Resolución de problemas

Estrategias de enseñanza para un aprendizaje basado en problemas

Hitos en la investigación sobre Resolución de problemas

Década de 1950: Surge como preocupación para mejorar la enseñanza universitaria

Bloom: Proponen centrarse en el proceso de resolución; los procedimientos pueden ser enseñados como hábitos

En los años 60. Carrera de Medicina, Univ. McMaster de Ontario (Canadá): se percibe que el aprendizaje en las clases teóricas no equivalía a su aplicación. El buen rendimiento en la evaluación de contenidos no era un predictor del desempeño al ser evaluada la capacidad de transferir conocimientos a situaciones clínicas con pacientes.

Años 70: Se enfatiza la investigación sobre creatividad y resolución de problemas en las escuelas

Década del 80: Se trabaja sobre el conocimiento de los procedimientos generales de resolución.

En relación con la Enseñanza de las ciencias y la resolución de problemas:

1965 Polya trabaja sobre cómo plantear y resolver problemas (Tratamiento didáctico de la RP matemáticos)

1966 Hudgins. Cómo enseñar a resolver problemas en el aula (como estrategia gneral)

70-80 Uso de la Resolución de problemas para enseñar física y química

•No es necesario entender para resolver los problemas tradicionales.

•Resolver problemas tradicionales puede reforzar actitudes superficiales y disuadir a los estudiantes de querer comprender.

•El abordaje de los estudiantes ha sido reforzado por años de aprendizaje ritualizado, memorización y exposición.

•Las prácticas de evaluación tradicionales no miden la comprensión conceptual.

Algunos problemas de los problemas tradicionales (mejor llamados ejercicios)

Condiciones de existencia de un problema

Para que haya un problema tiene que existir:

1. Una cuestión por resolver profesorado

2. Un alumno que pueda resolver la cuestión

3. Una estrategia de resolución no inmediata

Esto implica un trabajo especial

por parte del

Aburrimiento

Preocupación Ansiedad extrema

Capacidad para resolver el problema

Dificultad del problema

Según algunos autores, hay dos formas simétricas de no aprender en la escuela

La dificultad del problema debe ser acorde al nivel del alumnado.

Distintas formas de Clasificar las actividades y problemas

Según las posibles respuestas

•Cerradas: Su respuesta está predefinida y tienen un único resultado posible. La mayoría de las que aparecen en los libros de texto son actividades tradicionales que requieren una respuesta "correcta".

•Abiertas: No tienen una única respuesta posible, es decir, pueden recibir distintas soluciones. Dan lugar a la puesta en juego de diferentes estrategias cognitivas por parte de los estudiantes, así como a la concentración en los procesos más que en los resultados. Los problemas multicausales son ejemplos típicos.

Según la estrategia del sujeto para resolverlas • Ejercicios: El sujeto que se enfrenta a ellos domina todos los

conceptos y procedimientos necesarios para resolverlos. En el caso más simple, son actividades que tienen una solución, la cual sabemos cómo encontrar. Por ejemplo, ¿cuánto dinero necesito para pagar la comida que se consume en mi casa durante un mes? Aun si el cálculo puede resultar complicado, puedo hallar una estrategia para hacerlo; por ejemplo, anotando los gastos diarios. Es decir, realizo una operación matemática, ya sea un simple cálculo o una serie de etapas en la que aplico diferentes fórmulas para llegar al resultado.

• Problemas propiamente dichos: Requieren el conocimiento de conceptos y procesos necesarios, y la construcción de estrategias de resolución. Los procedimientos para su resolución suelen ser más complejos que los involucrados en los ejercicios.

Según los instrumentos materiales usados para su resolución

Actividades de lápiz y papel: no requieren instrumentos específicos.

Actividades de laboratorio o experimentales: exigen instrumentos para su resolución, como microscopios, pipetas, medios de cultivo, etc. No todo trabajo experimental es un verdadero problema para el alumno: si presenta una receta a seguir, sin identificación del problema que se intenta resolver, suele no constituir un problema.

Según la metodología de intervención experimental *

Experimentos: se habla de experimento cuando deliberadamente se modifican algunas de las condiciones para ver el efecto que esa modificación pueda tener o dejar de tener sobre cierto aspecto de ese comportamiento o de ese ciclo vital que estamos observando.

Procedimientos experimentales: operación de medida u obtención de un dato respecto del modo de comportarse de algún aspecto de la realidad. No procura ninguna modificación de ciertas variables independientes sino que se orienta a hacer observables fenómenos que de otra forma serían inobservables o inaccesibles

* Tomado de Caponi (2003).

Para ver una discusión interesante sobre estas dos categorías se puede consultar el artículo de Gustavo Caponi (2003) Experimentos en biología evolutiva: ¿qué tienen ellos que los otros no tengan? Episteme 16, pp. 61-97.

Disponible en: http://www.scientiaestudia.org.br/associac/gustavocaponi/experimentos.pdf

¿En qué categoría ubicarían las Simulaciones en PC y los trabajos con TICs ?

Algunos autores (Herron, Tamir) han propuesto una clasificación para evaluar el nivel de investigación que demandan los trabajos experimentales.

Podemos extender este marco de análisis a las actividades en general.

Según el nivel de indagación

Actividad de Nivel 0.

Observar en el microscopio los siguientes preparados y dibujar las estructuras celulares que se distinguen, indicando sus partes.

Células de la mucosa bucal

Células del epitelio de la cebolla

La pregunta planteada, el método para resolverla y la respuesta ya vienen determinados; no hay una investigación. El estudiante debe seguir las instrucciones y comprobar que los resultados sean correctos.

Actividad de nivel 1

El docente proporciona la pregunta y el método, y el estudiante debe hallar el resultado. Si bien la autonomía del estudiante es baja, estas actividades contribuyen al desarrollo de la capacidad de resolver ejercicios aplicando un método dado o a la adquisición de destrezas en el manejo de técnicas experimentales. Un trabajo común en el laboratorio es la extracción de pigmentos vegetales y la corrida cromatográfica en la cual se separan los pigmentos en una tira de papel de filtro. Los estudiantes verifican la separación de los pigmentos extraídos de las hojas de vegetales.

Separación de pigmentos vegetales

con etanol

 

Carotenos

 Xantofilas

  Clorofila a

  Clorofila b

 

 

 

Actividad de Nivel 1 (la enzima catalasa-peroxidasa).

Parte 1. Para determinar la presencia de actividad de la enzima en un tejido procedemos de la siguiente forma:

a) En un tubo de ensayo colocar varios trocitos de hígado fresco.

b) Agregar una pequeña cantidad de agua oxigenada.

c) Observar y anotar los resultados.

Repetir esta experiencia con muestras de distintos tejidos animales y vegetales para determinar la mayor o menor actividad, según el tejido con el que se trabaje.

 

Parte 2. Inactivación de la actividad enzimática por desnaturalizaciónEl calor desnaturaliza la catalasa. Para determinar la inactivación de la enzima procedemos según el siguiente protocolo.a) En un tubo de ensayo colocar varios trocitos de hígado fresco con una pequeña cantidad de agua. b) Agregar agua oxigenada.c) Observar y anotar los resultados. 

Explicación sobre La actividad de la catalasa

La catalasa es una enzima presente en todas las células. Se encuentra dentro de los peroxisomas y tiene funciones anti-tóxicas ya que actúa en la descomposición de los peróxidos -por ejemplo agua oxigenada- que se forman dentro de la célula y son tóxicos.Al poner en contacto la enzima presente en el tejido hepático con su sustrato (el peróxido) se produce un intenso burbujeo, debido a que la enzima rompe las moléculas de agua oxigenada y produce agua y oxígeno, el cual genera el burbujeo. De esta forma, comprobamos la presencia de la enzima en el hígado.

En las actividades de nivel 2 el estudiante planifica el trabajo para dar respuesta a la situación planteada por el docente; para lograrlo, debe poner en marcha estrategias como identificar variables, planificar los posibles controles experimentales, determinar las mediciones a realizar, etcétera.

El docente propone el problema, por ejemplo, el estudio de las posibles causas de la contaminación del aire en la ciudad en la que viven los estudiantes. Ellos deben indicar la forma de abordarlo y su respuesta está abierta a investigación. Otro ejemplo: el docente propone que, una vez trabajados en clase los aspectos científicos del "efecto invernadero", los estudiantes diseñen un dispositivo para estudiar el fenómeno; dos cajas de cartón con termómetros, colocadas al sol, con y sin tapa, podrían ser uno de los dispositivos propuestos por los chicos.

¿Para qué se usa agua oxigenada en una herida?

¿Por qué?

Ejemplo de actividad de Nivel 2. La catalasa en una enzima presente en todos los tejidos. La existencia de catalasa en los tejidos animales se aprovecha para utilizar el agua oxigenada como desinfectante cuando se echa sobre una herida. Como muchas de las bacterias patógenas son anaerobias (no pueden vivir con oxígeno), mueren con el desprendimiento de oxígeno que se produce cuando la catalasa de los tejidos actúa sobre el agua oxigenada.

a) Averigüen cuál es el sustrato o sustancia sobre la que actúa la catalasa y describan la reacción que se produce.

b) Diseñen un experimento para demostrar la presencia de catalasa en un tejido animal.

c) Diseñen u protocolo para determinar la presencia de la enzima en tejidos vegetales.

d) Teniendo en cuenta las propiedades de desnaturalización de las proteínas con el calor, diseñen una experiencia que ponga a prueba esta propiedad en la catalasa.

e) ¿Será igual la actividad de la catalasa en todos los tejidos? ¿Cómo se puede poner a prueba la hipótesis?

f) ¿Qué función cumple la catalasa-peroxidasa dentro de las células y dónde se localiza?

Ejemplo de actividad de Nivel 3.

Se quiere determinar la existencia de una enzima en algún tejido animal o fluido corporal y su función dentro de las células. Diseñen un experimento factible en el aula para poner en evidencia la presencia de dicha actividad enzimática y otro en el que muestren que la actividad enzimática se ha perdido por la desnaturalización de la enzima.

En las actividades de nivel 3, a diferencia de la actividad de nivel 2, el planteo del problema por parte del profesor es más amplio. Dado un tema general, los estudiantes deben decidir cuál es el problema concreto que van a abordar y todos los pasos a seguir para su resolución.

Posibles ejemplos de proyectos de nivel 3

Comparar las posibles causas de las plagas en el siglo XX y XXI

Condiciones socio-económicas en Europa que favorecieron el desarrollo de las epidemias de gripe del siglo XX

Superpoblación de mosquitos en una zona rural en verano

Erosión costera en las playas de Villa Gesell

Posible explosión del tanque de oxígeno en Apollo 13

Cómo se graba y cómo se lee un CD. Cómo participan los pigmentos en el proceso

Plantear el aprendizaje alrededor de tareas amplias y problemas relevantes

Estructurar el aprendizaje alrededor de contenidos disciplinares

Apoyar el trabajo del alumno

Promover los grupos colaborativos

Estimular el uso de distintas fuentes de información

Adaptar el currículo para incorporar las preguntas e ideas de los estudiantes

Evaluar el aprendizaje en el contexto de enseñanza e incorporar la autoevaluación

Algunas recomendaciones para trabajar con RP