRÁCTICA EXPERIMENTAL Y CÓMO OPERAN
CUANDO LA REALIZAN?
RESUMEN
Sobre la base de un conjunto de observaciones de clases (28) en las que se
realizaban prácticas experimentales, se examinó el comportamiento de grupos
de alumnos y de docentes utilizando un instrumento (Ficha de Observación)
especialmente diseñado para tal fin. Se observaron comportamientos
asociados a contenidos procedimentales y actitudinales, en la “etapa previa” a
la realización de la práctica y durante el proceso de “mediciones”. Los
resultados indican que la preparación previa es insuficiente (grupos de
alumnos y docente), que en el proceso de medición algo mejoran los
comportamientos, superando los alumnos a los docentes, y que el
comportamiento de los alumnos está fuertemente correlacionado con el del
docente y con el número de alumnos de la clase y de alumnos por equipo.
Palabras clave: práctica, experimental, actitudes, procedimientos
INTRODUCCIÓN
Los resultados que se logran en el ámbito de la Enseñanza de la Física no son
del todo buenos, a pesar de los importantes esfuerzos que se llevan a cabo
para evitar el fracaso de los estudiantes. Si pensamos que los conocimientos
relacionados con la física por medio de la educación debieran pasar a formar
parte de la cultura del hombre, dicho objetivo no se ha logrado excepto con
quienes tienen una formación relacionada con dicha disciplina en el nivel
superior [1], [2].
A partir de 1960 se inicia un movimiento entre los educadores en Ciencias en
general y en Física en particular, como respuesta a su preocupación por los
resultados que se logran en la educación científica, que evoluciona treinta años
después en un número importante de grupos que investigan sobre cómo
mejorar los resultados en dicho ámbito. Aparecen distintas líneas de
investigación ocupándose una de ellas de la problemática de la enseñanza
experimental [3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19].
El mayor interés de las investigaciones en enseñanza de la Física, consiste en
la elaboración de estrategias para el proceso de enseñanza y aprendizaje, que
favorezcan la construcción del conocimiento [20]. En razón de que el
funcionamiento del sistema cognitivo humano en lo que se refiere a la
construcción de conceptos en el ámbito de la física, es altamente sensible a su
interacción con la naturaleza [21], resulta importante señalar que quienes
enseñamos Física, en general, no aprovechamos la utilidad que presentan las
prácticas de laboratorio, como herramientas muy usadas en el proceso de
enseñanza y aprendizaje de la Física [10, 17].
Actualmente, las diferentes concepciones constructivistas contemplan el
aprendizaje como una construcción de significado, aportando las ideas previas
a la interpretación de nuevas situaciones. El aprendizaje tiene lugar mediante
la interacción de las ideas propias con: a) las de los otros, modificándose así
estas ideas que se amplían o experimentan cambios más o menos profundos
durante el proceso [22]; y b) la realidad, manipulándola. Así, es el sujeto
quien construye el conocimiento de una forma activa. “Se trata de una posición
interaccionista donde el conocimiento está determinado tanto por las
propiedades de la realidad como por las del sujeto y su entorno”[23].
La realización de los Trabajos Prácticos de Laboratorio (TPL) durante el curso
de una materia aparece como una oportunidad óptima para materializar los
dos tipos de interacciones que señalamos en el párrafo anterior y de esa
manera favorecer la construcción del conocimiento. Y si el objetivo es enseñar
ciencia, desde el punto de vista del constructivismo, “Los trabajos prácticos
deberían reflejar las características esenciales del trabajo científico y por tanto,
contribuir a que los alumnos se familiaricen con la metodología científica” [24].
Pero a pesar del acuerdo generalizado sobre la importancia de la práctica
experimental, como ámbito de la didáctica que favorece la construcción de
conocimientos y el cambio conceptual, Gamboa Mora [24] señala como
resultado de investigaciones con docentes y alumnos de Química, que se
puede considerar válido para la Física, lo siguiente:
• No existe un paradigma enseñanza-aprendizaje preponderante dentro de
los diferentes programas de formación profesional.
• Los docentes de química en general, consideran importante la realización
de prácticas de laboratorio como medio eficaz para comprobar la teoría.
• La concepción de experimento se asocia a práctica de laboratorio, nada
relacionado con producción de conocimiento, sino a comprobación de una
teoría.
•
•
•
•
Los trabajos prácticos propuestos por los docentes en el nivel superior de
educación, no familiarizan a los estudiantes con la metodología científica.
Las actividades prácticas, no son sometidas a discusiones grupales ni a
contrastaciones teóricas, luego, el estudiante no tiene espacios en los
cuales vivencie situaciones similares a las que tienen quienes investigan
No hay un claro planteamiento de problemas dentro de las prácticas de
laboratorio ni una metodología por investigación.
La ciencia es concebida como un ordenado conocimiento.
A los preocupantes resultados que se señalan en el párrafo anterior, se puede
agregar que, a pesar de lo señalado en relación con la práctica experimental y
su importancia en la enseñanza de la Física, y de la enorme cantidad de
trabajos que la abordan, de la que sólo hemos citado una minoría, cuando nos
acercamos a la práctica docente, si hay una actividad que no está presente o
que ha disminuido fuertemente su presencia en las últimas décadas, es la
realización de TPL. Distintos autores [17], [18], [19] señalan la brecha que
existe entre el reconocimiento natural que tienen las actividades experimentales y la escasa presencia que las mismas tienen en la práctica docente.
El proceso de enseñanza y aprendizaje en general y la práctica experimental
en particular, involucra al alumno, al docente y al contenido a desarrollar en
sus tres dimensiones: conceptual, procedimental y actitudinal. Es por ese
motivo que nuestro proyecto de investigación, que se plantea como columna
vertebral la problemática de la práctica experimental teniendo en cuenta lo
señalado en párrafos anteriores, en primer lugar realizó un cuestionario para
relevar lo que los docentes piensan acerca de la misma; luego examinó las
guías de TPL que estos docentes producen; más adelante se hicieron
observaciones de sus clases experimentales (de los alumnos y de los docentes)
utilizando una “Ficha de Observación” (FO) que detallaremos más adelante,
con el propósito de complementar lo que dicen las guías; después se
analizaron los informes de TPL escritos por los alumnos; y finalmente, se
realizó una encuesta a los alumnos para conocer el aprendizaje de distintos
aspectos relacionados con la práctica experimental (este cuestionario se aplicó
a alumnos que hubiesen finalizado su formación en Física General).
Del conjunto de actividades enunciadas en el párrafo anterior, se tomó para la
realización de este trabajo, el resultado de la aplicación de la FO, y a su vez de
ésta, que proponía cinco ejes relativos al desarrollo de una práctica
experimental, sólo se consideraron dos: a) “etapa previa” y b) “mediciones”.
En ambos casos y tanto para docentes como para alumnos, se trabajaron
Contenidos Procedimentales (CP) y Contenidos Actitudinales (CA).
INSTRUMENTOS: LA FICHA DE OBSERVACIÓN
La FO involucró cinco ejes de análisis de la clase experimental: a. “etapa
previa”; b. “mediciones”; c. “interpretación de resultados”; d. ”diseño
experimental”; d. “análisis del informe”. En cada uno de ellos se indagaron CP
y CA. Se elaboró con el propósito de organizar la técnica de observar, de lograr
un mejor aprovechamiento del tiempo disponible en razón de que la misma se
completó con cruces y de esa manera se evitó el tiempo utilizado para escribir
(que no se aprovecha para observar), y de alguna manera se transformó en un
protocolo del uso de la técnica, para que todas las observaciones
proporcionaran información sobre lugares comunes. Aún cuando la FO le
otorga a la observación el carácter de “cerrada”, quienes la aplicaron tenían la
posibilidad de que si en alguno de los apartados surgían dudas o se estimaba
como importante agregar algún comentario a los aspectos que consideraba la
ficha, estos se dejaban por escrito bien aclarados en hoja aparte.
La FO disponía a la derecha de dos grandes columnas vacías: una referida al
comportamiento de los alumnos y otro al de los docentes. Cada una de estas
dos columnas, daba la posibilidad de puntualizar el comportamiento como: MB,
muy bueno; B, bueno; R, regular; y -- cuando no se perciben señales del
comportamiento correspondiente. Al final de la FO, se aclaró sobre cómo
evaluar al docente, indicando que las cuatro columnas, similares a las
utilizadas para puntualizar a los alumnos, se referían a como la labor docente a
través de comentarios, orienta, estimula, propicia y/o sugiere, los CP y CA que
se evalúan en los alumnos.
La aplicación de la FO se llevó a cabo tratando que, en la medida de lo posible,
la presencia del observador pasara inadvertida. No se hicieron preguntas y sólo
se acordó aproximarse al trabajo de los grupos, para tener información acerca
de sus comentarios y de la tarea que estaban desarrollando. Tampoco se le
hicieron preguntas al docente a cargo de la clase. Si bien, como parte de la
observación se tomaron fotografías, dado que éstas se hacían para un análisis
posterior del equipo (escalas, instrumentos, llaves selectoras, frentes de los
equipos, etc.), para no llamar la atención, las tomas se realizaron antes o
después que los alumnos llevaran a cabo su práctica.
Como señalamos en el apartado anterior, sólo se tomaron para este trabajo,
resultados de dos ejes de los cinco que incluye la FO. A continuación incluimos
la FO, tabla I, con sólo los ejes trabajados: a) “etapa previa”, se refiere a cómo
los docentes estimulan a los alumnos a trabajar previamente a la realización
de una PE y cómo los alumnos se preparan para la realización de la misma, y
b) “mediciones”, referida a como los docentes promueven un adecuado
proceso de medición y sobre cómo operan luego los alumnos cuando la
realizan. En ambos casos y tanto para docentes como para alumnos, se
trabajaron CP y CA, en razón de que éstos pueden proponerse para todo un
cuatrimestre, a lo largo de todo un curso o de varios cursos y que dado su
carácter general, se pueden hacer comparaciones.
COMPORTAMIENTOS OBSERVADOS
a.
ETAPA PREVIA
Contenidos Procedimentales (CP)
Buscó – Procesó – Leyó
Búsqueda (proceso) de información.
Procesamiento (análisis) de la información lograda.
Lecturas previas
Se preguntó y trató de responder sus preguntas
Conjeturas en general acerca de la práctica a realizar.
Planteo de hipótesis y predicciones. Explicaciones provisorias
Se organizó para hacer la PE.
Discutió con sus compañeros acerca de cómo organizarse para
desarrollar el TPL. Se preocupó por traer material complementario: por
ejemplo cronómetro, calculadora, reglas, escuadras, etc. Acercó a la PE,
bibliografía (tablas, valores, etc.) que le pudiesen resultar útil, etc.
Contenidos Actitudinales (CA)
Confianza – curiosidad – entusiasmo
En lograr información a través de un proceso de búsqueda; en
encontrar respuestas; en tener capacidad para procesar información,
etc.
Decisión de llevar a cabo alguna experiencia previa, de buscar
explicaciones previas, de complementar con información de otras
fuentes, de organizarse previamente
b.
MEDICIONES
Contenidos Procedimentales (CP)
Aplica la teoría del error
Teoría del Análisis del error asociado, propagación de incertezas, etc.).
Estimación de cada uno de los valores medidos. Repetición de
mediciones.
Tablas
Elaboración de tablas transitorias en el momento de la toma de datos.
Representaciones gráficas
Elaboración de representaciones gráficas, transitorias y útiles para
intentar un primer análisis de los resultados (correlación de variables).
Esquemas de equipo
Detalle cuidadoso del equipamiento utilizado. Anotaciones relativas a los
instrumentos (escalas) y al montaje.
Manejo del equipo.
Reconocimiento del equipo. Habilidad manual en el manejo de
instrumental y montajes. Conexiones. Conocimiento del instrumental
(modos de conexión, características generales, etc.)
Alumnos
Docente
M
M
B R -B R -B
B
Estimación y cálculo
Estimación de posibles resultados; cálculo de resultados transitorios;
Comparar los resultados experimentales con los predichos por la teoría.
Contenidos Actitudinales (CA)
Cuidado, duda, manejo, orden, perseverancia
En el manejo del equipo, por los resultados que obtiene, en la
realización de los montajes experimentales, en la toma de datos,
reiteración de mediciones para asegurar resultados, duda sobre el valor
que obtiene en la medición, etc.
Organización, discusión, respeto, honestidad
Del trabajo grupal, para la toma de datos, por las opiniones de los
compañeros, por el método de trabajo, por los resultados, por el valor
de la teoría, etc.
Tabla I. Ficha de observación (sólo dos ejes de análisis)
METODOLOGÍA
Todos los cursos observados son de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y
Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba. Las observaciones se
llevaron a cabo en 9 cursos de Física I y Física II de carreras de Ingeniería, en
2 cursos de Física I de carreras de la escuela de Biología y en 3 cursos de
Física I y de Física II de carreras de la escuela de Geología. Por Física I y Física
II, entendemos los cursos clásicos con esa denominación, agregando que en
ningún caso los cursos de Física II incorporan temas de Física Moderna.
Como se advierte en el párrafo anterior, se llevaron a cabo observaciones en
14 cursos. Se planificó que se observaran dos clases de cada curso (en total 28
clases) y que en cada clase se aplicara la FO a dos grupos de alumnos (en total
56 grupos observados). En consecuencia al finalizar el proceso de observación
debían contabilizarse 56 FO completas, con información sobre el comportamiento de 56 grupos de alumnos y de 28 docentes en clase (las FO de los dos
grupos de una misma clase, repetían las puntualizaciones de la columna
docente). Por distintos motivos, en grupos que al comenzar la clase fueron
considerados para ser observados, la FO no se pudo completar (no finalizaron
la PE; no entregaron el informe de la realización del TPL; por el carácter
masivo del curso y el desorden propio de esa
Puntaje
masividad, etc.). Finalmente se dispone para Comportamiento
este trabajo de 51 FO completas.
MB: Muy bueno
3
A los efectos de cuantificar los comportamientos, se asignaron los puntajes que se
muestran en la Tabla II. Luego se elaboró
una matriz de datos en una “hoja de cálculos”
con la información de las 51 FO completadas,
B:
Bueno
2
R:
Regular
1
--:
Ausencia
0
Tabla II: Puntaje asignado a cada
comportamiento a fin de cuantificar
para su análisis estadístico.
Por último, también se tomó nota en cada observación de algunas variables
que podían resultar significativas y con las que sería útil correlacionar los
diferentes comportamientos: número de alumnos por equipo, relación alumnos/docente, tiempo dedicado al desarrollo de la práctica experimental y nivel
de tecnología empleado en el TPL (esta última variable fue operacionalizada
con los valores: 0 para tecnología de construcción sencilla; 1 cuando se incorporaban elementos de diseño tecnológico mas complicados pero de fácil acceso
como cronómetros o balanzas; 2 cuando incluía tecnología ya sea electrónica o
mecánica de precisión; y 3 cuando había adquisición digital de datos).
RESULTADOS
COMPORTAMIENTOS OBSERVADOS
Promedio para
Grupos de
Alumnos
Promedio para los
Docentes
a. ETAPA PREVIA
Contenidos Procedimentales (CP)
Buscó – Procesó – Leyó
Se preguntó y trató de responder sus preguntas
Se organizó para hacer la PE
0,33
0,24
0,67
0,42
1,19
0,91
0,90
1,00
0,90
0,56
0,73
1,08
0,55
0,82
0,21
1,27
0,43
1,20
1,51
0,72
0,89
0,63
0,93
0,50
0,96
1,09
0,43
0,76
1,61
1,59
1.6
0,97
0,84
0,91
Contenidos Actitudinales (CA)
Confianza – curiosidad – entusiasmo
Decisión de llevar a cabo alguna experiencia previa …
b. MEDICIONES
Contenidos Procedimentales (CP)
Aplica la teoría del error
Tablas
Representaciones gráficas
Esquemas de equipo
Manejo del equipo
Estimación y cálculo
Contenidos Actitudinales (CA)
Cuidado, duda, manejo, orden, perseverancia
Organización, discusión, respeto, honestidad
Tabla III. Promedios para los 51 Grupos de alumnos y para los 28 docentes.
En la tabla III, se muestran promedios para cada uno de los CP y CA, en los 51
grupos de alumnos (2da. columna a partir de la izquierda) y 28 docentes (4ta.
columna a partir de la izquierda), en la etapa previa (a) y durante el proceso
de medición (b). También se ha calculado el promedio de todos los contenidos
procedimentales y actitudinales, en la totalidad de grupos de alumnos (3ra.
Columna) y en el total de docentes, también por etapa (5ta. Columna).
a. “Etapa previa”. Los valores promedios de los 51 grupos de alumnos en cada
uno de los contenidos analizados (3 CP y 2 CA), es muy bajo (<1 en todos
los casos). Se advierte una pequeña mejora en la columna de los docentes,
aún cuando sigue siendo muy bajo. En los grupos de alumnos el promedio
de los 3 CP (0,42) resulta menor que el promedio en el mismo renglón para
los docentes (1,00), y el promedio para los grupos de alumnos de los 2 CA
(0,73) es similar al de los docentes (0,82). Estos valores, reiteramos todos
muy bajos, estarían indicando que los docentes no motivan y/o alientan
suficientemente a los alumnos a que se preparen para la realización de la
PE (promedio de los CP 1,00 y de los CA 0,82), y que los alumnos
responden en menor medida a ese insuficiente estímulo (promedio de los
CP 0,41 y de los CA 0,73).
b. “Mediciones”. En este eje de la FO el promedio en cada uno de los 6 CP y
de los 2 CA es algo superior al que surge del eje anterior, pero igualmente
son bajos tanto para los grupos de alumnos como para los docentes. Sin
embargo, un rasgo que caracteriza este resultado es que especialmente en
los CA, son superiores los valores que logran los grupos de alumnos en
relación con los docentes (promedios de CA: 1,6 versus 0,91).
Como señalamos, al momento de realizar la observación se tomó nota de otras
variables como: número de alumnos por equipo, relación alumnos/docente en
la clase, tiempo dedicado al desarrollo de la práctica experimental y nivel de
tecnología empleado en el TPL; las primeras tres variables son naturalmente
ordinales (admiten una posible ordenación), y la última fue caracterizada con
números para transformarla en variable ordinal. En consecuencia podemos
sumar estas cuatro variables a las del comportamiento de los alumnos y del
docente, en cada una de las etapas consideradas y correlacionarlas.
El índice de correlación “r” (coeficiente de Pearson) puede tomar valores entre
1 y -1. Valores próximos a 1 indican una relación lineal directa de las variables,
y valores próximos a -1, indican una relación lineal inversa. Valores
intermedios (en educación tomamos entre 0,4 y -0,4) indican falta de
correlación entre las variables; esta falta de correlación es mayor a medida
que nos aproximamos a 0.
De correlacionar las diferentes variables analizadas, se observa que:
• El
comportamiento
total
(promedio
entre
todos
los
aspectos
procedimentales y actitudinales considerados en cada etapa) de los grupos
de alumnos en la “etapa previa” no tiene ninguna correlación con su propio
•
•
•
•
•
comportamiento en la etapa de mediciones (r=0,10) ni con el nivel de
tecnología implementado en la práctica (r=-0,09); ni con el
comportamiento del docente en cualquiera de la dos etapas (r=0,13); pero
sí es significativo con el número de alumnos por equipo experimental (r=0,42) y con el tiempo de duración de la práctica (r=0,44).
El comportamiento de los grupos de alumnos en la etapa “mediciones”
presenta otros coeficientes de correlación: está fuertemente correlacionado
con el comportamiento del docente (r=0,88), débilmente correlacionado
con la tecnología empleada (r=0,27) y no guarda correlación alguna con el
número de alumnos por equipo (r=-0,10) ni el tiempo dedicado a la
práctica experimental (r=0,08).
El comportamiento actitudinal de los alumnos está fuertemente
correlacionado con su propio comportamiento procedimental (r=0,81), con
correlaciones importantes con el comportamiento del docente (r=0,66),
correlaciones significativas con el número de alumnos por equipo (r=-0,39)
y no guarda correlación con el nivel de tecnología empleada (r=-0,009).
El comportamiento procedimental de los alumnos tiene correlaciones
similares, excepto en dos ítems: guarda correlaciones, aunque bajas, con el
tiempo de práctica (r=0,36) y el nivel tecnológico de la prácticas (r=0,24).
El comportamiento de los docentes en la etapa previa tiene fuerte
correlación con su propio comportamiento en la siguiente etapa de
mediciones (r=0,89) y con el nivel de tecnología empleado (r=0,90). Y
guarda correlaciones significativas con el número de alumnos por equipo
(r=-0,67) y con la relación alumnos/docentes (r=-0,43).
A la hora de estudiar los comportamientos actitudinales y procedimentales
de los docentes por separado, se observa que la relación alumnos/docente
afecta más a los contenidos actitudinales del docente (r=-0,32) que a los
procedimentales (r=-0,19). Del mismo modo el tiempo dedicado a la
práctica experimental influye algo más en los contenidos actitudinales (r=
0,22) que a los procedimentales (r=-0,04). El nivel de la tecnología del
equipo, influye fuertemente en los comportamientos asociados a los CP y
CA del docente (r=0,84).
CONCLUSIONES
Un primer aspecto que se debe resaltar en función de lo que expresa la tabla
III, es en la “etapa previa”, la mínima preparación con la cual los alumnos
abordan la realización de la práctica experimental, y la insuficiente preocupación del docente, por mejorar ese aspecto de la práctica (valores muy bajos,
tanto para los grupos de alumnos como para los docentes).
En la etapa “mediciones” ocurren valores mayores que 1 (mejor que regular)
entre los CP en los renglones “tablas” (1,27), “esquemas del equipo” (1,20) y
“manejo del equipo” (1,51). Se puede argumentar que es necesario realizar
tablas para registrar los datos que surgen de la medición, que los esquemas
del equipo son necesarios para realizar luego el informe y, que el manejo del
equipo depende más de aprendizajes fueran del ámbito educativo que de
acciones educativas propias de la práctica docente. Resumiendo, creemos que
los tres valores que superan el regular (1,00), responden a necesidades de la
práctica experimental y a procederes adquiridos ajenos a la práctica docente.
En esta misma etapa, se destacan los valores promedios que logran los grupos
de alumnos en los CA analizados: 1,61 y 1,59. Dado que los docentes logran
promedios más bajos, se infiere que estos comportamientos no se relacionan
con la labor docente.
En relación con las correlaciones, se puede destacar que en general los
resultados en la “etapa previa”, que son malos, empeoran aún más con el
número de alumnos por equipo (r=-0,42) y mejoran con el tiempo de duración
de la práctica (r=0,44). Tal vez un gran número de alumnos por equipo,
atomice de tal modo las responsabilidades individuales que desanime la
preparación previa de la práctica y que un experimento de larga duración
provoque la necesidad en el alumno de “echar” una mirada a lo se va a hacer
en clase.
En el eje “mediciones”, las correlaciones del comportamiento de los grupos de
alumnos con las otras variables, son lógicas: fuerte relación con el
comportamiento del docente y débil correlación con la tecnología del equipo.
Tanto el comportamiento actitudinal como el procedimental de los grupos de
alumnos, están fuertemente correlacionados entre sí, con el del docente y con
el número de alumnos por equipo; no guardan correlación con el nivel de
tecnología empleada en el equipo experimental.
El comportamiento de los docentes es coherente en los dos ejes analizados y
tiene fuerte correlación con el nivel de tecnología empleado, con el número de
alumnos por equipo y la relación docente alumno. Se puede argumentar que
una alta complejidad del equipo, lleva al docente a estar particularmente
preocupado por la práctica y ello se traslada a su práctica docente y que el
aumento del número de alumnos de la clase y de los grupos influye
negativamente en él.
En general se destaca que los comportamientos de los alumnos están
fuertemente correlacionados con los del docente [16, 17] y también influye
negativamente sobre ellos, el número de alumnos de la clase y por equipo.
Salvo lo que se señala en el párrafo anterior, la complejidad del equipo no
influye en los comportamientos. Finalmente, es errática y no es fuerte la
incidencia del tiempo dedicado a la práctica experimental.
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