utilización de la metodología investigativa de resolución de

UTILIZACIÓN DE LA METODOLOGÍA INVESTIGATIVA DE RESOLUCIÓN
DE PROBLEMAS EN LA FORMACIÓN INICIAL DE MAESTROS.
APLICACIÓN AL ESTUDIO DE LA ENERGÍA.
Martínez Aznar, Mª M.
Varela Nieto, Mª P.
Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales. Facultad de Educación. U.C.M. C/ Rector
Royo Villanova, s/n. 28040.Madrid.
MARCO TEÓRICO
Desde principios de los noventa nuestro equipo de investigación viene desarrollando su
actividad en el campo de la resolución de problemas con aportaciones interesantes para
el ámbito de la Didáctica de las Ciencias, tanto para la enseñanza-aprendizaje en la
educación secundaria como para la Formación Inicial de maestros, a la que aquí nos
referiremos (Martínez y otros, 2001; Varela y Martínez, 1997 y Martínez y Varela,
1996).
Dentro
de
los
modelos
defendidos
para
la
formación
inicial,
los
enfoques
constructivistas aparecen como una propuesta alternativa válida para superar algunos de
los problemas, pendientes de resolver,
en la enseñanza de las ciencias a nivel de
educación primaria. Así, los futuros profesores tendrán, al mismo tiempo, que ‘aprender
a aprender’ y ‘aprender a enseñar’, por lo que nos planteamos la necesaria evolución de
sus ideas alternativas, tanto a nivel conceptual como en relación al proceso de aula
como consecuencia de la enseñanza que proponemos, lo que se ha denominado proceso
de cambio conceptual (Hewson y Beeth, 1995). En este contexto una de las
metodologías para conseguir el deseado cambio en los estudiantes, y siendo fieles a una
visión actualizada de la Ciencia, sería el trabajar la resolución de problemas como
investigación (MRPI). En esta línea nuestra tarea ha consistido en familiarizar a los
futuros profesores
con el modelo propuesto por Gil y Martínez-Torregrosa en 1983.
Este tipo de actividad permite, además, que estos alumnos desarrollen procesos de
resolución más ricos y complejos que cuando se enfrentan a problemas-ejercicios de
enunciado cerrado, favoreciéndose aspectos relacionados con la creatividad y la
metacognición. Además, consideramos importante presentar a este alumnado estilos de
trabajo, como la MRPI, que en el futuro puedan transferir a su actividad profesional,
con la idea de que los resultados de la investigación didáctica promuevan la reflexión
que favorezca la futura innovación educativa (Mellado, 1998).
El tema de estudio elegido para desarrollar la investigación ha sido “La Energía”.
Concretamente hemos trabajado los conceptos de transformación, conservación y
degradación, a través de situaciones problemáticas sobre alimentación, usos domésticos,
máquinas y aparatos eléctricos, y la crisis energética (ver figura 1).
Figura 1. Contenidos conceptuales (círculos interiores) y temática de las situaciones problemáticas
(circulo exterior) de la investigación.
Como se indica en la figura 2, este tema lo consideramos muy idóneo para trabajar con
los futuros profesores, por su relación con los curricula escolares de todos los niveles,
por ser un concepto interdisciplinar y estructurante dentro de las ciencias, por su
cotidianidad y porque nos permite abordar aspectos C-T-S, y cubrir los objetivos
formativos de educar a nuestros alumnos como ciudadanos responsables y críticos, y de
favorecer su alfabetización científica. Todo esto, con las miras puestas en el papel de
reformador social que deberán asumir en un futuro nuestros estudiantes.
Figura 2. Justificación de la temática elegida.
DISEÑO Y DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN
El trabajo que aquí se presenta ha tenido como objetivos:
1. Desarrollar una unidad didáctica elaborada
a partir de problemas de enunciado
abierto de lápiz y papel, que toman como referencia los esquemas alternativos
detectados en los futuros alumnos sobre: Energía.
2. Experimentar en condiciones reales de aula los materiales diseñados.
3. Evaluar mediante técnicas cualitativas y cuantitativas: la adecuación de los materiales
al currículo y nivel de los futuros profesores; el proceso de aprendizaje de la
metodología de resolución de problemas como investigación
y, el cambio conceptual
experimentado por los alumnos.
Las hipótesis que orientaron este trabajo han sido:
1. Los alumnos van a experimentar una mejora estadísticamente significativa en su
aprendizaje sobre la resolución de problemas.
2. Los profesores en formación inicial, además de conseguir la correspondiente mejora
en sus concepciones científicas, se pretende que asuman la utilidad de esta propuesta
para una futura transposición a las aulas.
Las muestras utilizadas han estado formadas por estudiantes de primer curso de
Diplomatura de Maestro de Educación Infantil de la Universidad Complutense de
Madrid.
Las técnicas de obtención de datos se han ajustado a las diferentes necesidades de la
investigación.
Para el diagnóstico y la evolución de los esquemas conceptuales sobre
energía se han elaborado pruebas tipo test de elección múltiple y de respuesta abierta.
Durante el desarrollo de la unidad didáctica, en el aula, se ha llevado a cabo la recogida
sistemática de problemas resueltos por los futuros profesores y la evaluación de los
mismos con escalas de medida diseñadas al efecto. Finalmente se ha evaluado
estadísticamente el aprendizaje de la metodología de resolución de problemas y la
evolución de los esquemas conceptuales.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
1. Sobre la resolución de problemas.
Para analizar la evolución en el aprendizaje de la MRPI a lo largo de la resolución de
problemas abiertos, vamos a valorar las resoluciones de cada uno de los estudiantes para
cada uno de los cuatro problemas. Este estudio se realizó sobre las producciones escritas
de 20 estudiantes seleccionados al azar del conjunto de la muestra correspondiente a los
grupos de futuros profesores de educación infantil.
Cada problema, en su resolución, es valorado para cada una de las cinco variables
metodológicas en las que se concretan las fases de resolución del modelo. Estas
variables han sido valoradas en cuatro niveles del 0 al 3 según el grado de corrección y
profundidad en su desarrollo.
El análisis se va a llevar a cabo mediante la técnica ANOVA, usando el test de la F, para
determinar la existencia de diferencias significativas entre los valores medios por
niveles obtenidos en cada una de las variables. Se ha elegido este test por ser utilizado
de forma habitual en estudios sociológicos y porque tiene un valor de discriminación
intermedio dentro de los distintos test de este tipo.
El análisis se realiza considerando el conjunto de todas y cada una de las variables y los
cuatro problemas para todos los estudiantes. La hipótesis nula del estadístico es que no
hay diferencias significativas frente a la hipótesis alternativa de que sí las hay. Los
resultados obtenidos se recogen en la tabla siguiente:
DIFERENCIAS ENTRE LOS DISTINTOS VALORES MEDIOS POR NIVELES DE:
PROBLEMAS
VM1
VM2
VM3
VM4
VM5
3,70*
9,38***
3,23*
3,19*
2,17
0,59
Tabla 1. Datos obtenidos con el test de la F para determinar la existencia de diferencias significativas
dentro de cada uno de los análisis realizados (problemas y variables en conjunto y variables
metodológicas de forma individual). Los valores de la F con asteriscos apoyan la existencia de diferencias
significativas (hipótesis alternativa) entre cada uno de los factores (***p<0,1; *p<0,05)
Como puede observarse, se rechaza la hipótesis nula para el conjunto de la
resolución de los problemas y para las tres primeras VM. Sin embargo, los valores
medios obtenidos en los cuatro problemas para las VM4 (Resolución) y VM5 (Análisis
de resultados) no presentan diferencias significativas. Es de destacar que en la VM4 los
resultados van empeorando desde el primer al último problema; mientras que en la VM5
van mejorando a lo largo de la resolución de problemas, sin que se pueda decir en
ninguno de los dos casos que esta evolución sea significativa.
Gráficamente podemos observar, en la siguiente representación, cómo se produce la
evolución en la realización de las VM a lo largo de la resolución de los cuatro
problemas realizados.
Figura 3 : Representación de los valores medios por niveles obtenidos en cada una de las variables
metodológicas para cada uno de los cuatro problemas realizados.
Vemos que la evolución de cada una de las VM es muy dispar. La VM2 (Emisión de
hipótesis) y la VM5 (Análisis de resultados) presentan valores medios por niveles que
van siendo mejores a lo largo de la resolución de los problemas. En concreto, de entre
todas las VM, es la VM2 la que presenta el mayor valor medio por niveles en el último
problema. La VM1 (Análisis cualitativo del problema) y VM3 (Elaboración de una
estrategia de resolución) sufren un retroceso en los valores medios obtenidos en los
problemas intermedios respecto al problema inicial. Sin embargo en el problema final
obtienen valores medios superiores. En la VM3 este valor medio del problema final es
un poco inferior al del problema inicial, aunque la diferencia no es significativa. Por
último la VM4 (Resolución) obtiene valores medios cada vez más bajos, aunque no
existen diferencias significativas entre los mismos.
2. Sobre el cambio conceptual
Para este análisis hemos utilizado los cuestionarios iniciales y finales de 80 alumnos que
fueron los que realizaron ambas pruebas. De acuerdo con el esquema de contenidos de
la figura 1, la evolución en las ideas de los futuros profesores que hemos estudiado, son:
1) En cuanto al concepto de ‘gasto’ tanto eléctrico como alimenticio se han encontrado
diferencias significativas a lo largo del proceso aunque por debajo de nuestras
expectativas.
2) El concepto de ‘rendimiento’ de una transformación energética aplicada al caso de
una central nuclear, acompañado del correspondiente cálculo numérico, ha sufrido un
cambio del 6% al 34%. Aunque la diferencia es importante, el resultado final indica la
dificultad de este concepto para nuestro alumnado.
3) La interpretación correcta de ‘gráficos’ la alcanzan de media un 44% de los alumnos
aunque inicialmente
esta destreza la habían alcanzado un 22% de los sujetos,
obteniéndose, por tanto, una pequeña mejoría.
4) En relación
a las ‘energías renovables’ y ‘la crisis energética’ los conocimientos
iniciales de los futuros profesores eran muy significativos habiéndose conseguido que al
final del proceso construyan una red de conocimientos muy articulada. Al tratar sobre
las ventajas de las energías renovables hay 103 respuestas que especifican su carácter no
contaminante, 86 que no se agota y 56 se refieren al ahorro económico. En cuanto a los
inconvenientes, encontramos 82 respuestas que mencionan el problema de las
instalaciones desde un punto de vista económico y ambiental.
El otro aspecto estudiado, la crisis energética, se encuentra ampliamente caracterizado.
Así, el 51.5% del alumnado hablan de los problemas de las fuentes (agotables, bajo
rendimiento), el 46% de los aspectos económicos (monopolios, dependencia externa) y
aspectos ambientales (contaminación del planeta) en un 35%.
Para concluir y, relacionando los resultados expuestos con otros de investigaciones ya
realizadas por nosotras en esta línea,
podemos indicar que hemos encontrado
coherencia entre el aprendizaje conseguido para la metodología de resolución de
problemas con respecto al nivel de los estudiantes (futuros profesores y de educación
secundaria obligatoria y Bachillerato), y con el carácter disciplinar de los temas (física,
química y biología). Sólo recalcar que se encuentran mayores semejanzas entre los
alumnos de Bachillerato (Física y Química), y entre los de E.S.O. (Biología) y
formación de profesorado (Física). Además, en todas las disciplinas y para todos los
niveles educativos, se han obtenido los resultados esperados en cuanto a la evolución y
reestructuración de las ideas previas (Martínez y otros, 2001; Varela y Martínez, 1997 y
Martínez y Varela, 1996).
Para finalizar, queremos indicar que la investigación se está desarrollando, de nuevo, en
este curso para confirmar la consistencia de los resultados presentados.
BIBLIOGRAFÍA
HEWSON, P.W. y BEETH, M.E. (1995). Enseñanza para un cambio conceptual:
ejemplos de fuerza y movimiento. Enseñanza de las Ciencias, 13(1), 25-35.
MARTÍNEZ AZNAR, Mª M.; BARCENA MARTÍN, A.I.; IBAÑEZ ORECAJO, MªT.
y VARELA NIETO, Mª P. (2001).Simposio: Herencia, biomasa y energía. Tres campos
para investigar resolviendo problemas. Pág. 133-134. Tomo 2. VI Congreso
Internacional sobre investigación en la Didáctica de las Ciencias. Barcelona.
MARTÍNEZ AZNAR, Mª M. y VARELA NIETO, Mª P. (1996). De la resolución de
problemas al cambio conceptual. Investigación en la Escuela, 28, 69-78.
MELLADO, V. (1988). Preservice teachers’ classroom practice and their conceptions of
the nature of science. En fraser y Tobin (Eds.), International Handbook of Science
Education. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers.
VARELA NIETO, Mª P. y MARTÍNEZ AZNAR, Mª M. (1997). Una estrategia de
cambio conceptual en la enseñanza de la Física: La resolución de problemas como
actividad de investigación. Enseñanza de las Ciencias, 15(2), 173-188.