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Construcción y matematización del concepto de onda y de fenómeno ondulatorios, en estudiantes de educación media, utilizando un modelo virtual

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Academic year: 2020

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(1)CONSTRUCCIÓN Y MATEMATIZACIÓN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DE FENÓMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN MEDIA, UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL. LUIS HERNANDO TAMAYO LLANOS. CÓDIGO: 0403172. UNIVERSIDAD DEL VALLE INSTITUTO DE EDUCACIÓN Y PEDAGOGÍA MAESTRÍA EN EDUCACIÓN, ÉNFASIS ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES SANTIAGO DE CALI OCTUBRE DE 2010.

(2) CONSTRUCCIÓN Y MATEMATIZACIÓN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DE FENÓMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN MEDIA, UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL. LUIS HERNANDO TAMAYO LLANOS. CÓDIGO: 0403172. TESIS DE MAESTRÍA. Director de La Tesis Dr. ÁLVARO PEREA, Ph.D.. UNIVERSIDAD DEL VALLE INSTITUTO DE EDUCACIÓN Y PEDAGOGÍA MAESTRÍA EN EDUCACIÓN, ÉNFASIS ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS NATURALES SANTIAGO DE CALI OCTUBRE DE 2010.

(3) AGRADECIMIENTOS . En primer lugar, quiero agradecer a mi esposa Ana Milena, que con su silencio, amor, confianza y decidida colaboración apoyó incondicionalmente el logro de este objetivo.. . A mis hijas Carolina y Camila, que con un profundo amor son un motor en mi vida y mantienen viva la esperanza de lograr nuevos éxitos.. . A la Universidad Santiago de Cali, por haber apoyado mí proyecto de capacitación.. . Al Colegio Berchmans, Compañía de Jesús, por su valiosa formación Ignaciana que me brindó durante cinco años y por permitir realizar el trabajo de investigación en sus aulas.. . A mis hermanos y mis amigos que permanentemente me animaron con su inmenso cariño para no desfallecer.. . Al Licenciado Arnulfo Rojas Vidal por su generosa colaboración, quien con gran aprecio me ofreció sin restricciones su ayuda y puso a disposición su saber, su experiencia y el material presentado en las plataformas virtuales.. . Al Dr. Álvaro Perea, que con su indeclinable acompañamiento e incansable orientación me mostró con su mano extendida el camino y la dirección para alcanzar el logro.. . A Dios por permitirme luchar por perfeccionar mis conocimientos y emprender nuevos retos..

(4) CONTENIDO. pág.. RESUMEN............................................................................................................... 9 INTRODUCCIÓN................................................................................................... 10 CAPITULO 1 ......................................................................................................... 12 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ........................................................................... 12 1.1 INTRODUCCIÓN Y TERMINOLOGÍA .............................................................. 12 1.2 REFERENTES EPISTEMOLÓGICOS. MODELO COGNITIVO DE CIENCIA .. 12 1.3 REFERENTES PEDAGÓGICOS Y DIDÁCTICOS. MODELOS PEDAGÓGICOS..................................................................................................... 14 1.3.1 El aprendizaje significativo de David Ausubel (Ausubel D., 1983), un modelo centrado en el aprendizaje......................................................................... 16 1.3.2 Constructivismo genético - estructural de Piaget, (Piaget J., 1970, Cap.1). .. 18 1.3.3 Vygotsky (Vygotsky L., 1964) y sus aportes a la pedagogía......................... 20 1.3.4 Teoría de la actividad y su influencia didáctica. La actividad del profesor. .... 23 CAPITULO 2 ......................................................................................................... 31 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEÑANZA DE LAS ONDAS ........................................................................................................... 31 2.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 31 2.2 ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEÑANZA DE LAS ONDAS ........................... 33 CAPITULO 3 ......................................................................................................... 37 3. EL PROBLEMA Y LA METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN................... 37 3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................... 37 3.2 HIPÓTESIS....................................................................................................... 37 3.3 OBJETIVOS...................................................................................................... 37 3.3.1 Objetivo general............................................................................................. 37 3.3.2 Objetivos específicos ..................................................................................... 37 3.3.2.1 Objetivo específico 1 .................................................................................. 37 3.3.2.2 Objetivo específico 2 .................................................................................. 38 3.4 METODOLOGÍA UTILIZADA EN LA INVESTIGACIÓN ................................... 38 3.5 INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN PARA LA OBTENCIÓN DE DATOS. 39 3.5.1 Cuestionario de Diagnóstico .......................................................................... 39 3.5.2 Encuesta estructurada hecha a profesores de educación media y superior.. 39 3.5.3 Aplicación del modelo virtual y desarrollo de dos prácticas de laboratorio virtual ...................................................................................................................... 39 3.6 APLICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE INVESTIGACIÓN ..................... 40 CAPITULO 4 ......................................................................................................... 47.

(5) 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS ............................................................................. 47 4.1 ANÁLISIS DE LA ENCUESTA A MAESTROS ................................................. 47 4.2 ANÁLISIS A LAS RESPUESTAS DEL CUESTIONARIO DE DIAGNÓSTICO . 52 4.2.1 Fortalezas ...................................................................................................... 53 4.2.2 Debilidades .................................................................................................... 53 4.2.3 Análisis cuantitativo Grupo A, Tabla 6. Respuestas del Grupo A .................. 55 4.2.4 Análisis cuantitativo Grupo B, Tabla 8. Respuestas del Grupo B .................. 59 4.2.5 Análisis cuantitativo Grupo C, Tabla 10. Respuestas del Grupo C............... 63 4.2.6 Análisis cuantitativo Grupo D, Tabla 12. Respuestas del Grupo D................ 67 4.2.7 Análisis cualitativo Grupo A ........................................................................... 73 4.2.8 Análisis cualitativo Grupo B ........................................................................... 74 4.2.9 Análisis cualitativo Grupo C ........................................................................... 75 4.2.10 Análisis cualitativo Grupo D ......................................................................... 76 4.3 CUESTIONARIO DE CONTROL ...................................................................... 79 Diagrama B............................................................................................................. 83 Diagrama A............................................................................................................. 83 CAPITULO 5 ......................................................................................................... 98 5. PROPUESTA METODOLÓGICA Y PROGRAMÁTICA. ESTRATEGIAS PARA MEJORAR LA CONSTRUCCIÓN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DE FENÓMENOS ONDULATORIOS.......................................................................... 98 5.1 CONSTRUCCIÓN Y MATEMATIZACIÓN DEL CONCEPTO DE ONDA Y DE FENÓMENOS ONDULATORIOS, EN ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN MEDIA, UTILIZANDO UN MODELO VIRTUAL.................................................................... 98 5.2 PLATAFORMAS SUGERIDAS ......................................................................... 99 5.3 IDENTIFICACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE UNA ONDA ................. 100 5.4 PRÁCTICAS DE LABORATORIO VIRTUAL 1 Y 2 ......................................... 100 5.5 DEDUCCIÓN DE LA ECUACIÓN DE ONDA.................................................. 101 5.6 APLICACIÓN DEL CUESTIONARIO DE CONTROL ..................................... 104 CAPITULO 6 ....................................................................................................... 105 6. CONCLUSIONES E IMPLICACIONES DIDÁCTICAS .................................... 105 6.1 DESDE LA METODOLOGÍA UTILIZADA ....................................................... 105 6.2 DESDE LOS RESULTADOS OBTENIDOS .................................................... 108 6.2.1 Resumen de conclusiones........................................................................... 113 CAPITULO 7 ....................................................................................................... 115 7.1 ESTRATEGIA DE CONTINUIDAD DEL PROYECTO .................................... 115 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................... 116 CIBERGRAFIA.................................................................................................... 120 ANEXOS ............................................................................................................. 121.

(6) LISTA DE TABLAS pág. Tabla 1. Modelo pedagógico centrado en el aprendizaje ....................................... 16 Tabla 2. Resumen de respuestas a la pregunta No. 1. Encuesta a maestros ........ 48 Tabla 3. Resumen de respuestas a la pregunta No. 2. Encuesta a maestros ........ 49 Tabla 4. Resumen de respuestas a la pregunta No. 3. Encuesta a maestros ........ 50 Tabla 5. Resumen de respuestas a la pregunta No. 4. Encuesta a maestros ........ 51 Tabla 6. Respuestas del Grupo A.......................................................................... 55 Tabla 7. Análisis estadístico a respuestas del Grupo A.......................................... 56 Tabla 8. Respuestas del Grupo B........................................................................... 59 Tabla 9. Análisis estadístico a respuestas del Grupo B.......................................... 60 Tabla 10. Respuestas del Grupo C......................................................................... 63 Tabla 11. Análisis estadístico a respuestas del Grupo C........................................ 64 Tabla 12. Respuestas del Grupo D........................................................................ 67 Tabla 13. Análisis estadístico a respuestas del Grupo D........................................ 68 Tabla 14. Resumen de las preguntas que presentan dificultad .............................. 78 Tabla 15. Temas asociados a las preguntas que presentan dificultad ................... 78 Tabla 15. Respuestas del cuestionario de control Grupo A.................................... 85 Tabla 16. Comparación de variables Grupo A ........................................................ 86 Tabla 17. Respuestas al cuestionario de control Grupo B...................................... 87 Tabla 18. Comparación de variables Grupo B ....................................................... 88 Tabla 19. Respuestas al cuestionario de control Grupo C...................................... 89 Tabla 20. Comparación de variables Grupo C....................................................... 90 Tabla 21. Respuestas del cuestionario de control Grupo D................................... 91 Tabla 22. Comparación de variables Grupo D....................................................... 92 Tabla 23. Comparación de variables de los promedios totales ............................. 92 Tabla 24. Respuestas al cuestionario de diagnóstico del Grupo Universitario. ...... 94 Tabla 25. Comparación de variables Grupo Universitario ...................................... 95 Tabla 26. Respuestas al cuestionario de control del Grupo Universitario............... 96 Tabla 27. Comparación de variables Grupo Universitario ...................................... 97.

(7) LISTA DE GRÁFICOS pág. Gráfico 1. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico ... 57 Gráfico 2. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados por el Grupo A ....... 57 Gráfico 3. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico .... 61 Gráfico 4. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados por el Grupo B ....... 61 Gráfico 5. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico .... 65 Gráfico 6. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados Grupo C ................. 65 Gráfico 7. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico .... 69 Gráfico 8. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados Grupo D ................. 69 Gráfico 9. Comparativo entre Grupos. Promedio de porcentajes logrados analizando cada una de las variables de estudio. .................................................. 71 Gráfico 10. Comparativo entre grupos. Promedio de aciertos por variable ............ 71 Gráfico 11. Comparación entre los resultados obtenidos en el cuestionario diagnóstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 86 Gráfico 12. Comparación entre los resultados obtenidos en el cuestionario diagnóstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 88 Gráfico 13. Comparación entre los resultados obtenidos en el cuestionario diagnóstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 90 Gráfico 14. Comparación entre los resultados obtenidos en el cuestionario diagnóstico y en el cuestionario de control. ............................................................ 92 Gráfico 15. Comparación de los resultados promedios del grado obtenidos en el cuestionario diagnóstico y en el cuestionario de control......................................... 93 Gráfico 16. Resultados obtenidos por el Grupo universitario en el Cuestionario de diagnóstico. ............................................................................................................ 95 Gráfico 17. Comparación de los resultados obtenidos por el Grupo universitario en el cuestionario de diagnóstico y el cuestionario de control. ............................... 97.

(8) LISTA DE ANEXOS pág. ANEXO A. PLANEACIÓN PERIÓDICA I PERIODO 2009-2010 .......................... 121 ANEXO B. CUESTIONARIO DE DIAGNOSTICO ................................................ 126 ANEXO C. HOJA DE RESPUESTAS ................................................................... 128 ANEXO D. LABORATORIO VIRTUAL No.1 ........................................................ 130 ANEXO E. LABORATORIO VIRTUAL No 2 ........................................................ 134 ANEXO F. ENCUESTA A DOCENTES ................................................................ 138 ANEXO G. HOJA DE RESPUESTAS, CUESTIONARIO DE CONTROL ............. 140 ANEXO I. GUÍA DE ONDAS................................................................................. 145 ANEXO J. RESPUESTAS A ENCUESTA A DOCENTES .................................... 157 ANEXO K. TALLER DE ÓPTICA .......................................................................... 163 ANEXO L. TALLER DE ONDAS ........................................................................... 165 ANEXO M. 1DVD CON EL PROGRAMA: PHET: PHYSICS EDUCATION TECHNOLOGY - UNIVERSITY OF COLORADO (SOFTWARE LIBRE).............. 168 ANEXO N. 1DVD CON EL PROGRAMA: PROYECTO NEWTON, INSTITUTO DE TECNOLOGÍAS EDUCATIVAS (ITE), DEL MINISTERIO DE EDUCACIÓN, GOBIERNO DE ESPAÑA. .................................................................................... 169 ANEXO O. GUÍA DE LABORATORIO - CUBETA DE ONDAS ............................ 170 ANEXO P. TABLAS DE RESPUESTAS A LOS DOS CUESTIONARIOS. ........... 175.

(9) RESUMEN Uno de los aspectos más llamativos es que, de manera tradicional, la enseñanza del concepto de onda se encuentra limitada a clases magistrales, prácticas experimentales y demostraciones que aportan al estudiante un aprendizaje mecánico, memorístico y poco significativo, debido a la complejidad del mismo. Los docentes representan las ondas por medio de diagramas en el tablero eliminando su carácter dinámico. Investigaciones sobre la complejidad de la construcción de estos conceptos nos conduce a diseñar una propuesta didáctica para ayudar al estudiante en la construcción científica del concepto de onda. La propuesta está diseñada utilizando modelos virtuales de ondas que permiten la visualización del carácter dinámico de las ondas, la medición de sus parámetros y la interactividad del estudiante con el fenómeno mostrando una relación causa – efecto. Para ello se seleccionaron dos plataformas (PhET y Proyecto Newton) que reproducen las ondas bajo un ambiente de micromundos digitales y de modelos virtuales. La aplicación de la propuesta didáctica en un grupo de estudiantes de educación media produjo un excelente resultado en la construcción del concepto de onda y de fenómenos ondulatorios. Palabras Clave: modelo Virtual, Plataforma, PhET, Proyecto Newton, Ondas, Función de Onda, TICs.. 9.

(10) INTRODUCCIÓN NOMBRE DE LA TESIS: Construcción y matematización del concepto de onda y de fenómenos ondulatorios, en estudiantes de educación media, utilizando un modelo virtual. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Las nuevas tecnologías de la informática y la comunicación y su relación con la educación en ciencias naturales. El presente trabajo de investigación es la tesis de maestría en educación, énfasis enseñanza de las ciencias naturales, la cual se llevó a cabo teniendo en cuenta una concepción epistemológica de ciencia, la función de los procesos cognitivos y la teoría de la actividad, propuestos bajo el marco teórico de: Modelo Cognitivo de Ciencia Escolar (R. Giere 1992, A. Perea 1999, M. Izquierdo 1999) La investigación se desarrolló con estudiantes de educación media de de un colegio privado estrato cinco de la ciudad de Cali y con estudiantes universitarios de quinto semestre de Ingeniería de Sistemas de una Universidad privada de Cali, en donde se puso en práctica un modelo didáctico diseñado para trabajar en la construcción y matematización del concepto de ondas. Con los estudiantes universitarios se realizó una entrevista para recoger inquietudes acerca de sus experiencias obtenidas en los cursos de física recibidos en el bachillerato en donde se había desarrollado el tema de ondas. Los estudiantes manifestaron las siguientes inquietudes: La gran mayoría de ellos tuvieron dificultad en la comprensión de los cursos de física general, debido a que su enfoque estaba orientado a la resolución de problemas numéricos cuantitativos correspondientes a los propuestos en los talleres y al final de cada capítulo del texto guía, mas no a la resolución de problemas de la vida cotidiana. En la resolución de algunos problemas numéricos se evidenciaba dificultad en la comprensión de sus enunciados, confusión en la elección de las “fórmulas” que se debían aplicar e inconvenientes con los desarrollos algebraicos, además de los bajos resultados obtenidos en la prueba de Física realizada por el ICFES. Al consultar con algunos profesores acerca de sus experiencias obtenidas al desarrollar los cursos de física general en la educación media, respondieron: -. A los estudiantes hay que prepararlos para que obtengan un buen resultado en las pruebas de estado, ICFES, por lo tanto se les entrena para que adquieran destrezas en el manejo de los cuestionarios, dando cumplimiento en lo posible a los programas propuestos. 10.

(11) -. No hay presupuesto suficiente para la dotación de los laboratorios.. -. Los estudiantes no se sienten motivados por estudiar asignaturas en donde se presenten situaciones de análisis que conlleven a desarrollos matemáticos. Los estudiantes muestran mayor inclinación por las ciencias sociales y las humanidades que por las ciencias naturales y las matemáticas por considerarlas complejas.. Adicionalmente los profesores manifestaron, que en pocas ocasiones, se apoyaban en prácticas de laboratorio o en demostraciones reales para construir los conceptos fundamentales que subyacen en los principios que explican los fenómenos naturales. De acuerdo a lo anterior, en ciertas ocasiones la enseñanza tradicional vigente de la Física en educación media se encuentra reducida a clases magistrales acompañadas de prácticas de laboratorio (algunas veces) en donde se desarrollan los conceptos que le aportan al estudiante un aprendizaje normativo, mecánico, memorístico, repetitivo y poco significativo. La investigación realizada por (Arruda & Marín, 2001), apuntó que la enseñanza tradicional que prioriza la dicotomía entre la enseñanza de la parte teórica y la experimental, no favorece el desarrollo del pensamiento deductivo y con ello la capacidad de generalización de los conocimientos adquiridos. En esta perspectiva, según Vygotsky, una enseñanza orientada hasta una etapa de desarrollo ya logrado, es ineficaz desde el punto de vista del desarrollo general del estudiante. Es por esta razón que existe la necesidad de desarrollar materiales escritos de teoría y de laboratorio, desarrollados a partir del modelo cognitivo de ciencia, que le ayuden al estudiante a construir los conceptos fundamentales que le permitan el entendimiento de los fenómenos naturales. En el presente trabajo de investigación se utilizan los modelos cognitivos virtuales, en forma de simulaciones o applets, desarrollados con base en las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (NTICs) que permiten acercar de una u otra manera las leyes y principios fundamentales que explican los fenómenos de las ciencias naturales, Física en particular, tanto a los estudiantes regulares o presenciales, como a los no presenciales. El caso a estudiar por el método propuesto es el fenómeno ondulatorio.. 11.

(12) CAPITULO 1 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1.1 INTRODUCCIÓN Y TERMINOLOGÍA En este capítulo se presentan los fundamentos teóricos que son el marco teórico de la presente investigación y se sustenta la propuesta metodológica sobre la enseñanza de la ciencia, tomando como referente la Física. En primer lugar se hace una presentación puntual sobre el modelo cognitivo de ciencia (mcc) que servirá de referente epistemológico (Giere, 1992; Izquierdo et al, 1996, 1999), en la medida que reúne de manera coherente los aportes de la Epistemología y la Psicología, desarrollándose a partir de él la ciencia escolar, con su propia dinámica y metodología. En segundo lugar se muestran los aportes significativos de la Historia de la Ciencia como apoyo y factor motivacional en la enseñanza de las ciencias, física en particular. Posteriormente se presentan los modelos pedagógicos que sirven de base en la construcción de la teoría de la actividad: El aprendizaje significativo de Ausubel, el constructivismo genético - estructural de Piaget, las bases socioculturales del desarrollo individual como acción mediada, la zona de desarrollo próximo, ZDP, la interactividad, la intersubjetividad e internalización de Vygotsky. Finalmente se presenta la Teoría de la actividad a la luz de los estudios de Leontiev, Vygotsky y Galperin (Talízina, 1988; citado en Perea 1999) que fundamenta la propuesta metodológica y programática y con la que el profesor lleva al aula de clase todo el andamiaje teórico. 1.2 REFERENTES EPISTEMOLÓGICOS. MODELO COGNITIVO DE CIENCIA Un aspecto poderoso de la didáctica de las ciencias naturales es su relación directa con la psicología y con el estudio del aprendizaje. Adúriz (1999), sostiene que el aprendizaje, como proceso de construcción de conocimiento mediante conceptos bien fundamentados, se debe tener en cuenta como un objeto de estudio en la didáctica de las ciencias naturales en la medida en que se constituye como una actividad de gestión de saberes en el aula. Desde esta perspectiva, el modelo cognitivo (Giere 1992) resulta apropiado para ser aplicado en la ciencia escolar puesto que establece una conexión entre los modelos teóricos y las representaciones mentales (modelos) que tienen los estudiantes acerca de los fenómenos naturales, determinada por metas, objetivos y sistemas de regulación. Dentro de los diferentes modelos de ciencia (el empirismo y neopositivismo; el racionalismo; el constructivismo), se toma el modelo cognitivo de ciencia 12.

(13) (Giere, 1992, 1996; Izquierdo et al, 1996, 1999, citado en Perea 1999), teniéndose en cuenta los aspectos sociales de las ciencias y sus aspectos problemáticos en la relación entre los experimentos, los lenguajes y las teorías científicas. Y en segundo lugar, porque permite fundamentar, epistemológicamente, de manera autónoma, a la Ciencia Escolar tanto en su diseño como en su relación con los estudiantes. La Ciencia, como actividad humana, es vista como un proceso cognitivo con el cual se genera conocimiento que se construye mediante procesos sociales, la aceptación de la existencia de la realidad y la posibilidad de conocerla, interpretándola mediante modelos que le dan sentido. El modelo cognitivo de ciencia (mcc) considera que los agentes cognoscitivos revelan representaciones del mundo y hacen juicios, tanto acerca de éste como de sus representaciones, mediante una “racionalidad hipotética”. Giere califica esta posición como un “realismo naturalista”, por cuanto considera que las teorías realizan una representación del mundo y pretende explicar los juicios y decisiones científicas, a partir de los propios criterios de los científicos, como personas cognoscitivas comunes y corrientes y no de un principio racional general. Se acepta, entonces, que los hechos del mundo son reconstruidos en el marco de las teorías científicas para convertirse en hechos científicos, lo que hace necesario que “nos representemos de manera coherente tanto el fenómeno ó hecho del que nos ocupamos, como el instrumento que utilizamos y las acciones que realizamos en la experimentación” (Izquierdo et al, 1996, 1999, citado en Perea 1999). El “Modelo Cognitivo de Ciencia” propuesto por Giere (1992), se preocupa por la ciencia como su objeto de estudio y plantea que la ciencia es una actividad cognoscitiva relacionada con la generación de conocimiento y la integra con otras ramas del conocimiento. Tal integración le permite comprender las capacidades cognoscitivas del hombre quien posee los recursos con que puede articular las teorías científicas como interpretaciones o abstracciones del mundo real con cierto grado de aproximación y semejanza y que le proporcionan una explicación científica de los fenómenos de la realidad. En el proceso de la construcción de conocimiento por parte de los estudiantes se requiere de lo que se llama la Ciencia Escolar, previa la transposición didáctica, que es la transformación “de un objeto de saber en un objeto de enseñanza”, es decir, la transformación del saber científico en algo apto para ser aprendido a las diferentes edades y en los diferentes contextos (Chevallard, 1985, 199, citado en Perea 19991). En la Ciencia Escolar, los agentes cognoscitivos son los estudiantes que tienen sus propias representaciones de los fenómenos y emiten juicios sobre éstos y 13.

(14) sobre sí mismos, conocimiento que ha sido adquirido por su interacción con el mundo y con la clase (con el profesor y con sus condiscípulos). Estos agentes cognoscitivos, los alumnos, han de construir también el conocimiento científico sobre el mundo mediante modelos teóricos. Aplicando a la Ciencia Escolar el modelo cognitivo de ciencia, se planifican acciones que relacionan los contenidos y la manera de enseñarlos y aprenderlos, correspondiéndole al profesor diseñar las estrategias didácticas para que el estudiante, mediante la acción, realice el proceso de aprendizaje. Estas acciones atienden a criterios de selección y secuenciación de los contenidos, en relación a las finalidades del currículo, pensando en “el sentido que van a tener para los alumnos y en lo que les van a permitir hacer”, buscando que el estudiante identifique la necesidad de una meta a lo largo del proceso. Así, se impulsa una gestión en el aula que incluye acciones metodológicas, en las que se inscribe la que en este trabajo se propone y se diseñan experimentos y problemas, acordes al contexto escolar, en una combinación e integración entre razonamiento y experimentación que hagan relevante “a la experimentación y la resolución de problemas siempre en el marco de un modelo teórico que es lo que le da sentido” (Izquierdo et al, 1996, citado en Perea 1999). Al terminar el proceso es de esperar que el estudiante haya construido los conceptos, lo que se demuestra cuando, ante situaciones problemáticas demuestre comprensión y aplique adecuadamente la temática científica mediante el manejo coherente del lenguaje, verbal y escrito, como elementos reguladores del modelo teórico. Es de suponer que en este proceso se ha reducido la ZDP entre el estudiante y el profesor (A. Perea, 1999), de tal manera que se reduce la brecha conceptual entre el estudiante novato y el profesor experto. 1.3 REFERENTES PEDAGÓGICOS. PEDAGÓGICOS. Y. DIDÁCTICOS.. MODELOS. Según José Domingo Contreras (citado por Dávila Sergio, 1990) Enseñar es “provocar dinámicas y situaciones en los que pueda darse el proceso de aprender en los alumnos”. Una de las características esenciales de la enseñanza es la intencionalidad del profesor. Los alumnos adquieren muchos conocimientos fuera del salón de clase de manera cotidiana, pero en la clase aprenden lo que intencionalmente quiere enseñarles el profesor. Las actividades que proponen el profesor y los materiales didácticos de apoyo que usa no cumplirán su auténtica misión, si el educador no manifiesta una intencionalidad educativa. Es la intención educativa del profesor la que permite el desarrollo de la autonomía en el estudiante. Una persona intelectualmente autónoma es alguien que tiene sus propias ideas independiente de que sean o no sean aceptadas por otros, que comprende 14.

(15) las ideas de los demás, que es capaz de situarse en otros puntos de vista, que sabe dar juicios ante situaciones y es dueño de su propio pensamiento. En muchas ocasiones se encuentran profesores que enseñan muy bien su materia, pero sus alumnos no aprenden casi nada. Otras veces sucede lo contrario, se encuentran profesores que no saben enseñar, pero cuyos alumnos aprenden mucho, al organizarse para estudiar por sí mismos o en grupo. Esto sucede porque el aprendizaje y la enseñanza son dos procesos distintos. Por lo tanto la función principal del profesor no es enseñar o reproducir el conocimiento, sino propiciar que sus alumnos comprendan y construyan, en lo posible, los conceptos fundamentales y estén en capacidad de usarlos en diferentes contextos (competencias básicas), para ello debe orientarlos a que aprendan cómo aprender, desarrollando su autonomía para abordar los conocimientos en forma independiente y poder aplicarlos en diversas situaciones de la vida cotidiana con criterio propio. Hoy día se tienen varias Teorías del Aprendizaje, todas tienen elementos valiosos pero todavía no se ha podido encontrar la “verdadera forma” cómo el ser humano aprende. Estas teorías se aplican de acuerdo a la concepción de lo que debe ser una institución escolar. (Zarzar Charur 1988, citado por Dávila, Sergio, 1990). El aprendizaje sugiere que la relación que hay entre la enseñanza y el aprendizaje no es una relación causa - efecto, se sabe que hay aprendizaje sin enseñanza formal y enseñanza formal sin aprendizaje. La relación entre estos dos procesos es de dependencia ontológica (Contreras 1990, citado por Dávila, Sergio, 1990). Las teorías de enseñanza deben hacer referencia a las teorías que intentan explicar el aprendizaje. Al analizar la enseñanza se deben tomar en cuenta otros factores como el marco conceptual en el que se pretende desarrollar. Según Vygotsky el que el proceso de enseñanza se dé en un espacio institucional debe orientarse a considerar elementos de tipo sociológico para entender lo que sucede en una escuela. Las teorías de la enseñanza deben atender también a elementos de tipo filosófico, especialmente los epistemológicos, para poder así tener bases para enfrentarse al los problemas de la naturaleza del conocimiento humano. Según Vygotsky también deberá acudir a la didáctica para tener referentes propositivos que le permitan acortar la distancia entre las finalidades educativas y la realidad de sus alumnos (citado por Mancini et al, 2004).. 15.

(16) 1.3.1 El aprendizaje significativo de David Ausubel (Ausubel D., 1983), un modelo centrado en el aprendizaje Ausubel presenta un modelo pedagógico educativo centrado en aprendizaje mismo, no en el educador, como en el modelo tradicional; tampoco en el alumno como se llegó a proponer en algunas escuelas de tipo activo. Hoy se busca centrar el modelo educativo en el aprendizaje mismo. Con este modelo pedagógico se pretende orientar a los alumnos en la búsqueda de soluciones para resolver las situaciones de aprendizaje en lugar de darles una respuesta directa a sus dudas sobre una actividad, para que estos construyan o consoliden su estructura cognitiva, facilitando la integración proactiva. (Dávila, Sergio, 2000). Las actividades del profesor y del alumno en este modelo son diferentes y se presentan resumidas en el siguiente cuadro: Tabla 1. Modelo pedagógico centrado en el aprendizaje El Profesor Motiva y diseña actividades de aprendizaje Es promotor del aprendizaje. Enseña a aprender Evalúa el proceso en forma diagnóstica y continua. El Alumno Realiza actividades diversas. Construye su propio aprendizaje y lo relaciona con lo que ya sabe y con conocimientos de otras áreas. Se autoevalúa. El papel del alumno en este modelo no es sólo activo sino que es proactivo. Desde esta perspectiva, se puede entender la afirmación: El trabajo del docente no es enseñar, el trabajo del docente es propiciar que sus alumnos aprendan. Un aprendizaje es significativo cuando los contenidos son relacionados de modo no arbitrario y sustancial (no al pie de la letra) con lo que el alumno ya sabe. Por relación sustancial y no arbitraria se debe entender que las ideas se relacionan con algún aspecto existente específicamente relevante de la estructura cognoscitiva del alumno, como una imagen, un símbolo ya significativo, un concepto o una proposición (Ausubel 1983, citado por Dávila, Sergio, 2000). En el desarrollo del presente modelo pedagógico presentado por Ausubel, Aprendizaje Significativo por Recepción, se debe emplear un material introductorio (organizadores previos) presentado por el docente respecto de los nuevos conceptos, antes que el material de aprendizaje, con la finalidad 16.

(17) de provocar una actitud positiva para el aprendizaje significativo. Los organizadores previos son un puente cognitivo entre las ideas que el alumno posee y lo que debe saber. Según Ausubel, esto quiere decir que en el proceso educativo, es importante considerar lo que el individuo ya sabe de tal manera que establezca una relación con aquello que debe aprender. Este proceso tiene lugar si el alumno tiene en su estructura cognitiva conceptos, estables y definidos, con los cuales la nueva información puede interactuar. El aprendizaje significativo ocurre cuando una nueva información “se conecta” con un concepto relevante preexistente en la estructura cognitiva del individuo y funciona como un punto de “anclaje”. En el aprendizaje mecánico o memorístico, la información nueva no se asocia con los conceptos previos en la estructura cognitiva, contrariamente al aprendizaje significativo, se produce cuando no existen conceptos relevantes adecuados, de tal forma que la nueva información es almacenada arbitrariamente, sin interactuar con conocimientos preexistentes, produciendo una interacción nula o mínima entre la información recientemente recibida y la ya almacenada. (Ausubel 1983). Un ejemplo de ello es la simple memorización de las fórmulas en física. Finalmente Ausubel no establece una distinción entre aprendizaje significativo y mecánico como una dicotomía, sino como un “continuum” (memorístico y significativo), ambos tipos de aprendizaje pueden ocurrir concomitantemente en la misma tarea de aprendizaje (Ausubel 1983, citado por Mancini, Luis et al, 2004 ); por ejemplo la simple memorización de fórmulas se ubicaría en uno de los extremos de ese continuo (aprendizaje mecánico o memorístico) y el aprendizaje de relaciones entre conceptos podría ubicarse en el otro extremo (Aprendizaje Significativo). El modelo pedagógico presentado por Ausubel estudia los acontecimientos que ocurren en la mente de una persona cuando enfrenta una actividad cualquiera. Su interés es desentrañar cómo se almacena y cómo se recupera la información, y de qué modo se produce la utilización de los conocimientos adquiridos. La memoria humana, constituye un conjunto de procesos que interactúan, permitiendo que el material de la información alcance una determinada organización, de manera que la tarea de recuperación de lo aprendido tenga mayor dinámica y propiedad conceptual. (Mancini, Luis et al, 2004).. 17.

(18) 1.3.2 Constructivismo genético - estructural de Piaget, (Piaget J., 1970, Cap.1). Las investigaciones de Piaget marcan el comienzo de la concepción constructivista del lenguaje y el pensamiento. Las más importantes son el abordaje de la epistemología desde una perspectiva genética y el estudio de los conocimientos en función de su construcción. Piaget realiza el estudio del conocimiento desde el punto de vista que denomina epistemología genética, y sostiene una explicación diferente frente a las posiciones empirista y racionalista. Según la explicación genética del conocimiento, este se enlaza con acciones u operaciones, y lo más importante es el desarrollo de la capacidad cognitiva. (Mancini, Luis et al, 2004). El origen de la epistemología genética se encuentra al investigar cómo aumentan los conocimientos. La experiencia sobre el objeto que conduce a la abstracción a partir de él es la experiencia física, que es el descubrimiento de las propiedades de las cosas. Es el sujeto el que abstrae las propiedades a partir de su acción y no a partir del objeto, se trata de coordinación de acciones. Para Piaget, la epistemología es la teoría del conocimiento valido y es por naturaleza interdisciplinaria. Sostiene que la construcción del conocimiento es un proceso y que la primera regla de la epistemología es estudiar cómo aumentan los conocimientos. Su concepción es que todo conocimiento está siempre en devenir, pasa de un estado de menor conocimiento a otro más completo. (Mancini, Luis et al, 2004) Según Piaget, el pensar tiene su origen en las acciones físicas realizadas por el sujeto que luego son interiorizadas. En la interacción con la realidad se construye el conocimiento del mundo. Por la asimilación se incorpora la nueva información que pasa a formar parte de su conocimiento. La acomodación permite transformar la información poseída en función de la nueva. El conocimiento no es una copia de la realidad, ni está determinado por la estructura mental del sujeto: es la consecuencia de la participación en esos dos elementos. Para Piaget las estructuras mentales, que son las que deciden la manera en que un sujeto tiene acceso al conocimiento del mundo, no son innatas sino adquiridas. La estructura mental, que da forma y contenido a la acción del sujeto, se entiende como un sistema autorregulado que interactúa con el medio externo por medio de esquemas de acción, del tal manera, que las estructuras se van construyendo y haciéndose progresivamente más complejas, a medida que el sujeto interacciona con el mundo físico y social y madura biológicamente, siempre partiendo de estructuras mentales más simples. (Mancini, Luis et al, 2004). En este proceso de desarrollo cognitivo ó construcción de las estructuras mentales, Piaget describe tres grandes etapas ó periodos secuenciales del desarrollo cognitivo:. 18.

(19) Periodo Sensoriomotor (0 - 2 años). Es la etapa anterior al lenguaje y al pensamiento propiamente dicho. El niño es guiado en su actividad por esquemas puramente prácticos. Es el periodo de la organización espacial y de la construcción del primer invariante que es el objeto. Periodo de la inteligencia representativa u operatoria. Es el periodo en que se preparan y se organizan las operaciones concretas. Dentro de este periodo pueden distinguirse dos subperiodos: Subperiodo preoperatorio (hasta los 7-8 años) En el que, con la aparición del lenguaje y las imágenes mentales, las acciones empiezan a interiorizarse, pero no alcanzan aún el nivel de las operaciones reversibles. Las estructuras mentales son rígidas y ligadas casi en su totalidad a lo real (realidad perceptiva externa ó acciones imaginadas). Subperiodo de las operaciones concretas (hasta los 11-12 años). Las acciones interiorizadas alcanzan el nivel de la reversibilidad, apareciendo con ello las operaciones y las estructuras operatorias concretas (clasificaciones, seriaciones, etc.) cuyas acciones están limitadas a la organización de datos inmediatos. Con la consecución de la reversibilidad, las estructuras mentales pierden rigidez y se alcanzan las diversas formas de conservación (de la cantidad de materia, del peso, del volumen). Periodo de las operaciones formales (11/12 - 14/15 años). Las operaciones mentales amplían su radio de acción, no limitándose a organizar datos concretos de la realidad, sino extendiéndose hacia lo posible y lo hipotético. Aparecen las estructuras operatorias formales - combinatoria y el grupo de las transformaciones, reversibilidad por inversión y reciprocidad, integradas en un único sistema. De acuerdo a la teoría piagetiana, es importante anotar que, en el proceso de desarrollo cognitivo, el orden de aparición de los distintos niveles psicoevolutivos es secuencial, es decir, para todos los individuos, siempre el periodo sensoriomotor precederá al de la inteligencia representativa y éste al de las operaciones formales; los distintos estadios psicoevolutivos están relacionados entre sí de modo jerárquico, de manera que las estructuras mentales que posee un sujeto en estadios superiores suponen e integran las que había adquirido en estadios inferiores y que cada nivel psicoevolutivo es cualitativamente distinto de los demás. Las diferencias cualitativas vienen determinadas por las diferentes estructuras mentales que poseen los sujetos en cada nivel. Estas estructuras mentales, que caracterizan a cada periodo, no realizan sus funciones de manera aislada, sino formando un sistema compacto, que las integra entre sí en una estructura de conjunto. Desde el punto de vista del área de la Didáctica de las Ciencias Naturales, el modelo psicoevolutivo piagetiano, según el cual los individuos se desarrollan 19.

(20) siguiendo la línea progresiva-integrativa de los estadios ó niveles sucesivos, facilitaría algunos criterios para el establecimiento de secuencias didácticas. Estos criterios deben ser coherentes con el “modelo teórico” que se propone, de tal manera, que la propia secuencia didáctica actúa como promotora del pensamiento formal. 1.3.3 Vygotsky (Vygotsky L., 1964) y sus aportes a la pedagogía. Casi simultáneamente con las investigaciones de Piaget, Vygotsky elabora su teoría sobre el origen social de la mente. En ella propone un camino de doble vía en la formación de las funciones cognitivas. Señala que estas funciones surgen primero a partir de la interacción social del sujeto con otros y luego se construyen en el interior de ese sujeto a modo de proceso cognitivo. Es decir que primero se producen en el campo interpersonal para luego integrarse en plano interpersonal. (Mancini, Luis et al, 2004) En la estructuración de su teoría sociocultural Vygotsky parte de los siguientes supuestos básicos: -. Método genético o evolutivo: (Wertsch, James 1988, Los origenes sociales de las funciones psicologicas superiores pág. 32, citado por Mancini, Luis et al, 2004). señala, desde lo conceptual, que la palabra método indica el camino a recorrer y el término genético esta utilizado tanto desde lo ontogénico (el individuo en sí) como desde lo filogénico (el individuo considerado dentro de la especie humana), y que el análisis genético fundamenta el origen social de la actividad mental.. Asegura Wertsch (citado por Mancini, Luis et al) que las funciones psicológicas, propias del desarrollo natural, como la memoria, la atención, la percepción aparecen en forma primaria, y luego evolucionan hacia formas superiores. Merced al desarrollo y participación cultural, las funciones elementales originan los procesos superiores. Esta diferencia entre fenómenos de orden natural (inferiores) y procesos de orden cultural (superiores), surge como una necesidad para diferenciar los fenómenos comunes a animales y personas de los inherentes a los seres humanos. Puede destacarse que la organización social de la enseñanza es la forma de cooperación entre el niño y el adulto. En ese contexto se entiende la mediación como un proceso dialéctico que le permite al alumno pasar de un nivel de conocimiento a un nivel superior. -. Origen de los procesos psicológicos superiores: La mayor argumentación de Vygotsky sobre la implicancia de los procesos sociales en la formación de los procesos psicológicos superiores radica en los denominados fenómenos interpsicológicos. Estos últimos están relacionados con la conformación de 20.

(21) pequeños grupos que poseen una interacción social determinada, cuyas prácticas comunicativa y dinámica son de carácter interpsicológico. Al estudiar los sistemas de representación que permiten la participación en los procesos sociales, se pone el acento en la internalización del discurso. La internalización no es una copia de la realidad externa, es de naturaleza social transaccional, en esa integración interior, el sujeto incorpora tanto las percepciones como las formas más elaboradas del lenguaje y del pensamiento. Durante ese proceso reconstruye la actividad externa, interpsicológica, en una construcción interna interpsicológica. -. Instrumentos que actúan como mediadores en los procesos psicológicos: Las herramientas psíquicas son las mediadoras entre “sí mismo” y el entorno, y son de origen social, como los sistemas de notación, las obras de arte, esquemas, diagramas, mapas, dibujos y el lenguaje hablado. Las herramientas psicológicas transforman el funcionamiento mental, son la resultante de la evolución socio cultural y están directamente relacionadas con la interacción social y la relación cara a cara. -. Ley de la genética general del desarrollo cultural: Según Wertsch (1988, pág. 77) Vygotsky la fundamenta de la siguiente manera: “Cualquier función en el desarrollo cultural aparece dos veces o en dos planos diferentes. En primer lugar aparece en el plano social y luego en el plano psicológico. En principio aparece entre las personas y como una categoría interpsicológica, para luego aparecer como una categoría intrapsicológica. Esto es igualmente cierto con respecto a la atención voluntaria, la memoria lógica, la formación de conceptos y el desarrollo de la volición”. -. Zona de desarrollo próximo: Vygotsky explica que todo alumno es capaz de realizar ciertos aprendizajes relacionados con su nivel de desarrollo. Otras propuestas didácticas solo podrán ser resueltas con la ayuda del profesor, de un adulto o de otros alumnos más aventajados. Esta distancia entre lo que el alumno pueda aprender en forma autónoma y lo que aprende mediante la ayuda de otros es lo que se conoce como zona de desarrollo próximo (ZDP).. Mediante la ZDP se relaciona el medio externo ó sociocultural, en el que se realizan procesos interpersonales sobre actos compartidos y socialmente significativos con el interno ó individual, en el que se realizan procesos cognitivos sobre significados de acciones propias y aquellos que se vislumbran por sugerencias de las acciones de otros. Este proceso esta delimitando un espacio en el que la acción del docente tiene un papel importante en el cambio cognitivo del alumno. La propuesta de Vygotsky concede al docente el rol de facilitador en el desarrollo mental del alumno a través del cual el educando podrá alcanzar aprendizajes más complejos. La zona de 21.

(22) desarrollo próximo es un espacio virtual en el que en forma cooperativa con sus semejantes y mediante la interacción con las personas del entorno el alumno evoluciona desde lo social a lo personal. Según Vygotsky en las escuelas se deben crear contextos sociales, es decir, zonas de desarrollo próximo para adquirir, usar y dominar las herramientas culturales. La ZDP puede ser considerada como una herramienta, donde la clase funcione a través del diálogo, el trabajo grupal y la solución de problemas. Además permite al docente examinar el nivel potencial de rendimiento de sus alumnos y su nivel de desarrollo real. En la propuesta de Vygotsky se enuncian los siguientes criterios que deben ser considerados en actividades interactivas que permitan la interacción pedagógica en relación con el cambio cognitivo: (Mancini, Luis et al, 2004) -. La clase debe ser concebida como un lugar de encuentro de alumnos bajo la orientación docente.. -. Cuanto más conozca al alumno, mejor podrá el docente desempeñar la tarea de facilitador y mediador. El conocimiento personal y grupal permite identificar las fortalezas y debilidades de los estudiantes.. -. El rol del docente debe pasar por la organización de una tarea didáctica que supere las prácticas homogéneas para promover el nivel potencial de desarrollo de cada alumno. Favorecer el desplazamiento cognitivo del alumno desde un punto inicial (alumno necesitado de ayuda) hasta un nivel final (alumno independiente y autónomo).. -. Las actividades interactivas en el aula (la conversación didáctica) son una estrategia didáctica para la construcción de la ZDP.. -. La conversación instructiva espontánea, estrategia mediadora desarrollada por el docente, es la que provoca el desarrollo de las capacidades interpersonales.. -. El trabajo grupal, permite la creación de vínculos más estables entre sujetos, facilita el desarrollo de la comunicación y el contacto social.. -. El desarrollo de los conceptos cotidianos y los conceptos científicos son el resultado de la comunicación. El proceso de apropiación de los conceptos cotidianos se produce fuera del marco escolar, correspondiendo a la escuela la introducción a la construcción de los conceptos científicos. La intervención didáctica del docente produce el vínculo dialéctico entre ambos.. 22.

(23) 1.3.4 Teoría de la actividad y su influencia didáctica. La actividad del profesor. Enseñar en cualquier disciplina y en particular en las científicas, significa motivar e involucrar a los estudiantes en un proceso de construcción, deconstrucción y reconstrucción de sus propios conocimientos, habilidades, actitudes, afectos, formas de comportamiento y valores. Es hacer que vivan y sientan que la ciencia es una actividad humana y no un conjunto de conocimientos dogmáticos que deben aprender de memoria. La mayoría de las corrientes pedagógicas y didácticas contemporáneas abogan por un cambio conceptual en la educación, que generalmente se concibe que consista en mover el centro de atención de la enseñanza al aprendizaje, en reconceptualizar la actividad de estudio del alumno, considerando que el profesor debe actuar como orientador, facilitador o mediador del aprendizaje del estudiante. El cambio conceptual en la educación requiere necesariamente de una nueva concepción de la enseñanza, recontextualiza el papel del profesor en el proceso de enseñanza aprendizaje dándole una visión totalizante y dialéctica, es por ello que en este trabajo se presente una concepción de la actividad del profesor, obtenida a partir la teoría de la actividad de Vygotsky aplicada por Alekséi Nikoláyevich Leontiev, integrando elementos de los principios generales de la calidad total. (VIDAL, Gonzalo, 2005) La Teoría de la Actividad fue expuesta por Alekséi Nikoláyevich Leóntiev (1979), fundamentándola, a su vez, en la teoría de la formación por etapas de las acciones mentales, de Galperin, alumno de Vygotsky, como el propio Leontiev. Para Leontiev, la actividad relaciona al sujeto con el mundo donde tiene lugar el tránsito del objeto hacia su forma subjetiva. La actividad aparece como el proceso en el cual tiene lugar las transformaciones mutuas entre los polos sujeto-objeto, cuya función real consiste en que orienta al sujeto en el mundo de los objetos. El objeto es transformado en su imagen, ó forma subjetiva, por la actividad humana, con la ayuda de instrumentos y la actividad es convertida en sus productos objetivos. Para Vygotsky (1982, Talizina, 1988, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005), la actividad humana es el proceso que media la relación entre el ser humano (sujeto) y aquella parte de la realidad que será transformada por él (objeto de transformación). El sujeto resulta también transformado, porque se originan cambios en su psiquis por medio de signos que, como el lenguaje, sirven de instrumentos. La actividad psíquica (interna) y la práctica (externa) no son dos cosas diferentes, sino dos formas de un todo único: la actividad. La unidad entre ambas formas revela la indivisibilidad de la vida íntegra del hombre, que se manifiesta en dos formas, la material y la ideal. La Teoría de la Actividad de A.N. Leóntiev (1981 citado por VIDAL, Gonzalo, 2005) permite realizar un análisis integral de la actividad humana, delimitando sus componentes principales y las relaciones funcionales que entre ellos se producen, 23.

(24) así como su desarrollo. La actividad se concibe como un sistema de acciones y operaciones que realiza el sujeto sobre el objeto, en interrelación con otros sujetos. Según A.N. Leóntiev (1981, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005), en cualquier actividad humana, el sujeto actúa sobre el objeto impulsado por sus motivos, por las necesidades internas y externas que surgen en él para alcanzar su objetivo: la representación que ha imaginado del producto a lograr. Antes de realizar la actividad el sujeto elabora su base de orientación. Planifica la actividad, los procedimientos y los medios que va a utilizar, las condiciones en que se debe realizar y el producto a lograr. Los procedimientos a utilizar dependen del sujeto, de las características de objeto, de los medios que se dispongan y de las condiciones. Los medios son los instrumentos materiales, informáticos, lingüísticos y psicológicos que posee el sujeto y que emplea en la transformación del objeto. Las condiciones son el conjunto de situaciones de naturaleza ambiental, psicológica y social en que se efectúa la actividad. Los productos son los resultados logrados mediante la actividad. Se distinguen las transformaciones en el objeto, el sujeto, los medios, los procedimientos y las condiciones. Los objetivos relacionan entre sí a los componentes de la actividad y le dan una dirección determinada hacia el resultado final (VIDAL, Gonzalo, 2005) En el plano educativo, el aprendizaje de determinados conocimientos constituye una actividad cuando sea motivado por la necesidad cognoscitiva. “Los conocimientos que el alumno pretende adquirir aparecen como un motivo en el que se ha materializado, la necesidad cognoscitiva del que aprende”. Pero, al mismo tiempo, intervienen constituyendo el objetivo de esta actividad. Si el alumno no tiene necesidad cognoscitiva, ó bien no estudiará, ó bien estudiará para satisfacer otra necesidad, como por ejemplo, obtener una buena calificación. En éste último caso, el aprendizaje ya no representará una actividad, pues la adquisición de los conocimientos, objeto de estudio, no le llevan a satisfacer su necesidad, sólo le sirve de objetivo intermedio" (Jorba y Sanmartí, 1994, citado en PEREA, A 1999). La actividad del profesor, significa motivar e involucrar a los estudiantes en un proceso de construcción, deconstrucción y reconstrucción de sus propios conocimientos, habilidades, actitudes, afectos, formas de comportamiento y valores. Es hacer que vivan y sientan que la ciencia es una actividad humana y no un conjunto de conocimientos que deben aprender de memoria. El profesor como sujeto de la enseñanza, debe planificar, organizar, regular, controlar y corregir el aprendizaje del alumno (Tristá 1985, Reyes 1999, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005), su característica fundamental radica en que en el proceso de enseñanza aprendizaje lo que se transforma no es un objeto material sino un ser humano, una persona que se modifica así misma con la ayuda de otras personas más capaces, especialmente con la orientación del profesor. Es por 24.

(25) ello que el objeto de la actividad del profesor no es exactamente el alumno, sino la dirección de su aprendizaje; que con su ayuda construye y reconstruye sus conocimientos, habilidades, hábitos, afectos, actitudes, formas de comportamiento y sus valores, en constante interacción con el medio socio cultural donde se desenvuelve (VIDAL, Gonzalo, 2005). Los motivos que mueven al profesor son los de motivar a sus alumnos por el aprendizaje de la materia que dicta y de contribuir al crecimiento personal de cada uno de ellos. Los objetivos de la enseñanza deben estar en correspondencia con los objetivos de aprendizaje, es decir, con las finalidades que pretenden lograr los estudiantes; así como con la demanda social. La base de orientación del profesor comprende la preparación de los contenidos de la materia que dicta, la caracterización psicopedagógica de los estudiantes de manera personal y grupal, y el reconocimiento de las condiciones ambientales, psicológicas y sociales en que tendrá lugar el proceso de enseñanza aprendizaje. Los procedimientos de la enseñanza son los métodos, técnicas y estrategias pedagógicas que planifica, organiza e introduce el profesor en el proceso para propiciar el aprendizaje de sus alumnos, regularlo y corregirlo. Deben estar en correspondencia con los contenidos, la actividad del alumno, los medios disponibles, y las condiciones en que se verifica el aprendizaje. Los medios pedagógicos son los recursos materiales, informativos, lingüísticos y psicológicos que emplea el profesor para facilitar una comunicación educativa eficaz con sus alumnos y, con ello, el proceso de interiorización de los contenidos de un plano social a un plano individual. Las condiciones ambientales deben favorecer el proceso de enseñanza aprendizaje; la creación de un clima psicológico favorable es también responsabilidad del profesor, especialmente estimulando la seguridad de los estudiantes en sí mismos, la autoestima y el sentido de pertenencia al grupo. Para ello, las condiciones sociales en que tiene lugar el proceso son de suma importancia, en tanto que la conjugación apropiada del trabajo individual y grupal facilita la interiorización por el alumno de los contenidos específicos y no específicos. Los productos del proceso de enseñanza aprendizaje son las transformaciones logradas tanto en la personalidad del estudiante y en la actividad del profesor, como en el proceso mismo. Al realizar toda actividad humana se presentan cuatro episodios principales que son: orientación, ejecución, control y corrección. 25.

(26) -. La Orientación del profesor comienza con la planificación y organización de las futuras acciones a ejecutar en compañía de los alumnos. La planificación consiste en la programación de un contenido ideal o deseado que orienta el trabajo de la institución en un periodo dado (planeación periódica). Debe contemplar los objetivos, los propósitos, los contenidos, las tareas del estudiante, los recursos pedagógicos, los procedimientos necesarios y las formas de evaluación para asegurar el cumplimiento de los objetivos.. La organización del proceso de enseñanza aprendizaje debe comprender la organización espacio temporal, la organización del trabajo y la organización de su dirección. La primera se refiere a la partición del proceso en subprocesos. La segunda trata de la distribución más conveniente del trabajo de los alumnos y del establecimiento de las medidas para asegurar la eficaz interacción entre ellos. La tercera consiste en la creación de la red de relaciones entre los profesores y, entre estos, y los estudiantes (Tristá, 1985, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005). La planeación es un momento imprescindible para el logro de una educación de calidad. Planear, desde esta perspectiva, significa establecer qué debe hacerse durante el proceso de enseñanza aprendizaje, cómo debe éste desarrollarse, mediante qué acciones concretas y sus responsables, atendiendo a las metas y a la misión de la institución educativa, es decir, a las necesidades del alumno, de la familia del alumno, del proceso educativo que recibirá al alumno en un siguiente nivel escolar y de la sociedad en general (Reyes, 1999, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005). -. La Ejecución: Es la puesta en práctica de las acciones planificadas, es llevar a cabo lo planeado.. En este momento es de suma importancia la persistencia en el propósito, ya que la actitud de las personas que participen en el proceso es el factor más importante en la calidad del mismo. Por ello, en esta etapa la comunicación educativa juega un papel preponderante, porque permite crear una red de relaciones interpersonales afectivas que facilitan el compromiso de los participantes con el logro de lo planificado (Reyes, 1999, citado por VIDAL, Gonzalo, 2005). Es importante que el profesor mantenga una actitud positiva hacia los estudiantes y la capacidad de comprensión del otro, para lo que debe plantearse una estrategia y una táctica de comunicación en el salón de clase, que le permita asumir un estilo de dirección democrático y comunicativo, caracterizado por: . Tener en cuenta las particularidades individuales, la experiencia personal, las necesidades y la actividad del alumno. 26.

(27) . Trabajar con el grupo como un todo, sin abandonar el enfoque personal en el tratamiento de los estudiantes.. . No ser estereotipado ni en la conducta, ni en los juicios.. . No ser selectivo en los contactos, ni subjetivo en las valoraciones.. . No ser agresivo en las relaciones.. . Estimular la participación activa de los estudiantes en la manifestación de criterios tanto de temas docentes como de otra índole.. . Preocuparse por los problemas y dificultades de los estudiantes, tanto en el área docente como en lo personal y familiar.. . Ser sensible y tener tacto en el trato.. . Destacar más los logros que las insuficiencias.. . Encaminar su actividad a la formación integral de la personalidad del alumno.. -. El Control: consiste en la comprobación de la calidad del aprendizaje lograda por el alumno, contrastando lo alcanzado con los objetivos que se perseguían, a la vez que se comprueba la acción educativa del profesor.. El control cumple dos importantes funciones: En primer lugar revela la efectividad del trabajo realizado durante la planificación, la organización y la regulación, con lo que permite corregir las decisiones erróneas, total o parcialmente, que se hayan tomado en este sentido y, en segundo lugar, posibilita responder a tiempo y con eficacia a las desviaciones sufridas en el cumplimiento de los objetivos. -. La Corrección: es el momento de reflexión y de toma de decisiones sobre proceso de enseñanza aprendizaje que ha finalizado. En este momento el profesor adopta las acciones correctivas necesarias para eliminar los comportamientos indeseados y que han limitado el cumplimiento de los objetivos trazados. (VIDAL, G. Cuba 2005). Como observamos en las fases, brevemente expuestas, la actividad tiene un papel preponderante en la formación del conocimiento, como una relación entre lo externo y los procesos internos. La actividad relaciona al sujeto con el mundo y la entiende como los procesos del sujeto hacia la realidad y "donde tiene lugar el tránsito del objeto hacia su forma subjetiva, la actividad aparece como el proceso en el cual tiene lugar las transformaciones mutuas entre los polos "sujeto-objeto " 27.

(28) Un rasgo característico de la actividad es la coincidencia del motivo y el objetivo: se motiva ésta por el objetivo a cuyo logro está dirigida. En el plano educativo, la construcción de determinados conocimientos constituye una actividad cuando sea motivada por la necesidad cognoscitiva. El uso de instrumentos, como objetos mediadores de la actividad, forma parte esencial en la teoría de la actividad. Se consideran instrumentos los materiales con los que el hombre se relaciona con el exterior y los instrumentos-signo (lingüístico ó no) con los que se producen los procesos psicocognitvos. Con ellos se establece la comunicación en los términos a que Vygotsky hace referencia. (Figura 1: relación sujeto-objeto en la actividad). Los principales componentes de algunas actividades humanas los constituyen las acciones que las realizan. Llamamos acción a la representación del resultado que debe alcanzarse, ó sea el proceso subordinado a un objetivo consciente. Al igual que el concepto del motivo se correlaciona con el de la actividad, el concepto del objetivo se correlaciona con el de la acción” (Figura 3: niveles de análisis). La acción se determina como un proceso orientado e impulsado por el motivo de la actividad. Un rasgo característico de la acción, lo constituye la no coincidencia del motivo y del objetivo. El sentido, interviene como la relación entre dos cosas que cumplen funciones especificas en la actividad y que constituyen elementos estructurales. Figura 1. Relación sujeto-objeto en la actividad. 28.

(29) En la teoría de la actividad, el análisis empieza por separar algunas actividades en función de los motivos, coincidentes con los objetivos que los impulsan. Después, se analizan las acciones que conforman las actividades, que son estimuladas por el motivo de la actividad de la que forman parte, pero orientadas a la consecución de su propio objetivo. En la Figura 2 se resumen las relaciones entre los elementos estructurantes de la acción (Jorba y Sanmartí, 1994, citado en PEREA, A. 1999). Figura 2. Relaciones entre los elementos estructurales de la acción Jorba y Sanmartí, 1994. Finalmente, se diferencian las operaciones que dependen, de manera directa, de las condiciones en que se lleva a cabo la acción que materializan. Estos tres niveles de análisis pueden diferenciarse ya que actividad y acción representan realidades auténticas y no coincidentes, pues una acción puede variar independientemente de una actividad (Jorba y Sanmartí, 1994, citado en PEREA, A. 1999). La Figura 3 presenta los diferentes niveles del análisis. 29.

(30) Figura 3. Niveles de Análisis Jorba y Sanmartí, 1994 Nivel de Análisis. Unidades. Primero. Actividad-----------correlacionada ---------------------------- Motivo. Segundo. Acción---------------correlacionada---------------------------- Objetivo. Tercero. Operación----------correlacionada---------------------------- Condiciones. 30.

(31) CAPITULO 2 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. ESTADO DEL ARTE EN LA ENSEÑANZA DE LAS ONDAS En este capítulo, hacemos una revisión bibliográfica de las investigaciones relacionadas con la enseñanza de las ondas en diferentes países. Partimos presentando el diseño curricular de las ciencias naturales propuesto por el Ministerio de Educación Nacional con el objetivo de identificar los ejes vertebrales que recorren el currículo en ciencias y su correspondencia con los temas presentados en los textos guía que se consideran más populares en la educación media y superior. 2.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA De acuerdo con los lineamientos propuestos por el ministerio de educación nacional (Ley 115 de 1994), para educación media, y los estándares básicos de competencias en ciencias naturales del Ministerio de Educación Nacional (MEN), república de Colombia, 2004, el contenido referente a ondas debe ser presentado en dos unidades (ver anexo A): UNIDAD 1: VIBRACIONES Y ONDAS 1.1 Movimiento armónico simple. 1.2 Movimiento ondulatorio. 1.3 Fenómenos ondulatorios: Reflexión, Refracción, Difracción e Interferencia. 1.4 Sonido. UNIDAD 2: ÓPTICA 2.1 Naturaleza de la luz. 2.2 Refracción y reflexión. 2.3 Espejos y lentes. 2.4 El ojo humano – defectos visuales Los textos que se utilizan con más frecuencia en la enseñanza de la Física en educación media en Colombia, en donde los contenidos de ondas que presentan se encuentran en concordancia con los estándares básicos de competencias en ciencias naturales del M.E.N. son: Física Fundamental de Michel Valero, volumen 2, grupo editorial norma 1983, en donde el tema de ondas se encuentra en concordancia con lo propuesto por el MEN, y su presentación es la siguiente:. 31.

(32) -. Movimiento Ondulatorio: Propagación y ecuación de onda. Superposición de ondas. Sonido: Las ondas sonoras. La luz: Naturaleza de la luz. Espejos planos y esféricos. Lentes – instrumentos ópticos. Óptica Física: Interferencia – difracción. Polarización.. Fundamentos de Física de Serway – Faughn, volumen 2, editorial Thomson sexta edición 2007, su presentación es la siguiente: -. Vibraciones y ondas. Sonido.. Física conceptos y aplicaciones de Paul E. Tippens, volumen 2, editorial McGRAW Hill tercera edición 2000, su presentación es la siguiente: -. Movimiento ondulatorio. Sonido. Luz e iluminación. Reflexión y espejos. Refracción. Lentes e instrumentos ópticos. Interferencia, difracción y polarización.. Fundamentos de Física 2 de F. Bueche, editorial McGRAW Hill 1984, su presentación es la siguiente: -. Movimiento ondulatorio. Sonido. Propiedades de la luz. Dispositivos ópticos. Interferencia y difracción.. Los textos más comunes que se utilizan en la educación superior cubren ampliamente los objetivos propuestos los estándares básicos de competencias en ciencias naturales propuestos por el MEN, en donde los contenidos sobre el tema de ondas se presentan con mayor profundidad en relación con el manejo matemático, son: Física, de Marcelo Alonso y Edward J. Finn, editorial Addison – Wesley, Editorial: Addison-Wesley Iberoamericana, primera edición 1995, su presentación es la siguiente:. 32.

Figure

Figura  2.  Relaciones  entre  los  elementos  estructurales  de  la  acción  Jorba  y Sanmartí, 1994
Gráfico 1. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico
Gráfico 4. Total de aciertos posibles Vs. Aciertos alcanzados por el Grupo B
Gráfico 5. Porcentajes de aciertos obtenidos en el cuestionario de diagnóstico
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