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