los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar

Los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar las

dificultades de aprendizaje en el comportamiento de las ondas

luminosas en estudiantes de grado noveno

Rosa Judith Aranda Muelas

Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira

Facultad de Ingeniería y Administración,

Palmira, Valle del Cauca, Colombia

2013

Los experimentos en el aula como

estrategia para ayudar a mejorar las dificultades de aprendizaje en el

comportamiento de las ondas luminosas en estudiantes de grado

noveno

Rosa Judith Aranda Muelas

Tesis o trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:

Magíster en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Director:

M. Sc. Agronomía Oscar Alonso Herrera Gutiérrez

Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira

Facultad de Ingeniería y Administración,

Palmira, Valle del Cauca, Colombia

2013

A mi padre por su apoyo y confianza y a mi

madre por su amor incondicional.

Agradecimientos

Agradezco primeramente a Dios, por proveerme de salud y tantas bendiciones que

hicieron posible la realización de este trabajo.

Al profesor Oscar Herrera Gutiérrez Docente de la Universidad Nacional de Colombia

sede Palmira y Director del presente trabajo, por orientarme en su desarrollo, siempre

con su disposición, paciencia y sabiduría.

A la Universidad Nacional de Colombia sede Palmira por abrirme sus puertas, junto con

sus docentes quienes siempre guiaron este proceso de formación.

A Ruth Filomena Manzano coordinadora en la sede central de la Institución Educativa

Mercedes Ábrego y demás docentes por facilitarme los espacios necesarios para la

realización de este trabajo.

A mi esposo Karol Imbachí López por su apoyo incondicional, asesoría y comprensión,

durante el desarrollo del presente trabajo.

Resumen y Abstract IX

Resumen

Este trabajo aborda las prácticas experimentales en el aula sobre las ondas luminosas,

como estrategia para mejorar el aprendizaje de este tema. La propuesta se basó en la

elaboración de guías de prácticas experimentales bajo la metodología de aprendizaje

activo, las cuales fueron implementadas con 55 estudiantes de grado noveno de la

Institución Educativa Mercedes Abrego de Palmira Valle del Cauca. La propuesta de tipo

cualitativa-descriptiva, se analizó mediante los informes desarrollados durante las

prácticas, además con un cuestionario de selección múltiple aplicado antes y después de

la estrategia. En los resultados, se evidenció un impacto positivo de las prácticas

experimentales sobre el aprendizaje de los estudiantes, que se reflejó en el mejor

desempeño obtenido en el cuestionario aplicado después de la estrategia en

comparación con el que se aplicó antes de la misma. Sin embargo, se observa que

persisten algunas dificultades aún después de aplicar la estrategia las cuales

consistieron principalmente en la escasa capacidad para argumentar las respuestas y la

falta de vocabulario propio de las ciencias en las mismas, ante lo cual se plantea

incrementar la realización de prácticas experimentales desde grados anteriores,

justificando así, la necesidad de incrementar la intensidad horaria de la asignatura en el

grado noveno, que permita llevar a cabo las experiencias.

Palabras clave: Prácticas experimentales, aprendizaje activo, fenómenos ondulatorios,

estrategias de enseñanza, didáctica.

X Los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar las dificultades

de aprendizaje en el comportamiento de las ondas luminosas en estudiantes de

grado noveno

Abstract

This paper addresses the experimental practices in the classroom on light waves as a

strategy for improving learning of this subject. The proposal was based on the

development of experimental practice guidelines under the active learning methodology,

which were implemented with 55 students in the ninth grade Mercedes Abrego

Educational Institution of Palmira Valle del Cauca. The proposed qualitative-descriptive

type was analyzed by the reports developed during practice, also a multiple choice

questionnaire applied before and after the strategy. In the results, it showed a positive

impact of experimental practices on student learning, which was reflected in the best

performance obtained in the questionnaire administered after the strategy compared with

that applied before the same. However, it is noted that some difficulties remain even after

implementing the strategy which consisted mainly of weak capacity to argue the answers,

and lack of vocabulary of science in the same, to which is focusing on enhancing the

performance of experimental work experience from previous degrees, justifying the need

to increase the intensity of the subject times in the ninth grade, which allows to carry out

the experiences.

Keywords: Experimental practices, active learning, wave phenomena, teaching

strategies, teaching.

Contenido XI

Contenido

Pág.

Resumen ..............................................................................................................................IX

Abstract .................................................................................................................................X

Lista de figuras ................................................................................................................ XIII

Lista de tablas ................................................................................................................... XV

Introducción ......................................................................................................................... 1

1. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................... 5 1.1 Marco Teórico ...................................................................................................... 5

1.1.1 Acercamiento a la historia y epistemología de la experimentación en el aula .................................................................................................................. 5 1.1.2 Estilos de aprendizaje .............................................................................. 6 1.1.3 Dificultades en el aprendizaje de la física ................................................ 7 1.1.4 Aprendizaje significativo y metodología activa ...................................... 11

1.2 Estado del arte................................................................................................... 13 1.2.1 Impacto de las prácticas experimentales y la metodología activa en la enseñanza ............................................................................................................. 13

2. DISEÑO METODOLÓGICO ......................................................................................... 15 2.1 Lugar y contexto del estudio ............................................................................. 15 2.2 Método de investigación y modelo de aprendizaje ........................................... 16 2.3 Dificultades que presentan los estudiantes de grado noveno al abordar el comportamiento de las ondas ...................................................................................... 16 2.4 Elaboración de las guías de prácticas experimentales .................................... 17 2.5 Aplicación de las guías de prácticas experimentales en el aula ...................... 19

2.5.1 Análisis de la información durante las prácticas experimentales .......... 20 2.5.2 Impacto de las prácticas experimentales en la superación de las dificultades de aprendizaje ................................................................................... 21

3. RESULTADOS ............................................................................................................. 23 3.1 Diagnóstico inicial sobre las dificultades de los estudiantes ............................ 23 3.2 Las guías de prácticas experimentales ............................................................. 25

3.2.1 Guía 1: refracción de la luz .................................................................... 27 3.2.2 Guía 2: comportamiento de la luz .......................................................... 27 3.2.3 Guía 3: el láser en el agua ..................................................................... 27

3.3 Aplicación de las guías de prácticas experimentales en el aula ...................... 28

XII Los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar las

dificultades de aprendizaje en el comportamiento de las ondas luminosas en

estudiantes de grado noveno

3.3.1 Resultados y análisis de la práctica 1: Refracción de la luz .................. 30 3.3.2 Resultados y análisis de la práctica 2: comportamiento de la luz ......... 34 3.3.3 Resultados y análisis de la práctica 3: El láser en el agua ................... 42

3.4 Impacto de las prácticas experimentales en el aprendizaje ............................. 47

4. DISCUSIÓN .................................................................................................................. 55 4.1 La metodología activa y las prácticas experimentales ..................................... 55 4.2 Impacto de las prácticas experimentales .......................................................... 56

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................. 59 5.1 Conclusiones ..................................................................................................... 59 5.2 Recomendaciones ............................................................................................. 60

A. Anexo: Cuestionario aplicado antes de la estrategia ............................................ 61

B. Anexo: Cuestionario aplicado después de la estrategia ....................................... 63

C. Anexo: Guía 1. Refracción de la luz. ........................................................................ 65

D. ANEXO: Guía 2. Comportamiento de la luz. ............................................................ 68

E. ANEXO: Guía 3. El láser en el agua. ......................................................................... 72

F. ANEXO: Evidencias de la metodología de aprendizaje activo ............................. 75

G. ANEXO: Evidencias práctica 1. Refracción de la luz ............................................. 78

H. ANEXO: Evidencias práctica 2. Comportamiento de la luz ................................... 85

I. ANEXO: Evidencias práctica 3. El láser en el agua ................................................ 95

J. ANEXO. Sustentaciones del cuestionario aplicado después de la estrategia . 100

Bibliografía ....................................................................................................................... 105

Contenido XIII

Lista de figuras

Pág.

Figura 3-1: Desempeño alcanzado por los estudiantes en el cuestionario previo. ........... 23

Figura 3-2: Análisis de la competencia argumentativa en el cuestionario previo. ............ 25

Figura 3-3: Algunas evidencias de las prácticas experimentales. ..................................... 29

Figura 3-4: Predicciones individuales, pregunta 1. Refracción de la luz. .......................... 30

Figura 3-5: Predicciones individuales, pregunta 2. Refracción de la luz ........................... 31

Figura 3-6: Esquemas realizados por los estudiantes sobre posición real y aparente. .... 31

Figura 3-7: predicciones grupales, pregunta 1. Refracción de la luz. ............................... 32

Figura 3-8: Algunas respuestas grupales a la pregunta 1 práctica, refracción de la luz. . 33

Figura 3-9: Resultados, pregunta 3. Refracción de la luz .................................................. 33

Figura 3-10 Algunas ilustraciones grupales de la posición real y aparente. ..................... 34

Figura 3-11: predicciones individuales sobre tamaño, grosor, distancia espejo-imagen y

posición ............................................................................................................................... 35

Figura 3-12: predicciones individuales para la pregunta planteada en la parte II. ............ 35

Figura 3-13: predicciones individuales sobre la trayectoria de la luz ................................ 36

Figura 3-14: Predicciones individuales sobre la trayectoria de la luz reflejada ................. 37

Figura 3-15: Algunas representaciones individuales sobre la reflexión de la luz.............. 37

Figura 3-16: Predicciones grupales sobre características de la imagen ........................... 38

Figura 3-17: Algunas predicciones grupales, sobre imágenes en espejos angulares. ..... 38

Figura 3-18: Algunas representaciones acerca de la trayectoria de la luz........................ 39

Figura 3-19: Predicciones grupales a cerca de la trayectoria de la luz reflejada. ............. 39

Figura 3-20: Resultados acerca de características de una imagen reflejada ................... 40

Figura 3-21: Algunas respuestas registradas, después de la práctica. ............................. 40

Figura 3-22 Algunas respuestas correctas sobre el número de imágenes en espejos

angulares ............................................................................................................................ 41

Figura 3-23 Algunas respuestas acerca de la trayectoria de la luz ................................... 42

Figura 3-24: Predicciones individuales respecto a la salida de agua del envase ............. 43

Figura 3-25: Predicciones individuales, sobre la trayectoria del chorro de agua .............. 43

Figura 3-26: predicciones individuales, sobre la trayectoria del láser mientras sale el

chorro de agua .................................................................................................................... 44

Figura 3-27: Algunas predicciones individuales registradas por los estudiantes .............. 44

Figura 3-28: predicciones grupales, sobre si sale agua o no, al destapar el agujero ....... 45

Figura 3-29: predicciones grupales sobre la trayectoria del chorro de agua .................... 45

Figura 3-30: Predicciones grupales acerca de la trayectoria del láser mientras sale el

chorro de agua .................................................................................................................... 46

XIV Los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar las



Figura 3-31: Algunas predicciones grupales a las cuestiones planteadas en la práctica 3

............................................................................................................................................. 46

Figura 3-32: Desempeño alcanzado antes y después de las prácticas en el aula ........... 48

Figura 3-33: Aciertos por pregunta en los cuestionarios antes y después de las prácticas

............................................................................................................................................. 48

Figura 3-34: Algunos argumentos en las preguntas 1 y 2 del cuestionario ...................... 49

Figura 3-35: Algunas justificaciones a las preguntas 3 y 4 del cuestionario posterior a las

prácticas .............................................................................................................................. 51

Figura 3-36 Algunas justificaciones a la pregunta 5 del cuestionario posterior ................ 52

Contenido XV

Lista de tablas

Pág.

Tabla 2-1: Escala de valoración de la Institución Educativa Mercedes Abrego. ............... 17

Tabla 3- 1 Estándares y competencias de los fenómenos ópticos según el MEN ........... 26

Introducción

Algunos aspectos y teorías relacionadas con los procesos de enseñanza- aprendizaje,

que tienen relevancia y son de vital importancia son, el aprendizaje significativo y la

metodología activa como estrategia didáctica.

La teoría del aprendizaje significativo propuesta por David Ausubel, sugiere tener en

cuenta los conocimientos previos de los estudiantes antes de abordar los nuevos, para

que sean tenidos en cuenta antes de toda aproximación al conocimiento científico, así lo

respaldan también los Estándares Básicos de Competencias “partiendo de las ideas y

conocimientos previos, el estudiante podrá aproximarse a elaboraciones cada vez más

complejas y rigurosas” (Ministerio de Educación Nacional (M.E. N.), 2006, p. 104).

La metodología activa, por su parte constituye una estrategia didáctica que centra la

enseñanza en el estudiante, le permite construir sus propios conocimientos a partir de la

vinculación directa en actividades (guiadas por el docente) que él mismo desarrolla,

partiendo de sus conocimientos previos y le hace posible realizar actividades diferentes a

la de sentarse y escuchar al instructor dar una conferencia o viendo los problemas de

trabajo en la pizarra (Mora, 2010).

A nivel nacional son frecuentes las investigaciones sobre la experimentación en la

enseñanza de las ciencias, pero pocas las que se refieren a este mismo aspecto en la

enseñanza de la física y en particular de las ondas luminosas; particularmente se citan

Rojas (2011) y Medina (2011) quienes además de emplear prácticas experimentales en

sus trabajos sobre óptica, los complementan con el uso de la metodología activa

obteniendo impactos positivos no solo en la comprensión de conceptos, sino en aspectos

como la motivación y el agrado por actividades diferentes en la asignatura. Además otros

autores como Hincapié (2011), Ruíz (2012), Riascos (2011), peña (2012), Duran (2011),

entre otros, quienes desarrollaron investigaciones fundamentadas en actividades

2 Introducción

prácticas, aunque en campos diferentes a la óptica resaltan el impacto positivo de las

mismas ya que mejoró la actitud hacia el estudio, la motivación y las ganas de aprender.

Las guías de trabajo experimental en el aula propuestas, diseñadas bajo una

metodología activa, toman como base los conocimientos previos de los estudiantes y

pretenden estimular su curiosidad científica mediante el desarrollo de procesos de

predicción, observación, indagación, análisis y explicación de fenómenos; además el

desarrollo de habilidades personales y sociales mediante el trabajo en grupo, el cual

promueve el respeto por el compañero, el escuchar y reconocer diferentes puntos de

vista y el cumplimiento de funciones individuales, entre otras (Ministerio de Educación

Nacional (M.E.N), 2006) propuestas en los Estándares Básicos de Competencias.

Durante el desarrollo de las habilidades propuestas por el M.E.N. se encuentran

dificultades en el aprendizaje, las cuales se ven reflejadas en los bajos niveles de

desempeño obtenidos, no sólo en pruebas externas, sino en el bajo rendimiento y poco

interés que muestran los estudiantes dentro del aula, éstas ocasionan generalmente una

desmotivación hacia el estudio de las ciencias y es ahí donde la metodología empleada

es fundamental, ya que herramientas en la didáctica, hacen posible alcanzar estas

competencias en los educandos; por lo tanto, este trabajo presenta una propuesta para

abordar dichas dificultades, específicamente en el tema de las ondas luminosas,

mediante la implementación de prácticas experimentales orientadas bajo una

metodología activa, donde el ambiente de aprendizaje es el aula y otros espacios

abiertos como por ejemplo el patio. Ésta estrategia se implementa con el fin de mejorar el

aprendizaje de este tema en estudiantes de grado noveno de la Institución Educativa

Mercedes Ábrego, la cual es de carácter público y está ubicada en el Barrio San Pedro

en la comuna 5, una de las más vulnerables de Palmira. La misión de la Institución es

entre otros aspectos, brindar una formación integral a sus estudiantes, los cuales en su

gran mayoría son del sector y pertenecen a estratos económicos bajos; por esto, es de

vital importancia que mediante la formación en ciencias, se le brinde a los educandos las

herramientas necesarias que les permitan desenvolverse en un entorno tan cambiante y

exigente como el actual, formarse como ciudadanos de bien, ser responsables, críticos y

conscientes de su compromiso con ellos mismos y con su comunidad. A este aspecto de

la formación de los estudiantes se refiere Fernández (2006), quien sostiene que las

Introducción 3

metodologías centradas en los estudiantes son más adecuadas cuando lo que se desea

es desarrollar el pensamiento crítico de los mismos.

Este trabajo contiene en su primer capítulo el Marco referencial, en el cual se consultaron

fuentes bibliográficas que documentan la historia de la experimentación en el aula, las

dificultades de aprendizaje, la didáctica, el aprendizaje significativo, el aprendizaje activo

y algunos trabajos recientes relacionados con las prácticas experimentales en la

enseñanza; en un segundo capítulo la metodología empleada, que describe el lugar y

contexto de estudio, el modelo investigativo empleado, las problemáticas de aprendizaje

encontradas en los estudiantes, la forma como se elaboraron y aplicaron las guías, y

cómo se realiza el análisis de los efectos obtenidos; En el capítulo tres los resultados,

que describen minuciosamente las observaciones registradas y el análisis tanto de los

informes escritos durante la realización de las prácticas como de los cuestionarios

realizados antes y después de la estrategia; en un cuarto capítulo la discusión, que

infiere las implicaciones de los resultados en los alumnos y en la práctica pedagógica,

derivando principios, relaciones y generalizaciones de los resultados y finalmente un

capítulo cinco que presenta las conclusiones y recomendaciones del trabajo.

1. MARCO REFERENCIAL

1.1 Marco Teórico

Algunos aspectos y teorías relacionadas con los procesos de enseñanza- aprendizaje,

que tienen relevancia y que son fundamentales para abordar el problema en cuestión,

son: cómo se aprende, las dificultades encontradas en dicho aprendizaje y la importancia

del aprendizaje significativo y la metodología activa como estrategia didáctica; estos se

referencian a continuación.

1.1.1 Acercamiento a la historia y epistemología de la experimentación en el aula

El experimento en las ciencias constituye la evidencia del conocimiento, y para hablar de

éste, vale la pena anotar que el trabajo experimental según Gil (1986) surge como

propuesta para contrarrestar las deficiencias encontradas en la transmisión del

conocimiento debidas a la enseñanza tradicional, ésta propuesta fue formulada desde

hace mucho tiempo por Dewey (1916-1945) como complemento a los planteamientos de

la llamada pedagogía moderna. Pero como lo referencia el mismo autor citando a

Hodson (1985) es solo a finales de los años cincuenta, que se inicia un proceso de

innovación en los currículos donde se concede un papel fundamental al trabajo

experimental y se familiariza con los métodos de la ciencia. Finalmente es solo en los

años sesenta – setenta cuando aparecen los proyectos basados en el aprendizaje por

descubrimiento, como lo enuncia Gil (1986) citando de Hodson (1985). Es así como a

mediados del siglo XX después de imponerse la “moda” del aprendizaje por

descubrimiento, se inicia una controversia en torno a la problemática de la enseñanza y

del aprendizaje escolar (Barrón, 1993). Una vez, sucede tal controversia afirma el mismo

autor el categorizado aprendizaje empirista por descubrimiento tiende a ser identificado

como un aprendizaje basado en la experiencia empírica, en oposición al aprendizaje

teórico y verbalista tradicional. Posteriormente es Rousseau quien introduce una filosofía

inductivista que estimuló todo el movimiento de la educación de principios del siglo XX y

6 Los experimentos en el aula como estrategia para ayudar a mejorar las



sostiene que “autores como Pestalozzi, Froebel, Montessori y hasta el propio Bruner,

insisten más en que los alumnos observen y experimenten que en la necesidad de que

comprueben sus hipótesis” (Barrón, 1993). Producto de estas controversias y críticas

surgen investigaciones más profundas en torno a las concepciones alternativas que

presentan los estudiantes, y es apenas en los años setenta cuando esta línea de

investigación empieza a desarrollarse plenamente, la cual cuenta con diversos autores

como precedentes entre los que se encuentran “(Vigostky 1973) en torno a la prehistoria

del aprendizaje; (Bachelard, 1938) y la existencia de barreras epistemológicas; y

(Ausubel, 1978) quien afirma «si yo tuviera que reducir toda la psicología educativa a un

solo principio, enunciaría este: averígüese lo que el alumno ya sabe y enséñese

consecuentemente»” (Gil, 1986).

Es así como Gil (1986) señala la aparición del cambio conceptual como una nueva

noción en el aprendizaje de las ciencias y este campo empieza a tomar importancia en

las investigaciones didácticas, cuyos trabajos inicialmente independientes convergen en

una misma orientación designada constructivismo.

1.1.2 Estilos de aprendizaje

El concepto de los estilos de aprendizaje resulta especialmente interesante porque ofrece

grandes posibilidades, para lograr un aprendizaje más efectivo, estos se relacionan con

la concepción del aprendizaje como un proceso activo. “…si se entiende el aprendizaje

como la elaboración por parte del receptor de la información recibida, es evidente que

cada uno de nosotros elaborará y relacionará los datos recibidos en función de sus

propias características” (La Palma, 2011).

Entonces puede decirse que los distintos modelos y teorías existentes sobre estilos de

aprendizaje pueden ayudar a entender los comportamientos observados a diario en el

aula, cómo se relacionan esos comportamientos con la forma en que están aprendiendo

los estudiantes y las estrategias que pueden resultar más eficaces en un momento dado.

El Ministerio de Educación Nacional (M.E.N.) (2006) propone el trabajo colaborativo al

interior del aula, el cual permite desarrollar las capacidades no sólo individuales, sino

Marco Referencial 7

sociales de los estudiantes, de manera que se genere una cooperación donde cada

individuo adquiera compromisos individuales y colectivos que salgan a relucir en

beneficio del grupo. Una actividad que permite y estimula esta estrategia es el trabajo

experimental en el aula como la base para el estudio de conceptos y teorías científicas,

esto es posible empleando elementos de bajo costo o los recursos disponibles de cada

lugar. Pulido (2011) refuerza esta idea afirmando que es posible probar las teorías a

través de la realización de experimentos, si bien el estudio de la ciencia implica la

experimentación es importante resaltar que a través de la historia se estudiaron los

fenómenos científicos mediante esta herramienta; según Hernández (2011) fue así, como

Galileo hizo diferentes aportes a la ciencia en temas como cinemática de la tierra y los

planetas, movimiento pendular, movimiento en planos inclinados, densidades relativas de

las sustancias, entre otros. Todo esto, debido a la observación como primera etapa del

método científico y al diseño de su primer telescopio, el cual fue perfeccionando a

medida que profundizaba en el estudio de la refracción de la luz.

1.1.3 Dificultades en el aprendizaje de la física

Las dificultades en el aprendizaje de la física constituyen un problema real, al que se

enfrentan los estudiantes, así lo demuestran los estudios realizados por Moreira (1994

citado en Furió y Guisasola, 1999), los cuales evidencian que el estudio de las

dificultades de aprendizaje que presentan los estudiantes en diferentes temas de la

física, ha sido el principal objeto de estudio, así; del total de artículos publicados en la

revista Enseñanza de las Ciencias entre 1983 y 1992, el 38% se ha dedicado a las

dificultades de los estudiantes sobre conceptos científicos, además, en revisiones

bibliográficas realizadas por Pfundt y Duit (1994 citado en Furió y Guisasola, 1999) se

encontró que el 61% del total han sido sobre conceptos de física y el 39% restante en

conceptos de biología, química y geología. Esto demuestra claramente que es en física

donde se encuentran las principales debilidades de los estudiantes en cuanto al manejo

de los conceptos, hecho que puede afectar el alcance de un aprendizaje significativo en

los estudiantes, en la medida que al no tener claridad en los conceptos, tampoco tienen

la capacidad de aplicarlos a contextos diferentes.

De otro lado Pozo, Sanz, Gómez y Limón (1991), sostienen que para la enseñanza de las

ciencias es fundamental partir de las ideas previas que tienen los estudiantes para




después modificarlas; al parecer, iniciar un proceso de enseñanza sin tener en cuenta las

concepciones del estudiante, constituye una dificultad cuando éste intenta incorporar

nuevos conceptos para dar inicio al estudio de leyes y teorías, ya que es necesario

desaprender los “conceptos errados” provenientes del entorno, actividades cotidianas o

simplemente del lenguaje común empleado por quienes le rodean. Es entonces,

importante el manejo de un lenguaje conceptual claro y único al momento de iniciar la

enseñanza de un tema en específico, para así lograr más fácilmente un aprendizaje.

En este aspecto del manejo de un lenguaje común se refiere Hernández (2012), cuando

expresa que “la enseñanza de las ciencias requiere de una identidad colectiva,

entendiendo ésta como el manejo de un mismo lenguaje”, esto significa que tanto

docente como estudiante deben manejar una serie de términos y conceptos definidos

claramente antes de iniciar la enseñanza de un tema especifico, para así, hacer más

efectivo su aprendizaje.

Por otro lado, La aplicación superficial que hacen los estudiantes de leyes ya estudiadas,

fue evidenciada en estudios realizados por Galili (1995 citado en Furió y Guisasola, 1999)

además la falta de análisis al momento de dar solución a preguntas, es una dificultad que

según el autor ya había sido observada en trabajos anteriores. Esto deja entrever la

importancia de que el estudiante aprenda a pensar; esta idea coincide con la propuesta

de Hernández (2012) cuando se refiere a la labor docente y su papel como motivadora

de la ciencia, donde se promueva el aprender a observar, describir, relacionar, pensar,

valiéndose de situaciones tan simples como observar su entorno.

En coherencia con lo expuesto anteriormente es importante destacar que en la

enseñanza de las ciencias particularmente de la física, resulta necesario partir de

situaciones cotidianas para diseñar en torno a ellas, actividades que ofrezcan

oportunidades para formular problemas, seleccionar información, analizarla, formular

hipótesis y generar conclusiones para el desarrollo del aprendizaje que se desea.

De acuerdo con los estudios realizados por Nardi y Carvalho (1990 citado en Furió y

Guisasola, 1999), es de vital importancia el desarrollo histórico del concepto, ante lo cual

Marco Referencial 9

proponen la utilización de la historia de la ciencia para detectar los obstáculos

epistemológicos y poder facilitar a los estudiantes el paso de un nivel a otro de dicho

concepto. Propuesta que coincide con la afirmación “los aspectos del conocimiento

histórico pueden contribuir a desarrollar en los estudiantes el pensamiento crítico,

además introducirlos en el arduo problema de la interpretación tanto de textos como de

hechos” (Lombardi, 1997, p. 348), necesidad sentida al interior de las aulas, puesto que

la falta de capacidad para interpretar textos y situaciones afecta no sólo el aprendizaje de

la física, sino diferentes disciplinas. En consecuencia, vale la pena intentar la

incorporación de este enfoque en la enseñanza, de manera que se evalúen sus efectos

en el aprendizaje, claro está, que este proceso requiere un trabajo individual del docente

que implica documentación, organización y selección de material, con el objetivo de

hallar una guía que permita relatar los hechos de manera coherente y que cobren sentido

al explicar los acontecimientos del pasado relacionados con la ciencia.

Cudmani y Pesa (1999), encuentran que uno de los obstáculos para la comprensión de

los fenómenos asociados al comportamiento de la luz por parte de los estudiantes, son

las posibles falencias conceptuales que persisten en los profesores y que transmiten a

sus estudiantes. Para evitar este inconveniente, se realizó un estudio de cada uno de los

fenómenos a trabajar (reflexión, refracción y reflexión total de la luz) en libros de texto.

Además algunas prácticas se elaboraron mediante adaptaciones de actividades tomadas

de libros, las cuales tuvieron modificaciones para ser ajustadas a la metodología

empleada.

En conclusión, las dificultades evidenciadas por los diferentes autores señalan una

necesidad inminente de promover un dominio conceptual antes de abordar un tema

especifico, para lo cual es necesario además conocer los conceptos de cada estudiante

de manera que el docente pueda incorporar los nuevos o relacionar los ya existentes con

el objetivo de complementarlos, para que se inicie una relación de enseñanza

aprendizaje, que además promueva la construcción del conocimiento.

Según Vasco (2008), “La didáctica es una reflexión sistemática, disciplinada, acerca del

problema de cómo enseñar, cómo aprenden los niños; del por qué se tienen tantos

fracasos al tratar de que aprendan lo que se cree que se enseñó…” (p 24); partiendo de

esta definición, es claro que independiente de la dificultad que se presente en el




aprendizaje, la labor del docente se debe reflexionar sobre el modo en que se presenta el

conocimiento a los estudiantes, esto sugiere un análisis personal de parte de cada

docente frente a su práctica.

Sin embargo, el tema de la didáctica en el aula, es un aspecto que se toca con cierto

resquemor entre los docentes, ya que como sostiene Gil, et. al., (1992) .Cuando se

pregunta al profesorado sobre cuáles pueden ser las causas del fracaso generalizado en

la resolución de problemas de Física, raramente atribuyen razones a la propia didáctica

empleada; es claro, que no se tiene en cuenta que reflexionar sobre la práctica dentro del

aula, es indispensable y fundamental cuando se requiere generar un cambio didáctico

que mejore el aprendizaje de los estudiantes.

Esto puede deberse a que como afirma Merchán (2009), habitualmente los estudios

sobre la educación se centran en la formulación de juicios acerca del modo en que se

practica la enseñanza y, sobre todo, en la elaboración de propuestas sobre cómo debería

actuarse, sin embargo afirma que a pesar de esto, los docentes siempre manifiestan su

interés en participar en dichos estudios, pero a la vez se sugiere enfocar las

investigaciones a la compresión de lo que ocurre dentro del aula y no tanto en enjuiciar o

en proponer qué es lo que debería hacerse.

Carrera, Yuste y Sánchez (2007) destacan, que no es necesario realizar análisis

cuantitativos durante el trabajo experimental para interpretar un fenómeno y comprobar

teorías, además, que estas prácticas se pueden adaptar al nivel de enseñanza al cual se

desea dirigir; esta afirmación fue aplicada en esta investigación, ya que uno de los

objetivos de la forma como esta organizado el plan de estudios es dar a conocer de

forma cualitativa los fenómenos ondulatorios a los estudiantes, antes de iniciar la

educación media, de modo que en los grados décimo y once se pueda profundizar en lo

cuantitativo, facilitando así el desarrollo de las competencias involucradas en la

enseñanza de las ciencias.

No obstante, queda claro que es relevante conocer cómo se desarrollan cotidianamente

las clases, puesto que ayuda a identificar el tipo de formación que reciben los estudiantes

Marco Referencial 11

y determinar si estas acciones realmente promueven la formación integral y el

pensamiento crítico, tan importantes para la toma de decisiones en la sociedad actual,

así mismo ofrecer al estudiante nuevas estrategias para la aprehensión del conocimiento,

de modo que sean cada vez menos las dificultades que presenten en el aprendizaje o

simplemente buscar posibilidades de mejora.

Por su parte Beléndez, Pascual y Rosado (1989) proponen que la enseñanza de los

fenómenos asociados a la luz deben iniciarse con el estudio de la reflexión y refracción

para introducirlos al concepto de rayo luminoso e índice de refracción; señalan además,

que los contenidos deben ser sencillos, visualizados en clase mediante pequeñas

experiencias de laboratorio, de modo que promuevan la observación en los estudiantes e

incluso la inferencia de hipótesis; por esto las prácticas realizadas en el Trabajo Final se

basaron en el estudio de estos fenómenos, los cuales se podría afirmar que son básicos

cuando se estudia el comportamiento de la luz; adicionalmente mediante el desarrollo de

éstas prácticas fue posible evidenciar la trayectoria rectilínea de la luz, propiedad

indispensable para iniciar el estudio de este fenómeno físico.

1.1.4 Aprendizaje significativo y metodología activa

Según Ausubel, Hanesian y Novak (1983 citado en M. E. N., 2006) cuando los nuevos

conocimientos adquiridos se vinculan a lo conocido transformando de una manera clara y

estable los conocimientos previos, se dice que el aprendizaje fue significativo, esto

significa que lo aprendido por un estudiante en un contexto, lo aplique en otro contexto

diferente. Para lograr este tipo de aprendizaje se requiere que el estudiante participe de

manera activa en la construcción de sus conocimientos, para ello, requiere la motivación

de parte del docente que generen o aumenten el interés del estudiante. En este proceso,

se debe ofrecer el aprendizaje de las ciencias como algo atractivo, en lo posible,

“partiendo de problemas reales y de esta manera poner en juego las actitudes y valores

de los estudiantes en contextos y procesos que apliquen toma de decisiones” (Prieto,

2012, p.72).

La teoría del aprendizaje significativo propuesta por David Ausubel, sugiere tener en

cuenta los conocimientos previos de los estudiantes antes de abordar los nuevos, para

que sean tenidos en cuenta antes de toda aproximación al conocimiento científico, así lo




respaldan también los Estándares Básicos de Competencias “partiendo de las ideas y

conocimientos previos, el estudiante podrá aproximarse a elaboraciones cada vez más

complejas y rigurosas” (M.E. N., 2006, p. 104). En este aspecto las guías de prácticas

experimentales que implican predicciones, es decir suposiciones sobre el qué ocurrirá

frente a una situación problema, permite partir de los conocimientos previos, los cuales

pueden ser comprobados o refutados a través de la demostración durante el desarrollo

de las prácticas experimentales y así constituir la construcción del conocimiento por parte

del estudiante.

La metodología activa, constituye entonces una estrategia didáctica que permite partir de

los conocimientos previos de los estudiantes e implica, que éstos se involucren en algún

tipo de actividad guiada en la clase, a fin de que realicen algo en el aula, además de

sentarse y escuchar al instructor dar una conferencia o viendo los problemas de trabajo

en la pizarra (Mora, 2010). Adicionalmente, las metodologías activas deben

fundamentarse en formar personas capaces de crear cosas nuevas, con la capacidad de

criticar, analizar, verificar y no aceptar todo lo que se les presenta; esta idea está

íntimamente relacionada con los desafíos a los cuales debe responder actualmente la

educación donde los docentes deben “enseñar a aprender a aprender y aprender a lo

largo de la vida” (Fernández, 2006, p. 39). Esto es muy importante en la sociedad actual,

puesto que uno de los peligros a los que se exponen los jóvenes y la sociedad en

general, es la tendencia a caer en el pensamiento dirigido por algunos medios de

comunicación. En consecuencia es necesario formar jóvenes activos, reflexivos, críticos,

que aprendan a investigar por sí mismos a través de la experimentación, la interacción

entre personas, la manipulación de objetos, entre otros, teniendo claro que el

descubrimiento adquirido por sí mismo, es aquel que permanece y puede ser utilizado en

otro contexto.

Finalmente, como afirma Pro Bueno, (2003): “es necesario enseñar al estudiante a

reconocer hechos y fenómenos, a observar, a medir, a analizar situaciones de la vida

cotidiana, a realizar predicciones y emitir hipótesis, a inferir conclusiones coherentes con

los datos, a identificar ideas en un material escrito o audiovisual, a ser curiosos, a

respaldar sus afirmaciones con argumentos, a reconocer la importancia social y científica

Marco Referencial 13

de los hallazgos…”. Y esto es posible mediante la experimentación, que no

necesariamente requiere de un laboratorio sino que pueden llevarse a cabo dentro del

aula, además según Mora (2010) en la metodología activa los estudiantes dejan de ser

receptores pasivos del conocimiento y se convierten en aprendices activos; mientras que

los profesores pasan de ser fuentes de información, a ser mentores o entrenadores.

1.2 Estado del arte

Las prácticas experimentales que involucran la metodología activa constituyen para la

estrategia didáctica del presente trabajo la herramienta con la cual se persigue mejorar el

aprendizaje del tema específico de las ondas luminosas, por lo tanto los siguientes son

algunos de los referentes más actuales con los cuales se planteará la discusión.

1.2.1 Impacto de las prácticas experimentales y la metodología activa en la enseñanza

Si bien la enseñanza de las ciencias requiere de la práctica experimental, su

implementación e impacto ha sido objeto de estudio de diferentes autores. Hincapié

(2011) al indagar sobre la experimentación en la enseñanza de la fuerza de rozamiento

afirma que los estudiantes siempre se mostraron muy motivados por las prácticas

experimentales y los informes de laboratorio. Por su parte, Ruíz (2012) al implementar

prácticas experimentales con docentes de biología, evidenció agrado e interés por la

temática desarrollada, en este caso particular los educadores son alumnos. Además,

estudios realizados por Rojas (2011) comprueban una vez más el impacto positivo de las

prácticas experimentales bajo la metodología activa cuando en sus resultados los

estudiantes expresan “es interesante porque es mejor ver las cosas que imaginarlas…” o

“… es bueno que cuando uno hace una predicción puede ver inmediatamente si resulta o

no…”.

Medina (2011) quien basa su trabajo en la metodología activa para la enseñanza del

fenómeno de reflexión de la luz destaca como satisfactorios los resultados en el

aprendizaje logrado por los estudiantes, ya que bajo esta metodología, hizo posible la

comprensión de conceptos los cuales, señala, tienden a ser complejos; mientras que

Rojas (2011), empleando la misma metodología activa para la enseñanza de óptica




geométrica señala que aunque de acuerdo a sus resultados no se logró un avance

significativo en el aprendizaje del fenómeno estudiado, esta metodología despertó en los

estudiantes la motivación y el reconocimiento por parte de los mismos hacia las distintas

formas de presentar el conocimiento.

No sólo las prácticas experimentales sino, actividades prácticas enfocadas a indagar

conceptos teóricos tienen este tipo de impacto, como fue el obtenido por Riascos (2011)

cuando sostiene que al involucrar la práctica del baloncesto al estudio del movimiento

parabólico, logró motivar los estudiantes quienes manifestaron que al realizar la acción

personalmente entendieron mucho más. A esta opinión se une Peña (2012), quien

manifiesta que al implementar prácticas experimentales en su didáctica se generó mucha

expectativa por aprender o conocer, lo cual derivó en que se hicieran más responsables

en el cumplimiento de las actividades y en la presentación de los resultados, a pesar de

tratarse de estudiantes de grado sexto, quienes normalmente, se caracterizan por su

indisciplina general y su falta de responsabilidad.

Finalmente se puede afirmar que la implementación de prácticas experimentales y el

empleo de metodologías activas mejoran la comprensión de los conceptos y el uso de los

mismos como lo evidencian Duran (2011); Hincapié (2011) y Peña (2012) quienes

aplicaron test previo y posterior a la implementación de las prácticas y obtuvieron

mejores resultados o puntajes más altos en el cuestionario final, lo que demuestra un

mejoramiento en el desempeño de los estudiantes, aunque no en un 100%, ya que, es

posible encontrar discordancias entre las respuestas en los informes y la prueba final, las

cuales como afirma Hincapié (2011) pueden tener origen en la comprensión lectora y en

la capacidad de interpretación de los estudiantes.

2. DISEÑO METODOLÓGICO

2.1 Lugar y contexto del estudio

Este trabajo se realizó en la sede central de la Institución Educativa Mercedes Abrego, la

cual tiene otras tres sedes; Sor María Luisa Molina, Palmeras, y Alfonso Cabal Madriñan.

La institución ofrece a la comunidad el servicio educativo desde grado cero hasta grado

once en distintas sedes y en las jornadas mañana y tarde. Esta institución pública es

mixta y está localizada en el barrio San Pedro, comuna cinco de la ciudad de Palmira,

Valle del Cauca. El sector donde se ubica, se caracteriza por presentar altos índices de

violencia debido a la presencia de delincuencia común, pandillas, bandas de sicarios y

consumo de sustancias psicoactivas, tanto, que varios miembros de la comunidad

educativa, han sido victimas de atracos en los alrededores de la institución.

El estudio contó con la participación de 55 estudiantes del grado noveno de la sede

central, los cuales en su gran mayoría son del sector y barrios aledaños, pertenecen a

estratos económicos bajos (1 y 2) y sus edades oscilan entre los 14 y 15 años. La

mayoría de los padres de familia de los educandos, tienen ocupaciones que demandan

dejar sus hijos solos gran parte del tiempo, además el núcleo familiar de los jóvenes

generalmente esta compuesto por sólo uno de sus padres o se encuentran a cargo de

tíos, abuelos u otros familiares, esto convierte a los jóvenes, muy vulnerables a las

problemáticas sociales del entorno.

El trabajo contó además, con la colaboración de los docentes de la institución (quienes

facilitaron la realización de las diferentes sesiones cediendo horas de otras asignaturas

ya que a física en el grado noveno sólo se le asigna una hora semanal) y la coordinadora

quien colaboró con la logística eventual de los espacios donde se realizaron las prácticas

experimentales.




2.2 Método de investigación y modelo de aprendizaje

Este ejercicio pedagógico toma como referente la investigación cualitativa y descriptiva,

para orientar la metodología empleada, donde los medios a través de los cuales se hace

la recolección de la información son la observación, el desarrollo de guías de

predicciones individuales, guías de predicciones grupales, guías de resultados y un

cuestionario aplicado antes y después de la estrategia, el cual permitió describir el efecto

que tuvo la implementación de las prácticas experimentales en el aula para el

mejoramiento de dificultades detectadas en el aprendizaje de fenómenos asociados al

comportamiento de las ondas luminosas.

Además, aunque el objetivo de la investigación descriptiva no es indicar cómo se

relacionan las variables medidas (Hernández, Fernández y Baptista, 1991), este trabajo

presenta un valor explicativo aunque parcial, frente a las observaciones comúnmente

evidenciadas durante el estudio y sustenta la base para una investigación posterior más

completa.

La metodología activa que se empleó para el desarrollo de las guías la cual, se describe

en el aparte 2.4, tiende a privilegiar el modelo pedagógico constructivista, bajo la teoría

del aprendizaje significativo, propuesta por David Ausubel, la cual se fundamenta en que

el aprendizaje se construye al relacionar los conceptos nuevos con los que ya posee el

estudiante o al relacionar los conceptos nuevos con la experiencia que ya se tiene. Este

cambio conceptual de los estudiantes lo facilita el desarrollo de predicciones ante la

situación planteada y su comprobación o refutación mediante el desarrollo de la práctica

experimental realizada por él mismo.

2.3 Dificultades que presentan los estudiantes de grado noveno al abordar el comportamiento de las ondas

Durante la semana del 10 al 14 de septiembre de 2012, se realizó una prueba anterior a

la implementación de las prácticas, consistente en un cuestionario de preguntas de

opción múltiple (Anexo A), cuyo propósito fue detectar las dificultades que presentan los

Diseño metodológico 17

estudiantes de grado noveno al abordar el comportamiento de las ondas. Dicho

cuestionario permitió identificar las dificultades de los estudiantes en el estudio del

comportamiento de la luz; éste contiene preguntas relacionadas con los fenómenos de

refracción y reflexión de la luz, extraídas de evaluaciones realizadas por el Icfes en años

anteriores, éstas preguntas evalúan las competencias para identificar, indagar y explicar,

especificas de las ciencias naturales.

Este cuestionario fue aplicado luego de realizar la fundamentación teórica de los

fenómenos de refracción, reflexión y reflexión total interna mediante la enseñanza

tradicional con la ejemplificación respectiva. Para la solución del cuestionario los

estudiantes debían elegir una opción y justificar su elección con argumentos. Para

clasificar el desempeño de los estudiantes se acudió a la siguiente escala (Tabla 2-1).

Tabla 2-1: Escala de valoración de la Institución Educativa Mercedes Abrego.

Escala Nacional Escala institucional Porcentajes

Desempeño Bajo 1,0 a 2,9 De 0 a 59%

Desempeño básico 3,0 a 3,9 De 60 a 79%

Desempeño alto 4,0 a 4,5 De 80 a 89%

Desempeño superior 4,6 a 5,0 De 90 a 100%

Fuente: Sistema Evaluativo Institucional. Acuerdo 01 de 2012 del Consejo Académico

I.E. Mercedes Abrego. Palmira. Valle del Cauca

2.4 Elaboración de las guías de prácticas experimentales

Para diseñar las guías de las actividades experimentales se procedió de la siguiente

forma:

En primer lugar, se hizo una revisión al plan de estudios el cual fue elaborado con base

en los estándares básicos de competencias de ciencias naturales, con el objetivo de

darle cumplimiento y programar el desarrollo de las prácticas en línea con el tiempo

establecido para dichos contenidos, el cual es de 10 semanas, de modo que se

cumplieran los objetivos planteados al inicio del proyecto.




Seguidamente se hizo la selección de las actividades experimentales, de acuerdo con la

temática propuesta en el proyecto, la cual está contemplada en el plan de estudios. Se

seleccionaron: una práctica que permitiera evidenciar la aplicación del fenómeno de

refracción de la luz; otra que permitiera observar el fenómeno de reflexión de la luz; y una

tercera con la cual pudieran verificar la reflexión total interna de la luz.

Debido a que los contenidos de las guías de las actividades experimentales varían de

acuerdo al tema de estudio, el siguiente paso fue realizar una revisión de literatura que

permitió fundamentar teóricamente los conceptos a trabajar en cada práctica. Además,

se tuvo en cuenta que las guías debían contener información clara y suficiente para que

el estudiante desarrollara la actividad experimental de manera eficiente. Dicha revisión

sirvió para la construcción del marco conceptual el cual constituye y sustenta el

planteamiento del problema en cada guía.

Finalmente se diseñaron las guías de prácticas experimentales en el aula de acuerdo con

la metodología del aprendizaje activo. Esta metodología implica el trabajo grupal y

colaborativo, además, el estudiante es el centro del proceso de enseñanza aprendizaje,

ya que es él, mediante su actividad quien da respuesta a sus interrogantes e inquietudes,

descubre paso a paso, mediante la experimentación, ensayo - error, reflexión,

discernimiento, entre otros; y realiza deducciones, comparaciones y verificaciones que le

permitan concluir y aprender haciendo.

Las guías se desarrollan bajo una metodología activa que incluye predicciones,

discusiones en pequeños grupos, observaciones y comparación de los resultados

observados con las predicciones previamente hechas, y tienen la siguiente estructura:

Planteamiento del problema. En este primer paso el docente explica en forma

breve y clara el fenómeno a estudiar, en qué consiste la práctica, cómo se va a

desarrollar, cuáles son sus objetivos y cuál será el procedimiento a seguir.

Predicciones individuales. Una vez que el estudiante haya comprendido la

situación a experimentar, se le plantean algunas preguntas respecto a lo que espera


observar, o espera que suceda durante la realización de la práctica, las cuales responde

según sus saberes previos o criterio individual y las registra por escrito, en esta etapa

cuentan con el tiempo establecido por el docente.

Predicciones grupales. En este paso los estudiantes se reúnen en sus grupos de

trabajo, discuten sobre las predicciones individuales anteriormente registradas, concluyen

sobre las mismas, describiendo en cada caso lo que esperan observar y nombran un

relator encargado de socializar las predicciones del grupo, empleando el tiempo

establecido por el docente.

Socialización de las predicciones grupales. El relator nombrado en cada grupo

socializa ante sus compañeros las predicciones del mismo, sustentándolas con

argumentos. Para esto cuentan con el tiempo establecido por el docente.

Realización de la práctica. En este paso los estudiantes tienen la posibilidad de

desarrollar la práctica, siguiendo uno a uno, los pasos descritos en el procedimiento

experimental. En este paso el estudiante tiene la posibilidad de comprobar o refutar sus

predicciones, ya que en la realización del experimento pueden observar lo que realmente

sucede.

Descripción y registro de resultados. Los estudiantes registran las observaciones

que dan respuesta a las preguntas planteadas, discuten los resultados teniendo en

cuenta las predicciones grupales anteriormente concluidas de modo que comparen lo

predicho con lo que realmente sucedió.

Discusión y síntesis de los resultados. Con el apoyo del docente los estudiantes

realizan la discusión y concluyen sobre los conceptos estudiados en la práctica.

2.5 Aplicación de las guías de prácticas experimentales en el aula

Una vez elaboradas las guías, se aplicaron a los estudiantes de grado noveno de la I. E.

Mercedes Abrego durante los meses de septiembre, octubre y noviembre del año 2012.




Cada actividad se desarrolló de la siguiente forma:

La práctica experimental Refracción de la luz se realizó en el patio de la

institución, el día 17 de septiembre de 2012 con estudiantes de grado noveno; tuvo una

duración de dos horas. y contó con la participación de 55 estudiantes. Se empleó una

vasija plástica de color, agua y una moneda.

La práctica experimental Comportamiento de la luz se realizó en el aula de clases,

el día 19 de octubre de 2012 con estudiantes de grado noveno, tuvo una duración de dos

horas y contó con la participación de 55 estudiantes. Se empleó dos espejos de bolsillo,

una ficha de parqués, un vaso de precipitado, un apuntador láser y agua.

La práctica experimental El láser en el agua se realizó en un aula de clases

diferente a la del grupo; ésta se adecuó cubriendo las ventanas con bolsas negras con el

fin de obtener la mayor oscuridad posible. Esta práctica se llevó a cabo el día 16 de

noviembre de 2012 y participaron 55 estudiantes. Se empleó un envase de gaseosa

transparente plástico de 1,5 litros, un apuntador láser, un pedazo de cinta transparente y

agua.

2.5.1 Análisis de la información durante las prácticas experimentales

La información del comportamiento y actitud de los estudiantes durante el desarrollo de

las prácticas experimentales, se recogió mediante la observación detenida y detallada de

los mismos, la cual se evidencia en fotos (figura 3-3).

Para el análisis de las prácticas experimentales se consideró el desempeño de los

estudiantes tanto en las predicciones individuales y grupales como en los resultados de

las prácticas experimentales. Para esto se analizaron primeramente las predicciones

individuales clasificándolas en correctas e incorrectas, esto con el fin de identificar sus

saberes previos, además se hace un análisis descriptivo de las argumentaciones de las

mismas que permitió detectar inconsistencias y dificultades en la competencia para


explicar fenomenos. Lo propio se hizo con las predicciones grupales, en las cuales se

identificó la influencia de la discusión al interior de los grupos en sus conclusiones. De

igual manera una vez realizada la práctica experimental se analizan las respuestas dadas

por los estudiantes comparándolas ahora, con las predicciones aportadas por ellos

mismos anteriormente.

La información que aportan tanto las predicciones como los resultados en cada práctica,

es descriptiva por lo tanto el análisis que se hace es netamente cualitativo.

2.5.2 Impacto de las prácticas experimentales en la superación de las dificultades de aprendizaje

Para determinar el impacto de las prácticas experimentales en la superación de las

dificultades detectadas en los estudiantes se aplicó un cuestionario tipo Icfes, similar al

realizado antes de aplicar las prácticas pero con algunas preguntas adicionales (Anexo

B). Éste se analizó asignando una valoración de acuerdo a la escala del sistema

evaluativo institucional, indicado en la Tabla 1. Este cuestionario se aplicó el día 19 de

Noviembre, después de implementar las guías de prácticas experimentales con los

estudiantes de grado noveno. Mediante él se logró identificar si las falencias encontradas

antes de la aplicación de las prácticas persistieron o fueron superadas y en qué medida,

ya que se tomó cada pregunta con su respuesta y se compararon con los resultados

obtenidos en el primer cuestionario.

3. RESULTADOS

3.1 Diagnóstico inicial sobre las dificultades de los estudiantes

El cuestionario diagnóstico aplicado permitió identificar algunas de las dificultades que

presentan los estudiantes al abordar el estudio del comportamiento de la luz, así:

Figura 3-1: Desempeño alcanzado por los estudiantes en el cuestionario previo.

81,1 %

10,8 %8,1 %

Desempeño bajo Desempeño básico Desempeño alto

Como se aprecia en la Figura 3-1, al inicio del proceso, antes de la aplicación de las

prácticas experimentales en la clase, los estudiantes partieron con un nivel de

desempeño muy deficiente. Tan sólo una pequeña proporción de ellos estuvo en el nivel

básico, y una mínima proporción, en el nivel alto. Diagnóstico que es muy representativo

de lo que ocurre en la actualidad en la enseñanza de las ciencias en la escuela, por el

modelo pedagógico tradicional.




Al analizar las respuestas seleccionadas en el cuestionario inicial, menos de la mitad de

los estudiantes con bajo desempeño diferencia los fenómenos de reflexión y refracción

(pregunta 1 del anexo A), mientras que una misma proporción no aplica la ley de Snell

para la reflexión y así determinar la dirección de un rayo reflejado (preguntas 2 y 4 del

Anexo A), seleccionando otras opciones de respuesta. Un 43,3 % de estos estudiantes

con bajo desempeño, al enfrentarse a una pregunta que evidencia los dos fenómenos

(pregunta 6 del Anexo A), no tienen la capacidad de interpretarla correctamente,

seleccionando otras respuestas. Esto representa una dificultad ya que, estos son dos de

los fenómenos principales, bajo los cuales se inicia el estudio de las ondas.

En la pregunta 5, sobre posición real y aparente debida a la refracción, ningún estudiante

acertó en la respuesta seleccionada, esto demuestra el desconocimiento del principio de

la refracción y su aplicación.

En la pregunta seis más de la mitad de los estudiantes respondieron correctamente, sin

embargo ninguno justificó su elección.

Un resumen del análisis de los resultados del cuestionario en la competencia

argumentativa, se presenta en la siguiente figura.

Resultados 25

Figura 3-2: Análisis de la competencia argumentativa en el cuestionario previo.

Es evidente que los estudiantes presentan serias dificultades en la argumentación de sus

respuestas, ya que como se observa en la gráfica un alto porcentaje no argumenta

correctamente o lo hace de forma incompleta y sólo una mínima proporción justifica de

forma clara y correcta las respuestas seleccionadas.

3.2 Las guías de prácticas experimentales

Al revisar los contenidos planteados en el plan de estudios del grado noveno, se encontró

que son coherentes con lo propuesto en los Estándares Básicos de Competencias en

Ciencias Naturales, y que las prácticas experimentales en el aula sobre Ondas

luminosas, permiten el desarrollo de diferentes procesos de Pensamiento y acción y

Conocimiento científico básico, como lo muestra la tabla 3-1.




Tabla 3- 1 Estándares y competencias de los fenómenos ópticos según el MEN

Al final de grado Noveno…. - Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.

Al final de grado Undécimo…. -Un estudiante utiliza modelos físicos para explicar la transformación y conservación de la energía.

- Identifica aplicaciones de modelos físicos en procesos industriales y en desarrollos tecnológicos y analiza críticamente las implicaciones de sus usos.

Contenidos plan de

estudios física Grado

Noveno**

Me aproximo al

conocimiento como

científico natural*

Manejo conocimientos

propios de las Ciencias

Naturales*

Desarrollo

compromisos

personales y sociales*

- Ondas: las ondas luminosas y sus propiedades.

- Reflexión y refracción de la luz.

- Observo fenómenos específicos.

- Formulo hipótesis, con base en el conocimiento cotidiano, teorías y modelos científicos. - Propongo modelos para predecir los resultados de mis experimentos. - Registro mis observaciones y resultados utilizando esquemas, gráficos y tablas. - Identifico variables que influyen en los resultados de un experimento. - Establezco diferencias entre descripción, explicación y evidencia. - Establezco diferencias entre modelos, teorías, leyes e hipótesis. - Relaciono la información recopilada con los datos de mis experimentos y simulaciones. - Saco conclusiones de los experimentos que realizo, aunque no obtenga los resultados esperados. - Persisto en la búsqueda de respuestas a mis preguntas. - Propongo y sustento respuestas a mis preguntas y las comparo con las de otros y con las de teorías científicas. - Relaciono mis conclusiones con las presentadas por otros autores y formulo nuevas preguntas.

- Reconozco y diferencio modelos para explicar la naturaleza y el comportamiento de la luz. - Identifico aplicaciones de los diferentes modelos de la luz - Explico el principio de conservación de la energía en ondas que cambian de medio de propagación. - Establezco relaciones entre frecuencia, amplitud, velocidad de propagación y longitud de onda en diversos tipos de ondas mecánicas.

- Escucho activamente a mis compañeros y compañeras, reconozco otros puntos de vista, los comparo con los míos y puedo modificar lo que pienso ante argumentos más sólidos. - Cumplo mi función cuando trabajo en grupo y respeto las funciones de las demás personas. - Reconozco que los modelos de la ciencia cambian con el tiempo y que varios pueden ser válidos simultáneamente. - Reconozco y acepto el escepticismo de mis compañeros y compañeras ante la información que presento.

Fuente: * Ministerio de Educación Nacional (2006).

** Plan de Estudios de Ciencias Naturales, I. E. Mercedes Abrego (2012).

Resultados 27

Seguidamente se seleccionaron las prácticas experimentales y se diseñaron las guías de

acuerdo con la estructura contemplada en el apartado 2.4 de la metodología.

3.2.1 Guía 1: refracción de la luz

Para la elaboración de esta guía se tomó un ejercicio planteado por Quiroga (1975), al

cual se le realizaron las modificaciones pertinentes para adaptarlo a una práctica

experimental en el aula y a la metodología de aprendizaje activo dirigida a estudiantes de

grado noveno, proponiendo una práctica netamente cualitativa, que demande del

estudiante la observación, la comparación, la interpretación y generar conclusiones, a

partir de la observación directa del fenómeno (Anexo C).

3.2.2 Guía 2: comportamiento de la luz

Para la elaboración de esta guía también se tomó un ejercicio de Quiroga (1975), al cual

se le realizaron las modificaciones pertinentes para adaptarlo a una práctica experimental

en el aula y a la metodología de aprendizaje activo dirigida a estudiantes de grado

noveno, la cual se complementó con preguntas de situaciones cotidianas, obteniendo

como propuesta una práctica experimental cualitativa, que demandó del estudiante la

observación, comprobación, interpretación y explicación, competencias especificas de las

ciencias naturales (Anexo D).

3.2.3 Guía 3: el láser en el agua

Esta guía fue una experiencia dirigida por el docente Freddy Monroy a los estudiantes de

la Maestría en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad

Nacional de Colombia Sede Palmira, durante el curso Taller Experimental, módulo de

Física, en el segundo semestre del año 2011 (Anexo E). Esta guía se empleó, ya que

permite evidenciar claramente el fenómeno de reflexión total interna de la luz.




3.3 Aplicación de las guías de prácticas experimentales en el aula

Durante el desarrollo de cada una de las prácticas experimentales en el aula se

realizaron las siguientes observaciones generales:

En las prácticas 1 y 3 el tiempo programado para la actividad fue suficiente,

mientras que para la práctica 2 el tiempo empleado fue mayor al tiempo

programado.

La práctica 3, requirió de otro espacio diferente al aula habitual de los grupos,

optando por otra con ventanas más pequeñas que facilitaran su oscurecimiento,

colocando bolsas negras en las mismas.

Las prácticas 1, 2 y 3 se desarrollaron dentro de la planeación establecida para la

asignatura, de modo que facilitó el acomodo a los diferentes imprevistos que se

presentaron en su ejecución.

Para la realización de las prácticas fue necesario contar con la colaboración de un

docente que cedió una hora de su clase para completar las dos horas planeadas

para cada actividad, ya que la intensidad horaria de la misma (una hora) no era

suficiente.

Al analizar la efectividad de las prácticas experimentales bajo la metodología

activa como herramienta didáctica para ayudar a mejorar las dificultades de

aprendizaje en los fenómenos estudiados, solo se tuvo en cuenta a los

estudiantes que realizaron la totalidad de las prácticas y los cuestionarios previo y

posterior al desarrollo de las prácticas experimentales, es decir 55 estudiantes.

Al informar a los estudiantes sobre la realización de prácticas como estrategia

para reforzar sus debilidades en el tema comportamiento de las ondas luminosas,

mostraron entusiasmo, atracción y curiosidad sobre el trabajo que se

desarrollaría.

Resultados 29

Las prácticas, además de parecerles atractivas, permitieron obtener mejores

resultados en el desempeño de los estudiantes, así mismo manifestaron agrado

por realizar actividades diferentes a las tradicionales dentro del aula.

Las tres prácticas programadas se desarrollaron con mucho éxito ya que los

estudiantes las realizaron con mucho compromiso y siempre se mostraron

atentos, dispuestos y comprometidos, lo cual se demostró con el desarrollo

completo de las guías (figura 3-3).

Figura 3-3: Algunas evidencias de las prácticas experimentales.

Como se evidencia en las fotos el espacio para las experiencias es el patio y el salón de

clases, ya que la institución no cuenta con laboratorios.




3.3.1 Resultados y análisis de la práctica 1: Refracción de la luz

A continuación se analizan las respuestas dadas por los estudiantes a las preguntas

planteadas en la práctica experimental refracción de la Luz (Anexo C).

A la pregunta 1, ¿Es posible observar la moneda dentro del recipiente cuando a éste se

le adiciona agua?, respondieron de acuerdo a la figura 3-4.

Figura 3-4: Predicciones individuales, pregunta 1. Refracción de la luz.

41%

56%

3%

No verá la moneda si verá la moneda Respuesta ambigua

De los estudiantes que respondieron afirmativamente, menos de la mitad sustentan su

respuesta correctamente, argumentando: “sí porque al adicionar agua la luz se refracta y

nos da la ubicación que no es real”, “sí se podrá ver porque al adicionarle agua al objeto

se verá más amplio y en una posición aparente”. Los argumentos incorrectas ofrecidos,

entre otros son: “sí porque la moneda se puede reflejar”, “sí porque pueden haber

cambios dentro del recipiente como lo es la moneda quedará en el interior”, “sí porque el

agua es transparente entonces se ve la moneda”.

Ante la segunda pregunta ¿cómo defines la posición aparente y la posición real de un

objeto?, definieron los términos de acuerdo a como se dibuja en la figura 3-5.

Resultados 31

Figura 3-5: Predicciones individuales, pregunta 2. Refracción de la luz

65%

35%

No define correctamente Define correctamente

Quienes no definen correctamente la posición real y posición aparente de un objeto

durante el fenómeno de refracción de la luz dicen por ejemplo, “yo lo definiría con la

ubicación y con lo semejante que hay de uno a otro”, “porque el objeto cuando uno lo

echa al agua se corre”, “posición aparente es cuando se ve dividida por algo, y la

posición real es lo que el objeto es” (Anexo G), mientras que quienes definieron

correctamente los términos, lo hicieron ya sea por escrito o mediante una ilustración

como las que se muestran en la figura 3-6.

Figura 3-6: Esquemas realizados por los estudiantes sobre posición real y aparente.

Al realizar las predicciones del grupo, en la primera pregunta se observó el

comportamiento de la figura 3-7.




Figura 3-7: predicciones grupales, pregunta 1. Refracción de la luz.

75%

25%

Suponen que sí veran la moneda

Suponen que no verán la moneda

Como se evidencia en la figura anterior, aumenta la proporción de estudiantes que

responden afirmativamente, disminuye la proporción de quienes responden en forma

negativa y desaparecen las respuestas ambiguas, esto demuestra una de las ventajas

del trabajo grupal y colaborativo, ya que mediante la discusión se llegó a conclusiones

que favorecieron la asociación de la teoría con la práctica. Sin embargo se pudo

establecer que no todos los argumentos grupales son claros y correctos. Algunos de los

argumentos correctos de quienes responden afirmativamente son, por ejemplo: “sí

porque si adicionamos agua la luz se refracta y nos da la posición incorrecta de la

moneda”, “sí porque al adicionarle agua al recipiente aparenta una posición no real”, “el

agua hace que la miremos en otra posición como si cambiara de lugar, esto se debe a la

refracción de la luz”.

En la pregunta 2, aunque la mayoría de los grupos parece diferenciar y definir los

conceptos de posición aparente y real, en ellos se nota la falta de términos adecuados

para argumentar correctamente sus expresiones, ya que éstas reflejan que tienen idea

de los conceptos pero al definirlos no lo hacen aplicando el vocabulario adecuado;

expresando por ejemplo: “posición real es donde esta el objeto, posición aparente es

cuando se distorsiona la imagen”, “aparente cuando se ve el objeto en una posición y

cuando se toca está en otra posición, real: la posición del objeto tal y como es”.

Resultados 33

Figura 3-8: Algunas respuestas grupales a la pregunta 1 práctica, refracción de la luz.

Después de realizada la práctica y de responder las preguntas nuevamente, la pregunta

numero 1 obtiene una respuesta afirmativa de la totalidad de los grupos (figura 3-8); sin

embargo, se observan dificultades al argumentar ya que no lo hacen con suficiente

claridad, escribiendo: “sí porque se refracta da al agua entonces la imagen realza”, “sí

porque al adicionarle agua se puede observar la moneda que refleja”, “sí es posible

aunque depende la distancia a la que uno observó la moneda”. Además, en la pregunta

dos, la mayoría de los grupos define de forma más precisa las posiciones aparente y real

de un objeto sumergido (Anexo G).

En una tercera pregunta que pide ilustrar con un dibujo la posición aparente y real de la

moneda, obteniendo las proporciones mostradas en la figura 3-9.

Figura 3-9: Resultados, pregunta 3. Refracción de la luz

78%

22%

Ilustra en forma correcta No ilustra en forma correcta

Algunas evidencias de estas respuestas se presentan en la figura 3-10. La imagen de la

derecha muestra una forma correcta de ilustrar la posición aparente y la real, mientras

que la imagen izquierda muestra que aunque ubican la posición aparente por encima de

la real, no sitúan la primera justo encima de la real, sino hacia un lado.




Figura 3-10 Algunas ilustraciones grupales de la posición real y aparente.

La práctica refracción de la luz, tuvo un impacto muy positivo ya que, se realizó en el

patio de la institución y esto cambió la forma habitual como se llevan a cabo las clases, el

grupo en general siempre se mostró dispuesto a trabajar y esto condujo a que siguieran

correctamente las instrucciones y se lograra su ejecución con éxito. Además algo que es

necesario destacar es que se logró asombrar a gran parte del grupo de estudiantes, lo

que es poco común en los jóvenes actuales, pues quienes predijeron no ver la moneda,

finalmente la lograron ver (Figura 3-8).

3.3.2 Resultados y análisis de la práctica 2: comportamiento de la

luz

A continuación se analizan las respuestas dadas por los estudiantes a las preguntas

planteadas en la práctica Comportamiento de la luz , como se observa en el anexo D la

práctica 2, está dividida en tres partes I, II y III, así mismo se presentan los resultados.

Resultados 35

Figura 3-11: predicciones individuales sobre tamaño, grosor, distancia espejo-imagen y posición

24%

76%

Predicciones correctas Predicciones incorrectas

Como se observa en la figura anterior, durante las predicciones individuales, fue posible

evidenciar que una pequeña proporción de los estudiantes supone correctamente que al

colocar un objeto frente a un espejo, la imagen que se forma será de igual tamaño, de

igual grosor, que se observará a igual distancia y tendrá una posición derecha, mientras

que una gran parte supone incorrectamente que verá la imagen mas lejos y más

pequeña que el objeto. Igualmente, al alejar el objeto del espejo casi todo el grupo cree

equivocadamente que la imagen del mismo se observará más lejos y de menor tamaño,

sólo tres estudiantes aciertan suponiendo que verán la imagen de igual tamaño y a igual

distancia que el objeto (Anexo H).

Figura 3-12: predicciones individuales para la pregunta planteada en la parte II.

89%

5%6%

Responden que no No responden Responden que sí

En la parte II a la pregunta sobre el número de imágenes de un objeto que observará en

medio de dos espejos angulares, ningún estudiante acertó, tal vez por tratarse de un




situación poco cotidiana y al preguntarles sobre si esperan que al multiplicar el ángulo

por el número de imágenes que se observan siempre da una constante, como se observa

en la figura 3-12, una gran proporción responde que no; una mínima parte de los

estudiantes no responde; y otra proporción semejante responde que sí, argumentando:

“sí, es posible porque a mayor ángulo, menor número de imágenes”.

Figura 3-13: predicciones individuales sobre la trayectoria de la luz

50%47%

3%

Acierta en la respuestaNo acierta en la respuestaNo responde

En la parte III, al preguntar sobre la trayectoria que seguirá la luz emitida por un láser,

como muestra la figura 3-13 la mitad de los estudiantes acierta diciendo que será

rectilínea, argumentando por ejemplo: “pasa derecho porque la luz se propaga en línea

recta”, una mínima proporción no responde y otra parte considerable lo hace

incorrectamente (anexo H).

A la pregunta sobre la trayectoria que seguirá un rayo de luz al reflejarse en un espejo

que se encuentra en el fondo de un recipiente, se observa el comportamiento de la figura

3-14. De acuerdo con esta información gran parte del grupo aplica el principio de

reflexión de la luz, ya que ilustra en forma correcta su trayectoria. Algunas ilustraciones

realizadas por los estudiantes se muestran en la figura 3-15.

Resultados 37

Figura 3-14: Predicciones individuales sobre la trayectoria de la luz reflejada

68%

24%

8%

Dibuja correctamente la trayectoria

No dibuja correctamente la trayectoria

No responde

Figura 3-15: Algunas representaciones individuales sobre la reflexión de la luz

A pesar de que gran parte del grupo dibuja correctamente la trayectoria del rayo de luz

reflejado, muchos no emplean los términos adecuados para justificarla, escribiendo: “va a

salir hacia los lados porque rebota en el espejo”, “porque esta apuntando hacia el espejo,

eso es lo que hace que se desvíe”.

Cuando se analizan las predicciones grupales (figura 3 -16), a pesar de que aumenta la

proporción de respuestas correctas, respecto a las predicciones individuales en la

primera cuestión de la parte I, sigue siendo aún menos de la mitad del grupo quienes

acertadamente creen que cuando un objeto se ubica frente a un espejo, la imagen de

este será de igual tamaño, igual grosor, a igual distancia que el objeto y que se observará

derecha, mientras que una proporción mayoritaria erra en estos aspectos, suponiendo

que verán la imagen más lejos que el objeto e invertida (Anexo H).




Figura 3-16: Predicciones grupales sobre características de la imagen

33%

67%

Responden correctamente No responden correctamente

A la segunda pregunta sobre qué sucede al tamaño de la imagen, el grosor, la distancia

de la imagen y posición al alejar el objeto, ningún grupo responde correctamente,

considerando de manera general que verán la imagen de mayor tamaño, de menor

grosor y más lejos que el objeto.

Cuando los grupos predijeron sobre el número de imágenes que suponen van a ver entre

los espejos angulares (Anexo H), ninguno respondió acertadamente y sólo 6 grupos

acertaron en el número de imágenes que vería, en alguno de los tres ángulos para los

cuales se planteó la pregunta (Figura 3-17).

Figura 3-17: Algunas predicciones grupales, sobre imágenes en espejos angulares.

Acerca de la trayectoria del rayo de luz, también a nivel grupal, la mayoría de los mismos

sostuvieron que la trayectoria del rayo sería recta e ilustraron su respuesta, sin embargo

sus argumentos son escasos o erróneos (Figura 3-18). En la misma pregunta solo cuatro

Resultados 39

grupos sostuvieron equivocadamente que el rayo se desviaría argumentando: “el láser no

alcanza a pasar al otro lado del vaso”, “la trayectoria cambia de medio y por las ondas se

mueve la luz”.

Figura 3-18: Algunas representaciones acerca de la trayectoria de la luz.

A la pregunta ¿cómo cree que se reflejará la luz del láser al chocar contra un espejo? (el

espejo se encuentra en el fondo del recipiente que contiene agua), como se observa en

la figura 3-19, mas de la mitad de los grupos ilustró correctamente la trayectoria y justificó

enunciando el fenómeno de reflexión de la luz. Mientras que en menores proporciones

responden de forma incorrecta o no lo hacen (Anexo H).

Figura 3-19: Predicciones grupales a cerca de la trayectoria de la luz reflejada.

67%

22%

11%

Ilustran correctamente la trayectoria

No ilustan la trayectoria correctamente

No respondieron

Después de realizar la práctica y analizar los resultados de la primera pregunta, parte I

como lo muestra la figura 3-20, se encontró que un poco más de la mitad de los grupos

responden correctamente lo cual indica que identifican las características de las

imágenes formadas en espejos planos, sin embargo el resto de los grupos aún




manifiestan que la imagen fue de diferente tamaño y se ubicó más lejos que el objeto.

Estas mismas proporciones se mantuvieron para la pregunta dos en cuanto a las

características de la imagen que se forma de un objeto cuando el objeto se aleja,

observando según ellos que la imagen se ve más pequeña y más lejos (Figura 3-21).

Figura 3-20: Resultados acerca de características de una imagen reflejada

55%

45%

Responden correctamente No responden correctamente

Figura 3-21: Algunas respuestas registradas, después de la práctica.

A la pregunta sobre el número de imágenes observadas entre dos espejos angulares

después de realizar la práctica, más de la mitad de los grupos observa el número exacto

de imágenes, encontrando una constante para el producto entre el ángulo y el número de

Resultados 41

imágenes, igual a 360 (Figura 3-22); mientras que casi una tercera parte de los grupos no

logró observar el número exacto de imágenes entre los espejos angulares (anexo H).

Figura 3-22 Algunas respuestas correctas sobre el número de imágenes en espejos

angulares

Finalmente, en las dos últimas preguntas relacionadas con la trayectoria de la luz al

atravesar el vaso de agua de forma horizontal y la trayectoria que sigue cuando se

refleja, todos los grupos, ilustraron de forma correcta dicho recorrido (Figura 3-23), esto

demuestra que comprobaron el principio de la reflexión y confirmaron la trayectoria

rectilínea de la luz.




Figura 3-23 Algunas respuestas acerca de la trayectoria de la luz

3.3.3 Resultados y análisis de la práctica 3: El láser en el agua

Al analizar las predicciones individuales a la pregunta ¿Sale agua del envase al destapar

sólo el agujero?, de acuerdo a la figura 3-24, una gran proporción de los estudiantes no

aplicó el concepto de presión atmosférica en la situación y respondió erradamente que sí,

sólo una menor proporción responde acertadamente que el agua no saldrá del envase

debido a que no hay presión atmosférica que actúe sobre su contenido.

Resultados 43

Figura 3-24: Predicciones individuales respecto a la salida de agua del envase

79%

21%

Suponen que si sale agua Suponen que no sale agua

A la pregunta número 2 sobre qué trayectoria seguirá el agua al destapar el envase, el

comportamiento lo describe la figura 3-25, donde la mayor proporción del grupo no la

ilustra correctamente (figura 3-26), en tanto que una pequeña proporción si la define

correctamente o la ilustra mediante un dibujo.

Figura 3-25: Predicciones individuales, sobre la trayectoria del chorro de agua

38%

62%

Dibuja o describe la trayectoria correcta

No dibuja o describe la trayectoria correcta

Las predicciones en la tercera pregunta sobre la trayectoria del rayo cuando el envase

está destapado, se muestran en la figura 3-26. De acuerdo a ésta, sólo una mínima

proporción asoció la práctica al fenómeno de reflexión total interna, mientras que una

gran proporción no lo hizo. De manera general, los estudiantes suponen que el rayo de

luz se desplazará en línea recta, mientras el chorro de agua sigue su trayectoria

parabólica, algunas respuestas se presentan en la figura 3-27 y en el anexo I.




Figura 3-26: predicciones individuales, sobre la trayectoria del láser mientras sale el chorro de agua

14%

86%

Acierta en la respuesta No acierta en la respuesta

Figura 3-27: Algunas predicciones individuales registradas por los estudiantes

Al analizar las predicciones grupales, en la primera pregunta (figura 3-28), sólo una

pequeña proporción de los grupos supuso que no saldría agua, sin embargo sus

argumentos no se fundamentan en la actuación o no de la presión atmosférica mientras

que la mayor parte de los grupos predijeron que sí saldría agua.

Resultados 45

Figura 3-28: predicciones grupales, sobre si sale agua o no, al destapar el agujero

86%

14%

No responde acertadamente Responde acertadamente

Al analizar la segunda pregunta, se presentaron los resultados que se ilustran en la figura

3-29, quienes ilustraron o respondieron de forma incorrecta expresaron por ejemplo “el

agua sale en forma recta o sale con menos presión que cuando el envase está tapado”,

otras evidencias se presentan en la figura 3-31.

Figura 3-29: predicciones grupales sobre la trayectoria del chorro de agua

71%

29%

Ilustra correctamente la trayectoria

No ilustra correctamente la trayectoria

En la tercera cuestión, nuevamente fue posible evidenciar los efectos positivos del

trabajo grupal, ya que se incrementaron los aciertos, duplicándose esta proporción en las

predicciones grupales respecto a la proporción registrada en las predicciones individuales

para esta pregunta, algunas evidencias se presentan en la figura 3-31 y en el anexo I.




Figura 3-30: Predicciones grupales acerca de la trayectoria del láser mientras sale el

chorro de agua

71%

29%

Ilustra correctamente la trayectoria

No ilustra correctamente la trayectoria

Figura 3-31: Algunas predicciones grupales a las cuestiones planteadas en la práctica 3

Después de realizar la práctica y analizar los resultados se encontró que a las tres

preguntas la totalidad de los grupos respondieron acertadamente; además, al argumentar

Resultados 47

sus respuestas una gran proporción justifica en forma correcta y emplea los términos

físicos que explican el fenómeno estudiado, diciendo por ejemplo: “el fenómeno

observado recibe el nombre de refracción total interna y la luz se refleja completamente

en el chorro de agua”, “el fenómeno se denomina reflexión total y ocurre cuando un rayo

de luz pasa de un medio más denso a otro menos denso superando el ángulo de

incidencia al ángulo crítico”, “el fenómeno es reflexión total interna y se produce porque la

luz se refleja en la superficie del chorro rebotando dentro de él, debido al ángulo con el

que entró” (Anexo I).

3.4 Impacto de las prácticas experimentales en el aprendizaje

Se interpretaron los resultados del cuestionario posterior a la aplicación de las prácticas

experimentales, determinando el desempeño alcanzado por los estudiantes y

comparándolo con el obtenido en el cuestionario previo a la estrategia (figura 3-32).

Durante el cuestionario previo a las prácticas se notó que una alta proporción del grupo

presentaba desempeño bajo, el cual se redujo casi a la mitad en el cuestionario posterior;

mientras que el desempeño básico que inicialmente fue una muy mínima proporción, se

incrementó hasta triplicarse durante el cuestionario posterior a las prácticas. Del mismo

modo el desempeño alto que obtuvo una mínima proporción durante la prueba inicial,

logró duplicarse en la prueba final.

Esta comparación demuestra un mejoramiento en el desempeño de los estudiantes, que

se puede asociar al aprendizaje de los fenómenos estudiados y aunque persisten

alumnos con bajo desempeño es de anotar, que es posible mejorar el desempeño de

estos últimos mediante la realización de este tipo de actividades de forma más frecuente,

de manera que el alumno mejore su capacidad para observar, analizar, interpretar

asociar la teoría a los fenómenos observados y principalmente a argumentar sus

respuestas.




Figura 3-32: Desempeño alcanzado antes y después de las prácticas en el aula

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

Desempeño bajo Desempeño básico

Desempeño alto

Po

rcen

taje

de e

stu

dia

nte

s

Desempeño de los estudiantes

pre Test pos test

La figura 3-33 detalla los aciertos obtenidos por pregunta en los cuestionarios aplicados

antes y después de la estrategia.

Figura 3-33: Aciertos por pregunta en los cuestionarios antes y después de las prácticas

0

10

20

30

40

50

60

Cuestionario previo

Cuestionario posterior

Como se puede observar en la figura 3-33, al comparar los resultados de los

cuestionarios aplicados antes y después de realizar las prácticas experimentales en el

aula, se evidencia que en las preguntas 1, 2, 3, 5 y 6, el número de aciertos aumentó en

el cuestionario posterior respecto al cuestionario anterior a las prácticas. Esto refleja que

Resultados 49

la metodología activa bajo la cual se llevaron a cabo las prácticas, tuvo un efecto positivo

en la aprehensión de conceptos y la interpretación de situaciones relacionadas con el

comportamiento de las ondas.

Algunos aspectos a destacar en los resultados del cuestionario posterior (anexo B) a la

estrategia son:

A pesar de que las respuestas de las preguntas 1 y 2, reflejan que la mayoría de los

estudiantes diferencian entre sí, los fenómenos de reflexión y refracción, se encontró que

los argumentos que sustentaron la elección de las respuestas no son completos,

tampoco emplearon términos propios y acordes a lo estudiado, enunciando por ejemplo

“porque refracta es un cambio de dirección”, “la luz se refracta porque la luz se va para

otro lado en vez de ir recto”, “la luz se refracta porque al desviarse se va para otro lado”, “

porque si un rayo de luz se desvía hacia la normal eso quiere decir que se refracta”; sólo

una mínima proporción de los estudiantes, utilizó argumentos claros como “si un rayo de

luz pasa de un medio a otro, se refracta o sea cambia su dirección o trayectoria”, “se

refracta porque el rayo de luz pasa de un medio menos denso a otro más denso y esto

hace que la luz se desvíe”. Algunas evidencias se presentan en la figura 3-35.

Figura 3-34: Algunos argumentos en las preguntas 1 y 2 del cuestionario




Al analizar la pregunta tres, se notó que más de la mitad de los estudiantes aplicaron el

principio fundamental de la reflexión para dar respuesta ya que tienen claridad sobre la

dirección de un rayo de luz cuando se refleja, y ofrecen argumentos como por ejemplo,

“el ángulo de reflexión siempre es igual al ángulo de incidencia”, “el rayo de luz llega al

espejo y sale de igual manera, conservando el ángulo”, “porque en la reflexión se cumple

que el ángulo de la luz reflejada es igual al ángulo con que llega”.

En ésta pregunta son pocos los estudiantes que no brindan argumentos valederos y/o

claros, como por ejemplo: “porque tienen la misma densidad”, “porque el reflejo choca

con el espejo, no cambia de ambiente por eso tiene la misma medida que el otro porque

es igual”, “es 30º porque la luz incide sobre un espejo que es plano y al rayo de luz”.

En la figura 3-33 se observa que en la pregunta 4 del cuestionario previo fue mayor el

número de aciertos respecto al posterior, esto reflejó la dificultad que presentan los

estudiantes al identificar cómo se desvía una onda luminosa cuando pasa de un medio

menos denso a otro más denso y viceversa, además se evidencia poca claridad en los

argumentos planteados, diciendo, por ejemplo, “la 3 y 4 están mal porque no se desvían

exactamente como debe ser”, “porque la refracción no es igual cuando la miramos”, “la 3

y la 4 ya que la 3 muestra que el rayo se aleja demasiado de la línea normal y la cuarta

que cuando se pasa de un medio denso a uno menos denso se refracta la luz a una

distancia similar a la que vienen del medio denso”, “3 y 4 porque su incidencia no se

puede dar por su densidad”.

Algunos de los argumentos ofrecidos por quienes seleccionaron la respuesta correcta

son por ejemplo: “los que están incorrectamente son el 3 y 4 ya que cuando la luz cambia

de medio a otro más denso se acerca a la línea normal”, “pues bueno al observar el

gráfico 3 nos dice que el aire es más denso que el cristal y eso es falso, en el 4 nos

muestra que son de igual densidad y eso también es falso”, “porque cuando viene de un

Resultados 51

medio menos denso a otro más denso se acerca a la línea normal y cuando viene de un

medio más denso a uno menos denso se aleja de la línea normal”.

Figura 3-35: Algunas justificaciones a las preguntas 3 y 4 del cuestionario posterior a las

prácticas

La pregunta cinco, se destaca porque aunque menos de la mitad de los estudiantes sólo

seleccionó la respuesta correcta, todos la argumentaron de forma correcta diciendo por

ejemplo; “debido a la refracción se puede observar una posición aparente del objeto que

está encima de la posición real”, y algunos recurrieron a recordar la práctica de la

moneda para justificar su elección diciendo por ejemplo; “como cuando la moneda está

sumergida vemos la posición aparente y no la real”. Es de resaltar que en el cuestionario

previo a las prácticas experimentales, ningún estudiante respondió esta pregunta de

forma correcta, además de que todos los argumentos son coherentes y claros (figura 3-

36).




Figura 3-36 Algunas justificaciones a la pregunta 5 del cuestionario posterior

En la pregunta seis también a pesar de que se presentó un aumento en el número de

aciertos respecto al cuestionario previo, faltó claridad en las sustentaciones y muchas no

argumentan todos los fenómenos que se observan en la figura, así como el por qué, por

ejemplo; “sale en otra dirección el rayo porque debajo del hielo hay un espejo y pues

desvía pero el θi es igual al θr al desviarse por el espejo”, “porque al reflejarse y

refractarse quedaría de igual forma”, “porque al encontrarse con el espejo el rayo de luz

se refleja o sea que los dos ángulos son iguales”.

Las preguntas siete y ocho no fueron incluidas en el cuestionario previo, ya que fueron

complemento a la prueba posterior, en ellas se evidencia falta de claridad para

argumentar sus respuestas, diciendo por ejemplo; “porque tiene dos espejos incluyendo

el objeto suman tres”, “se ven tres porque en el espejo se ven 2 pero más el objeto real

son 3”, “porque al tener dos espejos planos veremos tres imágenes incluido el objeto”;

estos argumentos ponen a la luz que no hay claridad en el número de imágenes

observadas en espejos angulares de acuerdo al ángulo que forman, lo cual muestra una

relación directa con los resultados de la práctica realizada sobre espejos angulares, ya

que en ella se presentaron las mismas falencias.

Resultados 53

Finalmente, en la pregunta octava sobre reflexión total interna, la gran mayoría de los

estudiantes seleccionaron la respuesta correcta, sin embargo, se encontraron

argumentos poco claros o expresados con términos no adecuados, por ejemplo: “porque

el ángulo era muy grande y se reflejó”, “porque el ángulo de incidencia es grande y no

pasa sino que se devuelve”, “el gráfico C está bien porque al apuntar con el láser desde

fuera de una cubeta transparente con agua se desviaría y se reflejaría con la superficie

del agua”, “porque entre mas ángulo esté entonces la luz se refleja hacia el agua”,

“porque el rayo de luz incide sobre el agua y esto sería refracción total de incidencia”. De

acuerdo con la anterior argumentación, los estudiantes recuerdan lo observado durante

la práctica, pero se les dificulta expresarlo y emplear los términos adecuados (Anexo J).

En conclusión, entonces, la utilización de prácticas experimentales en ambientes de

aprendizaje tanto en el aula como fuera de ella, y no necesariamente en el laboratorio,

permitió superar algunas de las dificultades en el aprendizaje presentadas por los

estudiantes relacionadas con los fenómenos asociados a las ondas luminosas en el

grado noveno y permitió generar un cambio didáctico en la forma tradicional como se

desarrollan las clases, lo cual impactó positivamente el interés y la curiosidad de los

educandos hacia el estudio de las ciencias.

4. DISCUSIÓN

4.1 La metodología activa y las prácticas experimentales

La implementación de prácticas experimentales, permitió llevar al estudiante una clase

diferente a la tradicional, empleando una metodología que lo involucró de una forma más

activa, donde le fue posible observar, analizar, construir sus hipótesis (predicciones

individuales y grupales), discutir en grupo, verificar sus hipótesis o rechazarlas mediante

procedimientos simples realizados y observados por él mismo, esto coincide con lo

expuesto por Pro Bueno (2003) y Hernández (2012), cuando se refieren a la labor

docente como motivadora y promotora de procesos que impliquen observar, describir,

relacionar, pensar, valiéndose de situaciones simples; coincidiendo de esta manera con

que “el papel activo de un estudiante requiere de un docente que enfoque su enseñanza

de manera diferente, en donde su papel no se limite a la transmisión de conocimientos o

demostración de experiencias (esto ultimo particularmente frecuente en las ciencias

naturales), sino que oriente el proceso de formación de sus estudiantes como un

acompañante” (M.E.N.,2006, p. 111).

De éste modo la propuesta de las prácticas experimentales en el aula también permitió el

uso de otros ambientes de aprendizaje como lo fue el patio, que a los jóvenes agradó

mucho y los motivó a trabajar con mayor disciplina y compromiso, cambio de actitud

fundamental en el aprendizaje de las ciencias; todo esto después de llevar a cabo lo

propuesto por Vasco (2008), respecto a reflexionar acerca de cómo se lleva el

conocimiento a los estudiantes y en este caso particular presentar una propuesta

didáctica resultado del análisis personal del docente y su práctica.

Uno de los aportes más valiosos de la implementación de esta propuesta fue el

desarrollo de compromisos personales y sociales que se adquirieron a raíz del trabajo

grupal y colaborativo, ya que demandó de cada estudiante escuchar los puntos de vista




del compañero, proponer los propios, discutir con él y finalmente ponerse de acuerdo

frente a una situación planteada, lo cual constituye uno de los ejes articuladores para las

acciones concretas del pensamiento requeridas para alcanzar los estándares planteados

por el Ministerio de Educación Nacional, enunciados así: “Escucho activamente a mis

compañeros y compañeras, reconozco otros puntos de vista, los comparo con los míos y

puedo modificar lo que pienso ante argumentos más sólidos” (M.E.N., 2006, p. 139).

De lo antedicho se desprende que, las habilidades personales y sociales que adquieren

los estudiantes durante el desarrollo de prácticas experimentales bajo la metodología

activa, contribuyen en gran manera al logro tanto de la misión de la Institución Educativa

Mercedes Ábrego como a una de las metas planteadas por el M.E.N. a través de los

estándares, en lo referente a la formación de jóvenes integrales, ricos en valores, críticos,

responsables y capaces de reflexionar sobre su entorno.

4.2 Impacto de las prácticas experimentales

Durante la implementación de las prácticas experimentales en el aula, los estudiantes se

mostraron motivados, dispuestos a trabajar, concentrados en su labor e interesados en

llevar a cabo todos los procedimientos, observaciones y deducciones contempladas en

las guías, mostraron una actitud muy positiva a todas las actividades y esto se demostró

con el desarrollo y entrega de las guías, esto concuerda con lo encontrado por Hincapié

(2011); peña (2012); Riascos (2011); Rojas (2011) y Ruíz (2012); lo anterior se debió

probablemente al hecho de que metodología empleada involucró la evaluación no para

detectar errores sino, para identificar fortalezas que permitieron abordar las debilidades

de los estudiantes, así como buscar herramientas que permitieron reorientar los procesos

de enseñanza, como lo sugiere el M.E.N.,(2006).

Por otra parte también se mejoró el desempeño de los estudiantes, como lo demuestran

los resultados obtenidos en los cuestionarios realizados antes y después de la estrategia

para evaluar el impacto, en la superación de las dificultades encontradas durante el

estudio de fenómenos asociados al comportamiento de la luz, resultados que coinciden

con lo expuesto por Hincapié (2011), Duran (2011) y Peña (2012) quienes también

Discusión 57

obtuvieron puntajes más altos o mejoras en el desempeño en el cuestionario posterior a

las prácticas. Lo anterior demuestra que gran parte de los estudiantes mejoró en el

manejo de conocimientos propios de las ciencias naturales en lo referente a las ondas

luminosas aplicando las acciones “Reconozco y diferencio modelos para explicar la

naturaleza y el comportamiento de la luz e Identifico aplicaciones de los diferentes

modelos de la luz” (M.E.N., 2006, p. 139)

Un aspecto fundamental que aportó al mejoramiento del aprendizaje de los estudiantes

mediante la implementación de las prácticas experimentales, es que en ellas, se partió de

las ideas previas de los estudiantes por medio del registro de sus predicciones

individuales, lo cual asegura Pozo, et al (1991) y Furió (1996) citado por Furió y

Guisasola (1999), es vital para desaprender los conceptos errados e incorporar los

nuevos. Asimismo, lo confirma M. E. N. (2006) cuando establece que las concepciones

alternativas que dificultan los procesos de aprendizajes científicos, deben ser tenidas en

cuenta, cuando se intenta establecer nuevos conocimientos y un modo es crear puentes

entre los distintos saberes que tienen los estudiantes. Además las prácticas

experimentales dirigidas a estudiantes de noveno grado facilitó la modificación de dichas

concepciones alternativas, las cuales como lo indica el M.E. N. (2006) es conveniente

tratarlas desde los primeros años, pues de postergarse, cada vez es más difícil

reformarlas.

Aún cuando se obtuvieron mejores resultados en el cuestionario posterior a las prácticas

experimentales, no fue posible desaparecer en su totalidad las dificultades presentadas

por los estudiantes, esto se verifica, ya que no todas las respuestas en el cuestionario

posterior son acertadas, lo cual coincide con lo obtenido por Hincapié (2011), en este

caso, dichos resultados se pueden aducir, a la falta de capacidad para interpretar las

preguntas, falta de relación de las mismas con los fenómenos estudiados, la

improvisación de algunos estudiantes al responder y en el caso particular de la formación

de imágenes en espejos planos, práctica en la cual se observaron dificultades que fue

posible evidenciarlas, también durante el desarrollo del cuestionario final se sugiere

profundizar en óptica geométrica, mejorando aspectos como forma de preguntas o

proponer el modelo de práctica planteado por Medina (2011) quien obtuvo resultados

favorables, así como una práctica experimental que incluya la óptica geométrica,




preferiblemente bajo el modelo ALOP (Aprendizaje Activo en Óptica y Fotónica),

propuesto por la Unesco.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones

Se logró identificar algunas dificultades que presentan los estudiantes relacionadas con

el aprendizaje de fenómenos asociados a las ondas luminosas y su comportamiento,

encontrando principalmente que la mayoría de los jóvenes, tienen dificultades para

argumentar sus respuestas, no manejan un vocabulario científico para la explicación de

los fenómenos físicos estudiados, no diferencian los fenómenos de reflexión y refracción

y esto conlleva a que no relacionen el concepto con situaciones cotidianas donde se

aplica.

Se adaptaron guías de prácticas experimentales en el aula, dirigidas al grado noveno

para estudiar el comportamiento de la luz, empleando materiales económicos y bajo la

metodología de aprendizaje activo, la cual implicó procedimientos tales como el análisis

de situaciones problema (de forma individual u grupal), la observación, la predicción, la

discusión, la argumentación, la descripción y la verificación. Las cuales favorecen el

desarrollo de competencias para explicar, interpretar e indagar, evaluadas por el Icfes.

Se implementaron las guías de prácticas experimentales para el estudio del

comportamiento de las ondas luminosas en los estudiantes de grado noveno, obteniendo

resultados que favorecieron, no sólo la disminución de las dificultades detectadas

previamente durante la aplicación del cuestionario anterior al desarrollo de las mismas,

sino también, a través de la metodología activa empleada, se promovió el desarrollo de

valores y habilidades individuales y colectivas, las cuales constituyen la base del

desempeño de los jóvenes en la sociedad.




Finalmente este trabajo en todas sus etapas de desarrollo constituyó un gran aporte a la

cualificación profesional docente ya que invitó a reflexionar sobre la práctica pedagógica

y de este modo innovar en las estrategias de enseñanza, haciéndolas más recursivas,

convirtiendo al docente en un diseñador de las experiencias que se llevan a la clase y un

guía del estudiante en la construcción de su conocimiento. Además, la formación

adquirida le facilitará investigar en el aula a través de otros ejercicios pedagógicos, que

favorezcan los procesos de enseñanza-aprendizaje, donde los más beneficiados son los

estudiantes.

5.2 Recomendaciones

Se sugiere incluir una práctica experimental adicional sobre óptica geométrica bajo el

modelo ALOP que permita mejorar el bajo desempeño en las características de las

imágenes formadas en espejos planos, además que la duración de las prácticas no sea

mayor a dos horas.

Se recomienda mejorar la adaptación de las guías, en cuanto al enfoque de las

preguntas planteadas, así como quitar algunos procedimientos de la guía de

comportamiento de la luz que la hacen muy extensa.

Realizar prácticas experimentales en los grados décimo y once empleando la

metodología activa, de modo que se promueva no sólo la construcción del conocimiento

a través de la confrontación de predicciones con la experimentación, sino el

fortalecimiento de habilidades y valores tanto individuales como colectivos a través del

trabajo grupal.

A. Anexo: Cuestionario aplicado antes de la estrategia

B. Anexo: Cuestionario aplicado después de la estrategia

C. Anexo: Guía 1. Refracción de la luz.

Anexo C. 67

D. ANEXO: Guía 2. Comportamiento de la luz.

Anexo D. 69

Anexo D. 71

E. ANEXO: Guía 3. El láser en el agua.

Anexo E 73

F. ANEXO: Evidencias de la metodología de aprendizaje activo

Anexo F 77

G. ANEXO: Evidencias práctica 1. Refracción de la luz

Anexo G 79

Anexo G 81

Anexo G 83

H. ANEXO: Evidencias práctica 2. Comportamiento de la luz

Anexo H 87

Anexo H 89

Anexo H 91

Anexo H 93

I. ANEXO: Evidencias práctica 3. El láser en el agua

Anexo I 97

Anexo I 99

J. ANEXO. Sustentaciones del cuestionario aplicado después de la estrategia

Anexo J 101

Anexo J 103

Anexo J 105

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