RÍO GALLEGOS FEBRERO 2009 Programa de Investigación: APRENDIENDO A ENSEÑAR FÍSICA: APORTES TEÓRICOS PARA LA ELABORACIÓN DE PROPUESTAS METODOLÓGICO – DIDÁCTICAS.

Presentación del tema: "RÍO GALLEGOS FEBRERO 2009 Programa de Investigación: APRENDIENDO A ENSEÑAR FÍSICA: APORTES TEÓRICOS PARA LA ELABORACIÓN DE PROPUESTAS METODOLÓGICO – DIDÁCTICAS."— Transcripción de la presentación:

1 RÍO GALLEGOS FEBRERO 2009 Programa de Investigación: APRENDIENDO A ENSEÑAR FÍSICA: APORTES TEÓRICOS PARA LA ELABORACIÓN DE PROPUESTAS METODOLÓGICO – DIDÁCTICAS QUE FACILITEN LA PRÁCTICA DOCENTE UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE Facultad de Ingeniería - Departamento de Física MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

2

3

4 El programa consta de cinco proyectos de investigación netamente diferenciados, pero al mismo tiempo, íntimamente relacionados entre sí. Ellos son: 1) "EL CAMBIO CONCEPTUAL NECESARIO EN LOS DOCENTES PARA FACILITAR LA ENSEÑANZA DE LA EDUCACIÓN AMBIENTAL" 2) “MANEJO ADAPTATIVO Y EDUCACIÓN AMBIENTAL PARA EL ESTUDIO DE UNA ESPECIE LOCALMENTE EXTINGUIDA” 3) “MODELOS INSTRUCCIONALES PARA LA ENSEÑANZA DE FÍSICA. ESTUDIO PILOTO: EL CASO DE MECÁNICA NEWTONIANA PARA INGENIERÍA” 4) “CONCEPCIÓN DE CIENCIA Y ENSEÑANZA DE CIENCIAS NATURALES EN ALUMNOS DE CARRERAS DE FORMACIÓN DOCENTE 5) "EVOLUCIÓN CONCEPTUAL DE FÍSICA CLÁSICA A FÍSICA MODERNA: ASPECTOS EPISTEMOLÓGICOS, RECUPERACIÓN Y USO ACTIVO EN CARRERAS DE INGENIERÍA"

5 “VOLVER A APRENDER, EL DERECHO A ENSEÑAR”

6

7 EL PRIMER DÍA DE CLASES: CADA UNO DE NOSOTROS RECORDARÁ QUE ESE DÍA, NUESTRAS EMOCIONES ERAN UNA MEZCLA DE EXITACIÓN Y TEMBLOR, CONFIANZA Y DUDAS,CONCENTRACIÓN Y CONFUSIÓN. SABÍAMOS QUE LO HARÍAMOS MEJOR DE LO QUE LO HABÍAN HECHO NUESTROS PROFESORES, ESTÁBAMOS SEGUROS QUE NUESTROS ALUMNOS DEJARÍAN LA CLASE HABIENDO LOGRADO UN EXCELENTE APRENDIZAJE. PERO, ALGUNA VEZ DURANTE EL AÑO, COMENZAMOS A DUDAR DE NUESTRO ÉXITO, Y, AL FINAL DEL CURSO RECONOCIMOS HABER COMETIDO ALGUNOS ERRORES, SIN EMBARGO, LOS CORREGIRÍAMOS CON NUESTRO PRÓXIMO GRUPO DE ESTUDIANTES.

8 ESTE PROCESO DE PRUEBA Y ERROR, SE REPETIRÁ DURANTE AÑOS, YE QUE LA ENSEÑANZA-APRENDIZAJE ES DINÁMICA Y CAMBIANTE Y, NOSOTROS COMO DOCENTES, ESTAMOS OBLIGADOS A ADAPTARNOS A ESA DINÁMICA O, EN OTRAS PALABRAS, APRENDER A APRENDER Y, LO QUE ES MÁS IMPORTANTE, APRENDER A CAMBIAR NUESTRAS IDEAS PERIMIDAS

9 Recientes investigaciones sobre las dificultades que encuentran los estudiantes para aprender Ciencias, comienzan a generar nuevos principios que permiten mejorar los enfoques didácticos de los cursos. En efecto, en los últimos años, tanto científicos, como psicólogos y pedagogos han llevado a cabo investigaciones sobre el aprendizaje de las Ciencias obteniéndose valiosas conclusiones referentes a cómo los alumnos aprenden.

10 Hay evidencias de que el comportamiento de los estudiantes demostrado en la resolución de problemas se ve fuertemente influenciado por las concepciones que ellos sustentan. Karmiloff, Smith e Inhelder (1976) realizaron una experiencia consistente en hallar el punto de equilibrio de barras metálicas en las que previamente se habían escondido sobrepesos o realizado vaciamientos, de forma tal que el punto de equilibrio estaba desplazado del centro de la barra. Los niños de 4 años utilizaban estrategias de prueba y error y no tenían mayores inconvenientes en encontrarlo, mientras que los de 8 años sostenían la teoría de que el punto de equilibrio tenía que estar aproximadamente en el centro, lo que les provocaba dificultades para hallarlo.

11 El estudio muestra que el conocimiento previo puede influenciar fuertemente el desempeño de los alumnos en la resolución de problemas hasta distorsionar totalmente la solución del mismo. Un solo conflicto no convence a los estudiantes de que sus concepciones son incorrectas. Así, una alumna 12 años en un estudio conducido por Tiberghein (1980), (a quien le presentó un trozo de hielo cubierto con lana y otro, con papel de aluminio) afirmó que el hielo que se derretía primero era el que estaba cubierto con la lana, porque la lana "da calor". Al verificar empíricamente su equivocación creó una serie de argumentos para defender su concepción alternativa.

12 VEREMOS ALGUNOS EJEMPLOS ILUSTRATIVOS

13 EN EL CASO DE FÍSICA: Dada la gran cantidad de casos analizados, sistematizados y que han sido publicados y ampliamente difundidos en las revistas especializadas, sólo mencionaré algunos ejemplos muy ilustrativos, el primero de L.C. McDermott (1984) sobre la comprensión de los estudiantes y profesores de Física acerca del concepto de fuerza. Péndulo inmóvil Péndulo móvil, pasando por su posición de equilibrio

14 El reporte del trabajo indica que el 50% de los estudiantes que habían aprobado un curso de un año de Física, omitieron señalar la tensión actuante en la cuerda de los péndulos. El mismo resultado obtuvo con el 40% de futuros profesores de Física. Aun entre estudiantes de postgrado, el 10% cometió el mismo error conceptual. Para el caso del péndulo en movimiento, un número significativo de estudiantes y profesores, incluyó una fuerza en la dirección del movimiento. Esta concepción alternativa (pensar que siempre se requiere que actúe una fuerza en la dirección del movimiento) es sorprendentemente común, tanto entre estudiantes de grado como de postgrado y, asimismo, en un gran porcentaje de docentes de todos los niveles educativos.

15 El segundo caso, también trata sobre el concepto de fuerza -la difundida Force Concept Inventory (FCI), desarrollada por David Hestenes, Malcom Wells y Gregg Swackhamer (1992). (http://modeling.asu.edu/R&E/FCI.PDF) Estos investigadores llegaron a establecer suministrando la FCI a miles de estudiantes, que el promedio de respuestas correctas nunca superaba el 40% de las 30 que contiene la evaluación. (El mínimo aceptable que ellos determinaron para la resolución de problemas de mecánica newtoniana, es del 60%)

16 EN EL CASO DE QUÍMICA: Al interpretar una ecuación química, el 65% de los alumnos confunden número de moléculas con número de átomos Fe + 2 H Cl = Fe Cl 2 + H 2 O cuando describen el átomo: Los átomos son similares al sistema solar, con un núcleo que sería el sol y los electrones reemplazando a los planetas

17 EN EL CASO DE MATEMÁTICA Son bien conocidas las siguientes afirmaciones: La multiplicación agranda La división achica El número más largo es el más grande

18 EN EL CASO DE BIOLOGÍA: Muchos alumnos aseguran que: Los animales respiran, pero las plantas no, sino que fotosintetizan Fenómeno que algunos llaman “respiración inversa”

19 Otros, malinterpretando la teoría de la evoución de Darwin aseguran que: “En los seres humanos de futuras generaciones no existirá la muela de juicio” O los que malinterpretan a Pasteur: Son los que creen en el fenómeno de la existencia de la generación espontánea

20 ES MI INTENCIÓN ANALIZAR ALGUNAS FORMAS EN QUE PODRÍAMOS ATACAR ESTOS PROBLEMAS DESDE EL MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE

21 Pero antes, podemos citar a Campanario cuando se refiere al principal problema que él observa cuando se trata de mejorar el aprendizaje de los estudiantes de ciencias: “…..se sabe que los puntos de vista de los profesores sobre la enseñanza y el aprendizaje son quizá uno de los obstáculos más formidables que hay que vencer para conseguir un cambio en sus métodos de enseñanza. Como es sabido, en el caso de la Universidad, predomina un monótono horizonte caracterizado, casi totalmente, por la "dictadura" propia de la clase magistral, a pesar de las propuestas que existen para utilizar otros enfoques…” (Campanario y Moya, 1999).

22

23

24 LA SOCIEDAD CAMBIÓ DE UNA MANERA DRAMÁTICA Y VELOZ, ENTRANDO AL SIGLO DEL CONOCIMIENTO. ESTO IMPLICA CAMBIOS EN LA CULTURA, LA CIENCIA, EL TRABAJO, LAS FORMAS DE VIVIR Y LA ENSEÑANZA DE CIENCIAS. LA REVOLUCIÓN TECNOLÓGICA TIENE UN PAPEL DETERMINANTE EN ESTOS CAMBIOS.

25 LOS CAMBIOS RÁPIDOS IMPACTAN A LA SOCIEDAD TODA, Y ESTOS CAMBIOS SOCIALES SE REFLEJAN EN LAS INSTITUCIONES QUE SE OCUPAN DE ASEGURAR LA TRANSMISIÓN DE LA CULTURA, COMO LO SON LA EDUCATIVAS PARECE SER QUE LO ÚNICO CONSTANTE EN ESTE NUEVO CONTEXTO, PARA EL CUAL EDUCAREMOS A LOS FUTUROS CIUDADANOS, ES EL CAMBIO HABLAR DE EDUCACIÓN Y CIENCIA NOS ENFRENTA A UNA REALIDAD DONDE NO PODEMOS QUEDARNOS TRANQUILOS DENTRO DE LOS COMPARTIMIENTOS ESTANCOS QUE MANEJÁBAMOS HASTA HACE POCO

26 Por este motivo fomentar en las jóvenes generaciones el interés por la educación en el área de ciencia y tecnología (o la tecnociencia) se constituye en un objetivo primordial. Así, muchos países destinan importantes subsidios para promover el interés (Emsley, 1994, 1998; Gilbert, Stocklmayer y Garnett, 1999; Gilbert y Stocklmayer, 2001) e investigar cómo llegar a lo que denominan “Excellence in Science Teaching for All” (Anrig, 2003).

27 Argentina se ha caracterizado por generar destacados exponentes de ciencia, reconocidos y galardonados mundialmente, incluso con Premios Nóbel. Lamentablemente, en las últimas décadas, también se ha caracterizado por exportar sistemáticamente personas altamente capacitadas en ciencia y tecnología que, por falta de trabajo, de estímulo o de recursos, han emigrado para emprender proyectos científicos en otros países (La Nación, 2004).

28 El comienzo del siglo XXI puede ser un punto de inflexión en el desarrollo de nuestra sociedad (Clarín, 2004). La investigación en el área de enseñanza de las ciencias naturales, escasamente desarrollada en nuestro país, debería constituirse en la fuerza que provea herramientas para la toma de decisiones sustentables en materia de educación científico-tecnológica.

29 Así por ejemplo, en países como Estados Unidos, se fijó como prioridad principal “incrementar el número de talentos mediante una importante mejora en la enseñanza de Ciencias Naturales y Matemáticas en los niveles primario y secundario” (Rising above the gathering storm: energizing and employing America for a brighter economic future. National Academy Press, 2006)

30 EL ALFABETISMO AHORA NECESARIO En el siglo pasado, en medio de la Segunda Revolución Industrial (la del transporte, la electricidad, el telégrafo), las sociedades alertas comprendieron la necesidad de que las masas aprendieran a leer y escribir, para así, participar en el esfuerzo y las ventajas del progreso. Entre nosotros, Sarmiento fue líder del proyecto nacional en ese sentido. Podemos imaginarnos qué estaría exigiendo ahora el ciclópeo sanjuanino -de ser nuestro contemporáneo- ante la Tercera Revolución (de la electrónica, la biología molecular, los materiales). Ni más ni menos, seguramente, que la alfabetización Científico- Tecnológica de los argentinos. Hay en el mundo un verdadero movimiento social en pro de este tipo de alfabetización. En todos los lugares surgen iniciativas para renovar la enseñanza de las ciencias. Se acepta que hay una crisis por agotamiento de los modelos tradicionales, por falta de pertinencia de los métodos pedagógicos y por un estilo de enseñanza disciplinar. Héctor Ciapuscio Diario Río Negro

31 Según Gerard Fourez, se caracteriza por tres competencias que debe adquirir el individuo: AUTONOMÍA: POSIBILIDAD DE NEGOCIAR DECISIONES FRENTE A PRESIONES NATURALES O SOCIALES. DESEMPEÑARSE EN UN MUNDO CIENTÍFICO-TÉCNICO CONSISTE EN APRENDER UN ARTE QUE LOS CIENTÍFICOS Y TECNÓLOGOS HAN DESARROLLADO DE MANERA ESPECÍFICA: EL DE LA NEGOCIACIÓN. CAPACIDAD DE COMUNICACIÓN: APARECE EL INTERÉS DE LOS CONOCIMIENTOS EN FUNCIÓN DE LA MANERA EN QUE ELLOS NOS PERMITEN COMUNICARNOS CON OTROS A PROPÓSITO DE NUESTRAS SITUACIONES DE VIDA. DOMINIO Y RESPONSABILIDAD: FRENTE AL DESAFÍO DE SITUACIONES CONCRETAS, PARA ENFRENTAR A LAS MISMAS CON COMPROMISO PERSONAL, SINTIENDOSE DUEÑO DE SUS SABERES ¿QUÉ SIGNIFICA ALFABETIZACIÓN CIENTÍFICO-TECNOLÓGICA?

32

33

34 POR LO TANTO: ¿DE QUÉ MANERA PODEMOS ENCARAR LA NUEVA ENSEÑANZA DE LA CIENCIA?

35 SABEMOS QUE LOS CURRÍCULUMS DE CIENCIAS ACTUALES, SE CONCENTRAN PRINCIPALMENTE EN PRESCRIBIR LA COBERTURA DE CONTENIDOS E INFORMACIÓN CON POCA O NINGUNA COHERENCIA NI CLARIDAD CONCEPTUAL COMO RESULTADO, SE OBSERVA QUE LOS ESTUDIANTES DE TODAS LAS EDADES, SON ENFRENTADOS A MUCHA INFORMACIÓN, PERO LA MISMA, QUEDA LEJOS DE SER CONVERTIDA EN ESTRUCTURAS DE CONOCIMIENTO ORGANIZADO

36 DE ESTA MANERA, LA INFORMACIÓN SE OLVIDA RÁPIDAMENTE, NO PUDIENDO SER UTILIZADA Y TRANSFERIDA A LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS DE LA VIDA REAL AL MISMO TIEMPO, RESULTA INUTIL COMO FUNDAMENTO PARA FUTUROS APRENDIZAJES HOY ESTÁ CLARO QUE INFORMACIÓN, AUNQUE NECESARIA PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL CONOCIMIENTO, NO RESULTAN SER LA MISMA COSA Y, POR TANTO CAMBIAR ESTA FORMA DE ENSEÑAR ES NUESTRO DESAFÍO

37 A la luz de las recientes investigaciones en disciplinas como Teorías del Conocimiento y Teorías del Aprendizaje, es factible desarrollar un Nuevo Modelo Instruccional para lograr aprendizajes significativos en los estudiantes

38

39

40 Modelo Instruccional

41 AL DISEÑAR UN MODELO DE INSTRUCCIÓN DEBEMOS PENSAR QUE: Las ciencias tienen que ver con casi todos los actos de la vida cotidiana Sin embargo las ciencias se presentan hostiles a los estudiantes No podemos ilusionarnos de resolver todos los problemas que presenta la enseñanza de ciencias, con un único modelo

42 Los modelos de instrucción deben tener en cuenta: –La validez científica de los contenidos conceptuales –La fluidez didáctica de la metodología Cmap Tool tiene la gran ventaja de posibilitar la navegación por los distintos enfoques que se presentan el los sitios Web, los que otorgan la posibilidad un mismo concepto desde distintos puntos de vista

43 EL CAMBIO PROPUESTO HASTA AHORA Visión de la Ciencia: Método científico hipotético deductivo estricto. Epistemología de positivismo lógico. Diferencia entre la observación y la teoría sostenible. Visión del contexto científico Solo dos contextos: El de descubrimiento y el de justificación Visión del aprendizaje Aprender es cambiar de conducta Rol del alumno: Bajo aporte del estudiante. Imagen pasiva. Significados científicos provistos. Bajo nivel de reflexión. El alumno es obediente y aprende lo que se le enseña. Visión de la enseñanza Enseñar es transmitir conocimientos VOLVER A APRENDER Visión de la Ciencia Realismo científico / Concepción epistemológica constructivista Diferencia entre la teoría y la observación insostenible. Visión del contexto científico Cuatro contextos: Educación, innovación, evaluación y aplicación Visión del aprendizaje Aprender es adquirir significados Rol del alumno: Gran aporte del estudiante. Imagen activa. Significados negociados. Alto nivel de reflexión. El estudiante es responsable e idiosincrásico. Visión de la enseñanza Enseñar es compartir significados

44 Rol del docente: Enseñar es exponer. Diseminador del conocimiento científico. Adhesión estricta al currículo prescrito. Currículum: Conocimiento científico. Basado en la Ciencia. Enfatiza formas finales completamente desarrolladas de explicaciones. Se busca lograr amplitud de los conocimientos. El currículum es preestablecido y fijo. Unidades curriculares como compartimentos estancos. Autoridades: Las autoridades hacen que el sistema trabaje para servir al sistema. Rol del docente: Enseñar es lograr significados compartidos y negociar significados hasta acordar con sus alumnos. Artesano del conocimiento científico. Revisa y adapta el currículo prescrito. Currículum: Conocimientos acerca de las ciencias. Cómo y por qué conocemos. Enfatiza la creación y construcción del conocimiento y el desarrollo de las explicaciones. Se busca lograr profundidad de los conocimientos. Conocimientos contextualizados. El currículum es evolutivo y se construye. Unidades curriculares conectadas. Autoridades: Las autoridades deben hacer que el sistema sirva a la gente.

45 REFLEXIÓN Si bien es cierto que los “conocimientos intuitivos” que adquirimos desde nuestro nacimiento son casi siempre distintos a las explicaciones científicas ¿Es necesario hacer que desaparezcan instantáneamente declarándolos erróneos, imprecisos y poco confiables?

46 La respuesta “ausubeliana” es completamente diferente, Ausubel propone “arrancar” a partir de estas concepciones, más bien distorsionadas e insertarlas gradualmente en contextos cada vez más rigurosos, e ir rectificándolas o transformándolas a medida que emerjan las dificultades o inadecuaciones

47 EL PROFESIONAL DOCENTE QUE REQUIERE EL SIGLO XXI

48

49 Considerando lo expuesto precedentemente, surge como necesario el desarrollo de una propuesta para la formación y actualización de docentes y egresados profesionales universitarios, orientada hacia el desempeño de tareas de docencia, planificación e investigación de la educación en el área de las ciencias exactas y naturales. La mencionada propuesta deberá proporcionar una formación académica y profesional, que no excluya el conocimiento de enfoques teóricos y metodológicos y sus relaciones, que permita desarrollar capacidad para el desempeño como especialista en el área, con sentido crítico, creativo, transformador y generador de propuestas reflexivas para las prácticas educativas.

50 Además, será apropiado tender hacia formas de integración interdisciplinaria, procurando una actualización permanente en los conocimientos disciplinaras del área y el desarrollo de aptitudes específicas para encarar problemáticas complejas y actuar en equipos multidisciplinarios. También se deberá estimular la producción y socialización del trabajo de aula y de investigación en el campo de la educación, comunicándose los resultados obtenidos a través de publicaciones y de otras formas de divulgación.

51 Así, pareciera que los lineamientos básicos del perfil de un profesional de la educación, que ayude a los estudiantes a construir de manera significativa sus propios conocimientos deberían ser: Formación teórica y metodológica adecuada y de excelencia, para realizar investigaciones en el campo de la educación (aprendizaje, enseñanza, diseños curriculares etc.) Capacidad para la determinación de los problemas que existen o puedan surgir durante el proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias y reconocer la posibilidad que tiene, como profesional de la educación, de tomar las acciones y decisiones pertinentes, a fin de lograr la solución más adecuada de los mencionados problemas.

52 Entendemos por excelencia en Educación: 1.- Para el que aprende: Poder desempeñarse la frontera de sus capacidades, tanto en los estudios como en su lugar de trabajo. 2.- Para las instituciones: Fijarse los más altos objetivos para sus estudiantes, para luego ayudarlos, de todas formas posibles a lograrlos. 3.- Para la sociedad: Adoptar políticas que posibiliten la formación de ciudadanos capaces de enfrentar a un mundo que cambia continua y rápidamente

53 Capacidad para definir y analizar problemas. Habilidades para analizar adecuadamente las distintas situaciones de enseñanza examinando cómo influyen en el diseño y consecución de metas educativas los siguientes factores: Características Psicológicas del alumno: ¿Cómo aprende? Características Sociológicas: ¿Cómo se relaciona? Características Vocacionales: Deberá entender que una de las tareas más críticas de un sistema educativo consiste en descubrir, fomentar y encausar las vocaciones de los estudiantes hacia áreas donde puedan alcanzar su máxima realización personal.

54 Deberá atender a las demandas sociales, como por ejemplo el tipo de formación requerida en nuestro país, la parte de la cultura científica que tienen que aprender los alumnos, contenidos que les resultan útiles, características típicas de los contenidos: conceptos, procedimientos y actitudes, relaciones entre las partes, dificultades de aprendizaje, etc. Disposición para relacionar cada uno de estos problemas con las dificultades propias del aprendizaje de las ciencias y con los distintos elementos del diseño y desarrollo curricular: qué, cómo y cuándo enseñar, y qué, cómo y cuándo evaluar (objetivos, contenidos, métodos y evaluación.)

55 Reconocer que los problemas son generales, pero su concreción es característica del grupo de alumnos en particular (situación de partida), por lo que se requieren soluciones particularizadas que dan lugar a adaptaciones metodológicas y del currículo. Analizar el contenido de las ciencias y su estructura, desde la perspectiva de las necesidades de los alumnos y del diseño curricular prescrito. Aplicar conocimientos psicopedagógicos a la búsqueda de soluciones de los problemas comunes que se presentan durante la práctica profesional.

56 Capacidad para aportar a la formación de recursos humanos y para cumplir funciones vinculadas a la educación en Ciencias a nivel de: Sistema educativo local y regional Organizaciones no gubernamentales, entes dedicados a la investigación Sector privado Etc.

57 Por supuesto la lista anterior no es completa, seguramente se pueden agregar muchas otras características necesarias e importantes, solo se trata de un intento o comienzo en la definición de un perfil, que además debe ser flexible y adaptable a cada una de las realidades regionales.

58 … “Podemos decir, que no existe una respuesta simple sobre cómo progresan las ciencias, o qué es el método científico. Las investigaciones y descubrimientos se aceleran cada vez más. La cantidad de conocimiento crece vertiginosamente, lo mismo que el número de personas involucradas en estas aventuras, dando como resultado una forma cambiante, de ver y entender nuestro mundo y a nosotros mismos. Independientemente de cómo llamamos a este tipo de progreso, se puede decir, que la enseñanza de las ciencias es una aventura excitante de la cual todos podemos participar” … JONATHAN F. REICHERT “A Modern Introduction to Mechanics” (1991) (Traducción y adaptación, Ricardo Chrobak)

59 LA EDUCACIÓN ES LA FUEZA IMPULSORA MÁS IMPORTANTE, DEL BIENESTAR DE UNA SOCIEDAD