La concepción científico-investigativa integradora en el preuniversitario

Resumen

Se exponen, en correspondencia con las tendencias pedagógicas y didácticas de avanzada en la enseñanza de las ciencias en el preuniversitario, los fundamentos teóricos y metodológicos que sustentan la formación de una concepción científico-investigativa del bachiller cubano, que lo habilite para poder insertarse de modo activo y creador en la sociedad cubana, con una adecuada orientación vocacional y preprofesional, sustentada en una sólida formación científica que le permita comprender los problemas complejos que enfrenta el mundo de hoy y contribuir a su solución desde sus potencialidades

Se presentan los fundamentos y resultados de la sistematización teórico-práctica sobre la concepción científico-investigativa del proceso pedagógico en el preuniversitario cubano, en correspondencia con las exigencias actuales planteadas a esta educación, precisadas en el modelo y valoradas desde los presupuestos del proyecto científico ENFOCIEN (Enfoque Investigativo Integrador de las Ciencias Exactas y Naturales) del Departamento Ciencias Exactas de la Universidad de Ciencias Pedagógicas Frank País García y resultados de otras importantes investigaciones relacionadas con el enfoque investigativo de la enseñanza de las ciencias.

Introducción

La necesidad de transformar la educación preuniversitaria como uno de los pilares del proceso de formación de las nuevas generaciones ha propiciado la búsqueda de alternativas dirigidas al logro de una sólida formación científica en correspondencia con las exigencias de este tipo de educación a las puertas del desarrollo profesional de sus egresados.

La concepción científica constituye una premisa y exigencia de los procesos formativos que aspiren a un desarrollo pleno de las potencialidades del educando y su preparación para comprender la complejidad del mundo.

En este nivel de educación se revelan las potencialidades para el desarrollo del proceso de enseñanza-aprendizaje como investigación dirigida, lo cual constituye a su vez un elemento catalizador para la formación científica de los estudiantes, se deriva así la necesidad de revelar con mayor intencionalidad este proceso integrador y totalizador como concepción científico- investigativa del proceso pedagógico en el preuniversitario.

Si bien el enfoque investigativo del proceso ha tenido una significativa presencia en la enseñanza de las ciencias exactas y naturales, no es privativo de ellas sino que puede generalizarse a todas las áreas del conocimiento.

Sobre la base de estos presupuestos y a partir de concebir la acción integrada de docentes y estudiantes para el logro de tal propósito se precisa en este trabajo la concepción científico-investigativa del proceso pedagógico en el preuniversitario.

Se aporta definición, dimensiones y eslabones del Enfoque Investigativo Integrador que se despliega en distintas variantes contribuyentes a este enfoque y que se fundamentan en el orden teórico-metodológico, entre ellas la incorporación de las nuevas tecnología, la resolución de problemas, la superación científico metodológica del personal docente, así como la formación energético-ambientalista y el desarrollo de la cultura científica. Se fundamenta la lógica de este enfoque y se concretan variantes didáctico-metodológicas para su aplicación y extensión a otras áreas del conocimiento.

Razones que sustentan la necesidad de la formación científico-investigativa en el Preuniversitario cubano contemporáneo

Asistimos al desarrollo de profundas transformaciones en los procesos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias exactas y naturales como consecuencia a su vez del ritmo que impone en los procesos sociales el desarrollo de la ciencia y la técnica contemporánea.

El preuniversitario cubano se empeña en el propósito de lograr la formación de un bachiller con una formación integral y al mismo tiempo conformar la inclinación y orientación profesional que permita la elección de una carrera universitaria como expresión de la integración de los intereses sociales y personales, un bachiller que ante todo posea un alto compromiso patriótico y revolucionario y esté preparado para comprender y transformar los problemas que en su entorno social se presenten.

Las características psicológicas del joven de preuniversitario le permiten asumir tareas de un mayor grado de complejidad y lograr niveles de aprendizaje con un grado superior de independencia, creatividad y autonomía, que se corresponden con el desarrollo y madurez intelectual que se van alcanzando en esta edad.

La enseñanza aprendizaje de las ciencias exactas y naturales y en particular de la Física desempeña un importante papel en la formación integral del bachiller, esta ciencia aporta conocimientos, métodos y valores que integran el arsenal preparatorio del mismo para el ulterior desempeño universitario y permite su incursión por los caminos de la actividad científica.

El propósito de este trabajo es fundamentar las potencialidades del enfoque investigativo integrador como alternativa para el perfeccionamiento de la formación científica desde las perspectivas de la enseñanza de la Física en su vínculo con las ciencias exactas y naturales.

¿Por qué la necesidad de una formación científico-investigativa en el preuniversitario?

• La acumulación creciente del volumen de información científico-técnica.

• Modificación del rol de la ciencia contemporánea.

• Necesidad de preparar los estudiantes para la apropiación independiente y creadora del conocimiento y su aplicación permanente.

• La imposibilidad de transmisión de toda la información a través de los procesos educativos.

• El perfeccionamiento de la formación y desempeño profesional.

• La potenciación del capital humano y específicamente el investigativo.

• Preparar al bachiller cubano para asumir retos.

• Potencialidades psicosociales del joven de preuniversitario.

La concepción científico-investigativa del proceso formativo en el preuniversitario como expresión del modelo de bachiller al cual se aspira condiciona la necesidad de perfeccionar las formas organizativas de la docencia y los métodos de enseñanza-aprendizaje.

Componentes de la concepción científico-investigativa del proceso de enseñanza-aprendizaje en el preuniversitario

Una concepción científico-investigativa de la enseñanza de las ciencias en el preuniversitario debe estar signada ante todo por su contribución a la formación de sólidos conocimientos en los estudiantes, al desarrollo de un pensamiento dialéctico, flexible a la adquisición de herramientas y estrategias que los doten para el despliegue de un aprendizaje constante, una mirada inquisitiva e indagadora ante los problemas que le rodean, todo lo cual contribuya a la formación de una sólida cultura científica.

Se precisan como componentes de esta concepción científico-investigadora:

• Cognoscibilidad del mundo

• Objetividad de los procesos y fenómenos

• La unidad material del mundo

• Dialéctica de los procesos

• Proceso del conocimiento

• Los métodos de la ciencia

• Los rasgos de la actividad científico- investigativa contemporánea.

El enfoque investigativo integrador del proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias

Referirnos a la concepción científico-investigativa del proceso de enseñanza-aprendizaje en el preuniversitario, implica, ante, todo valorar el rol contemporáneo de la ciencia.

De todas las disímiles definiciones de esta actividad humana se ajusta a los propósitos de este enfoque la siguiente: "La ciencia trata de un sistema de conocimientos en desarrollo, no inmóvil, que no tiene una respuesta para todo en cualquier momento, sino que es búsqueda y perfeccionamiento constantes, que se trata de una construcción social e histórica, condicionada por el paradigma dominante de la época, pero sin responder a reglas rígidas de un método científico universal." (Bernal, J., 1975:15)

En ella se destacan dos elementos que isomórficamente y de manera contextualizada, se revelan en el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias básicas y el resto de las áreas del preuniversitario: la necesidad de asumir el carácter abierto y movible del sistema de conocimientos y su tratamiento como un proceso de construcción social e histórica que involucre a estudiantes y profesores en un empeño enriquecedor.

En el caso de la Física las últimas investigaciones en el campo de la Didáctica confirman que la orientación del aprendizaje como actividad investigativa, está considerada como una de las tendencias innovadoras más prometedoras.

El enfoque investigativo integrador constituye un elemento esencial en la concepción científico-investigativa, se sustenta en la necesidad del redimensionamiento en el tratamiento a los componentes del proceso pedagógico, con énfasis en los métodos.

Este redimensionamiento, se expresa a través de los siguientes elementos.

• La potenciación del enfoque valorativo y formativo del método y no solo su aspecto operacional, técnico e instrumentista, lo cual está sustentado en una visión más integral del papel del método en la ciencia. Este enfoque propicia el desarrollo en el estudiante y el profesional de capacidades y habilidades para la aplicación del método de la ciencia no tan solo con una intencionalidad tecnológica y operacional, sino revelando al mismo tiempo las dimensiones socioculturales, interdisciplinarias y valorativas del objeto de estudio en una perspectiva profesional y formativa.

• La contribución del método a la configuración de relaciones interdisciplinarias por profesores y estudiantes sobre la base de un enfoque personológico que potencie la labor de búsqueda y construcción de nexos y asociaciones entre núcleos conceptuales, el establecimiento de nodos cognitivos, todo ello sobre la base de la caracterización de los marcos integradores de la cultura científico-técnica, pedagógica y valorativa formativa.

• Se trata bajo esta nueva visión del método de fomentar un nuevo modo de actuación profesional y estudiantil que los habilite para su adaptación ante nuevos y cambiantes contextos sociales que demandan cada vez más una formación cultural y profesional más integradora.

• La incorporación de los métodos contemporáneos de recepción y procesamiento de la información sustentados en la computación y sus diversas tecnologías que imponen la potenciación del proceso de configuración subjetiva de la información para la construcción del conocimiento y la más efectiva dirección y perfeccionamiento del proceso formativo.

• La contribución de los métodos y procedimientos de la ciencia Física al desarrollo de los modos de actuación profesional: dirección del proceso docente-educativo y optimización o perfeccionamiento del proceso, lo cual se revela a través de las funciones directivas que asume el método y sus potencialidades investigativas.

• En correspondencia con la anterior regularidad se precisa que a través del tratamiento a los métodos teóricos y experimentales de la ciencia Física, que tienen como complementos en su base otros métodos generales de la ciencia, se propicie y se contribuya al desarrollo de los métodos de la investigación pedagógica.

Como sustentos de este enfoque se asumen los aportes de la concepción histórico-cultural de Vigotsky, L. S., los fundamentos del constructivismo social, así como el enfoque desarrollador como plataforma general didáctica en que se asienta el modelo pedagógico del preuniversitario cubano.

Se asumen los aportes de importantes investigadores que han precisado la concepción de la enseñanza de las ciencias como investigación dirigida, entre ellos Gil, Carrascosa, Valdés, R. y Valdés, P.

Los resultados investigativos del proyecto dirigido por el Jardinot Mustelier, L. R. en referencia al perfeccionamiento del modelo del preuniversitario, constituyen importantes referentes para la fundamentación de este enfoque.

El enfoque investigativo integrador atiende a la necesidad del perfeccionamiento de los procesos formativos de las ciencias a partir de la acción integrada de profesores y estudiantes ante nuevos retos como la universalización de la formación profesional.

Potenciar el proceso docente educativo de la Física, su relación con las ciencias exactas y naturales como proceso de perfeccionamiento constante mediante la incorporación de rasgos y procedimientos de la actividad científica, constituye propósito de este enfoque.

Como lógica que sustenta el desarrollo de este enfoque se aporta la relación construcción-integración-creación (Morasén, R., 2003), la cual está referida a tres procesos que se revelan necesariamente en estrecha relación.

La construcción como acto y proceso de aportaciones de nuevas relaciones, de nuevos elementos del conocimiento a partir de la solución a la contradicción entre las preconcepciones y nuevas concepciones en el proceso de aprendizaje.

La integración como proceso de correlación de diversos elementos del conocimiento que conllevan a una visión holística de los fenómenos y procesos y permite al bachiller concebir el mundo en su complejidad.

La creación como acto superior de aportaciones y transformaciones de lo existente, de perfeccionamiento. La creación valorada sobretodo desde la perspectiva de un acto de transformación.

Como dimensiones que revelan la esencia de este enfoque y están en correspondencia con la naturaleza y exigencias de la actividad investigativa en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Física en el preuniversitario se aportan las siguientes:

• Interactiva-vivencial

• Integradora-sintetizadora

• Transformadora-perfeccionadora

La dimensión interactiva-vivencial expresa la cualidad del enfoque investigativo conforme a la cual este dinamiza y cataliza constantemente el proceso docente-educativo como resultado de la interacción creciente y activa de los sujetos con el objeto de estudio o con el proceso formativo de las asignaturas, esta dinámica impone una formación constante y perfeccionamiento de los modos de actuación.

El carácter vivencial del proceso se revela en la incorporación de variadas fuentes de preparación en distintos entornos sociales: científico-técnicos, socioculturales, socioeconómicos y otros, que a su vez constituyen fuente de problematización del aprendizaje como elemento del proceso docente investigativo.

Esta dimensión caracteriza las potencialidades del estudiante no solo para revelar las situaciones problemáticas vinculadas al objeto, sino también conforme a las exigencias profesionales plantear estas situaciones, todo lo cual crea una base motivacional y estimulante en el mismo para la planificación y proyección de su método y estrategias en la solución de la problemática. Pero además este elemento motivacional se revela en la manifestación de esta dimensión en la evaluación y valoración de la solución mediante la contrastación con el hecho o el objeto vivencial.

Lo interactivo-vivencial expresa el carácter comunicativo que incorpora el método investigativo al proceso docente-educativo, connotado por la necesidad del estudiante de buscar las fuentes del conocimiento y de su generación, aplicación y extensión de forma creadora. A través de lo interactivo-vivencial se da la comunicación sujeto-objeto, sujeto-sujeto, y está presente durante todo el proceso de aprendizaje investigativo.

Particular relieve adquiere esta dimensión en los momentos iniciales y culminantes de la solución de la tarea investigativa por el estudiante.

Elemento significativo que revela como cualidad del método investigativo esta dimensión, es la relación que se establece entre las potencialidades cognitivas, intelectuales, afectivas y psicológicas del estudiante para la adquisición creadora del contenido y las características y manifestaciones concretas del objeto de estudio a las que él se enfrenta en un proceso vivencial interactivo.

La dimensión integradora sintetizadora expresa la cualidad del proceso investigativo de la asignatura para activar la integración de los conocimientos científicos, sus extensiones y aplicaciones a varias contextos sobre la base de la caracterización del área de conocimientos a través de los contenidos de las asignaturas, por tanto dicha integración se refiere no solo a los contenidos, sino además a los métodos de las ciencias particulares y además los métodos generales de la ciencia, de modo que el proceso deviene en síntesis creadora.

La integración procede a través de actos de incorporación de nuevas zonas de sentido asociadas a nuevas aristas y niveles del contenido y del método que se van revelando según la necesidad de transformación del objeto y de búsqueda de su esencia.

La dimensión interactivo-vivencial y la integradora- sintetizadora se sintetizan a su vez en la dimensión transformadora perfeccionadora que expresa una nueva cualidad del enfoque investigativo como proceso.

Esta dimensión es derivación de la interactiva vivencial y la integradora sintetizadora, ella constituye resumen del proceso y establece un nexo dialéctico con las anteriores, en tanto que como resultado de la incorporación de las vivencias en un proceso de interacción constante del estudiante con el objeto, le incorpora los elementos precedentes que él porta en la misma medida que el entorno vivencial le incorpora nuevos elementos enriquecedores, la contradicción perfeccionamiento de la concepción y conformación inicial del objeto de estudio se resuelve a través de un proceso de transformación del objeto, del método y a su vez de la propia formación de estudiantes y profesores.

Eslabones del enfoque investigativo integrador

Al asumir la configuración y ejecución del Enfoque Investigativo Integrador como proceso dirigido a la transformación del objeto y sujeto, es necesario revelar los estadios a través de los cuales se manifiesta el movimiento de dicho proceso en espacio-tiempo, o sea, los eventos, los cuales a su vez determinan la lógica interna de la actividad investigativa para la apropiación del conocimiento.

Se pone de manifiesto en los eslabones la lógica del conocimiento científico que va de la contemplación viva al pensamiento abstracto y de ahí a la práctica. En el modelo del Enfoque Investigativo Integrador abordado, esta lógica se manifiesta a través los procesos de generación-creación, transmisión, extensión aplicación como resultado del desarrollo de los eslabones.

Las configuraciones construcción, integración y creación como expresiones cualitativamente superiores del proceso de configuración del Enfoque Investigativo Integrador que sintetizan sus dimensiones, revelan la contribución del mismo a la formación preprofesional y profesional, ellas se van perfilando como expresión de la contradicción entre la ciencia y la profesión.

A través de la construcción el estudiante incorpora a su constitución subjetiva los elementos necesarios del conocimiento científico relacionados con la Física u otras áreas, así como del método que le son necesarios desde el punto de vista profesional tales como las funciones de dirección, el enfoque pedagógico y formativo en el tratamiento de los contenidos, a su vez las exigencias profesionales le plantean al profesional en formación la necesidad de la búsqueda investigativa en función de la integración de los contenidos de la Física con otras áreas del conocimiento y la técnica a través de un proceso de identidad y diferenciación del cual dan cuenta las configuraciones correspondientes.

Revelar e incorporar lo novedoso a través de lo investigativo, valorizar con este enfoque a través del método los contenidos, de modo tal que contribuya a la transformación y perfeccionamiento de su formación, constituye, un acto creativo del cual da cuenta la configuración creación como síntesis de la relación entre construcción-reconstrucción. Mediante la creación no solo perfecciona sus conocimientos, sino además su actividad preprofesional.

Las dimensiones del enfoque investigativo sintetizadas a través de la construcción, integración y creación en su movimiento van revelando en el espacio-tiempo a su vez el movimiento del tratamiento investigativo a través del eslabón, de modo que el tránsito de lo interactivo-vivencial a lo transformador-perfeccionador se da en el eslabón como nivel cualitativamente superior.

El proceso de formación y desarrollo de la configuración Enfoque Investigativo es expresión de la iteración de actos de construcción, integración y creación a lo largo del eslabón.

Como eslabones o etapas del enfoque investigativo se determinan, la reconstrucción y actualización informática, la reconstrucción investigativa experimental y la reconstrucción investigativa teórica. El tránsito de un eslabón a otro transcurre a través de la apertura de nuevas zonas de sentido, que van revelando a través del método investigativo nuevos grados de aproximación al objeto.

Se asumen como premisas de este enfoque las aportadas por Addine Fernández, F. y recreadas por el proyecto ENFOCIEN.

Premisas del enfoque integrador investigativo

• Accionar del docente como investigador de su propia práctica.

• Lograr el establecimiento de una comunicación científica.

• Conocer el mundo de significaciones del estudiante.

• Enseñar a aprender procesos de obtención de conocimientos.

• Potenciar las implicaciones socioculturales de los contenidos de enseñanza y la relación Ciencia Técnica Sociedad (CTS).

• Incorporación de las nuevas tecnologías de la Informática y las Comunicaciones. Contribución al desarrollo de la cultura científica en los estudiantes.

Los fundamentos anteriormente expuestos permiten conformar una concepción de este enfoque.

El enfoque investigativo integrador constituye una variante didáctico-metodológica expresada en la integración creadora de la actividad y comunicación de docentes y estudiantes, sustentada en elementos de investigación dirigida y participativa, que deviene en estilo de pensamiento y modo de actuación permanente y tiene como finalidad la contribución a la formación integral de los estudiantes y el perfeccionamiento constante del proceso pedagógico y la formación de los profesionales de la educación como resultado de la aplicación práctica de la lógica construcción-integración-creación. (Morasén, J. R., 2009: 10)

Proceder metodológico para la aplicación de la lógica

• Construcción

• Planteamiento de situaciones indagativas integradoras de aprendizaje vinculadas a vivencias interactivas de los estudiantes en diversos entornos.

• Revelación por el estudiante de la problemática planteada.

• Valoración conjunta profesor-alumno de las preconcepciones de los estudiantes sobre la problemática.

• Completitud o acotamiento del problema o tarea abierta planteada.

• Valoración por el estudiante de hipótesis o alternativas de solución a la tarea.

• Construcción de primeros significados, aportación de elementos del conocimiento que puedan conducir a la solución final de la tarea.

• Integración

• Valoración de las construcciones aportadas por el estudiante o estudiantes sobre elementos del conocimiento.

• Establecimiento de los nexos entre los elementos aportados a partir del carácter integrado de la problemática.

• Síntesis integradora de la relación entre los elementos aportados.

• Creación

• Solución definitiva a la tarea a través de la integración de métodos y estrategias de trabajos de las áreas. Reconstrucción final del objeto.

• Valoración de la transformación operada sobre la situación inicial planteada y la transformación del conocimiento.

• Valoración conjunta estudiante-estudiante-profesor del perfeccionamiento integral en la formación. Comunicación del resultado. Creación de textos.

La resolución de problemas como elemento esencial en el enfoque investigativo. Problemas teóricos y experimentales. Las tareas integradoras.

Todo proceso científico-investigativo está sustentado en el enfrentamiento y solución de un problema científico. La transposición didáctica del método científico al proceso de enseñanza-aprendizaje tiene su expresión en el método investigativo y precisamente la solución de un problema docente con aproximación a los procedimientos de la investigación científica constituye una opción metodológica de primera necesidad en el preuniversitario contemporáneo.

La solución de un problema sitúa al estudiante ante la posibilidad de formular hipótesis y plantearse métodos teóricos y empíricos para su solución.

La resolución de problemas relevantes, en las asignaturas, debe propiciar adquirir conocimientos, habilidades y formas de la actividad mental, como son los procedimientos lógicos, heurísticos y metacognitivos, propiciando habituar a los estudiantes en un ambiente interactivo, a reflexionar, plantear hipótesis y conjeturas, validarlas y valorarlas, de modo que la resolución de problemas no sea sólo un medio para fijar los contenidos, sino que los sistematicen continuamente a través de una planificación sistémica, variada y diferenciada de tareas considerando sus necesidades e intereses individuales y estimule su independencia y creatividad, a la vez que propiciar la reflexión, la comprensión conceptual junto con la búsqueda de significados, el análisis de qué métodos son adecuados y la búsqueda de los mejores, dando posibilidades para que los alumnos elaboren sus propios procedimientos, mediante la comunicación que se logre crear en el aula a lo largo de todas las clases.

De modo resumido podemos considerar como las etapas del enfoque investigativo en la solución de problemas:

Procedimientos del enfoque Investigativo para la solución de problemas

• Revelación de la situación problemática

• Precisión y formulación del problema

• Planteamiento de posibles hipótesis

• Precisión del método para la solución

• Valoración individual y colectiva

• Solución del problema

• Valoración de la solución y su impacto sociocultural.

El enfrentamiento a problemas teóricos o experimentales en el aprendizaje de las ciencias debe distinguirse ante todo por la opción de incorporar nuevas aristas del conocimiento al aprendizaje, no solo para la confirmación o sistematización. Deben estar sustentados en temáticas de interés social e individual para el estudiante que promuevan su motivación investigativa.

Como marco organizativo esencial para el tratamiento a los problemas, la tarea investigativa integradora potencia las relaciones interdisciplinarias, integra los componentes cognitivos, afectivos, lo instructivo y lo educativo

Las TIC y la orientación investigadora de la enseñanza aprendizaje de las ciencias

Bajo la denominación Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) se agrupa un conjunto de tecnologías como son el teléfono (fijo y móvil), la radio, la televisión y las computadoras.

Para considerar el empleo de estas tecnologías en el proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias, con una orientación investigadora, es necesario prestar atención a las principales funciones que estas desempeñan en la actividad investigadora en la actualidad.

Entre los medios técnicos utilizados en la actividad científico técnica se encuentran microscopios, telescopios, sondas espaciales, submarinos de investigación, cámaras de burbujas, cámaras fotográficas y de video, robots, computadoras, entre otros, cuya función es mostrar lo inaccesible a la observación directa, para la obtención de información acerca de los objetos de estudio y la constatación de hipótesis surgidas en la actividad investigadora o para el trabajo en condiciones no aptas para el ser humano.

La televisión y la radio.

Al imprimir una orientación investigadora al proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias el empleo de la televisión y la radio deben permitir mostrar a los estudiantes el papel que desempeñan los medios técnicos en la investigación científica. La televisión y la radio deben potenciar acciones propia de la actividad investigadora como: el planteamiento de problemas, la emisión de hipótesis, la construcción de modelos, el diseño y planificación de experimentos, el análisis crítico de los resultados, la elaboración, presentación y comunicación de los resultados, etcétera.

En este sentido la televisión puede ser utilizada para la presentación, en clase o en actividades extraclases, de materiales científicos o de ficción para obtener información, analizar un experimento de difícil realización o las diferentes aplicaciones de los logros científicos tecnológicos. También deberán posibilitar discutir las implicaciones de resultados científicos y tecnológicos para la sociedad, otras ciencias, el medio ambiente y la cultura en general, debatir videoconferencias, disertaciones de científicos en eventos, materiales de carácter histórico, intervenciones de dirigentes políticos o de instituciones sociales, materiales noticiosos, documentales sobre centros de investigación científicos, entre otros, relacionados con las cuestiones de estudio y los problemas que se resuelven.

La radio base escolar puede ser utilizada en la divulgación de noticias o reportajes realizados por los propios alumnos sobre la ciencia y la técnica en el país y la localidad, las principales direcciones de desarrollo de la ciencia y la tecnología, las consecuencias para la sociedad, las personas y el medio ambiente de los logros científicos técnicos. De esta manera se puede contribuir a la solución de tareas docentes investigativas orientadas por los docentes, así como el seguimiento a las actividades investigativas realizadas por los estudiantes y sus resultados, estimulando los equipos y alumnos con los mejores trabajos y propiciando un ambiente creativo al nivel del centro.

Las computadoras

Desde mediados del siglo pasado se han puesto de manifiesto determinadas características de la actividad científica que es imprescindible tener en cuenta al impregnar de contemporaneidad el proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias con orientación investigadora. Entre estas se encuentran la automatización y el uso de computadoras.

La aparición de las computadoras en la década del cuarenta del siglo anterior estuvo asociada a la necesidad de realizar cálculos de gran complejidad durante la resolución de problemas científicos. Las posibilidades de las computadoras actuales de manipular y procesar información variada, ya sea numérica, textual, gráfica, sonora u otras, así como la capacidad de digitalizar la información y poder transmitirla a puntos distantes del planeta a enormes velocidades las convierte en herramientas indispensables de la actividad científica investigadora.

Algunas direcciones en que se verifica la influencia de las computadoras en la actividad científica investigadora son (Pérez Fernández, V. y M. Lanuez Bayolo, 2005: 139-146):

• Automatización de la transferencia del conocimiento y la automatización del propio proceso de obtención de nuevos conocimientos, lo que ha permitido reducir la participación directa del hombre y a su vez incrementar su actividad científica creadora. De ahí que en sistemas computadorizados, el trabajo del hombre se centre en la manipulación de la información, el análisis de las variantes, la elaboración de programas y la no influencia directa sobre el objeto.

• Procesamiento del amplio volumen de información que el propio desarrollo científico técnico ha generado.

• Elevación del potencial investigador de científicos y especialistas, que pueden manejar un volumen grande de información almacenada en lugares distantes y en breve tiempo. En la actualidad puede conocerse y valorarse resultados de investigaciones recién concluidas en lugares distantes.

• Elevación de la efectividad de los métodos matemáticos en la solución de tareas científicas teóricas y aplicadas en las diferentes etapas de la investigativas de las ciencias.

• Modelación matemática de los procesos dinámicos complejos como resultado de métodos de programación más complejo y flexibles (relacionados con las técnicas de Inteligencia Artificial).

• Empleo de métodos de algoritmización en la resolución de problemas.

• Desarrollo de lenguajes de programación que permiten describir los problemas en los casos que no es posible establecer el algoritmo de solución o resulta muy complicado.

• El intercambio de información y recursos mediante redes informáticas y telemáticas y la contribución con su forma de organización, al trabajo en grupo, facilitando la colaboración.

Si imprimimos una orientación investigadora a la enseñanza de las ciencias, las computadoras deben ser empleadas, ante todo, para familiarizar a los estudiantes con las funciones que ellas desempeñan en la actividad científica investigadora.

Se ha precisado que las funciones de estos medios técnicos en la investigación científica son:

• Realización de cálculos numéricos extensos.

• Realización de experimento de cálculo. Simulación.

• Automatización de experimentos.

• Empleo de sistemas expertos en la solución de problemas.

• Utilización de sistemas automatizados de almacenamiento, organización, búsqueda y comunicación de la información para la resolución de problemas.

Según Valdés, R. y P. Valdés (1999a), en correspondencia con estas funciones los objetivos generales de la enseñanza de las ciencias referidos a la utilización de las computadoras serían:

• Utilizar las computadoras en la resolución de problemas de cálculo numérico.

• Ejecutar experimentos de cálculo en la computadora.

• Realizar experimentos automatizados en la resolución de tareas.

• Uso de sistemas expertos en la resolución de tareas.

• Emplear en la resolución de problemas los sistemas de almacenamiento, organización, búsqueda y comunicación de la información.

Ilustremos con ejemplos tomados de la asignatura Física algunas tareas docentes que contribuyen al logro de estos objetivos.

La realización de cálculos numéricos extensos

Durante el proceso investigativo los investigadores deben realizar grandes volúmenes de cálculo, ya sea al aplicar los métodos numéricos o no.

Un ejemplo de tarea docente (T) de la asignatura Física que impone la realización de una gran cantidad de cálculos es:

T. Expresa mediante una fórmula la relación entre la energía de enlace y el número másico. (Valdés Castro, R. y P. Valdés Castro, 1999b: 103-139)

Se trata de establecer, mediante un procedimiento gráfico, la dependencia funcional entre la energía de enlace y el número másico.

En este caso se pueden fundamentar dos hipótesis:

Hipótesis 1: La energía de enlace crece directamente proporcional al número másico.

A partir de ideas acerca del carácter más simple de la relación entre las magnitudes (aditividad) se puede plantear la dependencia lineal (proporcionalidad directa): Eenl = f (A), Eenl = k(A

Esto sería en el caso de que cada nucleón interactúe con un número limitado del resto de los nucleones.

Hipótesis 2: La energía de enlace crece directamente proporcional al número másico elevado al cuadrado.

Si cada nucleón interactúa con todos los demás nucleones se formarán A(A-1)/2 ( A2 parejas, por lo que: Eenl = f (A2), Eenl = k(A2

La constatación de las hipótesis pasará por calcular la energía de enlace de una gran cantidad de núcleos y determinar la dependencia entre esta magnitud y el número másico.

Los alumnos podrán acceder a un libro de Excel con la tabla de valores de las masas de los isótopos (Figura Nº 1), ubicado en algún repositorio de información en las computadoras del aula o laboratorio de computación.

Sobre esta hoja de cálculo los alumnos podrán realizar el procesamiento de la información y encontrar la respuesta a la tarea indicada. Los resultados se muestran en la Figura Nº 2.

Los experimentos de cálculo: simulaciones.

En la actividad científica actual, dadas las características de los fenómenos que se esperan observar y la complejidad y los altos costos de las instalaciones experimentales, muchos experimentos son simulados en la computadora y solo después de puestos a punto son llevados a las instalaciones experimentales reales.

La realización de experimentos de cálculo en el proceso de enseñanza aprendizaje de las ciencias permite construir el modelo y experimentar con él por parte de los estudiantes, lo cual posibilita al estudiante corregir sus suposiciones iniciales, pronosticar, inferir resultados y en consecuencia proyectar su trabajo, estas habilidades son consideradas de orden superior.