Percepción de los Futuros Maestros/as de Primaria Sobre la Naturaleza de los Modelos en una Experiencia Formativa desde
la Didáctica de las Ciencias
Vicente Martorell, Juan José; Jiménez-Tenorio, Natalia; Aragón Nuñez, Lourdes; Oliva Martínez, Jose María, Universidad de
Cádiz, [email protected] Resumen:
El estudio presentado se enmarca en el ámbito de la formación inicial de maestros/as dentro de una asignatura que emplea como estrategia de enseñanza la modelización. Se analiza la percepción de 64 alumnos de la asignatura de Didáctica de las Ciencias de la Naturaleza I, en torno a la naturaleza de los modelos tras realizar una experiencia formativa basada en ellos sobre el sistema Sol-Tierra. Para ello se ha utilizado un cuestionario constituido por 11 ítems en torno a nueve dimensiones para caracterizar el concepto de modelo. Los resultados muestran que la mayoría de los alumnos consiguen tener una visión aceptable en relación a los aspectos analizados. Sin embargo, se aprecia un margen de mejora en algunas dimensiones.
Palabras clave: modelos, modelización, formación inicial de maestros/as, percepciones, fenómeno de las estaciones
1. Objetivos o propósitos:
La presente comunicación se incluye dentro del marco de un proyecto de innovación y mejora docente puesto en marcha durante el curso académico 2015-2106, el cual se inserta en el ámbito de la formación inicial de maestros/as en Educación Primaria dentro de una asignatura que emplea como estrategia de enseñanza la modelización.
El objetivo de este trabajo es analizar la percepción adquirida por los alumnos en torno a la naturaleza de los modelos tras la realización de una experiencia formativa basada en la modelización.
2. Marco teórico:
Los modelos son representaciones que se construyen contextualizando cierta parte del mundo, con un objetivo específico (Chamizo, 2010). Estos han tenido y siguen teniendo un papel importante en la evolución de la ciencia. Gilbert (1993) afirma que la ciencia y sus modelos son inseparables, dado que los modelos son
productos de la ciencia y, a la vez, sus métodos y herramientas de trabajo. Por otra parte, los modelos ocupan un lugar central en el currículo de ciencias, según Clement (2000), el aprendizaje consiste en la evolución sucesiva de los modelos del alumnado adoptando como referente el modelo de ciencia escolar.
La estrategia de enseñanza basada en la modelización se caracteriza porque concede un mayor protagonismo a los alumnos, participando en la aplicación de los mismos, en su revisión y en la (re)construcción de nuevos modelos desconocidos para ellos (Justi y Gilbert, 2002). Los modelos han despertado en los últimos años un elevado interés entre los investigadores de didáctica de las ciencias, siendo prueba de ello el monográfico dedicado por la revista Science & Education al papel de los modelos en la ciencia y en la educación científica (Oliva-Martínez y Aragón-Méndez, 2009). En la actualidad, la modelización se considera una pieza clave en la educación científica dado que permite trabajar la mayoría de las competencias científicas recogidas en el currículo de ciencias y desarrollar estrategias de aprendizaje muy relacionadas con “aprender a aprender”.
Las capacidades trabajadas a través de la modelización han sido ordenadas en la siguiente secuencia de dificultad creciente por Justi y Gilbert (2002), estas son: a) aprender modelos, b) aplicar los modelos aprendidos, c) revisar los mismos, d) participar en la reconstrucción de modelos escolares y e) idear modelos nuevos. Además, son varios los autores que las han caracterizado en términos generales o en dominios curriculares concretos, presentando una serie de dimensiones que contemplan tareas desarrolladas por los alumnos como usar modelos, manejar representaciones, valorar la utilidad de estos instrumentos, etc. (Autores, 2014). En base a estas dimensiones se ha abordado el estudio de las percepciones de los futuros maestros/as de primaria sobre este tipo de enseñanza.
3. Metodología:
Esta investigación se ha llevado a cabo durante el primer semestre del curso académico 2015-2016, en la asignatura de Didáctica de las Ciencias de la Naturaleza I, en el tercer curso del Grado en Educación Primaria, de la Universidad de Cádiz. El grupo estaba compuesto por 64 estudiantes, 24 hombres y 40 mujeres, agrupados en 13 equipos de trabajo. Estos no habían
científicos. La experiencia formativa basada en el uso de modelos se ha desarrollado a lo largo de 12 sesiones (18 horas totales). A lo largo de esta experiencia se ha abordado el tópico relativo al sistema Sol-Tierra, sus movimientos y principalmente, el fenómeno de las estaciones.
Se trata de un estudio de caso realizado al grupo al que se le ha impartido esta asignatura. Concretamente, se ha querido evaluar la percepción de los alumnos sobre los modelos utilizados, su papel en la ciencia y en la educación científica. Para ello, se han abordado nueve dimensiones relativas a las capacidades y características de los modelos (tabla 1) las cuales fueron elaboradas y utilizadas en investigaciones anteriores por los autores de la presente comunicación (Autores, 2014) a partir de propuestas de diversos autores (Aragón-Méndez, 2012; Gilbert y Justi, 2002; Justi, 2009; Prins, 2010). Estas son:
Tabla 1. Dimensiones de los modelos analizadas en la percepción de los alumnos (Fuente: Autores, 2014)
Dimensiones Naturaleza
D1. Integrar nuevas informaciones.
Se analiza si el profesor proporciona informaciones parciales que integran el modelo que se desea construir. También si el alumno recurre a información escrita en otro medio a instancias del profesor.
D2. Representar imágenes y simulaciones, o trabajar con otras ya hechas.
Se analiza si la actividad ofrece alguna oportunidad para representar o escenificar fenómenos mediante objetos físicos, imágenes estáticas o en movimiento, o si los alumnos han de trabajar con representaciones ya hechas que tienen que interpretar.
D3. Interpretar la realidad de forma verbal.
Se evalúa si la actividad ofrece oportunidad de comunicar y expresar verbalmente sus explicaciones sobre los fenómenos considerados.
D4. Estimar la utilidad de los modelos.
Se evalúa la valoración por parte de los alumnos tanto de los modelos presentados como recursos, como de los propios modelos personales que ellos poseen.
D5. Aplicar los modelos aprendidos a situaciones de indagación o incertidumbre.
Se tiene en cuenta si la actividad proporciona situaciones de aprendizaje de aplicación creativa de los modelos aprendidos en situaciones novedosas: formular problemas, diseñar experiencias o realizar predicciones. Implica que se establezcan relaciones entre los elementos de los modelos para realizar interferencias en contexto de incertidumbre.
D6. Revisar modelos. Se valora si los alumnos se cuestionan sus modelos iniciales, detectando lagunas e insuficiencias. También si reconocen el carácter limitado y aproximativo de los modelos.
D7. Admitir el carácter evolutivo de los modelos.
Se analiza si la actividad se dirige a la toma de consciencia en torno al carácter provisional y cambiante de los modelos. D8. Gestionar el uso
de los modelos de los que se dispone, siendo capaz de pasar de uno a otro.
Se valora si la actividad permite tomar consciencia en torno a la posibilidad de explicar una misma cosa recurriendo a diferentes modelos, si se fomenta el uso de múltiples modelos a la vez estableciendo puntos de conexión entre unos y otros. D9. Aportar ideas de
manera creativa que, con la ayuda
necesaria, sirvan para generar nuevos modelos.
Se analiza si el alumno forma parte activa en el proceso de enseñanza aprendizaje, ofreciéndose oportunidades para aportar nuevas ideas significativas en la gestación y desarrollo de nuevos modelos.
Para evaluar las percepciones de los alumnos sobre los modelos en referencia a las 9 dimensiones comentadas anteriormente, se utilizó un cuestionario formado por 11 ítems (tabla 2), en el que los alumnos debían, de manera personal e identificada, contestar su grado de acuerdo o de desacuerdo en función de la siguiente escala: nada, poco, bastante, mucho. Además, los alumnos debían justificar cada una de las respuestas dadas.
Tabla 2.Ítems del cuestionario utilizado y su relación con las dimensiones estudiadas (fuente propia).
Ítems Dimensión
1. Se aportaba información, oralmente o por escrito, que debíamos aprender para entender mejor los fenómenos objeto de estudio.
D1 2. Se representaban o escenificaban fenómenos mediante objetos
físicos, imágenes estáticas o en movimiento, o se trabajaba con representaciones ya hechas que se tenía que interpretar.
D2
3. Teníamos que comunicar y expresar verbalmente explicaciones sobre los fenómenos estudiados.
D3 4. Se dieron ocasiones que me ayudaron a comprender lo importante
que son los modelos para comprender el mundo, tanto los míos propios personales como los objetos y recursos analógicos empleados por el profesor.
5. Utilizamos de forma creativa los modelos aprendidos en situaciones novedosas, para hacernos preguntas, diseñar experiencias o realizar predicciones sobre cosas que podrían ocurrir.
D5
6. Tomamos conciencia de las lagunas e insuficiencias que había en nuestras ideas.
D6 7. Llegamos a cuestionarnos las ideas y modelos que traíamos,
detectando contradicciones entre ellos y los hechos de la realidad.
D6 8. Nos dimos cuenta de que la realidad es más compleja que los
modelos científicos. Los modelos y teorías científicas no sirven para todo, sino que tienen sus limitaciones.
D6
9. Comprendimos que no hay modelos ni teorías definitivas y que en cualquier momento pueden modificarse o evolucionar.
D7 10. Ayudó a que dispusiésemos de un repertorio de modelos
complementarios entre los que poder elegir en función de las circunstancias.
D8
11. Se estimuló la iniciativa personal y la creatividad para que aportásemos nuevas ideas que pudieran mejorar o cambiar los modelos explicativos que teníamos.
D9
A los datos obtenidos se les ha realizado un análisis cuantitativo de las opiniones a través de las distribuciones de frecuencia de los niveles de acuerdo establecidos. En algunas de las cuestiones se han registrado respuestas en blanco, las cuales se han tenido en cuenta en el porcentaje total de las respuestas.
4. Discusión de los datos, evidencias, objetos o materiales
A continuación se presentan y discuten los resultados obtenidos en base a las respuestas dadas por los alumnos a las cuestiones planteadas y agrupadas en cada una de las dimensiones estudiadas.
Dimensión 1: Integrar nuevas informaciones.
La percepción que tienen los alumnos sobre la información recibida en las actividades está bastante dividida; el 35,9% de los alumnos contestaron poco o nada. Esto refleja el distinto grado de dificultad que ha supuesto la experiencia para los alumnos, mientras que el 35,9% reclamaba más información e
instrucciones a lo largo del proceso, el 62,5% opinaba que la información que recibían era suficiente para entender el fenómeno que estaban estudiando. Dimensión 2: Representar imágenes y simulaciones, o trabajar con otras ya hecha. El 100% opinaron que a lo largo de la experiencia han podido trabajar con modelos de diferente naturaleza que van desde representaciones gráficas a objetos físicos, y que éstos les han permitido representar los diferentes fenómenos relacionados con el sistema Sol-Tierra.
Dimensión 3: Interpretar la realidad de forma verbal.
El 71,9% de los alumnos consideraron que a lo largo de la experiencia habían tenido que expresar verbalmente las explicaciones sobre los fenómenos con los compañeros bastante o mucho. Aquellos alumnos que indicaron que no existía tal comunicación se refieren normalmente a una exposición oral para toda la clase, pero sí reconocen que ha existido esa comunicación dentro de su grupo de trabajo.
Dimensión 4: Estimar la utilidad de los modelos.
Tras la realización de la experiencia más del 90% de los alumnos reconocen, como bastante o mucho, la importancia que tienen los modelos para comprender el mundo. No obstante, el 10% restante, entre las categorías poco y nunca un alumno opina que los modelos se han tratado de una manera superficial y eminentemente práctica.
Dimensión 5: Aplicar los modelos aprendidos a situaciones de indagación o incertidumbre.
El 18,8% de los alumnos opinaron que los modelos aprendidos fueron poco utilizados en situaciones novedosas, ya que se emplearon en un contexto conocido, considerando que los modelos habían sido insuficientes, aunque reconocen que les había servido para hacer predicciones de los fenómenos. Sin embargo, la mayoría de los estudiantes (48,4% bastante, 31,3% mucho) consideraron que la actividad les proporcionó situaciones de aprendizaje de aplicación creativa de los modelos aprendidos.
Dimensión 6: Revisar modelos.
Más del 85% de los alumnos se cuestionaron en mayor o menor medida sus modelos iniciales, reconociendo carencias en los mismos. El 90% cree como
detectar carencias en sus concepciones sobre el tema. También reconocieron el carácter aproximativo que tienen los modelos, que son representaciones pero no copias de la realidad. Incluso aquellos alumnos que contestaron con la categoría de nada o poco (3,1% y 7,8% respectivamente) opinan que “Nos dimos cuenta de que la realidad es más compleja que los modelos científicos.” o reconocen que los modelos no son infalibles.
Dimensión 7: Admitir el carácter evolutivo de los modelos.
En este caso se observa el mayor consenso entre los alumnos, ya que el 87,5% de los estudiantes contestaron mucho, e incluso el único alumno que contestó poco (1,6%) comentó “Realmente ya partía de esa base, todo es modificable, pero me ayudo a entre ver más opciones y asegurar mi pensamiento”.
Dimensión 8: Gestionar el uso de los modelos de los que se dispone, siendo capaz de pasar de uno a otro.
En general los alumnos se han mostrado conforme con el repertorio de modelos analógicos existentes, los cuales les han servido para abordar cada uno de los aspectos requeridos según las circunstancias. Solo se han registrado 3 valoraciones negativas (1,6% nada y 3,1% poco), justificándose bien en que el número de modelos era insuficiente o bien que utilizaban solo un único modelo de los disponibles.
Dimensión 9: Aportar ideas de manera creativa que, con la ayuda necesaria, sirvan para generar nuevos modelos.
Los alumnos consideraron que la actividad había estimulado la iniciativa personal y la creatividad para mejorar o cambiar los modelos que tenían (40,6% bastante y 53,1% mucho) justificando esto con afirmaciones como la siguiente: “se estimuló la iniciativa tanto personal como grupal dando lugar a una gran variedad de modelos que teníamos que elegir, entre todos los modelos explicativos que teníamos hubo modificaciones de los mismos y aportaciones de otros nuevos”.
5. Resultados y/o conclusiones
Ante los resultados obtenidos en esta investigación se puede concluir que la percepción que mantienen nuestros estudiantes, futuros maestros de primaria, sobre los modelos ha sido bastante favorable. Teniendo en cuenta que no tenían
ninguna formación previa sobre el tema, un porcentaje de alumnos superior al 90% valoraron cinco de las nueve dimensiones analizadas (D2, D4, D7, D8, D9) con las categorías de bastante o mucho . Es decir, los alumnos consideraron que la experiencia les había permitido trabajar con distintos modelos para estudiar los fenómenos relacionados con el sistema Sol-Tierra, dándoles la oportunidad de escenificar y visualizar mejor los fenómenos. En el proceso han adquirido una percepción positiva sobre los modelos y sobre su utilidad tanto desde el punto de vista de la ciencia como educativa, reconociendo que los modelos no son instrumentos infalibles, sino que se tratan de representaciones de la realidad que están sujetas a modificaciones y evoluciones. Por último, los alumnos piensan que la actividad les ha permitido ver que se pueden utilizar distintos modelos para explicar un mismo fenómeno, estimulado además, su creatividad para modificar y generar nuevos modelos.
En dos de las competencias restantes (D5 y D6), aproximadamente el 80% de los alumnos, presentaron un alto grado de acuerdo. Estos piensan que han podido aplicar los modelos aprendidos en situaciones novedosas y se han replanteado los modelos explicativos previos. Si bien, solamente en las dimensiones D1 y D3 es donde los alumnos muestran una percepción más baja en la escala de acuerdo o desacuerdo utilizada en este estudio, siendo la suma de las categorías bastante y mucho de 62,5% y 71,9%, respectivamente.
6. Contribuciones y significación científica de este trabajo:
Trabajar aspectos relacionados con la naturaleza de los modelos permite contribuir en el desarrollo de la competencia científica de los futuros maestros/as; esto se refiere no sólo saber de ciencias, también hacer ciencias y actuar desde las ciencias, aspecto esencial si queremos formar a ciudadanos más críticos y libres.
7. Bibliografía
Aragón-Méndez, M.M. (2012). Aportaciones de la enseñanza con analogías al desarrollo del pensamiento modelizador de los alumnos acerca del cambio químico. Tesis doctoral no publicada. Universidad de Cádiz.
Autores (2014).
Chamizo, J.A. (2010). Una tipología de los modelos para la enseñanza de las ciencias. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 7(1), 26-41.
Clement, J. (2000). Model based learning as a key research area for science education. International Journal of Science Education, 22 (9), 1041-1053.
Gilbert, J.K. (1993). Models and modelling in science education. Hatfield, UK, Association for science education.
Justi, R. (2009). Learning how to model in science classroom. Key teachers role in supporting the development of students modelling skills. Revista de Educación Química, 20(1),32-40.
Justi, R. y Gilbert, J.K. (2002). Modelling teachers’ views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24 (4), 369-387.
Oliva-Martínez, J.M. y Aragón-Méndez, M.M. (2009). Contribución del aprendizaje con analogías al pensamiento modelizador de los alumnos en ciencias: Marco Teórico. Enseñanza de las Ciencias, 27(2), 195-208.
Prins, G.T. (2010). Teaching and Learning of Modelling in Chemistry Education. Authentic Practices as Contexts for Learning. Leersum, The Netherlands, FSC.
