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FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LAS EDUCACIÓN UNIVERSIDAD DE JAÉN Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación Trabajo Fin de Grado Construyendo el modelo sobre flotabilidad de los cuerpos a través del aprendizaje por investigación Alumno: Ana Moya Ramírez Tutor: Dña. Marta Romero Ariza Dpto: Didáctica de las Ciencias Junio, 2014

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UNIVERSIDAD DE JAÉN Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación

Trabajo Fin de Grado

Construyendo el modelo sobre flotabilidad de los

cuerpos a través del aprendizaje por investigación

Alumno: Ana Moya Ramírez

Tutor: Dña. Marta Romero Ariza Dpto: Didáctica de las Ciencias

Junio, 2014

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ÍNDICE

Resumen……………………………………………………………………………………… 3

Palabras clave………………………………………………………………………………... 3

Introducción y objetivos…………………………………………………………………….. 4

Metodología………………………………………………………………………………….. 4

Capítulo 1: Fundamentación teórica……………………………………………………….. 5

1.1. ¿Qué es el aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based

Learning)?....................................................................................................................... 5

1.2. ¿Por qué tanto interés en el IBL?................................................................................... 7

1.3. ¿Qué beneficios puede ofrecer el IBL respecto a otros métodos de enseñanza más

tradicionales?................................................................................................................. 13

Capítulo 2: Propuesta Didáctica “Flotación y Hundimiento”…………………………... 15

2.1. Marco teórico de la propuesta didáctica……………………………………………... 15

2.2. Contexto……………………………………………………………………………... 17

2.3. Competencias………………………………………………………………………... 17

2.4. Objetivos…………………………………………………………………………….. 18

2.5. Contenidos…………………………………………………………………………… 18

2.6. Metodología………………………………………………………………………….. 18

2.7. Procedimiento………………………………………………………………………... 19

2.8. Evaluación………………………………………………………………………….... 22

Conclusiones finales………………………………………………………………………... 24

Referencias bibliográficas…………………………………………………………………. 25

Anexo VII…………………………………………………………………………………… 27

Anexo VIII………………………………………………………………………………….. 30

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Resumen

El aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based Learning) es un método de

enseñanza que consiste en promover el desarrollo de habilidades del proceso científico, el

pensamiento crítico y la comprensión de conceptos gracias al hecho de que los y las

estudiantes trabajan de manera similar a como lo hacen los científicos. Además, se encuentra

relacionado con el actual énfasis en el desarrollo de competencias en Educación Primaria, ya

que estas se encuentran asociadas a los procesos y habilidades que el IBL incluye.

Actualmente, se está volviendo cada vez más el foco de investigaciones ya que está

demostrado que consigue aumentar la motivación en las aulas así como formar ciudadanos

científicamente alfabetizados. De esta manera, se rompe con la manera en la que se ha

enseñado en el colegio siguiendo la línea de métodos tradicionales que ha provocado un

deficiente interés por la ciencia.

El presente trabajo describe el diseño y la implementación de una propuesta didáctica basada

en los resultados de la investigación especializada sobre IBL con objeto de ofrecer una

enseñanza de las ciencias más motivadora, significativa y coherente con las actuales

demandas formativas, especialmente, con el desarrollo de competencias. Partiendo de un pre-

test realizado a los y las discentes, se implementan dos tareas en las que se trabajan objetivos

siguiendo el método IBL para, transcurrido un cierto tiempo, volver a llevar a cabo un post-

test. Obtendremos así unos resultados con los que podremos comprobar si, gracias a este

método, los discentes son capaces de construir, recordar y entender mejor los conocimientos

científicos que se trabajan.

Palabras clave: Aprendizaje por investigación guiada, IBL, Enseñanza de las ciencias,

Innovadora, Competencias básicas, Habilidades del proceso científico y Propuesta Didáctica.

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Introducción y objetivos

El principal objetivo de este Trabajo Fin de Grado es demostrar la adquisición de las

competencias profesionales asociadas al módulo Trabajo Fin de Grado y Prácticum en la

titulación de Grado en Educación Primaria, que son:

- Adquirir un conocimiento práctico del aula y de la gestión de la misma.

- Controlar y hacer el seguimiento del proceso educativo y en particular el de

enseñanza-aprendizaje mediante el dominio de las técnicas y estrategias necesarias.

- Relacionar teoría y práctica con la realidad del aula y del centro.

- Participar en la actividad docente y aprender a saber hacer, actuando y reflexionando

desde la práctica.

- Participar en las propuestas de mejora en los distintos ámbitos de actuación que se

puedan establecer en un centro.

- Regular los procesos de interacción y comunicación en grupos de estudiantes de 6-12

años.

- Conocer formas de colaboración con los distintos sectores de la comunidad educativa

y el entorno social.

Dentro de estas competencias, el presente trabajo ha contribuido sobre todo al desarrollo de

las competencias de adquirir un conocimiento práctico del aula y de la gestión de la misma;

controlar y hacer el seguimiento del proceso educativo y en particular el de enseñanza-

aprendizaje mediante el dominio de las técnicas y estrategias necesarias; relacionar teoría y

práctica con la realidad del aula y del centro; participar en la actividad docente y aprender a

saber hacer, actuando y reflexionando desde la práctica; y regular los procesos de interacción

y comunicación en grupos de estudiantes de 6-12 años. Mientras que las otras se han

trabajado y desarrollado de forma complementaria a lo largo de los periodos de prácticas en

los centros educativos.

Metodología

Con objeto de trabajar dichas competencias y diseñar una propuesta de aula avalada por los

resultados de la investigación educativa, se ha llevado a cabo una revisión de la literatura

especializada sobre la temática escogida, en este caso el aprendizaje por investigación guiada,

para proceder luego al diseño, fundamentado en dicha revisión, de una propuesta didáctica

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para trabajar los conceptos de “Flotación y Hundimiento” en Educación Primaria. Además,

esta propuesta ha sido implementada en un contexto concreto dentro de un aula, ejerciendo

como docente y se ha evaluado su impacto mediante pruebas pre y post tests.

Capítulo 1: Fundamentación teórica

1.1. ¿Qué es el aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based Learning)?

El aprendizaje por investigación guiada es un método de enseñanza mediante el cual los

estudiantes trabajan de manera similar a como lo hacen los científicos cuando estos están

investigando. En dicho aprendizaje, los estudiantes formulan sus propias preguntas, crean

hipótesis y diseñan las investigaciones con las que podrán comprobar dichas hipótesis y

responder a las preguntas planteadas (NRC 1996, NRC 2000). Por tanto, dentro de este

método de enseñanza son necesarias unas determinadas habilidades para que los y las

estudiantes puedan llegar a responder dichas cuestiones. Dentro de estas habilidades, llamadas

las habilidades del proceso científico, se incluyen: la observación, descripción, investigación

de la pregunta, planificación de experimentos, predicción y experimentación (NRC 1996).

Si comparamos este método de enseñanza con otros más tradicionales, Walker (2007) destaca

la idea de que una lección enseñada mediante el uso del aprendizaje por investigación guiada

es muy distinta. En la enseñanza a través del IBL (Inquiry-Based Learning) el profesor o

profesora introduce el tema que se vaya a trabajar mostrando a los estudiantes algún

fenómeno que les pueda resultar interesante. A partir de esto, el profesor puede plantear un

problema sobre el tema en cuestión o, si los discentes tienen unas ideas previas lo

suficientemente avanzadas, puede guiarles con el fin de que ellos mismos lleguen a formular

un problema. De este modo, los estudiantes serían los que plantearían las preguntas sobre el

problema y, desde estas cuestiones, desarrollarían hipótesis. En lugar de dar una hoja de

trabajo, o una lista detallada con las instrucciones que deben seguir, los estudiantes podrán

desarrollar un método. Una vez planificado y realizado el experimento, los alumnos y

alumnas podrán decidir si sus hipótesis iniciales eran correctas o no para dar respuestas a sus

preguntas. Así es como ellos no solo están haciendo un simple experimento, sino que están

trabajando como científicos. El aprendizaje por investigación guiada es una metodología

innovadora en la línea del paradigma constructivista, ya que el aprendizaje por investigación

guiada imita la forma constructiva en la que trabajan los científicos (p. 10).

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Hay dos ventajas principales propias de la enseñanza de las ciencias a través de la

investigación guiada. En primer lugar, debido al hecho de que utilizando el proceso de

investigación los y las estudiantes son capaces de construir, recordar y entender mejor los

conocimientos científicos. En segundo lugar, dado que mientras los estudiantes investigan,

aprenden cómo los científicos generan el conocimiento y cómo se desarrolla y se produce el

conjunto de dichos conocimientos científicos (Schwab, 1962, citado en Walker, 2007).

Además, Walker (2007) añade a estas ventajas otra más, la de que una vez que los estudiantes

han aprendido cómo se produce el conocimiento científico, ellos son capaces de usar las

mismas habilidades y procesos para generar nuevo conocimiento por ellos mismos (p. 11).

A principios de los años 60 se reconoció que la enseñanza de la ciencia en los colegios no

estaba siendo efectiva a la hora de conseguir que los estudiantes estuviesen científicamente

alfabetizados. La enseñanza exclusiva de los contenidos científicos fue considerada como el

principal objetivo, y las lecciones se basaban en gran medida en la lectura del libro y la

posterior realización de ejercicios. Dichas lecciones que, incluso actualmente, suelen estar

presentes en las aulas de Primaria.

De acuerdo con Walker (2007), el aprendizaje por investigación guiada realmente tomó

relevancia a mediados de los años 90 con la publicación del National Science Education

Standards (NRC, 1996), un documento clave que guía la educación científica en los Estados

Unidos de América. La idea de investigación y ciencia basada en la investigación o IBL se

entrelazan en este documento, el cual fue declarado como la mejor manera de enseñar la

ciencia a los niños y niñas (p. 13).

En el documento anteriormente mencionado (NRC, 1996), se da una mejor visión de lo que es

el aprendizaje basado en la investigación destacando que esta es una actividad multifacética

que implica la realización de observaciones; el planteamiento de preguntas; la consulta de

libros y otras fuentes de información para ver lo que ya se conoce; la planificación de

investigaciones; la revisión de lo que ya se conoce a la luz de la evidencia experimental; el

uso de herramientas para reunir, analizar, e interpretar la información; la propuesta de

respuestas, explicaciones, y predicciones; y la comunicación de los resultados. La

investigación requiere la identificación de suposiciones, el uso del pensamiento crítico y

lógico, y la consideración de explicaciones alternativas (p. 23).

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Un nuevo informe del NRC, titulado “Inquiry and the national science education standards: A

guide for teaching and learning” (NRC, 2000) presenta 5 características esenciales que debe

contener una buena propuesta de IBL (p.27):

• Los estudiantes se implican en investigaciones a partir de preguntas científicas

orientadas.

• Los estudiantes dan prioridad a la evidencia, lo que les permite desarrollar y evaluar

las explicaciones que abordan las preguntas científicas orientadas.

• Los estudiantes formulan explicaciones desde la evidencia para abordar las preguntas

científicas orientadas.

• Los estudiantes evalúan sus experiencias a la luz de explicaciones alternativas,

particularmente aquellas que reflejan la comprensión científica.

• Los estudiantes comunican y justifican las explicaciones propuestas.

1.2. ¿Por qué tanto interés en el IBL?

Podemos considerar que la ciencia está formada por tres principales facetas (Koch, 2000,

citado en Walker, 2007):

• El proceso científico: los científicos usan un cierto número de habilidades cuando

desarrollan conocimiento a través de metodologías científicas.

• El conocimiento científico: las habilidades de los procesos científicos y metodologías

científicas son usadas por los científicos para producir ideas, conceptos y

conocimiento. Estos son comúnmente formulados como hipótesis, teorías y leyes.

• Las actitudes y los valores científicos: distintos científicos pueden trabajar de manera

diferente o creer en diferentes cosas, pero todos comparten unos mismos valores y

actitudes relacionados con el rigor, el trabajo sistemático, la fiabilidad y validez, etc.

La enseñanza de las ciencias a través del aprendizaje por investigación guiada o IBL ofrece la

posibilidad de que los estudiantes usen una variedad de las habilidades que se encuentran

dentro del proceso científico y que, por tanto, es el que utilizan los científicos cuando

trabajan.

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Dentro del proceso científico, se mencionan una serie de habilidades del proceso dentro del

programa Science – A Process Approach (SAPA) ejecutado por la American Association for

the Advancement of Science (1975). Consideran dos tipos de habilidades del proceso:

• Las habilidades básicas del proceso científico: observación, clasificación, medida,

comunicación, inferencia, predicción.

• Las habilidades del proceso científico integradas: control de variables, determinación

del funcionamiento, formulación de hipótesis, recaudación de información,

experimentación, modelación.

La forma en la que los científicos usan estas habilidades siguiendo un procedimiento simple y

un número de pasos, es lo que comúnmente se conoce como “método científico”. De acuerdo

con Walker (2007), generalmente los pasos seguidos son: (p. 24)

• Observación y descripción

• Planteamiento de preguntas

• Formulación de hipótesis

• Predicción

• Experimentación

• Conclusión

Sin embargo, no podemos decir que haya un único método científico por el cual se cree el

conocimiento. Tal y como menciona Walker (2007), existen varias formas mediante las cuales

se lleva a cabo la ciencia, no es necesario seguir todos los pasos dados anteriormente ya que

cada científico, trabaje en el mismo campo científico o en uno distinto, utiliza diferentes

métodos. Por eso es más conveniente utilizar el término “métodos científicos” que abarque

todas dichas formas de hacer ciencia. Por otro lado, el término “método científico” no deja de

ser útil para mencionar los pasos que se siguen dentro de él ya que lo que intenta es

proporcionar una amplia generalización de lo que hacen los científicos (p. 24).

La importancia de la adquisición de estas habilidades, anteriormente mencionadas, está

presente en nuestro currículum escolar dentro de las distintas competencias que en él se

encuentran ya que, en sus descripciones, se hace referencia a las características y

componentes fundamentales que conforman la enseñanza por investigación guiada. Por tanto,

este método de enseñanza cuenta con la principal ventaja de que es capaz de desarrollar en

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nuestros estudiantes muchas de las habilidades que son fundamentales para la adquisición de

las competencias básicas.

El actual énfasis en el desarrollo de competencias se encuentra relacionado con la llegada de

la Ley Orgánica de Educación (LOE). En este currículo se incorporan por primera vez las

competencias básicas que permiten identificar aquellos aprendizajes que se consideran

imprescindibles desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes

adquiridos y que el alumnado deberá desarrollar en la Educación Primaria. Dicha inclusión

tiene varias finalidades: integrar los diferentes aprendizajes; permitir a todos los estudiantes

integrar sus aprendizajes y ponerlos en relación con distintos tipos de contenidos y utilizarlos

de manera efectiva cuando les resulten necesarios en diferentes situaciones y contextos; y, por

último, orientar la enseñanza (p. 31492).

De acuerdo con la Ley Orgánica de Educación (LOE) ORDEN ECI/2211/2007, de 12 de

julio, por la que se establece el currículo y se regula la ordenación de la Educación Primaria,

en su Artículo 6 se recogen las Competencias Básicas de la presente orden. Estas fueron

fijadas en el Real Decreto 1513/2006, de 7 de diciembre, mediante las cuales el alumnado

deberá adquirir en la enseñanza básica y a cuyo logro deberá contribuir la Educación

Primaria:

1. Competencia en comunicación lingüística

2. Competencia matemática

3. Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

4. Tratamiento de la información y competencia digital

5. Competencia social y ciudadana

6. Competencia cultural y artística

7. Competencia para aprender a aprender

8. Autonomía e iniciativa personal

En primer lugar, cabe destacar el hecho de que dentro de la competencia en el conocimiento e

interacción con el medio físico se encuentran especialmente mencionados los procesos y

habilidades que se asocian a la enseñanza de las ciencias a través del aprendizaje por

investigación:

“También incorpora la aplicación de algunas nociones, conceptos científicos y técnicos, y de

teorías científicas básicas previamente comprendidas. Esto implica la habilidad progresiva

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para poner en práctica los procesos y actitudes propios del análisis sistemático y de

indagación científica: identificar y plantear problemas relevantes; realizar observaciones

directas e indirectas con conciencia del marco teórico o interpretativo que las dirige;

formular preguntas; localizar, obtener, analizar y representar información cualitativa y

cuantitativa; plantear y contrastar soluciones tentativas o hipótesis; realizar predicciones e

inferencias de distinto nivel de complejidad; e identificar el conocimiento disponible, teórico

y empírico necesario para responder a las preguntas científicas, y para obtener, interpretar,

evaluar y comunicar conclusiones en diversos contextos (académico, personal y social).

Asimismo, significa reconocer la naturaleza investigadora como construcción social del

conocimiento a lo largo de la historia.”(p. 31494)

Por lo tanto, el IBL contribuye especialmente al desarrollo de la competencia en el

conocimiento y la interacción con el mundo físico. En la contribución que hace el área de

Conocimiento del medio natural, social y cultural a dicha competencia, se menciona:

“La competencia se va construyendo a través de la apropiación de conceptos que permiten

interpretar el mundo físico, así como del acercamiento a determinados rasgos del método con

el que se construye el conocimiento científico: saber definir problemas, estimar soluciones

posibles, elaborar estrategias, diseñar pequeñas investigaciones, analizar resultados y

comunicarlos.” (p. 31499)

A continuación, se recoge cómo cada adquisición del resto de competencias están también

asociados con las características fundamentales y las habilidades que se formulan dentro del

método de enseñanza basado en el aprendizaje por investigación.

Dentro de la competencia del tratamiento de la información y competencia digital, se

encuentra la habilidad de transformar la información, que obtenemos a través del aprendizaje,

en conocimiento. Esto exige de destrezas de razonamiento para organizarla, relacionarla,

analizarla, sintetizarla y hacer inferencias y deducciones de distinto nivel de complejidad.

Significa, asimismo, comunicar la información y los conocimiento adquiridos. El peso de la

información en este ámbito singulariza las relaciones existentes entre el tratamiento de la

información y competencia digital y la competencia en comunicación lingüística por la

utilización del lenguaje como instrumento de comunicación oral y escrita, de representación,

de construcción y comunicación del conocimiento y de organización y autorregulación del

pensamiento, las emociones y la conducta.

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Para la contribución al desarrollo de la competencia de aprender a aprender, deberá orientarse

la enseñanza de manera que se favorezca el desarrollo de técnicas para aprender, para

organizar, memorizar y recuperar la información. Por otra parte, la reflexión sobre qué se ha

aprendido a través de la última etapa de conclusión del método científico, el cómo y el

esfuerzo por contarlo, oralmente y por escrito, contribuirá al desarrollo de esta competencia.

La competencia matemática también se ve desarrollada a través de este método ya que ofrece

la oportunidad de utilizar herramientas matemáticas en contextos significativos de uso, tales

como medidas, escalas, tablas o representaciones gráficas.

Gracias al trabajo en equipo y el aprendizaje colaborativo, también se desarrolla la

competencia social y ciudadana dado que este método de enseñanza permite participar, tomar

decisiones, elegir cómo comportarse en determinadas situaciones y responsabilizarse de las

elecciones y decisiones adoptadas. Todo esto contribuye a la comprensión de la realidad

social en que se vive, cooperar, convivir y ejercer la ciudadanía democrática en una sociedad

plural, así como comprometerse a contribuir a su mejora. Además, supone utilizar aquellas

habilidades para desenvolverse socialmente y que permiten reconocer los conflictos de

valores e intereses como una parte más de la convivencia, con el fin de resolverlos con actitud

constructiva y actuando con criterio propio. La utilización del juicio moral para elegir y tomar

decisiones está relacionada con las controversias que proponen los debates socio-científicos

en nuestra sociedad actual.

A través del diseño y realización de experimentos y su posterior búsqueda de explicaciones a

las cuestiones planteadas, el aprendizaje por investigación guiada favorece el funcionamiento

de la iniciativa, la imaginación y la creatividad. Por lo que la competencia cultural y artística,

que recoge lo mencionado anteriormente, también se desarrolla.

En cuanto a la contribución a la competencia de autonomía e iniciativa personal, se incluyen

contenidos relacionados al enseñar a tomar decisiones desde el conocimiento de uno mismo,

tanto en el ámbito escolar como en la planificación de forma autónoma y creativa. Supone

poder transformar las ideas en acciones; es decir, proponerse objetivos y planificar y llevar a

cabo proyectos. Requiere, por tanto, poder reelaborar los planteamientos previos o elaborar

nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas a la práctica. Además, analizar posibilidades y

limitaciones, conocer las fases de desarrollo de un proyecto, planificar, tomar decisiones,

actuar, evaluar lo hecho y autoevaluarse, extraer conclusiones y valorar las posibilidades de

mejora.

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Con la entrada de la nueva Ley Orgánica para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE)

recogida en el Real Decreto 126/2014, de 28 de febrero, por el que se establece el currículo

básico de la Educación Primaria las competencias pasan a ser siete:

1. Comunicación lingüística

2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología

3. Competencia digital

4. Aprender a aprender

5. Competencias sociales y cívicas

6. Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor

7. Conciencia y expresiones culturales

A efectos de este real decreto, se define como competencia aquellas capacidades para aplicar

de forma integrada los contenidos propios de cada enseñanza y etapa educativa, con el fin de

lograr la realización adecuada de actividades y la resolución eficaz de problemas complejos.

Además, establece que se potenciará el desarrollo de las competencias Comunicación

lingüística, Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (p.

19351).

La asignatura troncal de Ciencias de la Naturaleza, en su descripción dentro de la LOMCE (p.

19365), enuncia que a través de dichas ciencias nos acercamos al trabajo científico y a su

contribución al desarrollo, por lo que es necesario proporcionar a todos los alumnos y

alumnas las bases de una formación científica que les ayude a desarrollar las competencias

necesarias para desenvolverse en una realidad cambiante cada vez más científica y

tecnológica. A través de esta asignatura los alumnos y alumnas se inician en el desarrollo de

las principales estrategias de la metodología científica, tales como la capacidad de formular

preguntas, identificar el problema, formular hipótesis, planificar y realizar actividades,

observar, recoger y organizar la información relevante, sistematizar y analizar los resultados,

sacar conclusiones y comunicarlas, trabajando de forma cooperativa y haciendo uso de forma

adecuada de los materiales y herramientas.

Estas estrategias hacen referencia a los contenidos procedimentales que se encuentran en esta

área, los relacionados con el «saber hacer» teórico y práctico, los alumnos y alumnas han de

iniciarse en conocer y utilizar algunas de las estrategias y técnicas habituales en la actividad

científica, tal como la observación, la identificación y análisis de problemas, la recogida,

organización y tratamiento de datos, la emisión de hipótesis, el diseño y desarrollo de la

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experimentación, la búsqueda de soluciones, y la utilización de fuentes de información,

incluyendo en lo posible las proporcionadas por medios tecnológicos y la comunicación de

los resultados obtenidos (p. 19366).

1.3. ¿Qué beneficios puede ofrecer el IBL respecto a otros métodos de enseñanza más

tradicionales?

El método de aprendizaje por investigación guiada mejora el rendimiento de los estudiantes

en ciencia. Diversos estudios realizados en la década de 1980 mostraron que los y las

estudiantes que daban clases de ciencias a través de este método con más práctica, obtenían

resultados más altos y tenían mejores habilidades propias del proceso científico que

aquellos/as discentes que recibían una enseñanza bajo un método más tradicional

(Bredderman 1982, Haury 1993, Shymansky 1983, Shymansky et al 1982, Shymansky et al.

1990, citado en Walker, 2007). Estos resultados son confirmados en estudios más recientes,

en los que se ha establecido que los y las estudiantes cuyos profesores/as usan aspectos

específicos de la investigación en sus clases, hacen mejor la prueba estándar (von Secker y

Lissitz 1999, von Secker 2002, citado en Walker, 2007). Los y las estudiantes introducidos a

los estudios de investigación reciben puntuaciones más altas en las pruebas (Cuevas et al.

2003, Marx et al. 1998, citado en Walker, 2007).

Aparte de aumentar el nivel de rendimiento de los estudiantes, la ciencia basada en la

investigación también tiene un efecto positivo en las actitudes de los/as alumnos/as hacia la

ciencia. Los y las estudiantes que realizan trabajos orientados a la investigación encuentran la

ciencia más interesante y emocionante, y tienen una visión más positiva de la ciencia en

general (Gibson y Chase 2002, Kyle et al. 1986, citado en Walker, 2007). Actualmente se ha

detectado una caída en el interés por la ciencia por parte de los estudiantes al pasar a la

enseñanza secundaria. Por eso el uso del aprendizaje por investigación guiada o IBL que los

estudiantes ven como más relevante, podría ser una forma de combatir esta situación desde

los cursos inferiores (Gibson y Chase, 2002, citado en Walker, 2007, Rocard, M., 2007).

En general, las investigaciones realizadas en métodos de enseñanza efectivos muestran que la

enseñanza basada en la investigación (IBL) aumenta la implicación y motivación por parte de

los estudiantes tanto en la enseñanza de las ciencias como en la de matemáticas. Además, este

método promueve el desarrollo de habilidades del proceso, el pensamiento crítico y la

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comprensión conceptual de temas de las ciencias y matemáticas (Ariza et al., 2012). Esta

principal ventaja es fundamental a la hora de querer hacer frente a la disminución existente en

la actualidad sobre el interés de los y las estudiantes por la ciencia y las matemáticas en el

colegio. El impacto negativo de esta situación sobre la preparación de los individuos afecta al

hecho de que vivimos en una sociedad moderna, basada en el conocimiento, en la que tienen

que tomar un papel activo y participativo. (Abril et al., 2014, Ariza et al., 2012, Rocard, M.

2007).

La relación fundamental entre los métodos de enseñanza y la actitud de los estudiantes hacia

el aprendizaje de la ciencia y las matemáticas ha sido reportada repetidas veces, y es abordada

de manera explícita por la Unión Europea en su convocatoria de propuestas dentro del 7º FP

Programa de Capacidades de Trabajo, Ciencia y Sociedad (Ariza et al., 2012):

"La caída en el interés fundamental sobre temas científicos y las matemáticas se ha

relacionado con la forma en que se les enseña desde la más temprana edad. Por lo tanto, un

mayor énfasis tiene que ser situado en el desarrollo de las más efectivas formas pedagógicas;

en el desarrollo de las habilidades de análisis; y en las técnicas para estimular la motivación

intrínseca para el aprendizaje de la ciencia” (European Commission, 2008) (p. 18)

La sociedad actual demanda pensadores críticos, capaces de seleccionar y usar eficientemente

la información, solucionar problemas, adaptarse a nuevas situaciones y seguir aprendiendo en

una sociedad cada vez más compleja y en continua y rápida evolución. Es decir, desarrollar un

cierto número de habilidades y competencias básicas que esta metodología innovadora lleva

intrínsecas.

Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito dentro de este primer capítulo para dar forma a

la propuesta pedagógica, a continuación, se describe el diseño e implementación de una

propuesta didáctica para la mejora del aprendizaje de la ciencia a través del IBL mediante los

conceptos de flotación y hundimiento.

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Capítulo 2: Propuesta Didáctica: “Flotación y Hundimiento”

El objetivo de esta unidad didáctica es ofrecerles a los niños y niñas la oportunidad de

empezar a construir un modelo conceptual que les permita entender y explicar por qué los

cuerpos flotan o se hunden. Para ello se parte de sus ideas previas, desafiándolos a que

formulen hipótesis, predigan, experimenten y observen de acuerdo a una metodología de

aprendizaje por investigación guiada.

La propuesta didáctica aquí expuesta está basada en el estudio de intervención realizado por

Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I. (2014) en su artículo ‘Designing Science Learning in

the First Years of Schooling. An intervention study with sequenced learning material on the

topic of floating and sinking’.

2.1. Marco teórico de la propuesta didáctica

El proceso de aprendizaje se encuentra organizado por una estructura compuesta de tres fases

(Atkin y Karplus, 1962, Schiefele y Pekfrun, 1996, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y

Hardy, I., 2014) en la que se deben asegurar que los procesos que se llevan a cabo para

resolver problemas son verdaderamente estimulantes y pueden ser realizados por niños y

niñas, actuando estos como aprendices autosuficientes (Hiemstra, 2000, citado en Leuchter,

M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014).

En la fase de preparación, el profesor despierta en los estudiantes la motivación, para

conseguir su implicación mediante la presentación del material con el que se va a trabajar. Las

tareas y su respectiva presentación siempre debe tener en cuenta el conocimiento específico,

las capacidades generales de aprendizaje y la natural curiosidad de los niños y niñas por la

ciencia (Conezio y French, 2002, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). En

la fase de desarrollo de las tareas, el profesor implica a los alumnos y alumnas para que

exploren el medio, generen preguntas e hipótesis y busquen y experimenten diferentes vías de

solución, buscando explicaciones coherentes con la experiencia. A lo largo del proceso el

docente tendrá que ir adaptando el nivel de guía o apoyo ofrecido al alumnado, de modo que

se vaya proporcionando cada vez menos ayuda, potenciando al máximo el desarrollo del

discente y su autonomía (Lepper, Drake y O’Donnel-Johnson, 1997, citado en Leuchter, M.,

Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). En la fase de reflexión, el maestro orienta a los niños y niñas

en la elaboración de explicaciones y en el contraste de ideas y soluciones alternativas (Kuhn,

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2009, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). Los maestros también evalúan

los resultados del aprendizaje y los errores, considerando estos últimos como un marco de

oportunidades para el aprendizaje y considerándolos útiles también para poder planear

próximas oportunidades de aprendizaje (Kloos y Van Orden, 2005, citado en Leuchter, M.,

Saalbach, H. y Hardy, I., 2014).

Esta propuesta didáctica plantea una serie de tareas secuenciadas que implican al alumnado en

la resolución de problemas con objeto de promover un cambio conceptual en el área de

“flotación y hundimiento”. Por tanto, para predecir el comportamiento flotante de un objeto

sólido, los niños deben considerar el objeto material en sí, su volumen, peso y forma. El

entorno de aprendizaje también contiene recursos que permiten a los estudiantes prestar

atención al tipo de material y a aspectos específicos de la forma del objeto, lo que les permite

hacer predicciones relativas a la flotación o hundimiento de objetos.

Esta propuesta didáctica está destinada a una clase de 6º curso de Educación Primaria en el

área de Conocimiento del medio natural, social y cultural e incluye cuatro fases distintas de

trabajo por parte del alumnado y algún material específico. Los recursos necesarios para

trabajar en las cuatro secuencias de aprendizaje en las que se encuentran organizadas las

actividades, implican una progresión conceptual.

En primer lugar, las ideas más ingenuas de los niños y niñas les llevan a predecir que el hecho

de que un material se hunda o flote dependerá del peso, el volumen y la forma del material.

En una segunda fase, el objetivo es estimular la reestructuración conceptual para que incluyan

en sus predicciones que también hay que tener en cuenta el tipo de material que se está

utilizando. La última fase tiene como objetivo la introducción del concepto de flotabilidad en

las explicaciones de los estudiantes. En general, dentro de las actividades del proceso de

aprendizaje, lo que principalmente se promueve es el razonamiento científico a través del

análisis de lo que observan al experimentar con materiales que tengan distintas formas, peso o

volumen, para incitar procesos de comparación. En la primera fase, el tipo de material se

mantiene constante y los niños y niñas exploran sistemáticamente si el volumen de un objeto

o su forma influyen en su comportamiento en el agua. El profesor proporciona apoyo verbal y

hace preguntas para orientar la observación, la comparación y la interpretación de los datos,

así como la deducción y verificación de hipótesis y argumentos.

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2.2. Contexto

Esta propuesta didáctica se ha llevado a cabo con un grupo de 6º curso de Educación Primaria

en el Colegio Salesiano “Santo Domingo Savio” de Úbeda (Jaén). El grupo está formado por

24 alumnos de los cuales 13 son niñas y 11, niños. Todos asisten regularmente a clase y

tienen la misma edad, excepto un alumno que repite este año el curso y tiene TDA

diagnosticado, aunque no dificulta en gran medida el normal desarrollo de la clase.

En general, es un grupo muy bueno con el que se puede trabajar perfectamente en clase ya

que siempre están dispuestos a participar en todo lo que se les pide.

Una de las principales características de este grupo es que llevan juntos desde que

comenzaron la etapa de Educación Infantil en este mismo colegio, por lo que es un grupo muy

consolidado que se conoce muy bien, lo que facilita el conseguir una atmósfera de clase que

fomente una participación activa.

En cuanto a la situación del alumnado, estaríamos hablando de clase media-alta. Además, por

sus circunstancias al ser el primer colegio que encontramos a la entrada norte de esta ciudad,

un número considerable de alumnos y alumnas que acuden a este colegio viven en La Yedra

(a 16 km. de Úbeda), pedanía perteneciente a Baeza caracterizada por ser una urbanización de

chalets de gran tamaño.

El Colegio Salesiano “Santo Domingo Savio” tiene un Proyecto Educativo basado en la

pedagogía de Don Bosco. Está concertado en su totalidad con la Junta de Andalucía. Imparte

las enseñanzas de Educación Infantil, Educación Primaria y Educación Secundaria

Obligatoria, así como dos unidades de apoyo a la integración.

Además, el Colegio Salesiano de Úbeda obtuvo el 19 de julio de 2.006 la certificación

multiside del sistema de gestión de calidad, de acuerdo con la Norma UNE-EN-ISO

9001:2008, por la certificadora Eduqatia.

2.3. Competencias

A pesar de la breve duración de la implementación, podemos contribuir en cierto modo al

desarrollo de las siguientes competencias básicas:

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- Competencia en comunicación lingüística: utilización del lenguaje como instrumento

de comunicación oral y escrita, de representación, de construcción y comunicación del

conocimiento y de organización y autorregulación del pensamiento, las emociones y la

conducta.

- Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico: poner en

práctica los procesos y actitudes propios del análisis sistemático y de indagación

científica.

2.4. Objetivos

- Conocer y observar objetos que hechos del mismo material, distintos en masa y

volumen, muestran el mismo comportamiento en el agua.

- Conocer y observar objetos que, al combinarse con otros, cambian su comportamiento

en el agua.

2.5. Contenidos

Área: Conocimiento del medio natural, social y cultural

Tercer ciclo

Bloque 6. Materia y energía.

Explicación de fenómenos físicos observables en términos de diferencias de densidad. La

flotabilidad en un medio líquido. Variables de las que depende.

2.6. Metodología

Partiendo del método de enseñanza IBL descrito para dar forma a la propuesta pedagógica, la

metodología que se sigue tiene en cuenta distintos aspectos imprescindibles para una eficiente

implementación.

En primer lugar, se considera al individuo como ser único atendiendo a sus propias

características diferenciales, cuyo aprendizaje es realizado de manera que se sitúa al alumno/a

como el centro del aprendizaje.

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Se trata el proceso de enseñanza-aprendizaje como la construcción de su propio conocimiento,

partiendo de las concepciones previas con las que se logre no solo una comprensión

conceptual, sino también el desarrollo de habilidades y competencias.

Así mismo, que el trabajo realizado sea una tarea productiva para ellos gracias al interés,

motivación y esfuerzo fundamentado en la autonomía de los y las estudiantes en su

aprendizaje con el fin de conseguir que este sea significativo, es decir, construido a través del

cuestionamiento de las ideas previas y la experiencia y con sentido útil en la vida cotidiana de

los y las estudiantes.

Finalmente, se propician las interacciones tanto estudiante-estudiante como estudiante-

docente de manera cooperativa, proporcionando el mejor clima de aula posible, en el que

todas las ideas son respetadas y aceptadas, donde los errores son considerados como

oportunidades.

2.7. Procedimiento

• Pre-test

La prueba utilizada está basada en una de las actividades propuestas por Leuchter et al.

(2014).

En primer lugar, antes de hacer las tareas, se les plantea el siguiente pre-test (Tabla 1):

Pre-test

Procedimiento

Material Presentación Preguntas

Tabla de madera con

agujeros, cubo de metal,

cuchillo de plástico, bloque

de madera, aguja de metal,

lámina de poliestireno.

Se les muestra a los

estudiantes los materiales

que el docente ha llevado a

la clase. Se les incita a

coger cada objeto con sus

propias manos para que,

posteriormente, piensen si

se hundirá o flotará.

1. ¿Qué piensas,

flotará o se hundirá

en el agua?

2. ¿Por qué piensas

eso?

Tabla 1. Pre-test de la Propuesta Didáctica “Flotación y Hundimiento”.

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Para poder llevar un análisis de la evolución de las contestaciones y razonamiento de cada

alumno/a, se les entrega un formulario en el que se encuentran las dos preguntas formuladas

en la Tabla 1 que han de ser respondidas para cada una de las situaciones planteadas. Para

analizar la adecuación de las respuestas se utiliza la escala propuesta por Leuchter et al.

(2014).

• Tarea 1: ¿Qué flota? ¿Qué se hunde?

Los materiales que se necesitan son: un recipiente con agua, tres tipos de materiales de

distintas formas (cucharas, aros y palos). Se variará el tamaño de cada objeto, más grande y

más pequeño, hechos de madera, poliestireno, metal y de arcilla. Por último, una hoja de

trabajo para cada niño o niña, con imágenes de todos los materiales con los que se va a

trabajar y de dos recipientes de agua, que representan flotación y hundimiento (figura 1).

Figura 1: ejemplo de la hoja de trabajo para la tarea 1.

El principal objetivo de esta tarea es que los discentes puedan visualizar el comportamiento de

estos objetos promoviendo un cambio en sus más frecuentes preconceptos (centrados en el

volumen, el peso y la forma). Así mismo, se estimula la realización de comparaciones

sistémicas favoreciendo los primeros cambios conceptuales. Estos cambios les llevan hacia

una inclusión del concepto de tipo de material para la predicción del comportamiento del

objeto en el agua. Dos objetos hechos del mismo material muestran el mismo comportamiento

en el agua, aunque difieren en masa y volumen.

La fase de preparación consta de la presentación del material y la hoja de trabajo.

Comenzamos a trabajar a través del ejemplo de la cuchara preguntándoles a los y las

estudiantes qué piensan sobre lo que pasará con la cuchara cuando la introduzcamos en el

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agua, si se hundirá o flotará y el porqué. A continuación, sin llevar a cabo la ejemplificación,

se les formularán las mismas preguntas para el resto de los objetos.

Las hipótesis iniciales deberán ser plasmadas sobre la hoja de trabajo utilizando flechas sobre

el dibujo que representen si se prevé que el objeto flotará o se hundirá.

Tras la exploración de ideas previas y la formulación de hipótesis se anima a los niños y niñas

a que experimenten con los objetos reales en el recipiente con agua.

Tras la experimentación, se les pide que revisen las hipótesis iniciales reflejadas en la hoja de

trabajo.

Por lo tanto, la secuencia empleada en la actividad es la generación de hipótesis,

experimentación (observar, comparar…) y la revisión de sus ideas previas en base a lo

observado.

La última fase se focaliza fundamentalmente en la reflexión: una vez finalidad la tarea, se

muestra un ejemplo de una hoja de trabajo de un alumno o alumna para que explique al resto

de la clase qué fue lo que descubrió una vez finalizada la ejemplificación del comportamiento

de cada objeto en el agua y el porqué. Además, se pregunta al resto de la clase si están de

acuerdo o si tienen una idea distinta.

• Tarea 2: ¿Cuánto aire y qué cantidad de arena tiene que haber en el vaso para

que pueda flotar o hundirse?

Los materiales necesarios son: un vaso vacío y cerrado y arena; y la correspondiente hoja de

trabajo para esta tarea en la que se plasman los resultados.

Esta tarea parte de la idea de que los cuerpos sólidos hechos con el mismo material muestran

el mismo comportamiento en el agua. Sin embargo, intenta mostrar que cuando estos

materiales se combinan con otros, pueden cambiar su comportamiento en el agua respecto a la

flotabilidad que presentan. Así mismo, hay que tener en cuenta la inclusión implícita del aire

como un material.

En primer lugar, en la fase de preparación, se presenta el material y la hoja de trabajo.

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Se empieza a trabajar a través de un ejemplo utilizando el vaso. Se les pide a los y las

discentes que observen cómo, al echar agua en el vaso, este flota. A continuación, se les

pregunta cuánta arena creen que necesitaremos echar para que el vaso finalmente se hunda.

Se les pide que escriban sus observaciones en la hoja de trabajo y que contrasten estas con las

hipótesis iniciales.

Por lo tanto, la secuencia empleada en la actividad vuelve a ser la generación de hipótesis,

experimentación (observar, comparar…) y la revisión de sus ideas previas en base a lo

observado.

La última fase se focaliza fundamentalmente en la reflexión: una vez finalidad la tarea, se

muestra un ejemplo de una hoja de trabajo de un alumno o alumna para que explique al resto

de la clase qué fue lo que descubrió una vez finalizada la ejemplificación del comportamiento

de cada objeto en el agua y el porqué. Además, se pregunta al resto de la clase si están de

acuerdo o si tienen una idea distinta.

Una vez transcurrida una semana desde que se llevó a cabo esta implementación, se volvió a

aplicar el mismo test hecho anteriormente con objeto de evaluar el impacto que la propuesta

ha tenido en las concepciones de los y las estudiantes. Pero, esta vez, habiendo dejado pasar

un tiempo.

2.8. Evaluación: ¿Puede un entorno de aprendizaje basado en la investigación ayudar

a la adquisición del concepto de flotación y hundimiento?

A continuación se muestran los resultados obtenidos (tabla 2).

Nº de estudiantes

Puntación Pre-test Post-test

12 puntos 9 19

10 puntos 11 3

8 puntos 3 0

6 puntos 1 0

Total 24 22

Tabla 2: Puntuaciones obtenidas en el pre-test y post-test de la propuesta didáctica

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El número total de alumnos que participaron en ambos test varía de uno a otro ya que, el día

que se realizó el post-test, dos de ellos no asistieron a clase. A pesar de esta dificultad, en

vista de los resultados obtenidos, podemos observar la mejora en las concepciones de los

estudiantes relacionados con la flotación de los cuerpos una vez implementada la propuesta

didáctica.

Los resultados obtenidos coinciden en cierto modo con aquellos hallados por Leuchter et al.

(2014) en su estudio de intervención en el cual está basado esta propuesta didáctica. El

análisis de las respuestas muestra una evolución en las ideas de los estudiantes hacia un

modelo más adecuado para explicar el comportamiento de los objetos en agua. Aunque no se

ha llevado a cabo un análisis cualitativo riguroso de las explicaciones ofrecidas por los niños

y niñas, en ellas se aprecia también el impacto positivo de la intervención. Las razones que

esgrimieron para justificar sus clasificaciones fueron más adecuadas después de contrastar sus

hipótesis por investigación, evolucionando de modelos explicativos que hacen referencia solo

al peso, volumen u otras cualidades del objeto (por ejemplo, los agujeros que tenían una de las

tablas de madera), a modelos que consideran el tipo de material como un factor clave para

determinar la flotabilidad de un cuerpo.

Aunque esta unidad didáctica plantea varias actividades para trabajar el concepto de

flotabilidad, la construcción del modelo científico también requiere prestar atención a la

naturaleza del líquido en el que se sumerge el cuerpo, a su densidad, por lo que esta propuesta

podría completarse con otras actividades que permitiesen centrar la atención sobre este

aspecto.

En cuanto a la experiencia personal vivida durante la implementación de la propuesta

didáctica, al ejercer de guía de investigación en el aprendizaje, considero que este método

tiene el principal beneficio de que permite adaptarse mejor al ritmo de aprendizaje de los

niños. Por otro lado, creo que es fundamental el hecho de que el alumnado haya podido

experimentar con el comportamiento que realmente tienen los objetos y contrastar así las

ideas que habían formulado anteriormente en su intento por predecir lo que iba a pasar. Esto,

evidentemente, es lo que permite el cambio conceptual respecto a sus ideas previas.

Basándome no solo en los resultados obtenidos en el análisis de las respuestas, sino también

en mi impresión como docente y en la observación durante la realización de la

implementación, puedo decir que la actitud que tuvieron los niños y niñas ante una forma de

enseñar totalmente desconocida para ellos, fue muy positiva en distintos aspectos.

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En general, destaco la facilidad con la que pude trabajar con ellos y ellas ya que enseguida se

mostraron participativos y motivados cuando estos se dieron cuenta de que íbamos a hacer

algo diferente, que se salía un poco de lo que estaban acostumbrados. Estuvieron muy atentos

a todos los pasos por los que estaban compuestas las tareas y cumplieron con las expectativas

durante la última fase de reflexión.

Personalmente, sí encontré cierta dificultad en mi papel como guía para orientar las

“respuestas” y argumentaciones de modo que se garantizara la coherencia con las evidencias

que se iban mostrando. Así como al hecho de tener que hacer frente al importante papel de

apoyar el desarrollo de las habilidades en los y las alumnas. Esta experiencia me ha hecho ver

el papel clave que las preguntas formuladas por el docente juega en la capacidad de este, para

orientar la actividad y el razonamiento del alumnado. De acuerdo con mi impresión personal

y autocrítica, considero que sí pude llevar a cabo las tareas de manera satisfactoria en cuanto a

la obtención de ciertos resultados pero me hubiese gustado explorar la influencia que el uso

de una aproximación más abierta y flexible habría tenido en el cambio de concepciones del

alumnado.

Conclusiones finales

El análisis del impacto de la propuesta didáctica “Flotación y Hundimiento” muestra que el

aprendizaje por investigación guiada permite cuestionar ideas previas erróneas sentando las

bases para el aprendizaje más significativo del modelo científico asociado a la flotabilidad de

los cuerpos. La experiencia muestra además el efecto que esta metodología tiene en la

motivación de los niños y niñas. Considero, por tanto, que la utilización de este enfoque para

la enseñanza de las ciencias puede ser la solución para mejorar el aprendizaje y hacer frente al

deficiente interés que hay actualmente por la ciencia en nuestras aulas escolares.

Los efectos que tiene este método se reflejan en que aumentan la motivación de nuestros

estudiantes, tan necesaria para conseguir las metas que nos planteamos los docentes durante el

proceso de enseñanza-aprendizaje, entre ellas, que sea un aprendizaje significativo. Además,

se les implica no solo en la adquisición de los conocimientos necesarios, sino que también

promueve el desarrollo de las competencias básicas, el pensamiento crítico, la toma de

decisiones, la autonomía, etc. en Educación Primaria.

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Para conseguir que este método sea así de efectivo y que esté presente en los centros

educativos, me parece esencial el papel del profesorado. Entre otras cosas, el docente ha de

conceder protagonismo al estudiante, fomentando un clima de aula que permita trabajar de

manera abierta, cooperativa y colaborativa con cada una de las tareas. Somos nosotros los que

podemos pasar de una práctica docente tradicional a una enseñanza IBL con la que

consigamos todos los beneficios que esto supone para nuestros alumnos y alumnas.

La finalidad de la realización de esta propuesta didáctica, no solo es obtener unos resultados

con los cuales se pueda comprobar si los y las discentes son capaces de adquirir una mejor

comprensión de los conocimientos científicos trabajados, sino que también tiene la finalidad

de ofrecerles la oportunidad de empezar a construir un modelo conceptual mediante el

aprendizaje de la ciencia a través del IBL.

La fundamentación, elaboración e implementación de esta propuesta ha contribuido

definitivamente al desarrollo y adquisición de las competencias asociadas al Trabajo Fin de

Grado, aunque considero que mi aprendizaje profesional como maestra es siempre continuo e

inacabable.

Partiendo de la recogida e interpretación de información relevante para la fundamentación

teórica sobre el área del estudio, la implementación en el aula ha hecho posible, sobre todo, el

combinar la teoría y la práctica con la realidad del aula y del centro haciendo que sea capaz de

controlar el proceso educativo mediante el dominio de técnicas y estrategias que nos hacen

saber actuar, aprender y reflexionar desde la práctica docente.

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