La resolución de problemas: Una metodología activa de aprendizaje (página 2)

Durante las últimas décadas han sido muchos los trabajos que, tanto desde una perspectiva teórica como desde una perspectiva experimental, han intentado sacar a la luz los factores que inciden en el aprendizaje de las ciencias. Gran parte de la reciente literatura en didáctica de las ciencias se ha ocupado en la identificación, explicación y mejora de las dificultades de los estudiantes en la comprensión de conceptos científicos. En dicha literatura, se pone en evidencia la barrera que supone el conocimiento previo del alumno, sus preconcepciones, en el proceso de conceptualización científica

La búsqueda de calidad en la enseñanza —para el caso particular de las ciencias— ha llevado al desarrollo de diferentes estrategias pedagógicas y de investigación en este campo. Los resultados de dichas investigaciones señalan múltiples causas de los diversos niveles de aprendizaje (memorístico, creativo, innovador), relacionados con aspectos que van desde el conocimiento de la disciplina que se enseña hasta la aplicación de diferentes alternativas de enseñanza-aprendizaje, sin dejar de lado otros como concepciones, contextos, actitudes y habilidades, tanto de estudiantes como de profesores.

Se ha mencionado que las practicas educativas deben ir acorde con los tiempos, la tecnología, pero sobre todo que estén centradas en el trabajo de los alumnos, que se transformen en entes activos de su propio aprendizaje y que este aprendizaje sea efectivo, eficiente y eficaz; que él sea capaz con lo aprendido de resolver cualquier problema que se presente.

¿Podemos en la escuela ensañar a resolver problemas?, ¿podemos lograr aprendizajes significativos resolviendo problemas?, ¿Cómo hacer que nuestras practicas sean amables, más familiares y naturales para nuestros alumnos ¿se pueden enseñar contenidos específicos solo resolviendo problemas?, ¿Cuál es la función de este tipo de metodologías?

La gran mayoría de estas metodologías fueron desarrolladas en diferentes escuelas de casa de educación superior, muchas veces alejadas del quehacer pedagógico, que se cuestionaron la forma en que formaban a sus futuros egresados, por ejemplo las ABP, la resolución de problemas y otras conocidas como metodologías activas de aprendizaje.

En este contexto es donde los profesores deben identificar las necesidades de adaptación, de conocimientos requeridos y de cómo se aplicaran dichos conocimientos cuando el alumno se ponga en contacto con la realidad. Es aquí donde estas metodologías activas sobran vigencia, pero su aplicación requiere de un elevado grado de implicancia por parte de los alumnos. (Canós y Mauri, 2005)

Una de las metodologías activas es la resolución de problemas, y antes de describir en que consisten y como se aplican se hace necesario dejar en claro algunos conceptos importantes.

¿Qué es un problema?

Problema, según Parra (1990:22 establece que "un problema lo es en la medida en que el sujeto al que se le plantea (o que se plantea él mismo) dispone de los elementos para comprender la situación que el problema describe y no dispone de un sistema de respuestas totalmente constituido que le permita responder de manera inmediata".

Dentro de la Psicología cognitiva se puede tomar como punto de partida la definición de problema aportada por H.A.Simon(1978): "una persona se enfrenta a un problema cuando acepta una tarea, pero no sabe de antemano como realizarla. Aceptar una tarea implica poseer algún criterio que pueda aplicarse para determinar cuando se ha terminado la tarea con éxito" o también la que proponen Chi y Glaser (1986): "un problema es una situación en la que se intenta alcanzar un objetivo y se hace necesario un medio para conseguirlo"

De acuerdo a las anteriores definiciones un problema va acompañado siempre de una cierta incertidumbre y en ese sentido podemos llamar "resolución de problemas" al proceso mediante el cual la situación incierta es clarificada implicando siempre la aplicación de conocimientos por parte del sujeto que resuelve.

Desde una perspectiva histórico-psicológica ha habido dos aportes respecto a el origen de la resolución de problemas: la del paradigma asociacionista (el problema se resuelve por ensayo /error, después de haber resuelto una serie de problemas similares, sin embargo este tratamiento es superficial y confuso) y la segunda la Psicología de la Gestalt (va mas allá de una mecánica reproductiva, la resolución implica relacionar diferentes aspectos y captar como todas las partes del problema encajan para satisfacer las exigencias del objetivo, lo que implica reorganizar los elementos de la situación problemática y en consecuencia resolver el problema (R. Mayer,1986).

La corriente más fuerte y con mayor influencia en el campo de la resolución de problemas, dentro del marco de la Psicología cognitiva (enmarcada en la corriente denominada constructivismo), es la conocida con el nombre de Procesamiento de la información desarrollada desde hace unos 20 años a partir de las aportaciones de A.Newell y H.A. Simon. En este marco teórico, la resolución de problemas se considera como una interacción entre el sistema de procesamiento de la información, el sujeto que soluciona problemas, y el ambiente de la tarea.

El punto más relevante del tema es que el proceso de resolver un problema depende fundamentalmente del contendido específico del problema y de la representación mental que el estudiante tenga de este. Todo lo anterior esta basado en las teorías de Ausubel, donde la resolución de un problema es un proceso donde se deben crear significados a través de la relación de los nuevos contenidos y los esquemas antiguos que se posean.

¿Qué nos dice la didáctica de las ciencias respecto a la resolución de problemas?

Desde el campo de la Didáctica de las Ciencias la pregunta que nos hacemos es: ¿Qué es un problema?, la cual podemos dividirla en otra interrogantes como: ¿Qué es un problema para los estudiantes?

La respuesta parece simple pero no lo es tanto, un problema para los alumnos es cualquier situación cualitativa o cuantitativa que se les plantea dentro del contexto escolar y a la cual tienen que dar una solución.

Para los expertos un problema es una tarea que, de entrada, no tiene solución evidente, y como consecuencia exige investigación. En el marco de la enseñanza institucionalizada, el objetivo principal que suele adjudicarse a la tarea de resolver problemas es que el estudiante aprenda contenidos en un sentido amplio de la palabra: contenidos conceptuales, de procedimientos y actitudinales.

Otra cuestión relevante que se plantea dentro del marco educativo es que un determinado problema existe en función de la persona que tiene que resolverlo, y en esta línea hay que destacar, por sus implicaciones didácticas, que lo que para los estudiantes es un problema para el profesor es un ejercicio en el sentido de que conoce, a priori, cual es la solución y el camino para llegar a ella.

La siguiente pregunta que se puede formular es: ¿Por qué realizar actividades de resolución de problemas? La respuesta que han dado algunos expertos se apoya en diferentes tipos de argumentos (Martínez Aznar, 1990):

• Educativos: la resolución de problemas constituye un procedimiento activo de aprendizaje donde los alumnos son los protagonistas. Puede resultar una tarea altamente motivadora colaborando eficazmente a modificar las preconcepciones que puedan presentar.

• Científicos: los alumnos tienen la ocasión de familiarizarse con el modo en que "trabajan los científicos" haciéndose conscientes de que la finalidad primordial de la Ciencia es precisamente resolver los problemas que el hombre se ha ido planteando en el curso del tiempo. Este tipo de tareas va a favorecer en ellos actitudes científicas como la curiosidad, la perseverancia etc.

• Ideológicos: Con actividades de resolución de problemas se pretende que los alumnos traspasen los límites de la escuela y se familiaricen con problemas del mundo real. En este sentido los problemas que se plantean en la clase deberían ser relevantes desde un punto de vista tecnológico y social.

¿En qué consiste la resolución de problemas?

Diferentes autores conciben la resolución de problemas de diversas maneras. Para Garret por ejemplo, resulta más afortunado referirse a "enfrentarse" a un problema que a "solucionarlo"; en ese sentido considera que el enfrentarse a un problema implica un proceso de pensamiento creativo

Frazer por su parte, considera que la resolución de problemas constituye un proceso en el cual se utiliza el conocimiento de una determinada disciplina, así como las técnicas y habilidades de ella para salvar la brecha existente entre el problema y su solución.

Otros autores como Kempa (1986) consideran que la resolución de problemas constituye un proceso mediante el cual se elabora la información en el cerebro del sujeto que los resuelve; dicho proceso requiere el ejercicio de la memoria de trabajo así como de la memoria a corto y largo plazo, e implica no sólo la comprensión del problema sino la selección y utilización adecuada de estrategias que le permitirán llegar a la solución.

Para otros autores la resolución de problemas podría ser el proceso mediante el cual se llega a la comprensión de una situación incierta inicialmente, para lo cual se requiere tanto la aplicación de conocimientos previos, como de ciertos procedimientos por parte de la persona que resuelve dicha situación.

Al respecto Novack plantea por su parte, que la resolución de un problema implica además la reorganización de la información almacenada en la estructura cognoscitiva de la persona que lo resuelve, es decir, que hay aprendizaje, modificándola (Novack; 1982, 1988).

Como resultado de todo lo anterior, se han presentado diferentes propuestas de modelos de enseñanza-aprendizaje de las ciencias basados en la resolución de problemas, en cualquiera de sus enfoques. De cualquier forma, los siguientes aspectos se registran como centrales y se considera que deben ser tenidos en cuenta en la resolución de problemas como parte integrante de las estrategias de enseñanza de las ciencias:

• Compresión del área de conocimiento de a cual fue extraído el problema, es decir, la existencia de un dominio de conocimiento.

• El modelo de resolución deberá ayudar al alumno a plantear hipótesis, así como también a diseñar e implementar estrategias o experimentos que le permitan corroborar o improbar dichas hipótesis.

• La comprobación de la solución constituye la fase final del proceso de solución.

• Los problemas seleccionados deberían ser tomados de una situación natural.

Las variables que inciden en la resolución de problemas pueden clasificarse en tres grandes grupos dependiendo de que tengan que ver con:

• La naturaleza del problema (precisión, univocidad, estructura, complejidad formal, demanda de la tarea, carácter abierto o cerrado, etc),

• El contexto de la resolución del problema (manipulación de objetos reales, consulta a otras fuentes de información, tiempo de resolución, etc)

• El sujeto que soluciona el problema (habilidades cognitivas, creatividad, conocimiento teórico, factores personales, etc.) [Perales, 1993]. Estas últimas variables pueden interaccionar con las variables relacionadas con la naturaleza del problema (abierto o cerrado), con lo que el cuadro anterior se complica [Martínez y Varela, 1997].

Existe un consenso casi general en que para resolver efectivamente problemas es conveniente seguir los pasos clásicos de planteamiento, solución y comprobación, [Kempa, 1986]. En el proceso de resolución el sujeto que aprende tiene que movilizar sus conocimientos en un dominio determinado, a la vez que aplica determinados procesos mentales. El resultado sería, por una parte, una solución y, por otra, un aprendizaje adicional. La resolución de problemas implicaría, tanto una activación y movilización de los conocimientos relevantes, como un aprendizaje de nuevos conocimientos y habilidades [Perales, 2000].

¿Cómo aplicamos la resolución de problemas en el aula?

Conocer los fenómenos científicos contribuye a entender e interpretar el mundo que nos rodea. Tradicionalmente, se ve la resolución de problemas como la aplicación de fórmulas y relaciones entre algoritmos. La resolución de problemas parece ser una estrategia intrínseca al aprender ciencias a partir de la necesidad de resolver situaciones que requieren planteamientos nuevos desconocidos hasta ahora (la verdadera ciencia).

Entonces, ¿Por qué no se hace lo mismo en la escuela?, ¿Por qué ciencia de plumón y pizarra?, ¿están preparados los alumnos para afrontar este método?, ¿Y los profesores?. La bibliografía y las investigaciones señalan que es necesario que los estudiantes, en su formación, tengan ocasión de enfrentar problemas (sencillos, pero con un importante componente, que sean contextualizados), esto con ayuda del profesor y que puedan ensayar estrategias de solución, lo que va a contribuir a ampliar sus conocimientos.

La idea es que, para aprender hay que problematizar lo teórico, los ejercicios y las actividades que se plantean en las clases. Hay que hacer énfasis en el hecho de que "resolver problemas científicos" no significa una "tarea de hacer", sino "una actividad científica verdadera", con la cual, los estudiantes construyen los nuevos conocimientos que se consideran fundamentales para desempeñarse como profesionales competentes en el campo de las ciencias.

Si bien, investigaciones sugieren que el aprendizaje a partir de problemas es un medio disponible para desarrollar potencialidades en los la forma en la cual éstos se presentan, conduce a los estudiantes a resolverlos de manera mecánica y sin razonamientos evidentes y sin profundización en el contenido del mismo, un problema científico debe requerir un procedimiento de reflexión sobre la consecuencias de los pasos que serán tomados Es común, que tanto profesores como estudiantes confundan ejercicio con problema. Esto ocurre precisamente porque los docentes no reconocen las características de los problemas en cuanto a su nivel de dificultad y desde los procedimientos utilizados para su resolución, elementos que no encontramos en un ejercicio. (García, 2003). Es por esto que las clases en la cuales predominen estrategias en resolución de problemas, deberían generar cambios positivos en los aprendizaje de los estudiantes, promoviendo y consolidando nuevas formas de raciocinio. Los profesores deberían proponer a sus alumnos verdaderos problemas y no ejercicios "tipo". Estos auténticos problemas deben ser diseñados de tal manera que puedan resolverlos a la vez que evolucionan los conceptos previos, el lenguaje y las experiencias que le proporcionan evidencias). De esa manera el profesor deberá ultrapasar la enseñanza de la resolución de problemas, pasando de esa manera, a enseñar a su estudiante a proponerse problemas a si mismo, transformando la realidad en un problema que merezca ser estudiado

Cuando hablamos de problema, nos referimos a una situación que presenta una oportunidad para los alumnos de poner en juego los esquemas de conocimiento, que exige una solución que aun no se tiene y en la cual se deben hallar interrelaciones expresas entre un grupo de factores o variables. (García, 2003). A medida que las situaciones en un problema se van ampliando, la solución del problema representa para el estudiante una demanda cognitiva y motivacional mayor.

En el proceso de resolución del problema, las preguntas juegan un rol fundamental. Márquez y Roca (2006) Señalan que identificar preguntas y plantearse problemas forma parte del proceso de "hacer ciencias". Las buenas preguntas desarrollan los conocimientos que los estudiantes pueden utilizar para empezar a resolver el problema (mediante su "modelo teórico") y que, gracias a las buenas preguntas en la resolución de problemas y a las explicaciones del profesor y de la bibliografía adecuada, pueden evolucionar hasta alcanzar la meta final, es decir, la resolución del problema y el nuevo "modelo", enriquecido con nuevas entidades científicas, nuevos lenguajes y nuevos criterios sobre qué se debe o qué no se debe hacer. Se desarrollan así las competencias de pensamiento científico de los estudiantes.

¿Existe algún inconveniente o barrera que dificulte la aplicación y el buen desarrollo de esta metodología?

Como toda estrategia metodológica, tiene sus pros y sus contras, no existe la "panacea" educativa que me asegurara 100% de aprendizajes significativos. En el ámbito de la resolución de problemas también existen estos inconvenientes.

• La comprensión inicial del enunciado del problema es considerada indispensable en todas las propuestas metodológicas que ofrece la investigación educativa. Las diferentes redacciones que puede adoptar un mismo problema, constituyen un factor significativo en los resultados obtenidos. Se pueden encontrar dificultades relacionadas con la extensión total o con las diversas frases, con la complejidad gramatical, con el vocabulario utilizado, etc. Los cambios de una sola palabra, pueden dificultar la apropiación del problema por el estudiante, así como lo hacen la estructura de las frases, o el uso de formas negativas. Todo profesor puede fácilmente comprobar o refutar estas conclusiones, presentando un mismo problema de diferentes formas".

• Los alumnos, deben ser "entrenados" para sacar el mayor provecho de sus conocimientos. Se deben desarrollar las capacidades de investigar, formular hipótesis, filtrar información, trabajo en equipo, planificar, organizar, sintetizar, analizar.

• Los profesores, deben aprender a no ser los principales actores del proceso. Deben dejar ser, deben dar cuerda a sus alumnos, pero con cautela. El es el experto y debe guiar para que sus estudiantes no se alejen del objetivo inicial.

• La evaluación. Los profesores en estos días no evaluamos, calificamos. Por ende debemos aprender a evaluar este tipo de de estrategias. No es fácil, de hecho es mucho más complicado que el en el método tradicional, pero mucho más enriquecedor, pues se van evaluando procesos, y progreso. Se deben usa pautas de cotejo, mapas conceptuales, cuestionarios, exámenes basados en problemas.

• Las preguntas. Los profesores debemos instruirnos y practicar en el área de confección de preguntas. Tampoco es una tarea fácil, pues estas deben ser claras, entendibles y que apunten al contendido que nosotros queremos abordar

• El tiempo, trabajar con este tipo de estrategias requiere de tiempo y de la preparación de material y de actividades de aprendizaje (de introducción, exploración, síntesis y transferencia). Lo cual requiere mucho más tiempo (por lo menos al principio)

• El miedo al cambio. Es fácil seguir desarrollando lo "que por años ha funcionado", pero esta en juego el desarrollo de nuestros alumnos, por eso no le encuentran sentido a una ciencia chata, aburrida y fuera de contexto.

• Cambio curricular. Las unidades didácticas desarrolladas debería sufrir una reducción didáctica, en donde se desarrollen temas claves para la enseñanza de una u otra asignatura y de ahí diversificar.

• El ostracismo curricular. Con este me refiero a que los profesores no tienden al trabajo interdisciplinario, ¿no sería mucho más provechoso para un alumno que un problema lo pudiera solucionar del punto de vista químico, pero también del físico?, es ahí donde se dará cuenta que lo que sabe le sirve para desenvolverse en el medio.

Conclusión

La resolución de problemas puede enfocarse con diferentes marcos, siendo el más utilizado en la actualidad el de Ausubel, que se justifica por tener una posición constructivista claramente orientada hacia la enseñanza. El poder o no resolver un problema no depende solo de conocimientos, sino también de cómo utilizamos dichos conocimientos, de forma de tomar el camino más adecuado (de muchos que pueden haber) para así facilitar su solución. Lo más importante es el nexo entre la estructura cognitiva del alumno y la nueva información que se entrega y se investiga. Para poder resolver un problema utilizando los conocimientos que posee, estos deben haber sido aprendidos significativamente. Pero paralelamente deben manejar algunas habilidades y estrategias, para lo cual estos deben ser instruidos ( lo mismo que los docentes, quienes se transforman en facilitadores, guías y toman un papel secundario (en el buen sentido) en el aprendizaje de sus alumnos, quienes se transforman en los principales actores del proceso

En resumen, de acuerdo con todo lo dicho hasta aquí, cabe esperar que los alumnos que mejor resuelven los problemas tengan las siguientes características:

1. Mayor conocimiento previo sobre la materia del problema.

2. Más habilidad de razonamiento formal.

3. Más cantidad de conceptos y de relaciones entre ellos (sobre la materia del problema) en la memoria a largo plazo, es decir, más conocimiento conceptual.

4. Más capacidad de memoria a corto plazo.

5. Mayor aptitud para procesar la información del enunciado del problema y para encajarla dentro de los esquemas de conocimiento.

6. Mejores estrategias de estudio que comporten un procesamiento más profundo de la información presentada: estructuración, integración, organización y selección de los contenidos.

• No olvidemos:

• En el mundo cotidiano, el primer paso y en ocasiones en más difícil antes de resolver un problema, es el reconocimiento de que ese problema existe.

• En el mundo cotidiano, resulta más difícil identificar el problema que resolverlo

• En el mundo cotidiano, los problemas están mal estructurados

• En el mundo cotidiano, los problemas no tienen una única solución e incluso los criterios de definirían cual de todas es la mejor solución, no siempre están claros.

• En el mundo cotidiano, los problemas dependen al menos tanto del conocimiento oficial como del extraoficial.

• En el mundo cotidiano, la resolución de problemas importantes, genera consecuencias significativas.

• En el mundo cotidiano, los problemas suelen resolverse en grupo

• En el mundo cotidiano, los problemas suelen ser complicados, confuso y persistentes

Bibliografía

• 1. Lourdes Canós Darós y Jordi J. Mauri Castelló. Metodologías activas para la docencia y aplicación de las nuevas tecnologías: una experiencia, rescatado el 5 de diciembre de 2008 en http://w3.iec.csic.es/ursi/articulos_gandia_2005/articulos/otros_articulos/462.pdf

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• 5. Martínez, M.M.; Varela, M.P. (1997) La interacción de las características cognitivas en la capacidad de los alumnos para resolver problemas de Física. Comunicación presentada en el V Congreso Internacional sobre Investigación en la Didáctica de las Ciencias, Universidad de Murcia: Murcia.

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• 9. Resolución de problemas (enseñar a pensar) rescatado el día 5 de diciembre de 2008. http://educacion.idoneos.com/index.php/345898

Autor:

Rodolfo Alejandro Cruzat Cruzat

Profesor: Iván Sánchez Soto

Asignatura: Diseño – Experimentación e Innovación de Materiales

Programa de Magíster en Enseñanza de las Ciencias Mención Química

Universidad del Bío – Bío

Diciembre de 2008.