FACULTAD DE HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LAS EDUCACIÓN UNIVERSIDAD DE JAÉN Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación Trabajo Fin de Grado Construyendo el modelo sobre flotabilidad de los cuerpos a través del aprendizaje por investigación Alumno: Ana Moya Ramírez Tutor: Dpto: Dña. Marta Romero Ariza Didáctica de las Ciencias Junio, 2014 ÍNDICE Resumen……………………………………………………………………………………… 3 Palabras clave………………………………………………………………………………... 3 Introducción y objetivos…………………………………………………………………….. 4 Metodología………………………………………………………………………………….. 4 Capítulo 1: Fundamentación teórica……………………………………………………….. 5 1.1. ¿Qué es el aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based Learning)?....................................................................................................................... 5 1.2. ¿Por qué tanto interés en el IBL?................................................................................... 7 1.3. ¿Qué beneficios puede ofrecer el IBL respecto a otros métodos de enseñanza más tradicionales?................................................................................................................. 13 Capítulo 2: Propuesta Didáctica “Flotación y Hundimiento”…………………………... 15 2.1. Marco teórico de la propuesta didáctica……………………………………………... 15 2.2. Contexto……………………………………………………………………………... 17 2.3. Competencias………………………………………………………………………... 17 2.4. Objetivos…………………………………………………………………………….. 18 2.5. Contenidos…………………………………………………………………………… 18 2.6. Metodología………………………………………………………………………….. 18 2.7. Procedimiento………………………………………………………………………... 19 2.8. Evaluación………………………………………………………………………….... 22 Conclusiones finales………………………………………………………………………... 24 Referencias bibliográficas…………………………………………………………………. 25 Anexo VII…………………………………………………………………………………… 27 Anexo VIII………………………………………………………………………………….. 30 2 Resumen El aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based Learning) es un método de enseñanza que consiste en promover el desarrollo de habilidades del proceso científico, el pensamiento crítico y la comprensión de conceptos gracias al hecho de que los y las estudiantes trabajan de manera similar a como lo hacen los científicos. Además, se encuentra relacionado con el actual énfasis en el desarrollo de competencias en Educación Primaria, ya que estas se encuentran asociadas a los procesos y habilidades que el IBL incluye. Actualmente, se está volviendo cada vez más el foco de investigaciones ya que está demostrado que consigue aumentar la motivación en las aulas así como formar ciudadanos científicamente alfabetizados. De esta manera, se rompe con la manera en la que se ha enseñado en el colegio siguiendo la línea de métodos tradicionales que ha provocado un deficiente interés por la ciencia. El presente trabajo describe el diseño y la implementación de una propuesta didáctica basada en los resultados de la investigación especializada sobre IBL con objeto de ofrecer una enseñanza de las ciencias más motivadora, significativa y coherente con las actuales demandas formativas, especialmente, con el desarrollo de competencias. Partiendo de un pretest realizado a los y las discentes, se implementan dos tareas en las que se trabajan objetivos siguiendo el método IBL para, transcurrido un cierto tiempo, volver a llevar a cabo un posttest. Obtendremos así unos resultados con los que podremos comprobar si, gracias a este método, los discentes son capaces de construir, recordar y entender mejor los conocimientos científicos que se trabajan. Palabras clave: Aprendizaje por investigación guiada, IBL, Enseñanza de las ciencias, Innovadora, Competencias básicas, Habilidades del proceso científico y Propuesta Didáctica. 3 Introducción y objetivos El principal objetivo de este Trabajo Fin de Grado es demostrar la adquisición de las competencias profesionales asociadas al módulo Trabajo Fin de Grado y Prácticum en la titulación de Grado en Educación Primaria, que son: - Adquirir un conocimiento práctico del aula y de la gestión de la misma. - Controlar y hacer el seguimiento del proceso educativo y en particular el de enseñanza-aprendizaje mediante el dominio de las técnicas y estrategias necesarias. - Relacionar teoría y práctica con la realidad del aula y del centro. - Participar en la actividad docente y aprender a saber hacer, actuando y reflexionando desde la práctica. - Participar en las propuestas de mejora en los distintos ámbitos de actuación que se puedan establecer en un centro. - Regular los procesos de interacción y comunicación en grupos de estudiantes de 6-12 años. - Conocer formas de colaboración con los distintos sectores de la comunidad educativa y el entorno social. Dentro de estas competencias, el presente trabajo ha contribuido sobre todo al desarrollo de las competencias de adquirir un conocimiento práctico del aula y de la gestión de la misma; controlar y hacer el seguimiento del proceso educativo y en particular el de enseñanzaaprendizaje mediante el dominio de las técnicas y estrategias necesarias; relacionar teoría y práctica con la realidad del aula y del centro; participar en la actividad docente y aprender a saber hacer, actuando y reflexionando desde la práctica; y regular los procesos de interacción y comunicación en grupos de estudiantes de 6-12 años. Mientras que las otras se han trabajado y desarrollado de forma complementaria a lo largo de los periodos de prácticas en los centros educativos. Metodología Con objeto de trabajar dichas competencias y diseñar una propuesta de aula avalada por los resultados de la investigación educativa, se ha llevado a cabo una revisión de la literatura especializada sobre la temática escogida, en este caso el aprendizaje por investigación guiada, para proceder luego al diseño, fundamentado en dicha revisión, de una propuesta didáctica 4 para trabajar los conceptos de “Flotación y Hundimiento” en Educación Primaria. Además, esta propuesta ha sido implementada en un contexto concreto dentro de un aula, ejerciendo como docente y se ha evaluado su impacto mediante pruebas pre y post tests. Capítulo 1: Fundamentación teórica 1.1. ¿Qué es el aprendizaje por investigación guiada o IBL (Inquiry-Based Learning)? El aprendizaje por investigación guiada es un método de enseñanza mediante el cual los estudiantes trabajan de manera similar a como lo hacen los científicos cuando estos están investigando. En dicho aprendizaje, los estudiantes formulan sus propias preguntas, crean hipótesis y diseñan las investigaciones con las que podrán comprobar dichas hipótesis y responder a las preguntas planteadas (NRC 1996, NRC 2000). Por tanto, dentro de este método de enseñanza son necesarias unas determinadas habilidades para que los y las estudiantes puedan llegar a responder dichas cuestiones. Dentro de estas habilidades, llamadas las habilidades del proceso científico, se incluyen: la observación, descripción, investigación de la pregunta, planificación de experimentos, predicción y experimentación (NRC 1996). Si comparamos este método de enseñanza con otros más tradicionales, Walker (2007) destaca la idea de que una lección enseñada mediante el uso del aprendizaje por investigación guiada es muy distinta. En la enseñanza a través del IBL (Inquiry-Based Learning) el profesor o profesora introduce el tema que se vaya a trabajar mostrando a los estudiantes algún fenómeno que les pueda resultar interesante. A partir de esto, el profesor puede plantear un problema sobre el tema en cuestión o, si los discentes tienen unas ideas previas lo suficientemente avanzadas, puede guiarles con el fin de que ellos mismos lleguen a formular un problema. De este modo, los estudiantes serían los que plantearían las preguntas sobre el problema y, desde estas cuestiones, desarrollarían hipótesis. En lugar de dar una hoja de trabajo, o una lista detallada con las instrucciones que deben seguir, los estudiantes podrán desarrollar un método. Una vez planificado y realizado el experimento, los alumnos y alumnas podrán decidir si sus hipótesis iniciales eran correctas o no para dar respuestas a sus preguntas. Así es como ellos no solo están haciendo un simple experimento, sino que están trabajando como científicos. El aprendizaje por investigación guiada es una metodología innovadora en la línea del paradigma constructivista, ya que el aprendizaje por investigación guiada imita la forma constructiva en la que trabajan los científicos (p. 10). 5 Hay dos ventajas principales propias de la enseñanza de las ciencias a través de la investigación guiada. En primer lugar, debido al hecho de que utilizando el proceso de investigación los y las estudiantes son capaces de construir, recordar y entender mejor los conocimientos científicos. En segundo lugar, dado que mientras los estudiantes investigan, aprenden cómo los científicos generan el conocimiento y cómo se desarrolla y se produce el conjunto de dichos conocimientos científicos (Schwab, 1962, citado en Walker, 2007). Además, Walker (2007) añade a estas ventajas otra más, la de que una vez que los estudiantes han aprendido cómo se produce el conocimiento científico, ellos son capaces de usar las mismas habilidades y procesos para generar nuevo conocimiento por ellos mismos (p. 11). A principios de los años 60 se reconoció que la enseñanza de la ciencia en los colegios no estaba siendo efectiva a la hora de conseguir que los estudiantes estuviesen científicamente alfabetizados. La enseñanza exclusiva de los contenidos científicos fue considerada como el principal objetivo, y las lecciones se basaban en gran medida en la lectura del libro y la posterior realización de ejercicios. Dichas lecciones que, incluso actualmente, suelen estar presentes en las aulas de Primaria. De acuerdo con Walker (2007), el aprendizaje por investigación guiada realmente tomó relevancia a mediados de los años 90 con la publicación del National Science Education Standards (NRC, 1996), un documento clave que guía la educación científica en los Estados Unidos de América. La idea de investigación y ciencia basada en la investigación o IBL se entrelazan en este documento, el cual fue declarado como la mejor manera de enseñar la ciencia a los niños y niñas (p. 13). En el documento anteriormente mencionado (NRC, 1996), se da una mejor visión de lo que es el aprendizaje basado en la investigación destacando que esta es una actividad multifacética que implica la realización de observaciones; el planteamiento de preguntas; la consulta de libros y otras fuentes de información para ver lo que ya se conoce; la planificación de investigaciones; la revisión de lo que ya se conoce a la luz de la evidencia experimental; el uso de herramientas para reunir, analizar, e interpretar la información; la propuesta de respuestas, explicaciones, y predicciones; y la comunicación de los resultados. La investigación requiere la identificación de suposiciones, el uso del pensamiento crítico y lógico, y la consideración de explicaciones alternativas (p. 23). 6 Un nuevo informe del NRC, titulado “Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning” (NRC, 2000) presenta 5 características esenciales que debe contener una buena propuesta de IBL (p.27): • Los estudiantes se implican en investigaciones a partir de preguntas científicas orientadas. • Los estudiantes dan prioridad a la evidencia, lo que les permite desarrollar y evaluar las explicaciones que abordan las preguntas científicas orientadas. • Los estudiantes formulan explicaciones desde la evidencia para abordar las preguntas científicas orientadas. • Los estudiantes evalúan sus experiencias a la luz de explicaciones alternativas, particularmente aquellas que reflejan la comprensión científica. • Los estudiantes comunican y justifican las explicaciones propuestas. 1.2. ¿Por qué tanto interés en el IBL? Podemos considerar que la ciencia está formada por tres principales facetas (Koch, 2000, citado en Walker, 2007): • El proceso científico: los científicos usan un cierto número de habilidades cuando desarrollan conocimiento a través de metodologías científicas. • El conocimiento científico: las habilidades de los procesos científicos y metodologías científicas son usadas por los científicos para producir ideas, conceptos y conocimiento. Estos son comúnmente formulados como hipótesis, teorías y leyes. • Las actitudes y los valores científicos: distintos científicos pueden trabajar de manera diferente o creer en diferentes cosas, pero todos comparten unos mismos valores y actitudes relacionados con el rigor, el trabajo sistemático, la fiabilidad y validez, etc. La enseñanza de las ciencias a través del aprendizaje por investigación guiada o IBL ofrece la posibilidad de que los estudiantes usen una variedad de las habilidades que se encuentran dentro del proceso científico y que, por tanto, es el que utilizan los científicos cuando trabajan. 7 Dentro del proceso científico, se mencionan una serie de habilidades del proceso dentro del programa Science – A Process Approach (SAPA) ejecutado por la American Association for the Advancement of Science (1975). Consideran dos tipos de habilidades del proceso: • Las habilidades básicas del proceso científico: observación, clasificación, medida, comunicación, inferencia, predicción. • Las habilidades del proceso científico integradas: control de variables, determinación del funcionamiento, formulación de hipótesis, recaudación de información, experimentación, modelación. La forma en la que los científicos usan estas habilidades siguiendo un procedimiento simple y un número de pasos, es lo que comúnmente se conoce como “método científico”. De acuerdo con Walker (2007), generalmente los pasos seguidos son: (p. 24) • Observación y descripción • Planteamiento de preguntas • Formulación de hipótesis • Predicción • Experimentación • Conclusión Sin embargo, no podemos decir que haya un único método científico por el cual se cree el conocimiento. Tal y como menciona Walker (2007), existen varias formas mediante las cuales se lleva a cabo la ciencia, no es necesario seguir todos los pasos dados anteriormente ya que cada científico, trabaje en el mismo campo científico o en uno distinto, utiliza diferentes métodos. Por eso es más conveniente utilizar el término “métodos científicos” que abarque todas dichas formas de hacer ciencia. Por otro lado, el término “método científico” no deja de ser útil para mencionar los pasos que se siguen dentro de él ya que lo que intenta es proporcionar una amplia generalización de lo que hacen los científicos (p. 24). La importancia de la adquisición de estas habilidades, anteriormente mencionadas, está presente en nuestro currículum escolar dentro de las distintas competencias que en él se encuentran ya que, en sus descripciones, se hace referencia a las características y componentes fundamentales que conforman la enseñanza por investigación guiada. Por tanto, este método de enseñanza cuenta con la principal ventaja de que es capaz de desarrollar en 8 nuestros estudiantes muchas de las habilidades que son fundamentales para la adquisición de las competencias básicas. El actual énfasis en el desarrollo de competencias se encuentra relacionado con la llegada de la Ley Orgánica de Educación (LOE). En este currículo se incorporan por primera vez las competencias básicas que permiten identificar aquellos aprendizajes que se consideran imprescindibles desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes adquiridos y que el alumnado deberá desarrollar en la Educación Primaria. Dicha inclusión tiene varias finalidades: integrar los diferentes aprendizajes; permitir a todos los estudiantes integrar sus aprendizajes y ponerlos en relación con distintos tipos de contenidos y utilizarlos de manera efectiva cuando les resulten necesarios en diferentes situaciones y contextos; y, por último, orientar la enseñanza (p. 31492). De acuerdo con la Ley Orgánica de Educación (LOE) ORDEN ECI/2211/2007, de 12 de julio, por la que se establece el currículo y se regula la ordenación de la Educación Primaria, en su Artículo 6 se recogen las Competencias Básicas de la presente orden. Estas fueron fijadas en el Real Decreto 1513/2006, de 7 de diciembre, mediante las cuales el alumnado deberá adquirir en la enseñanza básica y a cuyo logro deberá contribuir la Educación Primaria: 1. Competencia en comunicación lingüística 2. Competencia matemática 3. Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico 4. Tratamiento de la información y competencia digital 5. Competencia social y ciudadana 6. Competencia cultural y artística 7. Competencia para aprender a aprender 8. Autonomía e iniciativa personal En primer lugar, cabe destacar el hecho de que dentro de la competencia en el conocimiento e interacción con el medio físico se encuentran especialmente mencionados los procesos y habilidades que se asocian a la enseñanza de las ciencias a través del aprendizaje por investigación: “También incorpora la aplicación de algunas nociones, conceptos científicos y técnicos, y de teorías científicas básicas previamente comprendidas. Esto implica la habilidad progresiva 9 para poner en práctica los procesos y actitudes propios del análisis sistemático y de indagación científica: identificar y plantear problemas relevantes; realizar observaciones directas e indirectas con conciencia del marco teórico o interpretativo que las dirige; formular preguntas; localizar, obtener, analizar y representar información cualitativa y cuantitativa; plantear y contrastar soluciones tentativas o hipótesis; realizar predicciones e inferencias de distinto nivel de complejidad; e identificar el conocimiento disponible, teórico y empírico necesario para responder a las preguntas científicas, y para obtener, interpretar, evaluar y comunicar conclusiones en diversos contextos (académico, personal y social). Asimismo, significa reconocer la naturaleza investigadora como construcción social del conocimiento a lo largo de la historia.”(p. 31494) Por lo tanto, el IBL contribuye especialmente al desarrollo de la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. En la contribución que hace el área de Conocimiento del medio natural, social y cultural a dicha competencia, se menciona: “La competencia se va construyendo a través de la apropiación de conceptos que permiten interpretar el mundo físico, así como del acercamiento a determinados rasgos del método con el que se construye el conocimiento científico: saber definir problemas, estimar soluciones posibles, elaborar estrategias, diseñar pequeñas investigaciones, analizar resultados y comunicarlos.” (p. 31499) A continuación, se recoge cómo cada adquisición del resto de competencias están también asociados con las características fundamentales y las habilidades que se formulan dentro del método de enseñanza basado en el aprendizaje por investigación. Dentro de la competencia del tratamiento de la información y competencia digital, se encuentra la habilidad de transformar la información, que obtenemos a través del aprendizaje, en conocimiento. Esto exige de destrezas de razonamiento para organizarla, relacionarla, analizarla, sintetizarla y hacer inferencias y deducciones de distinto nivel de complejidad. Significa, asimismo, comunicar la información y los conocimiento adquiridos. El peso de la información en este ámbito singulariza las relaciones existentes entre el tratamiento de la información y competencia digital y la competencia en comunicación lingüística por la utilización del lenguaje como instrumento de comunicación oral y escrita, de representación, de construcción y comunicación del conocimiento y de organización y autorregulación del pensamiento, las emociones y la conducta. 10 Para la contribución al desarrollo de la competencia de aprender a aprender, deberá orientarse la enseñanza de manera que se favorezca el desarrollo de técnicas para aprender, para organizar, memorizar y recuperar la información. Por otra parte, la reflexión sobre qué se ha aprendido a través de la última etapa de conclusión del método científico, el cómo y el esfuerzo por contarlo, oralmente y por escrito, contribuirá al desarrollo de esta competencia. La competencia matemática también se ve desarrollada a través de este método ya que ofrece la oportunidad de utilizar herramientas matemáticas en contextos significativos de uso, tales como medidas, escalas, tablas o representaciones gráficas. Gracias al trabajo en equipo y el aprendizaje colaborativo, también se desarrolla la competencia social y ciudadana dado que este método de enseñanza permite participar, tomar decisiones, elegir cómo comportarse en determinadas situaciones y responsabilizarse de las elecciones y decisiones adoptadas. Todo esto contribuye a la comprensión de la realidad social en que se vive, cooperar, convivir y ejercer la ciudadanía democrática en una sociedad plural, así como comprometerse a contribuir a su mejora. Además, supone utilizar aquellas habilidades para desenvolverse socialmente y que permiten reconocer los conflictos de valores e intereses como una parte más de la convivencia, con el fin de resolverlos con actitud constructiva y actuando con criterio propio. La utilización del juicio moral para elegir y tomar decisiones está relacionada con las controversias que proponen los debates socio-científicos en nuestra sociedad actual. A través del diseño y realización de experimentos y su posterior búsqueda de explicaciones a las cuestiones planteadas, el aprendizaje por investigación guiada favorece el funcionamiento de la iniciativa, la imaginación y la creatividad. Por lo que la competencia cultural y artística, que recoge lo mencionado anteriormente, también se desarrolla. En cuanto a la contribución a la competencia de autonomía e iniciativa personal, se incluyen contenidos relacionados al enseñar a tomar decisiones desde el conocimiento de uno mismo, tanto en el ámbito escolar como en la planificación de forma autónoma y creativa. Supone poder transformar las ideas en acciones; es decir, proponerse objetivos y planificar y llevar a cabo proyectos. Requiere, por tanto, poder reelaborar los planteamientos previos o elaborar nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas a la práctica. Además, analizar posibilidades y limitaciones, conocer las fases de desarrollo de un proyecto, planificar, tomar decisiones, actuar, evaluar lo hecho y autoevaluarse, extraer conclusiones y valorar las posibilidades de mejora. 11 Con la entrada de la nueva Ley Orgánica para la Mejora de la Calidad Educativa (LOMCE) recogida en el Real Decreto 126/2014, de 28 de febrero, por el que se establece el currículo básico de la Educación Primaria las competencias pasan a ser siete: 1. Comunicación lingüística 2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología 3. Competencia digital 4. Aprender a aprender 5. Competencias sociales y cívicas 6. Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor 7. Conciencia y expresiones culturales A efectos de este real decreto, se define como competencia aquellas capacidades para aplicar de forma integrada los contenidos propios de cada enseñanza y etapa educativa, con el fin de lograr la realización adecuada de actividades y la resolución eficaz de problemas complejos. Además, establece que se potenciará el desarrollo de las competencias Comunicación lingüística, Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (p. 19351). La asignatura troncal de Ciencias de la Naturaleza, en su descripción dentro de la LOMCE (p. 19365), enuncia que a través de dichas ciencias nos acercamos al trabajo científico y a su contribución al desarrollo, por lo que es necesario proporcionar a todos los alumnos y alumnas las bases de una formación científica que les ayude a desarrollar las competencias necesarias para desenvolverse en una realidad cambiante cada vez más científica y tecnológica. A través de esta asignatura los alumnos y alumnas se inician en el desarrollo de las principales estrategias de la metodología científica, tales como la capacidad de formular preguntas, identificar el problema, formular hipótesis, planificar y realizar actividades, observar, recoger y organizar la información relevante, sistematizar y analizar los resultados, sacar conclusiones y comunicarlas, trabajando de forma cooperativa y haciendo uso de forma adecuada de los materiales y herramientas. Estas estrategias hacen referencia a los contenidos procedimentales que se encuentran en esta área, los relacionados con el «saber hacer» teórico y práctico, los alumnos y alumnas han de iniciarse en conocer y utilizar algunas de las estrategias y técnicas habituales en la actividad científica, tal como la observación, la identificación y análisis de problemas, la recogida, organización y tratamiento de datos, la emisión de hipótesis, el diseño y desarrollo de la 12 experimentación, la búsqueda de soluciones, y la utilización de fuentes de información, incluyendo en lo posible las proporcionadas por medios tecnológicos y la comunicación de los resultados obtenidos (p. 19366). 1.3. ¿Qué beneficios puede ofrecer el IBL respecto a otros métodos de enseñanza más tradicionales? El método de aprendizaje por investigación guiada mejora el rendimiento de los estudiantes en ciencia. Diversos estudios realizados en la década de 1980 mostraron que los y las estudiantes que daban clases de ciencias a través de este método con más práctica, obtenían resultados más altos y tenían mejores habilidades propias del proceso científico que aquellos/as discentes que recibían una enseñanza bajo un método más tradicional (Bredderman 1982, Haury 1993, Shymansky 1983, Shymansky et al 1982, Shymansky et al. 1990, citado en Walker, 2007). Estos resultados son confirmados en estudios más recientes, en los que se ha establecido que los y las estudiantes cuyos profesores/as usan aspectos específicos de la investigación en sus clases, hacen mejor la prueba estándar (von Secker y Lissitz 1999, von Secker 2002, citado en Walker, 2007). Los y las estudiantes introducidos a los estudios de investigación reciben puntuaciones más altas en las pruebas (Cuevas et al. 2003, Marx et al. 1998, citado en Walker, 2007). Aparte de aumentar el nivel de rendimiento de los estudiantes, la ciencia basada en la investigación también tiene un efecto positivo en las actitudes de los/as alumnos/as hacia la ciencia. Los y las estudiantes que realizan trabajos orientados a la investigación encuentran la ciencia más interesante y emocionante, y tienen una visión más positiva de la ciencia en general (Gibson y Chase 2002, Kyle et al. 1986, citado en Walker, 2007). Actualmente se ha detectado una caída en el interés por la ciencia por parte de los estudiantes al pasar a la enseñanza secundaria. Por eso el uso del aprendizaje por investigación guiada o IBL que los estudiantes ven como más relevante, podría ser una forma de combatir esta situación desde los cursos inferiores (Gibson y Chase, 2002, citado en Walker, 2007, Rocard, M., 2007). En general, las investigaciones realizadas en métodos de enseñanza efectivos muestran que la enseñanza basada en la investigación (IBL) aumenta la implicación y motivación por parte de los estudiantes tanto en la enseñanza de las ciencias como en la de matemáticas. Además, este método promueve el desarrollo de habilidades del proceso, el pensamiento crítico y la 13 comprensión conceptual de temas de las ciencias y matemáticas (Ariza et al., 2012). Esta principal ventaja es fundamental a la hora de querer hacer frente a la disminución existente en la actualidad sobre el interés de los y las estudiantes por la ciencia y las matemáticas en el colegio. El impacto negativo de esta situación sobre la preparación de los individuos afecta al hecho de que vivimos en una sociedad moderna, basada en el conocimiento, en la que tienen que tomar un papel activo y participativo. (Abril et al., 2014, Ariza et al., 2012, Rocard, M. 2007). La relación fundamental entre los métodos de enseñanza y la actitud de los estudiantes hacia el aprendizaje de la ciencia y las matemáticas ha sido reportada repetidas veces, y es abordada de manera explícita por la Unión Europea en su convocatoria de propuestas dentro del 7º FP Programa de Capacidades de Trabajo, Ciencia y Sociedad (Ariza et al., 2012): "La caída en el interés fundamental sobre temas científicos y las matemáticas se ha relacionado con la forma en que se les enseña desde la más temprana edad. Por lo tanto, un mayor énfasis tiene que ser situado en el desarrollo de las más efectivas formas pedagógicas; en el desarrollo de las habilidades de análisis; y en las técnicas para estimular la motivación intrínseca para el aprendizaje de la ciencia” (European Commission, 2008) (p. 18) La sociedad actual demanda pensadores críticos, capaces de seleccionar y usar eficientemente la información, solucionar problemas, adaptarse a nuevas situaciones y seguir aprendiendo en una sociedad cada vez más compleja y en continua y rápida evolución. Es decir, desarrollar un cierto número de habilidades y competencias básicas que esta metodología innovadora lleva intrínsecas. Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito dentro de este primer capítulo para dar forma a la propuesta pedagógica, a continuación, se describe el diseño e implementación de una propuesta didáctica para la mejora del aprendizaje de la ciencia a través del IBL mediante los conceptos de flotación y hundimiento. 14 Capítulo 2: Propuesta Didáctica: “Flotación y Hundimiento” El objetivo de esta unidad didáctica es ofrecerles a los niños y niñas la oportunidad de empezar a construir un modelo conceptual que les permita entender y explicar por qué los cuerpos flotan o se hunden. Para ello se parte de sus ideas previas, desafiándolos a que formulen hipótesis, predigan, experimenten y observen de acuerdo a una metodología de aprendizaje por investigación guiada. La propuesta didáctica aquí expuesta está basada en el estudio de intervención realizado por Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I. (2014) en su artículo ‘Designing Science Learning in the First Years of Schooling. An intervention study with sequenced learning material on the topic of floating and sinking’. 2.1. Marco teórico de la propuesta didáctica El proceso de aprendizaje se encuentra organizado por una estructura compuesta de tres fases (Atkin y Karplus, 1962, Schiefele y Pekfrun, 1996, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014) en la que se deben asegurar que los procesos que se llevan a cabo para resolver problemas son verdaderamente estimulantes y pueden ser realizados por niños y niñas, actuando estos como aprendices autosuficientes (Hiemstra, 2000, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). En la fase de preparación, el profesor despierta en los estudiantes la motivación, para conseguir su implicación mediante la presentación del material con el que se va a trabajar. Las tareas y su respectiva presentación siempre debe tener en cuenta el conocimiento específico, las capacidades generales de aprendizaje y la natural curiosidad de los niños y niñas por la ciencia (Conezio y French, 2002, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). En la fase de desarrollo de las tareas, el profesor implica a los alumnos y alumnas para que exploren el medio, generen preguntas e hipótesis y busquen y experimenten diferentes vías de solución, buscando explicaciones coherentes con la experiencia. A lo largo del proceso el docente tendrá que ir adaptando el nivel de guía o apoyo ofrecido al alumnado, de modo que se vaya proporcionando cada vez menos ayuda, potenciando al máximo el desarrollo del discente y su autonomía (Lepper, Drake y O’Donnel-Johnson, 1997, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). En la fase de reflexión, el maestro orienta a los niños y niñas en la elaboración de explicaciones y en el contraste de ideas y soluciones alternativas (Kuhn, 15 2009, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). Los maestros también evalúan los resultados del aprendizaje y los errores, considerando estos últimos como un marco de oportunidades para el aprendizaje y considerándolos útiles también para poder planear próximas oportunidades de aprendizaje (Kloos y Van Orden, 2005, citado en Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I., 2014). Esta propuesta didáctica plantea una serie de tareas secuenciadas que implican al alumnado en la resolución de problemas con objeto de promover un cambio conceptual en el área de “flotación y hundimiento”. Por tanto, para predecir el comportamiento flotante de un objeto sólido, los niños deben considerar el objeto material en sí, su volumen, peso y forma. El entorno de aprendizaje también contiene recursos que permiten a los estudiantes prestar atención al tipo de material y a aspectos específicos de la forma del objeto, lo que les permite hacer predicciones relativas a la flotación o hundimiento de objetos. Esta propuesta didáctica está destinada a una clase de 6º curso de Educación Primaria en el área de Conocimiento del medio natural, social y cultural e incluye cuatro fases distintas de trabajo por parte del alumnado y algún material específico. Los recursos necesarios para trabajar en las cuatro secuencias de aprendizaje en las que se encuentran organizadas las actividades, implican una progresión conceptual. En primer lugar, las ideas más ingenuas de los niños y niñas les llevan a predecir que el hecho de que un material se hunda o flote dependerá del peso, el volumen y la forma del material. En una segunda fase, el objetivo es estimular la reestructuración conceptual para que incluyan en sus predicciones que también hay que tener en cuenta el tipo de material que se está utilizando. La última fase tiene como objetivo la introducción del concepto de flotabilidad en las explicaciones de los estudiantes. En general, dentro de las actividades del proceso de aprendizaje, lo que principalmente se promueve es el razonamiento científico a través del análisis de lo que observan al experimentar con materiales que tengan distintas formas, peso o volumen, para incitar procesos de comparación. En la primera fase, el tipo de material se mantiene constante y los niños y niñas exploran sistemáticamente si el volumen de un objeto o su forma influyen en su comportamiento en el agua. El profesor proporciona apoyo verbal y hace preguntas para orientar la observación, la comparación y la interpretación de los datos, así como la deducción y verificación de hipótesis y argumentos. 16 2.2. Contexto Esta propuesta didáctica se ha llevado a cabo con un grupo de 6º curso de Educación Primaria en el Colegio Salesiano “Santo Domingo Savio” de Úbeda (Jaén). El grupo está formado por 24 alumnos de los cuales 13 son niñas y 11, niños. Todos asisten regularmente a clase y tienen la misma edad, excepto un alumno que repite este año el curso y tiene TDA diagnosticado, aunque no dificulta en gran medida el normal desarrollo de la clase. En general, es un grupo muy bueno con el que se puede trabajar perfectamente en clase ya que siempre están dispuestos a participar en todo lo que se les pide. Una de las principales características de este grupo es que llevan juntos desde que comenzaron la etapa de Educación Infantil en este mismo colegio, por lo que es un grupo muy consolidado que se conoce muy bien, lo que facilita el conseguir una atmósfera de clase que fomente una participación activa. En cuanto a la situación del alumnado, estaríamos hablando de clase media-alta. Además, por sus circunstancias al ser el primer colegio que encontramos a la entrada norte de esta ciudad, un número considerable de alumnos y alumnas que acuden a este colegio viven en La Yedra (a 16 km. de Úbeda), pedanía perteneciente a Baeza caracterizada por ser una urbanización de chalets de gran tamaño. El Colegio Salesiano “Santo Domingo Savio” tiene un Proyecto Educativo basado en la pedagogía de Don Bosco. Está concertado en su totalidad con la Junta de Andalucía. Imparte las enseñanzas de Educación Infantil, Educación Primaria y Educación Secundaria Obligatoria, así como dos unidades de apoyo a la integración. Además, el Colegio Salesiano de Úbeda obtuvo el 19 de julio de 2.006 la certificación multiside del sistema de gestión de calidad, de acuerdo con la Norma UNE-EN-ISO 9001:2008, por la certificadora Eduqatia. 2.3. Competencias A pesar de la breve duración de la implementación, podemos contribuir en cierto modo al desarrollo de las siguientes competencias básicas: 17 - Competencia en comunicación lingüística: utilización del lenguaje como instrumento de comunicación oral y escrita, de representación, de construcción y comunicación del conocimiento y de organización y autorregulación del pensamiento, las emociones y la conducta. - Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico: poner en práctica los procesos y actitudes propios del análisis sistemático y de indagación científica. 2.4. Objetivos - Conocer y observar objetos que hechos del mismo material, distintos en masa y volumen, muestran el mismo comportamiento en el agua. - Conocer y observar objetos que, al combinarse con otros, cambian su comportamiento en el agua. 2.5. Contenidos Área: Conocimiento del medio natural, social y cultural Tercer ciclo Bloque 6. Materia y energía. Explicación de fenómenos físicos observables en términos de diferencias de densidad. La flotabilidad en un medio líquido. Variables de las que depende. 2.6. Metodología Partiendo del método de enseñanza IBL descrito para dar forma a la propuesta pedagógica, la metodología que se sigue tiene en cuenta distintos aspectos imprescindibles para una eficiente implementación. En primer lugar, se considera al individuo como ser único atendiendo a sus propias características diferenciales, cuyo aprendizaje es realizado de manera que se sitúa al alumno/a como el centro del aprendizaje. 18 Se trata el proceso de enseñanza-aprendizaje como la construcción de su propio conocimiento, partiendo de las concepciones previas con las que se logre no solo una comprensión conceptual, sino también el desarrollo de habilidades y competencias. Así mismo, que el trabajo realizado sea una tarea productiva para ellos gracias al interés, motivación y esfuerzo fundamentado en la autonomía de los y las estudiantes en su aprendizaje con el fin de conseguir que este sea significativo, es decir, construido a través del cuestionamiento de las ideas previas y la experiencia y con sentido útil en la vida cotidiana de los y las estudiantes. Finalmente, se propician las interacciones tanto estudiante-estudiante como estudiantedocente de manera cooperativa, proporcionando el mejor clima de aula posible, en el que todas las ideas son respetadas y aceptadas, donde los errores son considerados como oportunidades. 2.7. Procedimiento • Pre-test La prueba utilizada está basada en una de las actividades propuestas por Leuchter et al. (2014). En primer lugar, antes de hacer las tareas, se les plantea el siguiente pre-test (Tabla 1): Pre-test Procedimiento Material Tabla de madera Presentación con Se les muestra Preguntas a los 1. ¿Qué piensas, agujeros, cubo de metal, estudiantes los materiales flotará o se hundirá cuchillo de plástico, bloque que el docente ha llevado a en el agua? de madera, aguja de metal, la clase. Se les incita a lámina de poliestireno. coger cada objeto con sus 2. ¿Por qué piensas eso? propias manos para que, posteriormente, piensen si se hundirá o flotará. Tabla 1. Pre-test de la Propuesta Didáctica “Flotación y Hundimiento”. 19 Para poder llevar un análisis de la evolución de las contestaciones y razonamiento de cada alumno/a, se les entrega un formulario en el que se encuentran las dos preguntas formuladas en la Tabla 1 que han de ser respondidas para cada una de las situaciones planteadas. Para analizar la adecuación de las respuestas se utiliza la escala propuesta por Leuchter et al. (2014). • Tarea 1: ¿Qué flota? ¿Qué se hunde? Los materiales que se necesitan son: un recipiente con agua, tres tipos de materiales de distintas formas (cucharas, aros y palos). Se variará el tamaño de cada objeto, más grande y más pequeño, hechos de madera, poliestireno, metal y de arcilla. Por último, una hoja de trabajo para cada niño o niña, con imágenes de todos los materiales con los que se va a trabajar y de dos recipientes de agua, que representan flotación y hundimiento (figura 1). Figura 1: ejemplo de la hoja de trabajo para la tarea 1. El principal objetivo de esta tarea es que los discentes puedan visualizar el comportamiento de estos objetos promoviendo un cambio en sus más frecuentes preconceptos (centrados en el volumen, el peso y la forma). Así mismo, se estimula la realización de comparaciones sistémicas favoreciendo los primeros cambios conceptuales. Estos cambios les llevan hacia una inclusión del concepto de tipo de material para la predicción del comportamiento del objeto en el agua. Dos objetos hechos del mismo material muestran el mismo comportamiento en el agua, aunque difieren en masa y volumen. La fase de preparación consta de la presentación del material y la hoja de trabajo. Comenzamos a trabajar a través del ejemplo de la cuchara preguntándoles a los y las estudiantes qué piensan sobre lo que pasará con la cuchara cuando la introduzcamos en el 20 agua, si se hundirá o flotará y el porqué. A continuación, sin llevar a cabo la ejemplificación, se les formularán las mismas preguntas para el resto de los objetos. Las hipótesis iniciales deberán ser plasmadas sobre la hoja de trabajo utilizando flechas sobre el dibujo que representen si se prevé que el objeto flotará o se hundirá. Tras la exploración de ideas previas y la formulación de hipótesis se anima a los niños y niñas a que experimenten con los objetos reales en el recipiente con agua. Tras la experimentación, se les pide que revisen las hipótesis iniciales reflejadas en la hoja de trabajo. Por lo tanto, la secuencia empleada en la actividad es la generación de hipótesis, experimentación (observar, comparar…) y la revisión de sus ideas previas en base a lo observado. La última fase se focaliza fundamentalmente en la reflexión: una vez finalidad la tarea, se muestra un ejemplo de una hoja de trabajo de un alumno o alumna para que explique al resto de la clase qué fue lo que descubrió una vez finalizada la ejemplificación del comportamiento de cada objeto en el agua y el porqué. Además, se pregunta al resto de la clase si están de acuerdo o si tienen una idea distinta. • Tarea 2: ¿Cuánto aire y qué cantidad de arena tiene que haber en el vaso para que pueda flotar o hundirse? Los materiales necesarios son: un vaso vacío y cerrado y arena; y la correspondiente hoja de trabajo para esta tarea en la que se plasman los resultados. Esta tarea parte de la idea de que los cuerpos sólidos hechos con el mismo material muestran el mismo comportamiento en el agua. Sin embargo, intenta mostrar que cuando estos materiales se combinan con otros, pueden cambiar su comportamiento en el agua respecto a la flotabilidad que presentan. Así mismo, hay que tener en cuenta la inclusión implícita del aire como un material. En primer lugar, en la fase de preparación, se presenta el material y la hoja de trabajo. 21 Se empieza a trabajar a través de un ejemplo utilizando el vaso. Se les pide a los y las discentes que observen cómo, al echar agua en el vaso, este flota. A continuación, se les pregunta cuánta arena creen que necesitaremos echar para que el vaso finalmente se hunda. Se les pide que escriban sus observaciones en la hoja de trabajo y que contrasten estas con las hipótesis iniciales. Por lo tanto, la secuencia empleada en la actividad vuelve a ser la generación de hipótesis, experimentación (observar, comparar…) y la revisión de sus ideas previas en base a lo observado. La última fase se focaliza fundamentalmente en la reflexión: una vez finalidad la tarea, se muestra un ejemplo de una hoja de trabajo de un alumno o alumna para que explique al resto de la clase qué fue lo que descubrió una vez finalizada la ejemplificación del comportamiento de cada objeto en el agua y el porqué. Además, se pregunta al resto de la clase si están de acuerdo o si tienen una idea distinta. Una vez transcurrida una semana desde que se llevó a cabo esta implementación, se volvió a aplicar el mismo test hecho anteriormente con objeto de evaluar el impacto que la propuesta ha tenido en las concepciones de los y las estudiantes. Pero, esta vez, habiendo dejado pasar un tiempo. 2.8. Evaluación: ¿Puede un entorno de aprendizaje basado en la investigación ayudar a la adquisición del concepto de flotación y hundimiento? A continuación se muestran los resultados obtenidos (tabla 2). Nº de estudiantes Puntación Pre-test Post-test 12 puntos 9 19 10 puntos 11 3 8 puntos 3 0 6 puntos 1 0 Total 24 22 Tabla 2: Puntuaciones obtenidas en el pre-test y post-test de la propuesta didáctica 22 El número total de alumnos que participaron en ambos test varía de uno a otro ya que, el día que se realizó el post-test, dos de ellos no asistieron a clase. A pesar de esta dificultad, en vista de los resultados obtenidos, podemos observar la mejora en las concepciones de los estudiantes relacionados con la flotación de los cuerpos una vez implementada la propuesta didáctica. Los resultados obtenidos coinciden en cierto modo con aquellos hallados por Leuchter et al. (2014) en su estudio de intervención en el cual está basado esta propuesta didáctica. El análisis de las respuestas muestra una evolución en las ideas de los estudiantes hacia un modelo más adecuado para explicar el comportamiento de los objetos en agua. Aunque no se ha llevado a cabo un análisis cualitativo riguroso de las explicaciones ofrecidas por los niños y niñas, en ellas se aprecia también el impacto positivo de la intervención. Las razones que esgrimieron para justificar sus clasificaciones fueron más adecuadas después de contrastar sus hipótesis por investigación, evolucionando de modelos explicativos que hacen referencia solo al peso, volumen u otras cualidades del objeto (por ejemplo, los agujeros que tenían una de las tablas de madera), a modelos que consideran el tipo de material como un factor clave para determinar la flotabilidad de un cuerpo. Aunque esta unidad didáctica plantea varias actividades para trabajar el concepto de flotabilidad, la construcción del modelo científico también requiere prestar atención a la naturaleza del líquido en el que se sumerge el cuerpo, a su densidad, por lo que esta propuesta podría completarse con otras actividades que permitiesen centrar la atención sobre este aspecto. En cuanto a la experiencia personal vivida durante la implementación de la propuesta didáctica, al ejercer de guía de investigación en el aprendizaje, considero que este método tiene el principal beneficio de que permite adaptarse mejor al ritmo de aprendizaje de los niños. Por otro lado, creo que es fundamental el hecho de que el alumnado haya podido experimentar con el comportamiento que realmente tienen los objetos y contrastar así las ideas que habían formulado anteriormente en su intento por predecir lo que iba a pasar. Esto, evidentemente, es lo que permite el cambio conceptual respecto a sus ideas previas. Basándome no solo en los resultados obtenidos en el análisis de las respuestas, sino también en mi impresión como docente y en la observación durante la realización de la implementación, puedo decir que la actitud que tuvieron los niños y niñas ante una forma de enseñar totalmente desconocida para ellos, fue muy positiva en distintos aspectos. 23 En general, destaco la facilidad con la que pude trabajar con ellos y ellas ya que enseguida se mostraron participativos y motivados cuando estos se dieron cuenta de que íbamos a hacer algo diferente, que se salía un poco de lo que estaban acostumbrados. Estuvieron muy atentos a todos los pasos por los que estaban compuestas las tareas y cumplieron con las expectativas durante la última fase de reflexión. Personalmente, sí encontré cierta dificultad en mi papel como guía para orientar las “respuestas” y argumentaciones de modo que se garantizara la coherencia con las evidencias que se iban mostrando. Así como al hecho de tener que hacer frente al importante papel de apoyar el desarrollo de las habilidades en los y las alumnas. Esta experiencia me ha hecho ver el papel clave que las preguntas formuladas por el docente juega en la capacidad de este, para orientar la actividad y el razonamiento del alumnado. De acuerdo con mi impresión personal y autocrítica, considero que sí pude llevar a cabo las tareas de manera satisfactoria en cuanto a la obtención de ciertos resultados pero me hubiese gustado explorar la influencia que el uso de una aproximación más abierta y flexible habría tenido en el cambio de concepciones del alumnado. Conclusiones finales El análisis del impacto de la propuesta didáctica “Flotación y Hundimiento” muestra que el aprendizaje por investigación guiada permite cuestionar ideas previas erróneas sentando las bases para el aprendizaje más significativo del modelo científico asociado a la flotabilidad de los cuerpos. La experiencia muestra además el efecto que esta metodología tiene en la motivación de los niños y niñas. Considero, por tanto, que la utilización de este enfoque para la enseñanza de las ciencias puede ser la solución para mejorar el aprendizaje y hacer frente al deficiente interés que hay actualmente por la ciencia en nuestras aulas escolares. Los efectos que tiene este método se reflejan en que aumentan la motivación de nuestros estudiantes, tan necesaria para conseguir las metas que nos planteamos los docentes durante el proceso de enseñanza-aprendizaje, entre ellas, que sea un aprendizaje significativo. Además, se les implica no solo en la adquisición de los conocimientos necesarios, sino que también promueve el desarrollo de las competencias básicas, el pensamiento crítico, la toma de decisiones, la autonomía, etc. en Educación Primaria. 24 Para conseguir que este método sea así de efectivo y que esté presente en los centros educativos, me parece esencial el papel del profesorado. Entre otras cosas, el docente ha de conceder protagonismo al estudiante, fomentando un clima de aula que permita trabajar de manera abierta, cooperativa y colaborativa con cada una de las tareas. Somos nosotros los que podemos pasar de una práctica docente tradicional a una enseñanza IBL con la que consigamos todos los beneficios que esto supone para nuestros alumnos y alumnas. La finalidad de la realización de esta propuesta didáctica, no solo es obtener unos resultados con los cuales se pueda comprobar si los y las discentes son capaces de adquirir una mejor comprensión de los conocimientos científicos trabajados, sino que también tiene la finalidad de ofrecerles la oportunidad de empezar a construir un modelo conceptual mediante el aprendizaje de la ciencia a través del IBL. La fundamentación, elaboración e implementación de esta propuesta ha contribuido definitivamente al desarrollo y adquisición de las competencias asociadas al Trabajo Fin de Grado, aunque considero que mi aprendizaje profesional como maestra es siempre continuo e inacabable. Partiendo de la recogida e interpretación de información relevante para la fundamentación teórica sobre el área del estudio, la implementación en el aula ha hecho posible, sobre todo, el combinar la teoría y la práctica con la realidad del aula y del centro haciendo que sea capaz de controlar el proceso educativo mediante el dominio de técnicas y estrategias que nos hacen saber actuar, aprender y reflexionar desde la práctica docente. Referencias bibliográficas Abril, A.M., Ariza, M.R., Quesada, A., García, F.J. (2014). Creencias del profesorado en ejercicio y en formación sobre el aprendizaje por investigación. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 11(1), 22-33. American Association for the Advancement of Science. (1975). Science: A process approach. Lexington, MA: Ginn. Ariza, M.R., Quesada, A., Abril, A.M., García, F.J. (2012). Inquiry Based Learning: Why Buying a Car with a Tree Included? Enhancing Science and Mathematic Learning. En INTED 2012 International Technology, Education and Development Conference, Valencia, 2012. 25 European Commission (2008). Work programme 2009. Capacities. Part 5. Science in Society. Recuperado de http://ec.europa.eu/research/participants/data/ref/fp7/88668/s_wp_200901_en.pdf Leuchter, M., Saalbach, H. y Hardy, I. (2014). Designing Science Learning in the First Years of Schooling. An intervention study with sequenced learning material on the topic of ‘floating and sinking’. International Journal of Science Education, 36(10), 1751-1771. Ley Orgánica 2/2006, de 3 de mayo, de Educación. ORDEN ECI/2211/2007, de 12de Julio, por la que se establece y se regula la ordenación de la Educación Primaria. Ley Orgánica 8/2013, de 9 de diciembre, para la Mejora de la Calidad Educativa. Real Decreto 126/2014, de 28 de febrero, por el que se establece el currículo básico de la Educación Primaria. National Research Council (1996). National science education standards. 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