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Título: Enseñanza de
la naturaleza de la ciencia integrando el Modelo de Aprendizaje Basado en Proyectos desde la perspectiva
CTS
Prof. Melitza Nieves-Viera, Universidad del Turabo
Prof. Isabel Delgado Quiñones, Universidad de Puerto Rico
Introducción:
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La Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS, por sus siglas en inglés) estableció el Proyecto 2061 en 1985 con el propósito de ayudar a todos los estadounidenses a alcanzar una educación apropiada en las ciencias, en las matemáticas y en la tecnología. Su publicación inicial, “Science for all Americans” plasma en el documento las metas acerca de lo que los estudiantes deben conocer sobre la ciencia, las matemáticas y la tecnología. “Science for all Americans” fundamentó las bases para el desarrollo de los estándares-científicos- nacionales (Benchmarks for Science Literacy) entre los cuales se recomienda que se incorpore el tema de la naturaleza de la ciencia como parte de la enseñanza de esa disciplina.
Como parte del cumplimiento de estas exigencias en Puerto Rico, se diseñó el documento de Estándares del Programa de Ciencia del Departamento de Educación con el propósito de guiar el proceso de enseñanza de los estudiantes, basado en la visión de que éstos necesitan desarrollar una cultura científica. Dentro de los estándares del Programa de Ciencias del Departamento de Educación de Puerto Rico se encuentra el estándar sobre la Naturaleza de la Ciencia. Este estándar plantea la importancia que los estudiantes desarrollen las destrezas necesarias para llevar a cabo investigaciones científicas. Por lo tanto, enfatiza los procesos de la ciencia y los aspectos distintivos del quehacer y la construcción del conocimiento científico.
Driver, Leach, Millar y Scout (1996) postulan que es imperativo tomar en consideración los objetivos de la Naturaleza de la Ciencia si los educadores desean transmitir a los estudiantes una imagen adecuada de la disciplina. Distintas investigaciones han reflejado que la imagen que poseen los estudiantes sobre la ciencia depende en parte de la que poseen sus profesores y que éstos suelen tener imágenes distorsionadas de la actividad científica (Lederman, 1992). Por tanto, parece lógico afirmar que el asegurar un apropiado entendimiento de la naturaleza de la ciencia y el conocimiento científico es un requisito fundamental en la preparación del profesorado de ciencias y de los estudiantes.
Investigadores como Acevedo, Vázquez Martín , José Oliva , Paixão y Manassero (2005) establecen que de manera habitual, los currículos de ciencias han estado centralizados en los contenidos conceptuales que se rigen por la lógica interna de la ciencia y han olvidado la formación sobre la ciencia misma; esto es, sobre qué es la ciencia, su funcionamiento interno y externo, cómo se construye y desarrolla el conocimiento que produce, los métodos que usan para validar este conocimiento, los valores implicados en las actividades científicas, la naturaleza de la comunidad científica, los vínculos con la tecnología, las relaciones de la sociedad con el sistema tecnocientífico y, viceversa, las aportaciones de éste a la cultura y al progreso de la sociedad.
Es imperativo incorporar los modelos de enseñanza con el propósito de asegurar un mayor entendimiento de la naturaleza de la ciencia. Éstos pueden concebirse de diferentes maneras. Según Eggen y Kauchack (1996), los modelos de enseñanza son estrategias prescriptivas de enseñanza diseñados para cumplir con metas instruccionales específicas. Son prescriptivos en el sentido de que las responsabilidades del docente durante la planificación, implementación y “assessment” están claramente definidas.
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Al seleccionar un modelo de enseñanza en particular el docente primero identifica lo que se desea enseñar y luego selecciona la estrategia para alcanzar esa meta. Por lo tanto, el modelo tiene el propósito de facilitar el proceso para alcanzar la meta y determina en gran medida las acciones del maestro en distintas fases del proceso de enseñanza y aprendizaje. También, es importante destacar que cada modelo se basa en una teoría de aprendizaje con enfoques particulares y como resultado, las implicaciones para la enseñanza están implícitas en el mismo (Eggen y Kauchack, 1996).
Un modelo no reemplaza las cualidades fundamentales de un maestro, como lo son el conocimiento del contenido, la creatividad y la personalidad. Más bien, el modelo es una herramienta disponible que ayuda al maestro para que su proceso de enseñanza sea más eficiente y sistemático. Los modelos proveen al docente la flexibilidad para poner en práctica su creatividad al igual que sus destrezas (Eggen y Kauchack, 1996). Joyce, Weil y Calhoun (2009), advierten que al seleccionar un modelo de enseñanza se debe evitar dos errores comunes. Primero, asumir que un modelo es una formula fija para enseñar un tema y obtener resultados. Segundo, asumir que cada estudiante tiene un estilo de aprendizaje que muy pocas veces cambia o es incapaz de cambiar. Los modelos de enseñanza no solamente se utilizan para la enseñanza de conceptos, destrezas, valores, principios, entre otros objetivos, sino que también se utilizan para que los estudiantes apliquen las mismas estrategias del modelo para educarse ellos mismos.
Modelo de Enseñanza: Aprendizaje Basado en Proyectos
Los proyectos han sido parte de la tradición educativa desde principios del siglo 20 cuando aparece este acercamiento en conjunto con el concepto de currículo integrado (Thomson, 2006) y se remontan a la filosofía de John Dewey que se resume en el principio de “aprender haciendo” (Colley, 2008). Por lo tanto, la idea de utilizar los proyectos como una estrategia para desarrollar un currículo interdisciplinario fue parte del movimiento progresivista de la educación de esa época. Luego, las aportaciones de Jean Piaget y Lev Vygotsky a la visión constructivista de la educación, sentaron las bases para la enseñanza basada en proyectos (Colley, 2008).
Blumenfeld, Soloway, Marx, Krajcik, Guzdial & Palincsar (1991), plantean que el Aprendizaje Basado en Proyectos es una perspectiva amplia que se enfoca en un proceso de enseñanza y aprendizaje que involucra a los estudiantes en un proceso investigativo. Existen dos componentes esenciales de los proyectos: 1) requiere una pregunta o problema que sirva para organizar y conducir las actividades educativas y, 2) las actividades tienen como resultado unos artefactos o productos que ayudan a contestar la pregunta original. Un aspecto importante del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABPr) es que debe haber cierta libertad para que los mismos estudiantes formulen sus preguntas y decidan como quieren desarrollar sus productos. En el proceso de generar el producto, los estudiantes construyen su conocimiento. Los productos o artefactos se comparten y pueden ser criticados, permitiéndoles un espacio para reflexionar y mejorar sus productos (Blumenfeld et al., 1991).
Según Thomas (2000), el Aprendizaje Basado en Proyectos es un modelo que organiza las actividades educativas y de aprendizaje alrededor de proyectos. Para él, los proyectos son tareas complejas que se basan en problemas o preguntas y que involucra
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a los estudiantes en procesos de toma de decisiones o actividades de investigación por periodos prolongados de tiempo que culminan con algún tipo de producto o presentación. Ambas posturas (Blumenfeld, et al., 1991 y Thomas, 2000) definen el ABP como un modelo que integra los problemas reales, el proceso de investigación, la motivación y el aprendizaje como parte del proceso de enseñanza. Sin embargo, Thomas (2000) advierte que existen diversas modalidades del ABP debido a la ausencia de un modelo teórico universalmente aceptado. Es por ello que sugiere cinco criterios esenciales que deben estar presentes al utilizar este modelo. Estos son:
• Los proyectos ABP son el currículo. Esto significa que los estudiantes aprenden los conceptos y destrezas de la disciplina por medio del proyecto.
• Los proyectos ABP se enfocan en preguntas o problemas que guía a los estudiantes a aprender los conceptos y principios de la disciplina por medio de esa pregunta o problema.
• Los proyectos ABP involucran a los estudiantes en un proceso de investigación constructiva ya que pueden ser para generar soluciones, tomar decisiones, diseñar productos o modelos.
• Los estudiantes son quienes guían los proyectos hasta cierto punto. Esto significa que los proyectos ABP incorporan un cierto nivel de autonomía, poder de decisión y responsabilidad de parte del educando.
• Los proyectos ABP son reales. Esto significa que el proyecto incorpora situaciones o retos de la vida real cuyo enfoque es auténtico y, por tanto, las soluciones que se plantean pueden ser implementadas.
Según estos autores el ABP es un modelo de enseñanza y diseño curricular que debe cumplir con los criterios antes descritos y en el proceso los estudiantes aprenden el contenido curricular de las diversas disciplinas. De acuerdo con este marco teórico, los proyectos requieren una participación activa de los estudiantes por periodos de tiempo extendidos y promueve la integración de diversas disciplinas.
Colley (2008), plantea que existen diferentes tipos de proyectos de acuerdo con la finalidad o meta que se desea alcanzar. Por ejemplo, existen los proyectos para la solución de problemas; proyectos para el desarrollo de los procesos y las destrezas científicas; los proyectos de diseño de materiales o artefactos; y los proyectos de contenido, enfocados en la enseñanza de conceptos científicos, la historia y la naturaleza de la ciencia. De acuerdo con estas categorías, el proyecto Investigo, Aprendo y Conservo se considera un proyecto de destrezas y procesos que, además integra la aplicación de conceptos científicos estudiados.
Varios autores (Blumenfeld, Soloway, Marx, Krajick, Guzdial, & Palincsar, 1991; Colley, 2008; Thomas, 2000 y Torp & Sage, 2002) destacan los siguientes elementos esenciales en el modelo ABP:
• Una pregunta o situación compleja que es relevante a los estudiantes.
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• Producción de algún artefacto o producto final.
• Aprendizaje centrado en el estudiante
• Grupos cooperativos o colaborativos
• Uso de la tecnología
• Acercamiento interdisciplinario
• Tiempo prolongado
• Avaluó o “assessment” formal e informal
• Metacognición
El proyecto Investigo, Aprendo y Conservo se desarrolló como un proyecto interdisciplinario que se extendió por un periodo de cuatro meses (segundo semestre del año escolar 2011-2012) con estudiantes de cuarto grado de la Escuela Elemental de la Universidad de Puerto Rico, reconocida como una escuela laboratorio.
Metas y Objetivos del Proyecto Investigo, Aprendo y Conservo
Metas:
a) Desarrollar un proyecto interdisciplinario con la colaboración de las maestras de inglés, artes del lenguaje, estudios sociales y matemáticas que promueva el aprendizaje de los conceptos, las destrezas y los procesos en las diversas disciplinas con estudiantes de cuarto grado.
b) Desarrollar actividades didácticas dirigidas a la enseñanza de la naturaleza de la ciencia integrando el Modelo de Aprendizaje Basado en Proyectos desde la perspectiva CTS.
c) Promover la investigación como medio para la conservación del bosque Santa Ana en Bayamón, Puerto Rico y como herramienta para el proceso de enseñanza y aprendizaje.
d) Integrar en el proceso de enseñanza y aprendizaje a los futuros maestros de ciencias de la Facultad de Educación de la Universidad de Puerto Rico
Objetivos generales del proyecto para la clase de Ciencias:
Luego de participar en el proyecto Investigo, Aprendo y Conservo, se espera que los estudiantes de cuarto grado puedan:
a) Aplicar la metodología científica sobre un aspecto de interés en el Centro Ambiental Santa Ana.
b) Trabajar de forma colaborativa para el desarrollo de una investigación científica c) Aplicar los conceptos científicos estudiados en clase para el desarrollo de una
investigaciónd) Utilizar diversos medios tecnológicos (calculadoras, computadoras, internet y
programados) para producir y presentar los hallazgos de su investigacióne) Comunicar de forma oral y escrita los hallazgos de su investigación
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Etapas o Fases de la Implantación del Proyecto
Etapa 1- Presentación del Proyecto a los estudiantes de cuarto grado
La presentación del proyecto se llevó a cabo los días 26 y 27 de enero por medio de una presentación en power point preparada para explorar los conocimientos previos de los estudiantes y motivarlos a participar del proyecto.
Etapa 2- Charla sobre el Bosque Santa Ana- Invitado especial, Prof. Eliezer Nieves
Etapa 3- Desarrollo de la Tabla K-W-L
Etapa 3- Viajes de Campo al Bosque Santa Ana y Unidad de Investigación Científica
Viaje de Campo 1- 7 de febrero de 2012
Recorrido general por el Bosque Santa Ana con el propósito de conocer su flora, fauna e historia.
Viaje de Campo 2- 21 de febrero de 2012- Taller de uso y manejo de instrumentosEstaciones de recopilación de datos (Temperatura del aire y suelo, velocidad del viento, tipo de suelo y humedad relativa)
Viaje de Campo 3- Investigando en el Bosque Santa Ana
Presentación del proyecto a los estudiantes de cuarto grado
Charla sobre el Bosque Santa Ana en Bayamón, Puerto Rico en la Biblioteca de la Escuela
31 de enero de 2012
Prof. Eliezer Nieves
Técnica K-W-L
¿Qué sabemos?
¿Qué necesitamos aprender?
¿Cómo lo queremos aprender?
Recorrido general por el Bosque Santa Ana con practicantes y profesores de las diversas disciplinas.
Estudiantes de cuarto grado junto con el Prof. Eliezer Nieves aprendiendo a utilizar el clinómetro para medir la altura de un árbol.
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Elaboración de un transecto en el Bosque Santa Ana
Etapa 4- Desarrollo del Informe Final de Investigación Científica
Elaboración del Informe Final de Investigación Científica
Etapa 5- Presentación de los proyectos de Investigación Científica durante la Celebración del Día del Planeta Tierra- 20 de abril de 2012
Estudiantes de cuarto grado explicando a la comunidad escolar sus proyectos de investigación científica
Etapa 6- Evaluación de los proyectos de investigación científica
El proceso de elaboración del proyecto de investigación científica fue evaluado utilizando una diversidad de instrumentos de avalúo formativo y sumativo.
Algunos de estos son:• Diarios de campo (3 diarios)• Libreta científica (documentación del proceso del informe final de investigación
científica)• Reflexión final de las actividades celebradas durante el Día del Planeta Tierra
Hallazgos y Conclusiones:
La enseñanza de la naturaleza de la ciencia desde una perspectiva C-T-S permite el desarrollo de destrezas y competencias necesarias para lograr la meta de cultura científica en los estudiantes. El modelo de enseñanza ABP es idóneo para cumplir con estos propósitos.
Durante el desarrollo de la unidad de investigación científica como parte del Proyecto Investigo, Aprendo y Conservo, los estudiantes de cuarto grado lograron desarrollar investigaciones científicas sencillas en un escenario real y pertinente, criterios esenciales del modelo de enseñanza Aprendizaje Basado en Proyectos. Por otra parte, la motivación de los estudiantes se mantuvo alta en el transcurso del proyecto permitiendo un aprendizaje auto-dirigido.
Técnica del Cuadrante
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Al reflexionar sobre sus experiencias, la mayoría de los estudiantes expresaron sentirse felices y emocionados al presentar sus proyectos, al igual que muchos expresaron haber aprendido a investigar, siendo este uno de los objetivos principales del proyecto. La ciencia es un proceso sistemático de indagación colectiva que nos ayuda a explicar los fenómenos observados y los niños poseen una curiosidad innata que los lleva a cuestionarse lo que observan. Como docentes, es necesario incluir en nuestras unidades didácticas la naturaleza del quehacer científico y construcción del conocimiento científico. En ocasiones pensamos que un niño no es capaz de entender la naturaleza misma de la disciplina científica, sin embargo, cuando exponemos a nuestros niños a experiencias reales y pertinentes que permitan el desarrollo de las destrezas necesarias para conducir investigaciones científicas, nos sorprendemos de la capacidad crítica que se puede lograr con este tipo de proyectos.
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Referencias:
AAAS: Project 2061 (1993). Benchmarks for science literacy. New York: Oxford University Press.
Acevedo, J. A.; Vázquez, A.; Martín, M.; Oliva, J. M.; Acevedo, P.; Paixao, M. F., y Manassero, M. A. (2005): "Naturaleza de la ciencia y educación científica para la participación ciudadana. Una revisión crítica.", en Eureka, n.º 2, 2, pp. 121-140, en http://www.apac-eureka.org/revista/Larevista.htm.
Blumenfeld, P.C., Soloway, E., Marx, R.W., Krajick, J. S., Guzdial, M. & Palincsar, A. (1991). Motivating Project-Based Learning: Sustaining the doing, supporting the learning. Educational Psychologist,26 (3 & 4), 369-398
Colley, K. (2008). Project-Based Science Instruction. The Science Teacher,75(8), p. 23-28.
Departamento de Educación de Puerto Rico (2007). Estándares y expectativas del Programa de Ciencias. San Juan, P. R.
Driver, R., Leach, J., Millar, R. y Scott, P (1996): Young People's Images of Science, Buckingham, UK
Eggen, P. D. & Kauchack, D. P. (1996). Strategies for teachers: Teaching content and thinking skills (3rd. ed.). Needham Heights, MA: Allyn and Bacon.
Joyce, B., Weil, M. & Calhoun, E. (2009). Models of teaching (8th ed.). Boston, Massachusetts: Pearson.
Lederman, N.G. (1992). Students' and teachers' conceptions of the nature of science: A review of the research. Journal of Research in Science Teaching, 29(4), 331-359.
Rutherford, F. J., y Ahlgren, A. (1989): Science for all Americans, New York, Oxford University Press.
Thomas, J. W. (2000, March). A Review of research on project based-learning. http://173.226.50.98/sites/default/files/news/pbl_research2.pdf.
Thomson, J. (2006). A platform for shared discourse of interdisciplinary education. URL: http://www.jsse.org/2006-2/klein_platform.htm
Torp, L. & Sage, S. (2002). Problems as possibilities: Problem-based learning for K-16 Education. Alexandria, Virginia USA: ASCD.
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