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Aprendizaje y Resolución n de Problemas

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(1)

Aprendizaje y

Aprendizaje y

Resoluci

Resoluci

ó

ó

n de Problemas

n de Problemas

en F

en F

í

í

sica

sica

María Elena Truyol

Facultad de Matemática, Astronomía y Física UNC

(2)

• Aprendizaje y Resolución de Problemas

• Aprendizaje, Resolución de Problemas y

Enseñanza.

• Aportes disciplinares a la investigación.

El caso de la Física.

• Algunas investigaciones relevantes.

• Noción de Transferencia.

• Tendencias actuales en la investigación

(3)

Siglo IV aC Psicolog Psicologííaa Conductista Conductista tabula rasa tabula rasa sobre la cual sobre la cual se van se van Imprimiendo Imprimiendo las sensaciones las sensaciones Psicolog Psicologííaa Cognitiva Cognitiva la proyecci la proyeccióónn de nuestras de nuestras ideas innatas ideas innatas Plat Platóónn Procesamiento Procesamiento de la Informaci

de la Informacióón actualn actual

2000 Ev ol uc n te m pora l Arist

Aristóótelesteles

(4)

Conductismo

Conductismo

1900 2000 Ev ol uc n tem po ra l Siglo IV aC 1960 Aprendizaje Aprendizaje: Cambio de la conducta observable. Resoluci Resolucióón de n de Problemas Problemas: Aplicación de hábitos en el método de ensayo y error.

Aprendizaje y Conductismo

Asociacionismo Asociacionismo

(5)

Conductismo y Resolución de

Problemas

•Clase teórica separada de la práctica.

•Los problemas son “aplicación” de la

teoría.

•Foco principal en la teoría.

•La Resolución de Problemas es una

técnica.

•La Resolución de Problemas se aprende

(6)

2000 Ev ol uc n te m po ra l Siglo IV aC

Aprendizaje y Gestalt

Estructuralismo Estructuralismo 1940 1970

Gestalt

Gestalt

1900 Resoluci

Resolucióón de Problemasn de Problemas: Reorganizar los

elementos de la situación problemática de una

forma tal que se resuelva el problema. Comprensión estructural. Aprendizaje Aprendizaje: Producto de la reestructuración o comprensión de la

estructura global de las situaciones.

(7)

Gestalt y Resolución de Problemas

•Descubrimiento de soluciones.

•Insight

•Planteamiento de problemas novedosos

(8)

2000 Ev ol uc n te m po ra l Siglo IV aC

Aprendizaje y Constructivismo

Constructivismo Constructivismo 1960

Piaget

Piaget

Vigotski

Vigotski

Ausubel

Ausubel

1930 Resoluci

Resolucióón de Problemasn de Problemas: Reorganización de la información para lograr

un objetivo. Aprendizaje

Aprendizaje: Progreso de las estructuras

(9)

•Integración entre clases teóricas y

prácticas.

•Los problemas son un medio por el cual se

puede desarrollar una comprensión profunda

de la disciplina.

•La Resolución de Problemas es un proceso.

•La Resolución de Problemas es una

actividad que puede y debe ser favorecida

y enseñada

.

Construtivismo y Resolución de

Problemas

(10)

1950 2000 Ev ol uc n te m po ra l Siglo IV aC 1960 Asociacionismo

Asociacionismo AprendizajeAprendizaje: Descubrir

nuevas relaciones entre conceptos, además de recibir conocimiento a partir de sucesos del

entorno. Resoluci

Resolucióón de Problemasn de Problemas: Una secuencia de procesos u operaciones mentales realizadas sobre la información en la memoria de un sujeto. 1980

Procesamiento

Procesamiento

de la

de la

Informaci

Informaci

ó

ó

n

n

(cl (cláásico)sico)

Aprendizaje y Procesamiento de la

Información

(11)

Procesamiento de la Información y

Resolución de Problemas

•¿Es posible realizar inferencias sobre

enseñanza?

Explícitamente nunca intentaron construir una

teoría que explique el aprendizaje. Estudiaron

los procesos de memoria, las formas de

representación sin interesarse en cómo se

construían.

•A partir de los 80 comenzaron los primeros

intentos de elaborar teorías del aprendizaje

(12)

• Procesamiento de la Información actual.

• Comienza a involucrarse la Física y la comunidad de físicos en las investigaciones de Resolución de Problemas.

• Referencia obligada en la RP: “Skill in chess” – H. Simon, W. Chase (American Scientist – 1973).

• La primera llevada a cabo por físicos que abarca temas físicos: “Expert and novice performance in solving physics problems” – Larking, McDermott, Simon & Simon (Science – 1980)

• Por su actualidad: “Relation between students´s problem-solving performance and representational format” – D.

Meltzer (Am. J. Phys – 2005) y “Exploring the development of conceptual understanding through structured problem-solving in physics” – E. Gaigher (Int. J. Sci Ed – 2007)

(13)

Skill in chess – H. Simon, W. Chase

American Scientist - 1973

Procesos perceptivos y memoria en humanos. Tareas

de ajedrez y simulación por computadoras.

Ya se estudiaban

aspectos cognitivos a

partir del “eye

(14)

• Propone en 1978 la existencia de tres componentes

principales a estudiar:

• El que resuelve el problema o sistema de

procesamiento de la información.

• El problema denominado entorno de tarea.

• La representación del problema denominado

espacio del problema.

Relevancia de Simon en el Area

El espacio del problema es definido como la

representación interna de quien resuelve el

(15)

Expert and novice performance in solving

physics problems – Larking, McDermott,

Simon & Simon

Science – 1980

Objetivos principales:

•Considerar la forma en que la información es representada en la memoria a largo plazo.

•Comparar y contrastar el conocimiento y las habilidades de expertos y novatos en física elemental .

•Discutir el proceso de adquisición de las habilidades características de los expertos.

(16)

• Involucra un conjunto de expertos y novatos

• Utilización sistemática de protocolos verbales

de pensamiento en voz alta, comparados con

programas simuladores.

• Analizan resoluciones en el área de cinemática y

dinámica elemental.

• Hay que tener muy presente que debe realizarse

una cantidad considerable de inducción para

extraer y verificar las explicaciones sobre el

proceso cognitivo seguido por los resolvedores

partiendo de los datos analizados.

(17)

• Los expertos saben más cosas que los novatos y además este conocimiento esta mejor organizado.

• La memoria humana consiste en una compleja organización de nodos conectados por ligaduras.

• Acentúan la importancia del conocimiento no solo sintáctico sino también semántico en la resolución de problemas en física.

• Los novatos necesitan de objetivos y subobjetivos que guíen su trabajo.

• Los expertos manejan distintas representaciones del problemas para su resolución.

(18)

Destinada a indagar sobre el rol de las distintas representaciones (verbal, diagramática,

simbólico-matemática y gráfica) en la RP. • Antecedentes:

– La comprensión de un concepto particular requiere reconocer y manipular dicho concepto en variadas representaciones.

– La aparición de dificultades de aprendizaje producidas por el uso instruccional de algunas de las diversas representaciones (graficas en cinemática, ambigüedades de tipo lingüísticas).

Relation between

students´problem-solving performance and representational

format –D. Meltzer Am. J. Phys - 2005

(19)

400 alumnos cursantes del segundo semestre

de Física General durante el período 1998-2002

•Diseño:

– Primera parte: Pre test y post test para la

comparación entre las representaciones verbal y diagramática

– Segunda parte: Dos test, como parte de la

acreditación, presentando la misma situación en las distintas representaciones.

(20)

• Primera parte:

– El porcentaje de respuestas correctas en la

representación verbal es considerablemente mayor que en la representación diagramática. (16% vs 8%) – Los patrones de respuestas incorrectas son

diferentes en uno y otro caso.

• Segunda parte:

– En general los porcentajes de errores son muy similares en las cuatro representaciones.

– Las mujeres tienen mayores porcentajes de error en las representaciones gráficas, especialmente en el caso de circuitos.

(21)

Exploring the devolopment of conceptual

undestanding though structured

problem-solving in physics – E. Gaigher et al –

International Journal of Science Education

Destinada a indagar sobre el efecto de una estrategia estructurada para la resolución de problemas en el desarrollo de habilidades y el desarrollo conceptual.

• Antecedentes:

– Los estudiantes aprenden a resolver problemas estandar sin aplicación de conocimiento conceptual e interpretación.

– Resultados típicos de la línea expertos y novatos.

– Ventajas de determinados “tipos” de instrucción (explicitación de estrategias de resolución, grupos cooperativos, tareas de modelado, generación de varias soluciones para un mismo problema, etc)

(22)

Trabajan con 189 estudiantes de escuela media durante 10 meses.

Grupo experimental y de control Pre test y Multiples Post tests

El grupo experimental trabaja con la estrategia de resolución de problemas estructurada:

1. Realizar un dibujo simple que represente el sistema. 2. Indicar los datos en el diagrama.

3. Identificar la variable desconocida.

4. Analizar el problema en término de principios físicos. 5. Escribir las ecuaciones relevantes.

6. Sustituir y resolver.

(23)

Construyen “mapas de soluciones” e “índices conceptuales” para el análisis de soluciones.

Utilizan el Modelo Semántico Extendido (Greeno, 1989) para el análisis de las resoluciones escritas.

Dominio

Simbólico AbstractoDominio

Dominio

Modelado ConcretoDominio

Φsm Φsa Φac Φmc Φam Φsc La construcción de una resolución correcta representa una transición correcta entre el dominio concreto y el dominio abstracto.

(24)

El análisis de los mapas de soluciones demuestran

mejor comprensión conceptual en el grupo

experimental.

La estrategia utilizada favorece un abordaje

conceptual de los problemas (en lugar de un

abordaje por fórmulas)

Concluyen que el estudio muestra que la

estrategia ayuda a los estudiantes con mayores

inconvenientes a abandonar el conocimiento

simbólico e interpretar situaciones concretas

en término de conceptos y leyes físicas.

(25)

• Antes:

– El grado de transferencia depende de la similaridad entre el contexto de aprendizaje y el contexto de transferencia.

– Similitud en las tareas sin atender a las características particulares de los sujetos – Principal énfasis en la práctica

• Actualmente:

– Énfasis en determinadas tareas.

– Atención a las características del que aprende, al contexto y a las condiciones en que se produjo el aprendizaje.

(26)

• Las primeras investigaciones sobre

transferencia se dedicaban a buscar e

identificar transferencia de algún concepto

particular, autolimitando la búsqueda.

• Los estudios de transferencia deben adoptar

una perspectiva centrada en el alumno, para

analizar lo que los estudiantes efectivamente

transfieren y cuál es el proceso y los factores

que influencian.

Implicaciones para la investigación y la

enseñanza

(27)

APRENDIZAJE

APRENDIZAJE

APRENDIZAJE

TRANSFERENCIA

TRANSFERENCIA

TRANSFERENCIA

(28)

TRANSFERENCIATRANSFERENCIA

TRANSFERENCIA

APRENDIZAJEAPRENDIZAJE

APRENDIZAJE

RESOLUCIÓN DE PROBLEMASDE PROBLEMASRESOLUCIRESOLUCIÓÓNN

DE PROBLEMAS

La Resolución de Problemas

refleja Transferencia y a su vez la transferencia favorece el Aprendizaje y la resolución

comprensiva de problemas porque contribuye al desarrollo

de la estructura cognitiva.

Aprendizaje, Resolución de Problemas y

Transferencia

(29)

“An investigation into students undestanding ofenergy in the context of mechanics” – 2008- Dep. of Physics – University of Washington

“Investigations of Student Understanding of Entropy and of Mixed Second-Order Partial Derivatives in Upper-Level Thermodynamics” – 2007 – Dep. Of Physics – University of Maine

• “The role of language in learninf Physics” – 2006-Dep. of Physics and Astronomy – Rutgers University • “Student learning, retention and transfer – From

trigonometry to physics” –2004– Dep. of Physics – Kansas University

• “The effect of question order on student responses to multiple choise physics questions” –2003- Dep. of Physics – Kansas University

(30)

Referencias

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