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Diagnóstico y aprendizaje de habilidades propias del quehacer
científico utilizando tic
Maturano, Carla Inés y Núñez, Graciela Inés
Instituto de Investigaciones en Educación en las Ciencias Experimentales. Facultad de Filosofía,
Humanidades y Artes. Universidad Nacional de San Juan. Av. I. de la Roza 230 (oeste). San Juan.
Argentina.
[email protected]; [email protected]
RESUMEN
Presentamos una propuesta sobre contenidos referidos a las leyes de los gases ideales que permitiría diagnosticar algunas competencias necesarias en Ciencias Naturales y aprender utilizando TIC. Diseñamos una guía de actividades para cursos universitarios. Con su aplicación pretendemos identificar dificultades relacionadas con habilidades propias del quehacer científico y favorecer su aprendizaje mediante la utilización del software Phet. El mismo emplea simulaciones que representan procesos para un sistema gaseoso en los que pueden controlarse variables, observar sus efectos y medir.
La propuesta consta de una instancia individual donde los alumnos deben: identificar las magnitudes físicas involucradas en los procesos, conocer las posibilidades y limitaciones del software, analizar gráficas cartesianas y su vinculación con las leyes de los gases y diseñar experimentos que puedan realizarse con la simulación. Posteriormente se llevan a plenario las propuestas individuales para su revisión. Como culminación se realizan los experimentos usando el software, con la participación activa de los alumnos y la guía del docente.
El análisis de los resultados muestra dificultades relacionadas con: la interpretación de la consigna de trabajo, la influencia de los conocimientos previos, la interpretación matemática de las gráficas cartesianas y su vinculación con la realidad física, el control de las variables intervinientes y la propuesta de experimentos. Algunas ventajas de este recurso se relacionan con la solución de la falta de
material de laboratorio para experimentar en estos temas y el desarrollo de competencias necesarias en el aprendizaje de las Ciencias Naturales.
Palabras clave: aprendizaje; ciencias naturales; tic
Diagnostics and learning of scientific abilities using tic
ABSTRACT
We present a proposal on contents related to the law of the ideal gasses, which would allow to diagnose some skills needed for the Natural Sciences and to learn by using ICT. We designed a guide of activities for university courses, which was applied with the aim of identifying difficulties related to the skills of scientific tasks and favouring learning through the use of the Phet software. This programme employs simulations which represent processes for a gaseous system in which variables can be controlled and its effects can be observed and measured. The proposal consists of an individual instance in which students should: identify the physical magnitudes involved in the processes, know the possibilities and limitations of the software, analyze cartesian graphs and their connection with the gasses laws and design experiments that can be simulated. After this task, the individual proposals are revised and, finally, the experiments are performed using the software, with an active participation of students and the teacher's guide. The analysis of the results shows difficulties related to: the interpretation of the task requirement, the influence of previous knowledge, the mathematical interpretation of the cartesian graphs and their connection with physical reality, the control of the variables involved and the experiments proposed. Some advantages of this resource are that it solves the lack of laboratory equipment to experiment on these issues and it contributes to the development of the skills needed for the learning of the Natural Sciences.
Keywords: learning; natural sciences; ict
INTRODUCCIÓN
La evolución de las nuevas tecnologías incide en los procesos
educativos y transforma la educación. Consideramos que la potencialidad de las
tecnologías de la información y la comunicación (TIC) es enorme, pero necesita
ser bien planteada en el ámbito educativo para favorecer el logro de las metas de
aprendizaje. La presencia de nuevas posibilidades y recursos tecnológicos en el
aula universitaria constituyen un puntapié inicial para la transformación y mejora
de las prácticas áulicas. En el intento de favorecer el aprendizaje de
competencias científicas en entornos virtuales, hemos diseñado y aplicado una
propuesta concreta de utilización de simulaciones físicas disponibles en forma
gratuita en la web, tratando de potenciar su utilidad educativa. En este trabajo
mostramos los resultados obtenidos.
REFERENTE TEÓRICO
El interés que despierta en los jóvenes el uso de tecnologías en
su cotidianeidad constituye una ventaja del material educativo computarizado
frente a materiales tradicionales (Palomares y Villareal, 2009). Sin embargo, el
sólo uso de las tecnologías no genera cambios significativos en las estructuras
conceptuales y metodológicas de quien aprende. Aunque nadie cuestiona
actualmente si deben o no usarse las TIC, nos preguntamos acerca del modo más
adecuado de introducir las nuevas tecnologías en el aula. Así, la tecnología puede
ser una valiosa herramienta y un vehículo para el alcance de los objetivos
propuestos y, simultáneamente, un instrumento que, bien utilizado, puede
convertir al proceso de aprendizaje, en atractivo y motivante (Morales López y
Poveda Vásquez, 2009).
Las simulaciones de experimentos en las clases de Ciencias
Muchos temas de Física son difíciles de ser comprendidos por los
estudiantes y las simulaciones computacionales pueden permitir al alumno una
mayor aproximación al fenómeno. En la actualidad, existe gran cantidad de
software disponible con animaciones y/o simulaciones que favorecen el
aprendizaje de las Ciencias. En esta investigación hemos utilizado las
simulaciones computacionales de la Universidad de Colorado (PhET, 2007)
basadas en Java, con el apoyo de Flash, para su diseño. Las mismas son de acceso
libre y gratuito. Las simulaciones PhET constituyen un conjunto de herramientas
interactivas, ampliamente probadas y evaluadas para su validación, que permiten
a los usuarios establecer conexiones entre los fenómenos reales y la ciencia
subyacente que los explica (Cabrero Fraile et al., 2010).
Cuando los conceptos son difíciles de comprender o no pueden
ser “visualizados” en el aula o en el laboratorio, las simulaciones
computacionales ayudan a los alumnos y favorecen su motivación como ocurre,
en general, con el uso de sistemas alternativos de enseñanza basados en las
nuevas tecnologías (Cabrero Fraile et al., 2010). Un laboratorio virtual consiste en
aplicaciones de software que simulan procesos, instrumentos y/o elementos de medida.
Comparados con los laboratorios tradicionales, tienen una mayor flexibilidad y
solucionan problemas de distancias, tiempo y recursos. Permiten tanto la integración de
saberes como el desarrollo de competencias y habilidades en determinados temas , sin
limitaciones de espacio (Pérez, Amaya y Ramos, 2006). En el tratamiento de algunos
contenidos, como el seleccionado para esta investigación referido a las leyes de
los gases ideales, otra de las ventajas se asocia a la posibilidad de la manipulación
de variables que podrían ser inobservables o difíciles de medir con el
instrumental existente en los laboratorios. La necesidad de acudir a estos
recursos se fortifica especialmente en estos temas añadiéndose a las virtudes ya
descriptas anteriormente para estos materiales, la necesidad de solucionar la
inexistencia de material en los laboratorios para experimentar con gases. Esto se
agravaría por la sofisticación de los instrumentos que deberían trabajar a
presiones extremadamente bajas para lograr resultados que se acerquen al
comportamiento del gas ideal. La realización de experimentos mediante
simulaciones en una computadora, sin la necesidad de comprar un equipo y
materiales costosos o peligrosos, constituye una ventaja que impacta en el
proceso de aprendizaje (Cataldi, Donnamaría y Lage, 2009). Según estos autores
los estudiantes expuestos a experiencias de simulaciones interactivas de
laboratorios, a través de multimedia, mejoran el dominio del material y de los
procedimientos que deberán aplicar en las prácticas reales. Las ventajas se
relacionan con diversos factores como la realización de los mismos de manera
individual o con la posibilidad de repetir las experiencias en forma ilimitada hasta
la adquisición de las competencias para efectuarlas en forma exitosa en el
laboratorio real en que los productos y los docentes auxiliares son escasos.
Las TIC, entre las que se incluye el software utilizado en esta
investigación, permiten aprender de forma diferente a las que habitualmente
utilizamos en el aula y constituyen una alternativa de medio auxiliar más cercano
a los intereses de los alumnos, lo que hace que sea un elemento motivador para
la enseñanza. En estas circunstancias el docente actúa no como la fuente del
conocimiento sino como un guía que proporciona herramientas y recursos para la
construcción del conocimiento y, en sus intervenciones, es orientador y mediador
del aprendizaje de los estudiantes (Salinas, 2004).
Las habilidades del quehacer científico y las competencias
Coll, Mauri y Onrubia (2008) afirman que las nuevas tecnologías
generan nuevos escenarios y nuevas posibilidades educativas promoviendo una
nueva mirada sobre los procesos de enseñanza y de aprendizaje dado que
requieren de la participación activa del estudiante. Además favorecen el
desarrollo de habilidades y destrezas intelectuales, procedimentales y
emocionales, al mismo tiempo que la formación de competencias fundamentales
para su desarrollo profesional continuo (Salinas, 2004).
Nuestra investigación se ha desarrollado en un contexto
educativo universitario en el que los estudiantes de carreras de Ciencias se
desenvuelven cómodamente en prácticas cotidianas con las TIC y tenemos
indicios suficientes para suponer que dominan el uso de las herramientas y
procedimientos básicos que éstas incorporan. Esto les permite posicionarse de
una determinada forma en situaciones de aprendizaje interactivas (Monereo y
Pozo, 2008). Sin embargo, son escasas (o nulas) las oportunidades en que estos
estudiantes han accedido a prácticas de laboratorio reales en el ámbito
universitario en la carrera, aunque la destreza personal es diferente según las
experiencias escolares individuales anteriores.
Teniendo en cuenta que los alumnos poseen ciertas
competencias previas en el manejo básico de TIC, en esta nos proponemos el
aprendizaje de las siguientes competencias científicas básicas relacionadas
especialmente con el trabajo experimental propio del quehacer científico:
Competencias básicas para el aprendizaje. Abarca variedad de
competencias tales como la lectura e interpretación de textos y la
realización de operaciones matemáticas sencillas, entre otras.
Competencia para establecer condiciones tanto cualitativas como
cuantitativas de las variables pertinentes para el análisis de una situación
física. Esta competencia incluye acciones como identificar lo observable y
controlar las variables adecuadamente.
Competencia para proponer experimentos que muestren relaciones entre
dos variables argumentando su selección. Para esto el alumno debe
plantear relaciones entre magnitudes o predecir lo que probablemente
suceda dadas ciertas condiciones para las variables y proponer diseños
experimentales adecuados para comprobar las relaciones.
Competencia para comprender gráficas cartesianas. Se demanda en este
caso una interpretación gráfica que involucra deducir e inducir
condiciones sobre las variables a partir de cada gráfica y vincularla con el
fenómeno físico analizado.
Competencia para realizar experimentos utilizando simulaciones. Se
requiere al estudiante que realice cambios y mediciones utilizando el
software a fin de comprobar las relaciones supuestas entre las variables
para al menos dos valores distintos de la variable independiente,
evaluando en cada caso su efecto sobre la variable dependiente.
Competencia para autoevaluar su propio conocimiento y desempeño en la
realización de actividades experimentales. Incluye la toma de conciencia
de la propia experiencia y habilidad para diseñar y llevar a cabo
experimentos tanto reales como virtuales.
METODOLOGÍA
Nuestra propuesta se refiere a contenidos relacionados con las
leyes de los gases ideales y pretende diagnosticar algunas competencias
necesarias en Ciencias Naturales y favorecer el aprendizaje utilizando TIC. Para
esto diseñamos una guía de actividades para cursos universitarios. Con su
aplicación buscamos identificar dificultades relacionadas con habilidades propias
del quehacer científico y favorecer el aprendizaje mediante la utilización de un
software que emplea simulaciones donde se representan procesos para un
sistema gaseoso en los que pueden controlarse variables, observar sus efectos y
medir.
La herramienta seleccionada para llevar a cabo esta experiencia
es el software educativo referido a las propiedades de los gases desarrollado por
la Universidad de Colorado. El mismo está disponible en forma gratuita en
Internet (http://phet.colorado.edu/) y consiste en una pequeña simulación
denominada applet que simula un fenómeno de manera interactiva. Un applet es
un programa en lenguaje Java que permite ejecutar experimentos. La simulación
ofrece instrumentos de medición, incluyendo reglas, cronómetros y termómetros
que el estudiante puede manipular para obtener variaciones inmediatas al
realizar cambios en el sistema.
El software seleccionado permite analizar el comportamiento de
las moléculas en una caja cuando se varía el volumen, se añade o quita calor,
cambia la gravedad, entre otras modificaciones posibles. Se pueden medir la
temperatura y la presión, es posible calcular el volumen a partir de la medición de
la longitud de la caja y contar el número de partículas de gas que forman el
sistema, entre otras operaciones, para luego relacionar las magnitudes físicas
intervinientes entre sí.
Las magnitudes físicas que se necesitan variar y controlar en los
experimentos para analizar las leyes de los gases son:
• Cantidad de gas: puede aumentarse al hacer que ingrese gas al recipiente
accionando el émbolo ubicado en el sector derecho, las veces que sea
necesario, aumentando la cantidad de moléculas cada vez que se acciona y
puede disminuirse al desplazar la tapa superior lateralmente dejando que las
partículas escapen del recipiente.
• Tipo de gas: puede variarse entre dos tipos: gas ligero (liviano) y gas pesado.
• Volumen: puede variarse moviendo la pared lateral móvil a la izquierda y a la
derecha. Puede medirse la longitud de la caja con una regla provista entre las
herramientas de medición.
• Temperatura: puede medirse con el termómetro colocado en el recipiente.
• Presión: puede medirse con el manómetro colocado en el recipiente.
• Fuente de calor en contacto térmico con el recipiente: es posible añadir o
quitar energía en forma de calor utilizando el depósito térmico inferior. Para
esto puede seleccionarse: la opción 0 (equivale a una pared adiabática
inferior), añadir o quitar calor (con cuatro niveles posibles cada uno de ellos).
Dadas las características y posibilidades de este applet,
diseñamos un instrumento para su utilización en cursos universitarios o de
secundaria con orientación en Ciencias Naturales, a fin de sugerir actividades
individuales y grupales que permitan un mejor aprovechamiento del recurso para
aumentar la significatividad del aprendizaje. El instrumento diseñado está ideado
para su aplicación antes del tratamiento de la ecuación de estado del gas ideal y
de las leyes de los gases (ver en Anexo). Se espera que los estudiantes tengan
nociones básicas de las magnitudes físicas que son indispensables para la
comprensión de los temas abordados.
La propuesta consta de una instancia individual donde los
alumnos deben: identificar las magnitudes físicas involucradas en los procesos,
conocer las posibilidades y limitaciones del software, analizar gráficas cartesianas
y su vinculación con las leyes de los gases y diseñar experimentos que puedan
realizarse con la simulación. Posteriormente el docente analiza las propuestas
individuales y como culminación se realizan los experimentos usando el software,
con la participación activa de los alumnos y la guía del docente.
La aplicación de la propuesta se realizó en un curso universitario,
asignatura Física (N=23), desarrollándose en cuatro instancias:
Primera instancia: se procedió a leer en plenario la introducción
del texto donde se presenta el dispositivo experimental con el que podrían
realizarse los experimentos que dan origen a las gráficas cartesianas incluidas en
el instrumento diseñado. Esto se realizó con el objetivo de que los estudiantes
identificaran las variables macroscópicas del gas allí descriptas, para favorecer el
diseño posterior de experimentos. Luego, el docente mostró el software
seleccionado realizando cambios en las diferentes magnitudes para que los
estudiantes conozcan las posibilidades y limitaciones del applet.
Segunda instancia: Los alumnos, en forma escrita e individual,
propusieron experimentos para obtener resultados similares a los mostrados en
las gráficas cartesianas incluidas en la prueba. En esta actividad fue necesario que
los alumnos pusieran en práctica algunas habilidades procedimentales
relacionadas con el manejo de variables y la identificación de las variables
independiente y dependiente en un experimento, entre otras. También se solicitó
que cada uno puntuara su experiencia en la realización de experimentos de
laboratorio en una escala del 0 al 10. Esta actividad se propuso a fin de relacionar
posteriormente la propia percepción del conocimiento de las habilidades del
quehacer científico con la adecuación de los experimentos.
Tercera instancia: El docente analizó las respuestas de los
estudiantes y se trabajó en plenario a fin de realizar con el software los
experimentos propuestos. Por turnos, los estudiantes fueron realizando los
mismos, con proyección en pantalla, a fin de que el resto pudiera visualizar
claramente e intervenir en la dinámica áulica. La realización de las experiencias
estuvo guiada por el docente, quien mediante su intervención buscó favorecer el
aprendizaje de habilidades experimentales mediante la utilización del sistema de
adquisición de datos provisto por el software utilizado. El desarrollo de la
experimentación tuvo una secuencia similar a la que se lleva a cabo en un
laboratorio real, en el cuidado al realizar las mediciones, en la espera de los
tiempos adecuados hasta la estabilización del sistema en estudio y en la
realización de varias mediciones para obtener el comportamiento promedio del
sistema en las condiciones dadas. Posteriormente los estudiantes representaron
gráficamente las mediciones obtenidas y relacionaron el modelo matemático que
se ajusta a dichos datos con las gráficas cartesianas proporcionadas.
Cuarta instancia: se discutieron las conclusiones del trabajo
resumiendo las relaciones matemáticas que vinculan las variables en estudio y se
comentaron las dificultades salvadas durante el trabajo con la simulación y las
potencialidades que han quedado inexploradas en el abordaje seleccionado.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados obtenidos nos permiten diagnosticar algunas
dificultades de los estudiantes referidas a competencias necesarias para el
aprendizaje y otras características del quehacer científico. Estas dificultades
pueden agruparse en seis categorías, comprendiendo cada una de ellas de
diferentes competencias analizadas en esta investigación, a saber:
Competencias básicas para el aprendizaje.
o El alumno confunde la tarea de proponer un experimento con la
redacción de conclusiones que pueden obtenerse a partir de la
gráfica. Esto ocurre en muchos casos aunque citamos sólo algún
ejemplo: “En la figura 3a es posible analizar que conforme disminuye
el volumen del émbolo aumenta la presión (siempre y cuando se trate
del mismo gas y no exista mezcla) si la temperatura es constante”
(A1-Fig. 3a).
Competencia para establecer condiciones tanto cualitativas como cuantitativas
de las variables pertinentes para el análisis de una situación física.
o A veces el alumno varía en forma indiscriminada las magnitudes
intervinientes. Por ejemplo, para hallar la relación entre V y p, realiza
variaciones en T, N o V en forma indiscriminada indicando “Añadimos
N partículas de gas. Para que la presión aumente a medida que el
volumen disminuya podemos: aumentar la temperatura y el número
de moléculas del gas o disminuir el volumen del recipiente” (A8-Fig.
3). En otro caso realiza variaciones de N que asocia a variaciones de p,
para estudiar la relación entre V y T: “Para que el volumen aumente
constantemente con el aumento de la temperatura, debemos
disminuir proporcionalmente el número de moléculas de gas de
manera que disminuya la presión” (A18-Fig. 4).
o Algunas veces el alumno varía en forma independiente las dos
magnitudes cuya dependencia se pretende analizar. Por ejemplo,
para estudiar la relación entre V y T varía tanto el volumen como la
temperatura: “En este caso para que V y T aumentaran linealmente
aumento el volumen y con dispositivo térmico aumento la
temperatura manteniendo fijo el número de partículas” (A10-Fig.4).
o En ocasiones el estudiante varía dos magnitudes a la vez para medir
una tercera como ocurre en: “Para que el número de partículas
aumente lo que haría es a través de un dispositivo adecuado inyectar
más gas en el contenedor (aumento de partículas en el mismo) de los
tres tipos, lo que generaría un aumento del volumen…” (A2- Fig.2).
En este caso cambia cantidad y tipo de gas realizando una mezcla
para medir el volumen ocupado por el sistema. Esto podría asociarse
a fallas en la interpretación de la gráfica donde aparecen datos
relativos a gases diferentes utilizados por separado. En otros casos se
introducen variaciones no sugeridas en las gráficas cartesianas como
ocurre con: “Se debe mantener p constante. Se agregan más
partículas del mismo gas, pero a mayor temperatura dos veces. … la
temperatura aumenta. A mayor cantidad de gas, N aumenta. Medir N.
Al aumentar T y N, V aumenta. Medir V.” (A14-Fig.2).
o En algunos casos el estudiante utiliza variables “microscópicas” en su
interpretación de la situación en vez de proponer un experimento en
el que se midan las variables “macroscópicas” intervinientes, tal
como es posible hacer con el software. Por ejemplo: “Al aumentar la
temperatura en forma constante las colisiones entre las moléculas
aumentan y éstas tienden a separarse entre sí aumentando el
volumen por lo que el aumento de temperatura trae aparejado un
aumento directamente proporcional del volumen (si se trata del
mismo gas y no hay mezcla), manteniendo la presión constante” (A21-
Fig. 4). En este caso, no es posible medir con un experimento en las
condiciones dadas la separación promedio entre las moléculas. Otro
estudiante propone la relación con la frecuencia de las colisiones y la
velocidad de las moléculas (A2-Fig. 4).
Competencia para proponer experimentos que muestren relaciones entre dos
variables argumentando su selección.
o En muchos casos influyen en las relaciones entre variables propuestas
los conocimientos previos adquiridos no tanto a partir de la
experiencia cotidiana sino en experiencias escolares anteriores. Un
alumno considera que la cantidad de colisiones por segundo se
vincula directamente con la temperatura del sistema y no con la
presión e interpreta la Figura 3 en función de estas ideas que lo llevan
a proponer los siguientes pasos experimentales: “Disminuir V. Medir
p. Al disminuir el volumen, la presión aumenta; hay más colisiones por
segundo y la temperatura aumenta, por lo que eventualmente la
gráfica se acerca al eje x. p no es directamente proporcional a V
debido al aumento de temperatura” (A4-Fig. 3). En este caso la
realización de la experiencia, ya sea en forma real o virtual, podría
ayudarlo a reformular sus concepciones.
o Con frecuencia los conocimientos previos les ayudan a fundamentar
sus razonamientos para explicar las relaciones entre variables,
aunque lo hagan en términos cotidianos. Por ejemplo: “El aumento
de temperatura agita a las moléculas del gas y produce una expansión
de volumen” (A14- Fig 4).
Competencia para comprender gráficas cartesianas.
o En muchos casos el estudiante comprende la gráfica cartesiana desde
su interpretación matemática pero no es capaz de vincularla con la
realidad física que representa. Por ejemplo: “En la figura 3b se ve que
el aumento de la presión es inversamente proporcional al volumen,
pero no sé qué parámetros debería considerar para reproducir dicha
gráfica” (A15-Fig. 3b).
o A veces al analizar la figura 3 el alumno no relaciona las dos gráficas
proporcionadas para inferir la dependencia entre la presión y el
volumen. De un análisis superficial sólo de la primera gráfica
(hipérbola equilátera) pueden surgir interpretaciones equivocadas
como la siguiente: “… a medida que la presión es mayor el volumen
disminuye hasta cierto punto y luego permanece constante alrededor
de los mismos valores para valores muy altos de presión“ (A2-Fig. 3).
o Otro estudiante intenta reproducir experimentalmente puntos de la
gráfica cartesiana que no tienen significado físico real, a los que se
llega por extrapolación de los datos y propone medir el volumen al
vacío: “Medimos el volumen del cuerpo sin gas. Marcamos este punto
en la gráfica como el punto 0. Metemos 25 partículas de gas A y
medimos el volumen, le restamos el volumen inicial (o sin partículas),
marcamos este punto 1…” (A5-Fig. 2). En este caso, aunque el
volumen del recipiente puede ser cualquiera, el volumen ocupado por
el gas es nulo ya que se ha extraído todo el gas del recipiente.
Competencia para realizar experimentos utilizando simulaciones.
o Algunos confunden las variables independiente y dependiente
posibles de trabajar con el software propuesto como ocurre con: “Si
consideramos solamente un cambio de presión, es decir manteniendo
constante la temperatura, a medida que la presión es mayor el
volumen disminuye…” (A22- Fig.3). Si bien en el dispositivo
propuesto en el texto leído es posible manejar en forma
independiente la presión, no es posible realizarlo con el software.
o En ocasiones el estudiante confunde medidas y cálculos: “…Medimos
el cambio de volumen con la regla” (A13-Fig.2). Con la regla se mide la
longitud del recipiente que luego permitiría calcular el volumen
conociendo el área de la sección transversal del mismo.
Competencia para autoevaluar su propio conocimiento y desempeño en la
realización de actividades experimentales.
Respecto a los puntajes asignados por cada uno a su experiencia personal en
la realización de experimentos de laboratorio, obtuvimos un puntaje medio
de 5,2. Si relacionamos el puntaje con el desempeño de cada estudiante
notamos que los que se asignaron puntajes bajos o medios (0-6):
o se limitaron en muchos casos a analizar las gráficas cartesianas
proporcionadas y no a proponer experimentos para reproducir sus
resultados. Ante el desconocimiento acerca de los procedimientos
podrían haber tratado de subsanar desde lo conocido que en este
caso se asocia a conocimientos de Matemática.
o no respondieron en algunos casos manifestando en forma oral su
desconocimiento acerca de cómo proponer un experimento
adecuado.
o mostraron graves dificultades en el manejo de las variables.
Por otra parte, los alumnos que se asignaron a sí mismos puntajes altos (7-10)
generalmente:
o fueron capaces de esbozar o en algunos casos de detallar diseños
para realizar los experimentos.
o presentaron diferencias en cuanto al logro del manejo de variables
(control y discriminación de variables independiente y dependiente)
tanto de un alumno a otro como para un mismo alumno. Surgen
discrepancias en este aspecto incluso para una misma prueba de una
figura a otra, siendo capaces de realizar un buen manejo en algunos
casos y no en otros. Esto podría estar indicando que el manejo de las
variables en un experimento científico es una competencia no
totalmente lograda, aún para aquellos estudiantes con mayor
experiencia en el trabajo de laboratorio.
En lo que se refiere a la realización posterior de los experimentos
en la clase utilizando el software, del registro de las actuaciones pudimos
apreciar algunas ventajas de la propuesta tales como:
• la importancia de la realización de la actividad experimental simulada en
forma cooperativa ya que las falencias detectadas en los experimentos
propuestos pudieron discutirse y subsanarse con la participación de los
estudiantes con mayor experiencia y la guía del docente;
• la adecuación del software para el aprendizaje de las habilidades del
quehacer científico permitiendo la repetición de experimentos y
mediciones en tiempos acordes a la disponibilidad horaria de los cursos y
• el aprendizaje de los contenidos conceptuales, en forma conjunta con los
procedimientos de adquisición e interpretación de los datos, fomenta
una concepción de la ciencia muy diferente a la que se promueve desde
otros enfoques de la práctica áulica, más alejados del quehacer científico
para el que formamos a los estudiantes de este nivel educativo.
CONCLUSIONES
Algunas de las dificultades encontradas podrían explicarse a
partir de las siguientes consideraciones. En primer lugar, confundir la propuesta
experimental solicitada con otras tareas puede obedecer más que a una
dificultad de comprensión lectora, a un desconocimiento de los procedimientos
que se puede asociar a la escasa actividad experimental anterior. En muchos
casos esto fue salvado por los estudiantes intentando respuestas “de
compromiso” a partir de lo más conocido, ya sea la interpretación matemática de
la gráfica o la interpretación microscópica del fenómeno.
Por otra parte, los resultados muestran que muchos de los
problemas detectados evidencian competencias no logradas relacionadas tanto
con aspectos cognitivos (la influencia de conocimientos previos en la adecuación
de las respuestas, la vinculación de la información proporcionada por las gráficas,
la relación interdisciplinar de los contenidos aprendidos en Matemática y Física o
Química) como con aspectos procedimentales (control de variables).
En cuanto al diagnóstico y aprendizaje de competencias,
podemos decir que las mayores dificultades se relacionan con establecer
condiciones de las variables pertinentes para el análisis de una situación física y
con la propuesta de experimentos que muestren relaciones entre dos variables
argumentando su selección.
Sin embargo, son destacables la baja frecuencia de dificultades
relacionadas con la competencia para comprender gráficas cartesianas y los
aprendizajes logrados en la competencia para realizar experimentos utilizando
simulaciones, a partir del trabajo colaborativo en el aula con la guía del docente.
Como consecuencia de este estudio, podemos afirmar que
muchos de los inconvenientes detectados podrían solucionarse a partir de la
práctica experimental frecuente, ya sea que se realice en un laboratorio real o de
forma virtual. Los resultados obtenidos muestran que la escasa realización de
experimentos en las distintas etapas de formación de los estudiantes impactaría
en el desarrollo de ciertas competencias indispensables para el aprendizaje de
contenidos científicos. Así, la escasez de material para la realización de prácticas
de laboratorio que permitan realizar mediciones o reproducir (con diferentes
grados de error experimental) algunas leyes de la Física o de la Química, podría
estar influyendo no sólo en el aprendizaje de contenidos conceptuales sino
también de ciertos procedimientos que son básicos en otras áreas y forman parte
de la actuación profesional futura de muchos alumnos universitarios. Por lo
tanto, algunas ventajas del recurso presentado en este artículo se relacionan con
la solución de la falta de material de laboratorio para experimentar en ciertos
temas y el desarrollo de competencias necesarias en el aprendizaje e
investigación en Ciencias Naturales.
Las propuestas de utilización de software para simular los
experimentos como la que se presenta en este trabajo requieren repensar la
función del docente. La utilización de TIC en la enseñanza de competencias hace
que el papel del profesor no pueda ser el mismo. La metodología debe cambiar y
esto requiere de la utilización de recursos diferentes en la enseñanza para lo que
los docentes debemos estar preparados (Mayo, 2003). Al trabajar en el aula con
propuestas que utilicen TIC, el docente debe cumplir funciones de tutor,
orientador, motivador y experto tecnológico para lo que necesita nuevas
competencias (tecnológicas, sociales y de comunicación, teóricas y
psicopedagógicas) a fin de desenvolverse adecuadamente ante los cambios en la
forma de enseñar (Morales López y Poveda Vásquez, 2009). Necesitamos
educadores que conozcan y utilicen de forma competente los recursos que
ofrecen las TIC y puedan coordinar adecuadamente las nuevas experiencias
educativas (Monereo y Pozo, 2008).
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ANEXOS Y APÉNDICES
Instrumento utilizado en la instancia individual