El aprendizaje de la ciencia en la enseñanza media (página 2)

Los grupos anteriores, a su vez,  se subdividieron en otros dos grupos, considerando su dependencia. El cuadro 3 muestra la situación:

            Cuadro 3: Distribución de frecuencia según modalidad de docencia y dependencia

De lo anterior, resulta evidente que el 55% de los alumnos está recibiendo enseñanza de Ciencia con procedimientos o modalidades diferentes a la enseñanza con métodos experimentales, tal como se ilustra en el gráfico

La enseñanza de la Ciencia, concibiendo a esta como un producto elaborado por otras personas, es opuesta a la concepción de enseñarla como un proceso. En el primer caso las probabilidades de detectar alumnos dotados para la Ciencia o de talentos fácilmente desarrollables o de  motivar estudiantes para que se dediquen a la Ciencia, son muy remotas; sin embargo, con el segundo caso, esas probabilidades aumentan significativamente.

Los estudiantes deben aprender Ciencia[2], la mayoría de ellos lo hace  por vías distintas a la realización de experimentos didácticos (cuadro 3), y el personal docente posee el título profesional correspondiente (cuadro 4) y tiene experiencia docente (cuadro 5). De estos hechos surge un relevante problema didáctico: cómo enseñar ciencias sin emplear experimentos y, sin embargo, lograr formación intelectual similar o equivalente a la lograda cuando se utilizan experimentos.  

El problema anteriormente planteado supone que los experimentos realizados en las clases tienen un buen nivel de eficiencia en cuanto aprendizajes en los alumnos. Este tema será analizado en el más adelante, en este mismo documento

Sujetos

La docencia implica directamente a profesores, alumnos, al resultado de la interacción entre ambos, es decir, los aprendizajes en diversas áreas de la estructura cognitiva y en las modificaciones que está tiene como efecto de nuevos aprendizajes.

Rasgos relevantes se señalan en los párrafos siguientes.

1.1.   Personal Docente.

Los profesores que aceptaron ser observados en sus clases tienen títulos  otorgados por universidades, las cuales los acreditan como profesores de  asignaturas comprendidas en el área de Ciencia. La distribución de frecuencia se muestra en el cuadro 4

El cuadro 5 ilustra la distribución de los años de obtención del título. La mayoría de ellos, 16 profesores que representan el 76% del total, se titularon en un periodo de hace 15 a 25 años atrás, lapso muy atípico en la vida universitaria y/o en los centros formadores de pedagogos [3]

                Cuadro 4                                                     Cuadro 5

Es interesante observar la distribución de edades y años de servicio, ambos a diciembre de 2.000, como también la concentración de horas de trabajo en el establecimiento en que se realizó la observación y registro de la docencia. Se muestra en los cuadros  6, 7 y 8

            Cuadro 6                                  Cuadro 7                                  Cuadro 8

Este grupo de profesores tiene un importante potencial de desarrollo, teniendo presente que:

·         Cerca del 50% de ellos tiene 40 años o menos de edad, por lo tanto, estarán trabajando durante los próximos 15 o 20 años.

·         El 43% tiene entre 5 y 15 años de servicios, por lo que ya han alcanzado la madurez profesional necesaria para la eficiencia pedagógica.

·         Estuvieron dispuestos a que sus clases fueran observadas y registradas y, por lo tanto, analizadas y criticadas, lo cual implica, suponemos, la disposición a tomar en cuenta las opiniones del observador.

·         Hay disgregación en las horas contratadas. El 76% de los docentes tiene menos de 30 horas de clases semanales contratadas en los establecimientos educacionales investigados. Deben completar horario con clases en otro liceo, lo cual atenta contra la eficiencia.

1.2.   Alumnos.

La docencia se impartió a 870 estudiantes de enseñanza media. En los cursos respectivos había alumnos repitientes y otros llegados ese año al curso; ambos grupos son poco relevantes, por lo que su presencia no constituye una variable gravitante en las conclusiones.  El detalle se muestra en el cuadro 9

                  Cuadro 9 :  Alumnos: Dependencia y matrícula de cursos

Los rangos de edad de los estudiantes tampoco resultan ser diferentes a los rangos etáreos de cualquier curso del mismo nivel de otro liceo, por lo tanto, el factor madurez asociado a edad cronológica se puede descartar como variable que permita diferenciar rendimientos. Cuadro 10

                        Cuadro 10: Distribución de frecuencia de edades de los alumnos

1.3.   Resultados de aprendizajes

El criterio para cuantificar  los resultados de los aprendizajes fueron las notas obtenidas por los alumnos, en la escala oficial del Ministerio de Educción de Chile (MINEDUC) de 1,0 a 7,0

Este criterio es válido con los siguientes supuestos:

-  Las notas reflejan lo aprendido por los estudiantes

-  Las pruebas y otros instrumentos usados para asignar notas, están bien construidos.

-  Existe coherencia entre la modalidad de enseñanza, el área que se enfatiza en la docencia y los instrumentos de evaluación utilizados

-  La diversidad de establecimientos educacionales, de profesores y cursos involucrados en la medición, anula las diferencias significativas que se producen en los casos particulares: aquellas que se mantienen son poco relevantes para los efectos del análisis y del tema estudiado.

Desde el punto de vista de la Psicología del Aprendizaje, las diversas asignaturas del Plan de Estudios se pueden agrupar en conjuntos, el aprendizaje de cada uno de ellos pone en acción las mismas operaciones intelectuales e invariantes funcionales, y, cuando no son las mismas sí son equivalentes.

En consecuencia, la comparación de las notas obtenidas por los alumnos en cada conjunto de asignaturas, ilustra:

a)     Las semejanzas o diferencias entre los aprendizajes

b)    El área intelectual que se enfatiza en los aprendizajes   

c)     Las exigencias que se pone a la memoria

Se registraron notas de Biología, Física y Química, cuyo conjunto se denominó "Ciencias". El conjunto de las notas de Historia y Castellano constituyen el conjunto "Letras".

Las diferencias entre los conjuntos "Ciencias" y  "Letras"  señalan las diferencias entre aprendizajes de ellos; esta afirmación se sustenta en el hecho que, por la naturaleza misma de las asignaturas, los aprendizajes inherentes a cada una ponen en acción estilos, operaciones y procedimientos diferentes, los cuales se forman durante y como consecuencia de los aprendizajes que ellos mismos posibilitan.

Las notas se distribuyeron usando ocho rangos, la mayoría de ellos con una amplitud de 0.4 puntos, con la excepción de los rangos extremos: bajo 4.0 y sobre 6.9.

Los cuadros 11 ilustran los porcentajes de frecuencia de distribución de notas en cada rango

Cuadro 11 – a:      Grupo C/E – % de frecuencia de notas por rango

Cuadro 11 – b: Grupo S/E – % de frecuencia de notas por rango

Al analizar las cifras tenemos que en los rangos <4  hasta 5.0 – 5.4  hay mayor cantidad de notas en el grupo S/E. Esta situación se revierte en los rangos de notas iguales y superiores a 5.5 en los cuales hay mayor cantidad de notas en el grupo C/E

Similar situación se presenta en el conjunto Matemática.

Las diferencias en las frecuencias de notas en los rangos bajo 5.5 las interpretamos como diferencias en los aprendizajes de los alumnos en los temas de ciencias y en las formas de razonamiento que exigen las respuestas pedidas en las evaluaciones, es decir, los alumnos del grupo S/E tuvieron mayor frecuencia de respuestas erradas[4] que el grupo C/E.

Hemos adoptado como premisa el supuesto que las evaluaciones en la asignatura de matemática requieren de razonamiento lógico, secuencial, e integrado, y por ende, de utilización de conceptos anteriores, lo cual las acerca al tipo de razonamiento requerido en la Ciencia. De esa premisa emana un segundo supuesto: que las notas de Matemática sirven de indicador del tipo de razonamiento que predomina en las otras asignaturas: más cercano a Letras o más cercano a Ciencias.

Para estimar lo anterior, establecimos las desviaciones de los porcentajes de frecuencia de notas de cada rango entre Matemática-Ciencias y Matemática-Letras. El cuadro 12 muestra las desviaciones.

                                   Cuadro 12:  Desviaciones estándar de los porcentajes de notas por rango

El gráfico de la página siguiente ilustra las tendencias de las desviaciones estándar. Se observa claramente que las desviaciones más bajas entre Matemática y los conjuntos de Ciencias y Letras corresponden al grupo C/E. Es decir y conforme a la premisa establecida anteriormente, el grupo que realiza experimentos  (C/E) tiende a utilizar estilos de razonamiento secuenciado, apoyado en la lógica formal, estructurado y con empleo de conceptos  adquiridos con antelación.

El gráfico muestra, además, que la más baja desviación es la de Matemática-Ciencias en el grupo C/E, de  donde desprendemos que el razonamiento secuencial, con una cierta ordenación de lógica formal y estructurado, se logra mejor al realizar experimentos. Esto también se refleja en las evaluaciones del conjunto Letras, en la medida que las respuestas a las preguntas de las pruebas pueden haber requerido de razonamientos del tipo antes caracterizado, la similitud en las formas de las curvas lo demuestra

El grupo S/E Matemática-Letras tiene una mayor desviación del estilo de pensamiento  tipificado en el párrafo anterior, especialmente en el rango de notas bajo 4. Resulta claro que los estudiantes razonan con estilos y/o procedimientos distintos; en el rango de notas 7 la desviación es similar a las de los otros subgrupos.

En el grupo S/E Matemática-Ciencias muestra elementos del estilo de razonamiento comentado,  en los rangos de notas 5.5 y superiores aparecen desviaciones relativamente bajas, una interpretación es que los alumnos que logran notas en esos rangos utilizan razonamiento científico.

El potencial de desarrollo de razonamientos científicos  se está desaprovechando. En el rango de notas 7, las desviaciones son casi iguales, lo que significa que el estilo de pensamiento empleado por los estudiantes satisfizo los requerimientos de las evaluaciones, y, además, es evidente que no es resultado del trabajo de clases, sino que se debe a otros factores

Docencia

1.4.   Con realización de experimentos

En el punto 2 se mostró que el 45% de los alumnos aprende ciencias a través de experimentos.  Sin embargo, el experimento no es autotelético ni implica, por su mera realización, aprendizajes de Ciencia[5]; estos se logran cuando confluyen la experimentación y otras acciones tanto del profesor como del alumno.

El éxito en los aprendizajes de cualquier experimento de ciencias de nivel escolar tiene como condición que los alumnos:

a)     Sepan para qué se realiza el experimento, cuál es el problema o pregunta que se busca responder.

De ese modo, el experimento tiene sentido, no es una mera actividad que hay que hacer por acatamiento de las instrucciones del profesor o porque el resto del curso está haciendo lo mismo o por el temor a sanciones negativas.

Si, además,  el problema es de interés para los alumnos, su motivación  por experimentar aumenta.

b)    Tengan elaborada una o más hipótesis referidas al problema investigado.

c)     Identifiquen las variables que están operando en el fenómeno o proceso.

d)    Controlen esas variables, de modo que los resultados obtenidos puedan ser atribuidos a una, y sólo a una, de ellas.

e)     Tengan establecidas la secuencia de pasos que deben seguir.

Se trata de saber que acción se hace antes que otra (ejemplo obvio: antes de calentar agua, hay que encender el mechero) y por qué debe hacerse antes.

Después de ejecutada la acción, puede haber dos o más acciones alternativas; pues bien, los alumnos deben optar entre ellas orientados por el objetivo del experimento: Hay una suerte de anticipación de la consecuencia de cada una de ellas

f)     Obtengan conclusiones o inferencias que emanen directamente de los resultados experimentales

g)    Integren sus conclusiones a cuerpos de conocimientos de mayor amplitud, tales como principios, teorías o leyes.

En los grupos investigados, se encontró que el proceso de experimentación tiene deficiencias significativas. Así, en relación a:

4.1.1       Plan del experimento

Muy importante es que el experimento tenga sentido para los alumnos. En su génesis, es decir, de dónde surgen las interrogantes que serán respondidas por vía experimental, la alternativa más eficiente es generarlas desde la Observación de un fenómeno o un proceso.

En el proceso de Observar, el  89% de los alumnos hicieron comparaciones, del tipo  "…tanto como…"   y el 78 % hizo algún tipo de medición. Esto señala que la observación puede ser mejorada, ya que un número significativo de alumnos no disponen de las destrezas necesarias para que sus observaciones sean fructíferas. La observación es una conducta que debe ser aprendida, de manera que de ella surjan interrogantes que puedan llegar a ser problemas de investigación.

El 100% de los alumnos investigados realizaron observaciones para llegar a plantear problemas.

El 67% de los alumnos plantearon el problema de investigación, en tanto que el 56% formuló hipótesis para esos problemas.

El 33% de los alumnos que hicieron observaciones no llegaron a plantear problemas; de aquellos que los plantearon, el 11% no formuló hipótesis.

Resulta evidente que en el proceso de experimentar hay serias deficiencias y pérdida de oportunidades de desarrollo para los alumnos.

Estas cifras, preocupantes, se ven corroboradas por lo que ocurre durante la realización del experimento mismo.

§  El 100 % de los alumnos dice saber para qué lo están haciendo.

§  El 40%  de alumnos conoce la secuencia de pasos.

§  El 40% de los alumnos ha identificado las variables que están operando

§  El 40% de los alumnos tiene controladas esas variables.

Los porcentajes de alumnos que conocen la secuencia de pasos y que han identificado y controlado las variables son muy cercanas, lo cual no significa que sean los mismos alumnos en ambos casos. Sin embargo, lo más probable es que del grupo que hizo las observaciones, haya surgido el grupo de los que  plantearon el problema, y que de ellos apareció el grupo de los que formularon las hipótesis.  

Si así fuera, las pérdidas operacionales de oportunidades de aprendizaje aumentan, pues las mermas producidas en los grupos aumentan la cantidad de alumnos que no están aprendiendo

4.1.2       Trabajo en grupos

En el grupo de establecimientos C/E, la experimentación se hizo en clases regulares, con el curso organizado en grupos. Hubo 66 grupos, todos ellos fueron observados y se tomaron los registros pertinentes.

Los grupos de trabajo tuvieron funcionamiento independiente uno de otro, aunque posteriormente el curso se constituyó como tal para la "Puesta en Común".

En los grupos de trabajo los integrantes asumen diferentes roles; se buscó identificar la presencia del rol de líder notorio; dicho rol permite suponer que el grupo tiene conducción. Encontramos que en el 66% de los grupos, el rol de líder fue evidente y, por lo tanto, el 44% (22 grupos) no tuvo conducción clara a la vista del observador.

Se investigó el comportamiento de los alumnos en el grupo durante las actividades, centrando la atención en aquellos estudiantes que entregaron opiniones acerca del trabajo y aquellos que ejecutaban acciones en o por el grupo, tales como pipetear, hacer conexiones, leer los registros, etc.,  El resultado fue:

§  75% de los alumnos opinaban

§  78% de los alumnos ejecutaban acciones

En muy significativo que más del 20% de los alumnos estuvo al margen del trabajo. Para esos alumnos existen elevadas probabilidades que los aprendizajes logrados tengan predominio de la memoria, y escaso desarrollo de las formas de razonamiento inherentes a la Ciencia. Esos alumnos podrían ser aquellos que obtienen notas bajo 4.0 en el grupo C/E [6]

Hubo estudiantes que se limitaron a hacer lo que otros decían que había que hacer, esto en sí no es extraño ni debe constituir motivo de preocupación, puesto que se desempeñaron como partícipes de la actividad grupal en el rol de ejecutores

1.5.   Sin realización de experimentos.

En esta situación está el 55 % del universo observado, tal como se expuso en el punto N° 2. Las cifras que se exponen al este capítulo se refieren al 55% ya referido.

Las clases fueron expositivas, tipo conferencia; en el 83% de ellas se utilizaron recursos audiovisuales, por lo tanto el 34 % del total de estudiantes recibió información con apoyo audiovisual.

La ausencia de experimentos se reemplazó, en algunos casos, por narraciones del trabajo de los científicos que condujo al descubrimiento o afirmación enseñada; en otros casos la información se entregó sin indicar la base o fuente de las aseveraciones que se hacían.

Las cifras son:

§  En el 42% de los cursos, se describió el experimento

§  En todos esos casos (42% de los cursos) en la descripción se identificaron las variables que operaban en el experimento.

§  En el mismo número de cursos, se indicó la manera cómo se controlaron esas variables

El principio de verdad basado en al autoridad del sujeto es incompatible con la ciencia, las afirmaciones son verdaderas no por que lo diga tal o cual persona, sino porque hay hechos que avalan o sustentan la afirmación. El criterio de verdad es la práctica, por eso la Ciencia no es dogmática, la actitud científica está muy alejada de la actitud basada en dogmas, la Ciencia no tiene artículos de fe sino que tiene afirmación respaldadas por hechos descritos de tal manera que cualquier persona con la formación suficiente puede repetirlos y/o refutarlos

Esto no se refleja en las clases de ciencias que tuvieron el 58% de los cursos. Los alumnos tienen como sustento de sus conocimientos la autoridad del profesor o del libro consultado, es el principio de Magíster dixit [7] aplicado a la docencia.

En aquellos cursos en los cuales se describió el experimento que produjo el conocimiento enseñado, además se señaló las variables en juego y su control. Es un muy buen paliativo de la ausencia de experimentos directos.

Formación de conceptos y conceptualización

La formación de conceptos es uno de los puntos culminantes del proceso de aprendizaje. En Ciencia los conceptos tienen niveles de complejidad, en el sentido de la amplitud de la clase que incluyen. Sobre conceptos se construyen Principios y sobre estos,  Teorías o Leyes, esta  secuencia es la Estructura de la Ciencia, indispensable para el carácter flexible y dinámico de la disciplina científica.

De lo anterior se desprende que, en la formación de conceptos, los procedimientos y actividades inherentes son relevantes. Algunos elementos de este tipo fueron medidos, los resultados son:

5.1  Relación con conceptos anteriores.

En el 38% de los cursos, los conceptos se presentaron relacionados explícitamente con conceptos enseñados antes. En los restantes cursos (62%) la presentación no tuvo relación explícita con los aprendizajes anteriores.

Este hecho constituye  un serio problema para lograr que los conocimientos de Ciencia conformen un cuerpo integrado y no aparezcan con información casi inconexa, amén de atentar contra la formación de autonomía en el pensamiento e inducir al dogmatismo inherente al espíritu de Magíster dixit.

El gráfico es muy elocuente: en la mayoría de los cursos, la vinculación con conceptos anteriores queda sujeta a la capacidad de cada estudiante, puesto que no se observaron acciones docentes al respecto.

5.2   Orden de presentación.

El orden de enseñanza de los conceptos obedece a tres criterios, cada uno tuvo diferentes cifras según la realización o no de experimentos.

v  Por orden de aparición en la presentación que hicieron los grupos de trabajo ante el curso o de algún alumno durante el trabajo del grupo. Este criterio se aplicó con la siguiente frecuencia

-  Grupo C/E: 60% de los cursos

-  Grupo S/E: 17% de los cursos, de aquellos que hicieron grupos de trabajo para disertación, investigación bibliográfica etc.

v  Conforme al orden en que aparecen en el Programa de Estudios. La frecuencia es la siguiente:

Partes: , 2, 3