DGEST PROYECTO APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS CON TECNOLOGÍA (AMT) Coordinador General Profr. José Valdemar García Sánchez Apoyos Técnicos Pedagógicos Mtra. Juana Acosta Ganém Mtro. Miguel Ángel Cruz Castillo Secretaría de Educación Pública Dirección General de Educación Básica Dirección de Educación Secundaria Subdirección de Secundarias Técnicas. Blvd. Felipe Ángeles S/N. Col. Venta Prieta. C.P. 42080 Pachuca de Soto Hidalgo. Septiembre de 2009 PROYECTO APRENDIZAJE DE LAS MATEMÁTICAS CON TECNOLOGÍA (AMT) En el proyecto Aprendizaje de las Matemáticas con Tecnología (AMT) se enmarca en los escenarios actuales de cambios continuos, donde las nuevas herramientas tecnológicas están imponiendo transformaciones en los procesos educativos. La estructura del mismo es el resultado de investigaciones que se realizan en las escuelas Secundarias Técnicas del Estado de Hidalgo, en búsqueda de posibles alternativas de cambio en los métodos de aprendizaje y en las formas de enseñanza, razón por la cual se pretendió promover innovaciones tecnológicas en la enseñanza de las matemáticas y a la vez sugerir metodologías que permitiera al alumno la construcción de aprendizajes significativos. La principal motivación para el desarrollo de este proyecto es la creciente introducción de las nuevas tecnologías en el sistema de Educación Básica, en el Estado de Hidalgo, a través del programa AMT. En este sentido se pretende que el docente profundice sus conocimientos pedagógicos y cuestione su quehacer docente reconociendo el papel decisivo que tienen las nuevas tecnologías en la transformación de las estructuras curriculares. El proyecto busca que los docentes identifiquen las potencialidades de la tecnología para innovar las prácticas escolares y tomen conciencia de la función catalizadora de dichas herramientas al favorecer la apropiación del conocimiento matemático. Introducción La educación vive un tiempo revolucionario, cargado por lo mismo de esperanzas e incertidumbres. Donde con mayor claridad esto se manifiesta en el acercamiento de la educación a las nuevas tecnologías de información y comunicación (NTIC). La influencia de la ciencia y la tecnología en la sociedad del conocimiento ha ido conquistando distintos espacios de la vida; ha transformado nuestro modo de pensar, de sentir, de actuar, de enseñar, y de aprender. Todo el entorno es distinto. El gran imperativo es prepararnos y aprender a vivir en ese nuevo entorno. Esta transformación conlleva a la Educación a transitar con la dinámica de cambio y mostrar una adaptación constante en la relación entre: conocimiento científico, desarrollo tecnológico y conocimiento cultural. En congruencia con esta perspectiva la introducción de las herramientas tecnológicas produce un nuevo modelo de formación caracterizado por el paso de una comunicación unidireccional a un modo más abierto que posibilita la interacción, la diversificación de los soportes de la información y el aprendizaje. Este modelo transforma a las aulas en comunidades de aprendizaje, donde los alumnos que interactúan poseen diferentes niveles de experiencia, conocimiento y habilidades, que intercambian para aprender mediante su aplicación y participación en las situaciones didácticas propuestas, gracias a la colaboración que establecen entre sí, a la construcción del conocimiento colectivo. (Trenchs, 2004). El desarrollo de nuevos recursos didácticos y tecnológicos ha originado que los docentes que participan en el proceso de formación y actualización adquieran un mayor protagonismo, intervención y control de los procesos, sobre todo al hacer uso de los recursos y herramientas que mejor se adaptan a sus necesidades. De aquí la importancia de una capacitación planificada, crítica y actualizada, que tenga como finalidad incrementar la calidad de la educación mediante la adquisición de habilidades y conocimientos que permitan a los docentes el desarrollo de actividades pedagógicas creativas e innovadoras. La llegada de un desarrollo tecnológico no sólo provoca expectativas o miedos desmedidos, sobre todo plantea retos al maestro, a la escuela y al sistema educativo para su efectiva incorporación al aula porque, por más benéfica que sea esta nueva tecnología para la enseñanza, especialmente implica una transformación de la práctica docente, de la organización escolar e incluso de las políticas educativas (Rojano, 2006). Lograr este manejo de formación y actualización docente no es tarea fácil pues una de las principales dificultades por las que se enfrentan los profesores actuales es que, pertenecen a generaciones que tuvieron que soportar la irrupción de las nuevas tecnologías de la información y de las comunicaciones (NTIC) y su impacto en la vida cotidiana. Este alfabetismo tecnológico, puede llegar a ser un fuerte obstáculo para la incorporación adecuada de las herramientas tecnológicas. Marco Teórico Enseñanza de las Matemáticas con Tecnología (EMAT) El desarrollo de la tecnología computacional que se dio en la segunda mitad del siglo pasado abrió posibilidades insospechadas del uso de la herramienta tecnológica en los campos más diversos, entre ellos el del aprendizaje de las matemáticas. Han pasado décadas de investigaciones estudiándose diversas posibilidades para mejorar la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas en los distintos niveles educativos mediante el uso de la Tecnología (Hoyles y Sutherland, 1989; Balachef y Kaput, 1996; Dettori, 2001; Mariotti, 2005, citados por Ursini, (2004). Los estudios anteriores han llegado a la conclusión de que ciertas maneras de usar la tecnología pueden ayudar a los alumnos a: formular y probar hipótesis; modelar matemáticamente situaciones; experimentar con modelos matemáticos; trabajar con diferentes representaciones; resolver problemas; y desarrollar una mejor comprensión de los conceptos matemáticos. Se comprobó que a través de la tecnología, es posible desarrollar ambientes de trabajo que estimulen la reflexión y conviertan a los estudiantes en personas activas y participativas, propiciando la comunicación entre ellos mismos y con el profesor, ayudando a la construcción conjunta de significados. Un uso adecuado de la tecnología en el aula puede disminuir notablemente la práctica de aplicar los algoritmos de manera rutinaria, permitiendo a cambio, que los alumnos se concentren en la resolución de problemas y, sobre todo, se vayan familiarizando con los conceptos matemáticos involucrados. Las matemáticas escolares dejan así de ser una simple mecanización de procedimientos y se vuelven más bien, un espacio para la reflexión y el desarrollo de conceptos. Por otro lado, la gran mayoría de las investigaciones reportan que al trabajar temas de matemáticas con el apoyo de la tecnología, aumenta notablemente la motivación de los estudiantes hacia el aprendizaje de las matemáticas, registrándose además un cambio positivo en las actitudes hacia esta materia (Ursini, (2004). Los propósitos generales del proyecto EMAT se enmarcan en los del Programa de Modernización Educativa. De manera más específica, a través de un modelo pedagógico que permite la creación de ambientes de aprendizaje que propician la expresión de ideas matemáticas, la formulación de hipótesis y el empleo de conceptos matemáticos para explorar situaciones, pretende enriquecer y facilitar la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas de secundaria. El proyecto se basa en el modelo específico de las matemáticas con tecnología que se concibe bajo los siguientes principios: a) principio didáctico, mediante el cual se diseñan actividades para el aula, siguiendo un tratamiento fenomenológico1 de los conceptos que se enseñan; b) principio de especialización, por el que se seleccionan herramientas y piezas de software de contenido: los criterios de selección se derivan de las didácticas especificas acordes en matemáticas; c) principio cognitivo, a través del cual se seleccionan herramientas que permiten la manipulación directa con objetos matemáticos y modelos de fenómenos, mediante representaciones ejecutables. d) principio empírico, bajo el cual se seleccionan herramientas que han sido probadas en algún sistema educativo. e) principio pedagógico, por medio del cual se diseñan las actividades de uso de las TIC para que promuevan el aprendizaje colaborativo2 y la interacción entre los alumnos, así como entre profesores y alumnos; f) principio de equidad, con el que se seleccionan herramientas que permitan a los alumnos de secundaria el acceso temprano a ideas poderosas en matemáticas. Los principios en la selección que las herramientas deben tener son: 1 Tratamiento fenomenológico: La idea base es que los conceptos son organizadores de fenómenos; así, la contextualización no es una mera ambientación de las actividades de enseñanza, sino que las situaciones que se utilizan corresponden a comportamientos de fenómenos, que en cierto modo, forman parte de la esencia del concepto que se busca enseñar, es decir, son parte de la fenomenología del concepto. La palabra manipulación puede sustituirse por la palabra operación, dado que incide más en el desarrollo del pensamiento cognitivo. 2 Este modelo consiste en la distribución de tareas a diferentes equipos de alumnos dentro del grupo, los cuales intercambian los resultados de su trabajo en sesiones plenarias de discusión, conducidas por el profesor. En el caso de AMT, todos los equipos trabajan con el mismo software y con la misma actividad. estar relacionados con un área específica de la matemática; contar con representaciones ejecutables de objetos, conceptos y fenómenos de la matemática; permitir un tratamiento fenomenológico de los conceptos matemáticos; ser útiles para abordar situaciones que no pueden estudiarse con los medios tradicionales de enseñanza; poder utilizarse con base en el diseño de actividades que promuevan un acercamiento de construcción social del conocimiento, permitir promover prácticas en el aula, en las que el profesor guía el intercambio de ideas y las discusiones grupales, al mismo tiempo que actúa como mediador3 entre el estudiante y la herramienta. A partir de los sustentos teóricos expresados en el proyecto EMAT han permitido reflexionar sobre la necesidad de incorporar nuevas situaciones didácticas basadas en un Aprendizaje de las Matemáticas con uso de Tecnología (AMT). La identificación de un conjunto de entornos tecnológicos de aprendizaje que cumplieran con estos criterios hizo posible el diseño de los modelos pedagógicos, de los tratamientos didácticos de los temas de enseñanza y del aula de tecnología. Ambientes en el Aula. En el aula EMAT, el maestro guía a los estudiantes en su trabajo con el ambiente computacional y con las hojas de actividades; interviene en este trabajo, para garantizar que los alumnos alcancen cada vez mayores niveles de conceptualización; organiza discusiones colectivas y es el responsable de garantizar que la institucionalización del saber tenga lugar. En general, en el aula de medios, el maestro motiva a los alumnos a explorar, formular y validar hipótesis, expresar y debatir sus ideas y aprender a partir del análisis de sus propios errores. Las actividades en el aula se organizan a partir de hojas de trabajo, a través de las cuales los alumnos reflexionan sobre lo que han realizado con la computadora y los sintetizan para comunicarlo; por otro lado, las hojas de trabajo ya completadas proporcionan información al maestro acerca de la comprensión que los alumnos tienen de los conceptos matemáticos involucrados en la tarea. Con base en esta información, el maestro puede tomar decisiones sobre repaso y reforzamiento de temas, así como sobre nuevos diseños de actividades. Estas hojas de trabajo pueden ser utilizadas por el maestro también como parte de la evaluación del aprovechamiento de los alumnos. 3 Mediador: El papel del profesor en el modelo pedagógico AMT, donde al incorporar los ambientes computacionales el docente es responsable de promover el intercambio de ideas y la discusión en grupo, al mismo tiempo que actúa como intermediario entre el estudiante y la herramienta. Los alumnos realizan las actividades en parejas frente a la computadora, de acuerdo a las hojas de trabajo. En esta modalidad se fomenta la discusión entre los estudiantes, quienes se ven en la necesidad de verbalizar y expresar de múltiples formas sus razonamientos. En las discusiones colectivas que organiza el profesor se contrastan los diferentes acercamientos que se presentan en el grupo a una actividad determinada. Estos intercambios suelen tener un impacto significativo, en los modos de apropiación del conocimiento. La propuesta didáctica para utilizar la herramientas tecnológicas está diseñada tomando como base un modelo de aprendizaje colaborativo y un tratamiento fenomenológico de los conceptos (Rojano, (2004)). Los propósitos del enfoque de trabajo del AMT son: Propiciar que los estudiantes adquirieran primero cierta experiencia y ésta sirva posteriormente de referencia para formalizar los conceptos matemáticos involucrados. Sensibilizar al profesor hacia el papel que juega el error en este enfoque y convencerle de la importancia de propiciar el aprendizaje a través del análisis de los errores que comenten los alumnos. Concienciar al profesor sobre la importancia que tiene su intervención oportuna en este enfoque pedagógico para guiar a los alumnos durante la resolución de las hojas de trabajo y las exploraciones que realizan usando la tecnología, con el fin de evitar, en la medida de los posible, que vayan desarrollando y fortaleciendo los conceptos matemáticos erróneos. La utilización que se hace de las herramientas computacionales en este modelo permite: Dar un tratamiento fenomenológico a los conceptos matemáticos, ofreciendo así a los alumnos la posibilidad de considerar a los conceptos matemáticos como un medio para describir y analizar fenómenos. Expresar las ideas matemáticas y manipularlas y ejecutarlas. Esto involucra al alumno en un proceso de formulación, prueba y reformulación de hipótesis expresadas matemáticamente. Acercarse a áreas específicas de las matemáticas que se trabajan en la escuela secundaria, que se relaciona con el pensamiento numérico, el pensamiento algebraico, las figuras geométricas y sus propiedades, la presentación, interpretación y tratamiento de la información, y la modelación matemática. Las relaciones pedagógicas en AMT conllevan además a que: El aprendizaje básico del modelo de la tecnología, sea tanto por parte de los profesores como de los alumnos, así como el aprendizaje de uno o más programas computacionales al tiempo que se va desarrollando el trabajo con ideas matemáticas; la puesta en práctica de un modelo cooperativo se lleve a cabo, dado que propone que los estudiantes trabajen en equipo, usando una computadora por pareja o terna, con el fin de promover la discusión y el intercambio de ideas matemáticas; la puesta en práctica de un modelo pedagógico en el que el profesor, si bien insustituible, deje a un lado su rol protagónico, y se vuelva mas bien un guía que ayuda a los alumnos a acercarse a la comprensión y formulación de sus propias ideas matemáticas, y un mediador entre alumnos y los conceptos matemáticos. La organización del trabajo de los alumnos en las aulas AMT. Se realiza en equipos de dos o máximo tres integrantes, a fin de fomentar el intercambio y la confrontación de ideas y así motivar al estudiante a organizar, reflexionar, defender y, cuando sea necesario, modificar sus ideas. El profesor en su papel de mediador observa el trabajo de los equipos lo que le permite interactuar con los alumnos, darse cuenta de sus avances y dificultades, y hacer sugerencias cuando lo necesiten. Resulta importante, además, que el profesor organice discusiones de grupo de manera periódica. En ellas el profesor no debe convertirse en el centro de la discusión, más bien, debe procurar que los estudiantes sean los protagonistas principales (Ursini, citada por Rojano, (2004). Plan de estudios de la Educación Básica En todo el mundo cada vez son más altos los niveles educativos requeridos a hombres y mujeres para participar en la sociedad y resolver problemas de carácter práctico. En este contexto es necesaria una educación básica que contribuya al desarrollo de las competencias amplias para mejorar la manera de vivir y convivir en una sociedad cada vez más compleja. Esto exige considerar el papel de la adquisición de los saberes socialmente construidos, la movilización de saberes culturales y la capacidad de aprender permanentemente para hacer frente a la creciente producción de conocimiento y aprovecharlo en la vida cotidiana. Lograr que la educación básica contribuya a la formación de ciudadanos con estas características implica plantear el desarrollo de competencias como propósito educativo central. Una competencia implica un saber hacer (habilidades) con saber (conocimiento), así como la valorización de las consecuencias del impacto de ese hacer (valores y actitudes). En otras palabras, la manifestación de una competencia revela la puesta en juego de conocimientos, habilidades, actitudes y valores para el logro de propósitos en un contexto dado. Dentro de las competencias que propone el plan de estudios 2006, citamos: a) Competencias para el aprendizaje permanente. Implican la posibilidad de aprender, asumir y dirigir el propio aprendizaje a lo largo de su vida, de integrarse a la cultura escrita y matemática, así como de movilizar los diversos saberes culturales, científicos y tecnológicos para comprender la realidad. b) Competencias para el manejo de la información. Se relacionan con: la búsqueda, evaluación y sistematización de información; el pensar, reflexionar, argumentar y expresar juicios críticos; analizar, sintetizar y utilizar información; el conocimiento y manejo de distintas lógicas de construcción del conocimiento en diversas disciplinas y en los ámbitos culturales. Así, se pretende que dentro de los rasgos deseables del egresado de educación secundaria, en su proceso de formación, el alumno emplee la argumentación y el razonamiento al analizar situaciones, identificar problemas, formular preguntas, emitir juicios y proponer diversas soluciones. Además, el egresado debe ser capaz de emplear, seleccionar, analizar, evaluar y compartir información proveniente de diversas fuentes así como aprovechar los recursos tecnológicos a su alcance para profundizar y ampliar sus aprendizajes de manera permanente (SEP, (2006)) La comprensión en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas Es importante que los estudiantes piensen e intenten tener sentido de lo que están haciendo, que se responsabilicen de su aprendizaje y de su entendimiento. Pero aprender no es una actividad individual aislada; los estudiantes comparten ideas el uno con el otro y aprenden a partir de esas experiencias de intercambio. Dada la celeridad con la que el mundo cambia al igual que los distintos medios de información, hoy en día se requiere que aprendamos a aprender y que hagamos el mundo más comprensible. Las matemáticas en un mundo cada vez más tecnológico exigen nuevas habilidades y un entendimiento más profundo. Las sociedades con las que crecen los actuales estudiantes se encuentran continuamente en una evolución, el lugar de trabajo se llena de nuevas oportunidades y demandas, las computadoras y las nuevas tecnologías están transformando las maneras de aprender (Gates, (1995)). Para aprovechar las nuevas oportunidades y resolver los desafíos del mañana, los estudiantes de hoy necesitan acercamientos flexibles para definir y solucionar problemas. Todo esto significa que los estudiantes deben aprender matemáticas con comprensión, lo cual es crucial, porque las cosas aprendidas con comprensión se pueden utilizar flexiblemente, adaptar a las nuevas situaciones y utilizar para aprender nuevas cosas. Saber matemáticas, significa entender. Cuando memorizamos las reglas para los símbolos, podemos aprender algo pero no estamos aprendiendo matemáticas. Saber un tema también significa establecer sus relaciones. La comprensión es también importante porque es una de las experiencias de lo más intelectual posible que proporciona una intima satisfacción, y por otra parte el no entender es una de las frustraciones más grandes y en última instancia provoca un sentimiento de derrota. Los estudiantes que se dan la oportunidad de entender desde el principio, y que trabajan para desarrollar la comprensión muy probablemente experimentan en sus clases recompensas internas; los estudiantes que carecen de este entender deben recurrir a la memorización, es probable que sientan poca satisfacción y pierdan el interés por aprender. La comprensión debe ser la meta más fundamental de la instrucción matemática. Para ayudar a pensar la forma en que la gente hace conexiones en matemáticas y cómo hace las conexiones que son útiles, es provechoso considerar dos procesos que desempeñan un papel importante en la fabricación de conexiones: reflexión y comunicación. La reflexión ocurre cuando piensas consciente de tus experiencias. Significa ideas que dan vuelta dentro de tu cabeza, pensando las cosas desde diversos puntos de vista, caminando de nuevo a mirar las cosas otra vez, pensando en lo que estás haciendo, el porqué lo estás haciendo. La comunicación implica el hablar, escuchar, escribir, el demostrar, mirar y así sucesivamente. Significa participar en la interacción social, compartiendo pensamientos y escuchando a otro con distintas ideas. La comunicación trabaja junto con la reflexión para producir nuevas relaciones y conexiones. Los problemas que permiten la reflexión y la comunicación, dependen tanto de la cultura de la sala de clase como de las tareas desarrolladas en la misma. (Hiebert et al., (1996)). Podemos identificar cuatro características de la cultura social que animan a estudiantes a que traten tareas como problemas matemáticos auténticos. La primera es que las ideas son la modernidad de la clase. Las ideas, expresadas por cualquier participante, tienen el potencial de contribuir a que todos aprendan, merecen ser apreciadas y examinadas. Una segunda característica de la base de la cultura social. Es la autonomía de los estudiantes con respecto a los métodos usados para solucionar problemas, ellos deben respetar la necesidad de cada uno de entender sus propios métodos y deben reconocer que hay a menudo una variedad de métodos que hacen su trabajo. La libertad para explorar métodos alternativos y para compartir su pensamiento con sus pares conduce a una tercera característica: un aprecio para los errores como lugares para aprender. Los errores se deben considerar por los estudiantes y el profesor como lugares que producen oportunidades de examinar errores en el razonamiento. Una característica final de la base de la cultura social es el sentido matemático que tiene. Las herramientas pueden también proporcionar una manera de comunicarse con otros. Las palabras, por supuesto, son una herramienta primaria de la comunicación, pero los materiales y los símbolos escritos también se pueden utilizar efectivamente en esta manera. Es muy notorio que en el trabajo colectivo del taller, las actividades didácticas permiten nuevas estrategias comunicativas adaptadas a los actuales lenguajes del contexto tecnológico, ofreciendo oportunidades para que los profesores desarrollen habilidades como el pensamiento lógico, la resolución de problemas y el análisis de datos, esto al interactuar en el ambiente tecnológico basado en la enseñanza activa, flexible y personalizada acorde a los ritmos de aprendizaje y necesidades educativas. METODOLOGIA La implementación y desarrollo de este proyecto en su modalidad de Curso-taller en el uso técnico pedagógico de las herramientas tecnológicas mantiene cobertura a 64 instituciones de educación secundaria técnica en cuya área geográfica se encuentran ubicadas 12 zonas escolares en sus distintos contextos: urbano,semiurbano y rural, implicando a una comunidad de 252 profesores que imparten la asignatura de matemáticas en un proceso de actualización y formación como una oportunidad de crecimiento académico en la incorporación de la tecnología en el aula de medios. Seguimiento y Evaluación La estrategia de asesoramiento establecida para la actualización y formación de los docentes se ha realizado en forma permanente y directa en las instituciones, también se han conformado grupos de trabajo en las cuatro regiones geográficas a nivel regional y estatal Así también participan apoyos técnicos de las zonas escolares en la orientación pedagógica con actividades vinculadas con los contenidos curriculares de la reforma de educación secundaria y el empleo de los software como: Cabri Geometre, Hoja de Cálculo, Calculadora TI 92 y logo, a través de propuestas didácticas elaboradas por la coordinación estatal del programa. Con referencia a los talleres se ha dedicado parte a la atención del uso de las herramientas en diversas propuestas didácticas en algunos de los bloques del programa curricular de matemáticas, pretendiendo establecer espacios de aprendizaje, de formación y actualización de los docentes para que desarrollen sus habilidades de pensamiento lógico, resolución de problemas y el análisis de datos, interactuando en el ambiente tecnológico. La intención didáctica basada en el trabajo colaborativo y la realización de actividades prácticas con el uso de los software resulta motivante para los estudiantes de secundaria desarrollollando sus competencias matemáticas, permitiéndoles una mayor comprensión y reflexión en el conocimiento matemático. Conclusiones La integración de la NTIC en el entorno didáctico es positiva para los estudiantes, porque ellos se van implicando en su propio aprendizaje al resolver problemas propuestos en las secuencias didácticas, mostrando satisfacción en la comprensión en el conocimiento matemático La modalidad de trabajo Curso-Taller ha permitido el desarrollo de actividades con el uso de la tecnología en el aula, los docentes tienen un acceso más directo y fácil a nuevas formas de relacionar las matemáticas con la vida cotidiana, alcanzan solidez conceptual, lo que les permite tener mayor confianza en la metodología del proyecto, construyendo una fuente de información y retroalimentación muy importante en su quehacer cotidiano. El realizar investigación educativa nos ha proporcionado referentes contextuales para conocer y comprender lo que sucede el aula, como los estudiantes van desarrollando sus habilidades de pensamiento matemático y adquiriendo un aprendizaje significativo con el uso de las herramientas tecnológicas en contraste con los estudiantes que no tienen acceso a la utilización de las tecnologías y solamente viven una educación tradicional. Favorecer la generación de ambientes interactivos para el desarrollo del pensamiento matemático escolar mantiene puentes entre los saberes previos de los estudiantes, lenguaje matemático y sus experiencias prácticas.