PROPUESTA DE EVALUACIÓN POR COMPETENCIAS PARA ESTUDIANTES DEL CURSO DE CÁLCULO EN UNA VARIABLE DE LA LICENCIATURA EN MATEMÁTICAS Y FÍSICA DE LA FACULTAD DE EDUCACIÓN MODALIDAD PRESENCIALIDAD CONCENTRADA EDWIN FERNEY MONTOYA VELASQUEZ Licenciado en Matemáticas y Física Monografía realizada como requisito parcial para optar el título de Especialista en Didáctica Universitaria Presidente HENRY LANIADO RODAS Magíster en Matemáticas Aplicadas DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN AVANZADA FACULTAD DE EDUCACIÓN UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA 2006 A mi Madre, a mi Hermana y a mi sobrina Manuela. iii Mil gracias a mi amigo y asesor Henry Laniado Rodas por su excelente dirección y acompañamiento en el arduo pero fructífero proceso de estructuración de esta propuesta. A los maestros Elvia María González, Ruth Elena Quiroz, Claudia Vélez, Beatriz Castañeda, Lourdes Valverde, Álvaro Zapata y Gonzalo Restrepo y a mis compañeros de la especialización, gracias por sus enseñanzas y acompañamiento. A todos los estudiantes del curso de cálculo en una variable con los que se ha compartido y en especial a aquellos que participaron de la implementación de la propuesta, gracias por su dedicación y por el valor que le procuraron a este proceso. Mil gracias a mi madre Luz Aurora Velásquez, a mi hermana Luz Janet Montoya y a mi sobrina Angie Manuela Montoya, quienes me proporcionan el entusiasmo para buscar las metas. Gracias a la Universidad de Antioquia, mi Alma Mater. iv Índice general Página Prólogo 1 Introducción 9 1 Terminología y Generalidades 1.1 La Competencia 11 1.2 Niveles de Competencia 14 1.3 La Evaluación 16 1.4 Evaluación en la Modalidad Semipresencial 18 1.5 Innovación en la Evaluación 20 2 Evaluación y Competencias en Matemáticas 2.1 La Competencia en Matemáticas 2.2 La Evaluación en Matemáticas 25 2.2.1 Períodos Históricos 27 2.2.2 Modelos 29 2.3 33 Resolución de Problemas en Matemáticas v 3 Evaluación por Competencias 41 4 Propuesta de Evaluación por Competencias 4.1 Conceptualizaciones 4.2 Estructura 47 4.2.1 Objetos de Estudio y Desempeños 49 4.2.2 Diseño de Instrumentos 51 4.3 54 Aplicación Instrumentos de Evaluación 56 Conclusiones y Recomendaciones 67 Referencias Bibliográficas 69 Bibliografía 73 Anexos 75 vi Prólogo “Un análisis serio del concepto de competencias introduce preguntas esenciales en el campo educativo, preguntas éticas que nos remiten al por qué y para qué educar” (Torrado, 2000:52) El término se encuentra inmerso en las actuales discusiones pedagógicas, didácticas, políticas, económicas, sociales… sobre el tipo de sociedad y de ser humano que se pretenden para el futuro. Es deseable un individuo competente, en el sentido en que pueda utilizar su conocimiento para contribuir con los ideales de una mejor sociedad. En cierto sentido, se trata de la articulación del ser del sujeto con su entorno sociocultural, lo cual resulta significativo si la educación contribuye en la formación de personas con un gran despliegue de sus capacidades cognitivas. Para ello, es necesario que se superen las prácticas educativas basadas en la imposición y transmisión unilateral del conocimiento y aquellas en las que se privilegian los aprendizajes memorísticos que repiten, sin ninguna modificación, la información recibida de lo que otros han dicho o hecho. Se necesita de un aprendizaje constructivo, comprensivo y reflexivo que propicie la aplicación flexible y pertinente de los saberes en la resolución de los problemas de la vida. La utilización del término competencia no es arbitraria, sino que refleja en parte la dinámica que se presenta en este contexto. El vocablo competencia es polisémico y ha transitado por diferentes campos del conocimiento que han contribuido en su formación. En el tema de la competencia tienen encuentro dos maneras de concebirse el saber humano relacionadas con las dos formas de entender la mente provenientes de la tradición griega (Gómez, 2001) De una parte, está la concepción parmenídea relacionada con la capacidad de organizar 1 el mundo de una forma abstracta, formal, estática, impersonal, en la que se establecen universales a través de la búsqueda de invariantes. De otra parte, está la concepción heraclítea relacionada mucho más con los contextos interpersonales, más dinámica, más situacional, donde las capacidades se desencadenan de acuerdo a las exigencias de las tareas y los problemas que los contextos particulares disponen. En la posición de los universales está Chomsky, quien dentro de la lingüística utiliza el término competencia en su teoría sobre el carácter creativo del lenguaje. Para él la competencia es el conocimiento de un conjunto finito de signos y de reglas abstractas, a través del cual el sujeto puede generar un conjunto infinito de opciones lingüísticas para comunicarse; es la competencia lingüística. En la perspectiva de los particulares, y desde la sociolingüística, Hymes postula la competencia comunicativa en referencia a que quien utiliza el conocimiento lingüístico lo hace en un contexto sociocultural que le exige utilizarlo adecuadamente; de manera que para este autor la competencia es un conocimiento situado, concreto y cambiante (Torrado, 2000) En la psicología también pueden interpretarse posiciones desde estas dos tendencias. De una parte está Piaget, quien no utiliza el término competencia en su teoría sobre el desarrollo cognitivo, pero si habla de un conocimiento abstracto que posee el sujeto y el cual utiliza en la resolución de tareas prácticas o intelectuales. Las estructuras lógicas, como informaciones de carácter abstracto: reglas y formas de pensamiento, se entienden como modelos de competencia. De otra parte está Vigotsky, para quien el desarrollo cognitivo no se explica través de mecanismos internos de funcionamiento, sino de acuerdo al impacto del mundo social y cultural en la vida psicológica del individuo (Torrado, 2000) 2 Pueden pensarse también dos formas de entender la enseñanza y el aprendizaje de las matemáticas, una proveniente del pensamiento platónico y otra del aristotélico (Dossey, 1992; citado por Pozo y otros, 1994) Desde la concepción idealista y formalista de Platón sobre la naturaleza de las matemáticas, en la cual el conocimiento matemático es una construcción abstracta, se postula que su aprendizaje debe promover fundamentalmente el desarrollo de las capacidades generales del razonamiento, el cual favorece el desenvolvimiento del sujeto en las diferentes situaciones que se le presenten. Proveniente del pensamiento de Aristóteles, se hace referencia al cómo los diferentes contextos han propiciado las condiciones para el desarrollo de los diferentes campos de la matemática, la cual se constituye en una herramienta práctica para la solución de problemas contextuales; además, esta ciencia se instituye como lenguaje de las ciencias y la tecnología y por medio de ella se contribuye en gran medida en su desarrollo. Pueden interpretarse estas dos tendencias con respecto a la competencia en la educación. De una parte, está la competencia como un saber que, un hacer sabiendo, que enfatiza en el desarrollo cognitivo de los sujetos a través del aprendizaje significativo de los objetos de conocimiento, propiciando su utilización en la resolución de las diferentes situaciones de la vida. De otra parte, está la competencia como un saber hacer, que enfatiza en las capacidades de realización en los diferentes contextos mediante la utilización de las informaciones que se poseen. (Torrado, 2000) propone que esta dos tendencias con relación al concepto de competencia, antes que ser antagónicas, deben complementarse de manera que lo interno cognitivo sea un eje de desarrollo de las dimensiones sociales y culturales, y que estas se constituyan en un medio significativo para el desarrollo del pensamiento. El concepto de competencia se presenta en un contexto en el que tienen acercamiento dos paradigmas fundamentados en distintas fuentes con 3 respecto a la enseñanza y el aprendizaje y en ello radica gran parte de la importancia de la utilización de este concepto en el proceso docente educativo. De una parte, debe tenerse cuidado, como tradicionalmente se ha hecho, de lograr que los estudiantes desarrollen sus capacidades cognitivas y aprendan de manera significativa los objetos matemáticos. Pero ahora, también se requiere que esos conocimientos le sirvan al sujeto para mejorar su calidad de vida y para que pueda contribuir con el desarrollo de la sociedad y la cultura que le rodean. En Colombia el tema de la competencia llegó a los sistemas educativos en una dinámica conocida con el nombre de “evaluación de la calidad” (Bustamante, 2003) y se propusieron varios tipos de evaluación en los que el objeto a evaluar era la competencia (Torrado, 1998), los cuales se aplicaron sin haber tenido en cuenta todavía el concepto en el proceso de enseñanza y aprendizaje; por ejemplo, los exámenes de la calidad de la educación superior ECAES cuyos objetivos son “comprobar el grado de desarrollo de las competencias de los estudiantes que cursan el último año de los programas académicos de pregrado que ofrecen las instituciones de educación superior y servir de fuente de información para la construcción de indicadores de evaluación del servicio público educativo, que fomenten la cualificación de los procesos institucionales, la formulación de políticas y faciliten el proceso de toma de decisiones en todas las órdenes y componentes del sistema educativo” (Decreto Número 1781 de 2003) De manera que una evaluación por competencias podría ser aplicada aún antes de que se tuviera una planeación educativa en relación con el concepto. Aún así, este tipo de evaluación posee características como el exigir al evaluador la toma de distancia desde posiciones de contemplación pasiva de las cosas que van a ser apreciadas y asumir un papel activo de acompañamiento a los procesos mediante el establecimiento de diálogos que contribuyan con el mejoramiento continuo de la educación (Bogoya, 2000) 4 Al entender la competencia como una actuación idónea que emerge en una tarea concreta en un contexto con sentido en el que un conocimiento asimilado con propiedad actúa para ser aplicado en una situación determinada, de manera suficientemente flexible para proporcionar soluciones variadas y pertinentes (Bogoya, 2000); es fundamental desarrollar procesos didácticos que orienten significativamente el proceso de enseñanza y aprendizaje. A este respecto, la metodología del aprendizaje significativo es propuesta por (Tobón, 2004:203), todo lo relacionado con la resolución de problemas es sugerida por infinidad de autores, entre ellos (Ouellet, 1998) y (Gómez, 2001); para el caso particular de las matemáticas, (Mesa, 2004) presenta su propuesta de red conceptual. En todo caso, el proceso docente educativo desarrollado debe favorecer la apropiación adecuada de los conocimientos y su aplicación pertinente en determinados contextos. En el caso particular del curso de cálculo en una variable de la Facultad de Educación modalidad presencialidad concentrada, se desarrollan actividades orientadas según las disposiciones establecidas en la autoevaluación del programa de Licenciatura en Matemáticas y Física para el desarrollo del proceso docente educativo (ver CD-ROOM en el centro de documentación de la Facultad de Educación) Según este documento, no existe el método más eficaz para enseñar mejor o el método único. Más sin embargo, cualquiera de ellos debe incentivar el ejercicio de las habilidades del pensamiento como la deducción, la inducción, la analogía, la simulación, el análisis, la abstracción, la síntesis, la generalización… a través de los contenidos. Se impulsan técnicas y procedimiento propios de las pedagogías activas y constructivistas como la resolución de problemas, a fin de que los estudiantes construyan y reconstruyan aprendizajes y aprendan a aprender de manera significativa. 5 Dentro de la tendencia sociocultural del concepto de competencia se cuestiona sobre la utilidad que tienen los conocimientos para ser aplicados en la cotidianidad y en la vida laboral del individuo. Esta reflexión en toda su dimensión es propuesta para un curso de didáctica de las matemáticas. En todo caso, esta monografía se realiza en el contexto de un curso de cálculo integral de acuerdo a los objetivos establecidos para éste y con relación a la evaluación del aprendizaje de los objetos matemáticos y su aplicación para resolver situaciones en contextos propios de la matemática y de otras ciencias como la física. Con respecto a la evaluación del aprendizaje en el curso, se plantea el diseño de una propuesta alternativa a la empleada tradicionalmente para valorar la competencia de los estudiantes. En el Anexo No. 3 se presenta una prueba conformada por varios tipos de items que son frecuentemente utilizados. El primero contiene dos partes; en una de ellas se solicita la realización de un procedimiento, lo cual resulta bastante significativo para determinar si hay identificación de los elementos constituyentes de un objeto matemático y, demás, se visualiza si el sujeto sabe como conformarlo; este tipo de situación evaluativa es conveniente. En la otra parte del ítem, y como ocurre con muchos tipos de preguntas de selección múltiple y de falso o verdadero, se solicita la escogencia de una respuesta en forma lacónica, selección que no incluye ningún tipo de argumentación y, que por lo tanto, a través del resultado no es posible determinar apropiadamente el reconocimiento o no de los objetos matemáticos, la capacidad de su utilización y el grado de comprensión que sobre ellos posee el sujeto; todo ello dada la posibilidad de la fortuna en la escogencia. Para rescatar este tipo de situaciones pueden incluirse preguntas argumentativas y situaciones que exijan al evaluado hacer explícitos los procesos que en cierta medida puedan develar el funcionamiento de sus capacidades cognitivas. 6 El segundo ítem es, en efecto, de escogencia múltiple y la selección realizada por el evaluado, como se dijo, puede o no constatar su conocimiento. En la situación particular presentada, el estudiante debe realizar un procedimiento para encontrar la solución, tal vez pueda hacerlo en forma mental sin importar la cantidad de acciones requeridas o mejor podría hacerlo por escrito para que el evaluador o el mismo evaluado pueda encontrar las posibles confusiones o equivocaciones. En todo caso, al no solicitarse un argumento que sustente la selección no es posible determinarse el conocimiento y la capacidad del sujeto en el manejo de los objetos matemáticos. En el tercer ítem se solicita la “demostración” de un teorema, entrando con ello en un campo matemático bastante complejo. En esta situación, simplemente se presenta una proposición y el estudiante podrá tomar cualquier infinidad de caminos para lograr el cometido. En general, lo que puede esperarse es que el sujeto siga un camino claro y riguroso que evidencie el correcto manejo de la situación demostrativa, en el que pueda apreciarse la adecuada utilización de los conocimientos conceptuales y procedimentales, pero en muchas ocasiones las realizaciones del evaluado no son fácilmente descifrables por el evaluador. Surge la inquietud sobre la posibilidad de “acompañar” y valorar en gran parte lo que el evaluado debe y puede hacer, incluyendo las tentativas y las falsas pistas abandonadas; tomándose con ello conciencia sobre el modo en cómo se desenvuelve el sujeto, su manera de proceder, su estilo, su “caminado” y así favorecer el sentido de la evaluación. Correspondiente con lo que en algunos textos se denomina “ejercicio” y en relación con lo que (Polya, 1984) denomina “problemas de rutina”, en el cuarto ítem se presenta una situación en la que el evaluado debe utilizar elementos matemáticos para transformar el objeto propuesto o encontrar otros objetos relacionados con él a través de procedimientos en cierta medida bien 7 establecidos. Es deseable poder evidenciar claramente el conocimiento que posee el evaluado de esos elementos matemáticos necesarios y lograr develar con propiedad su actuar. Del quinto al octavo ítem proponen situaciones comúnmente denominadas “problemas” en los textos académicos y que se relacionan con lo que (Polya, 1984) denomina “problemas por resolver”. El propósito en cada una de ellas es descubrir cierto objeto a partir de la información suministrada pero, a diferencia de los “problemas de rutina”, las posibilidades para proceder a la solución son más abiertas, en el sentido de que el evaluado debe recurrir en mayor medida a su creatividad y experiencia para abordar las situaciones. En estos contextos, se plantea el deseo de una evaluación a través de la cual se pueda evidenciar claramente el conocimiento que posee el evaluado de los diferentes objetos matemáticos y lograr develar con propiedad su actuar al aplicarlos; en efecto, una evaluación que evidencie claramente la forma en cómo el evaluado identifica los objetos presentes directamente en la situación, identifica las posibles relaciones que se dan entre ellos, conjetura a cerca de las posibles herramientas que podría utilizar para resolverla y desarrolla los procedimientos para encontrar las soluciones. Todo ello con el fin de evidenciar con claridad la asimilación apropiada de los conocimientos y la manera flexible y pertinente con que el sujeto los aplica para la búsqueda de las soluciones. En conclusión, la forma de evaluación de los aprendizajes utilizada tradicionalmente puede ser replanteada para que contribuya con evidenciar en forma más conciente y sistemática la competencia de los estudiantes. En este trabajo se pretende diseñar una propuesta de evaluación de los aprendizajes mediante un seguimiento en el proceso evaluativo conforme a las características propias del contenido matemático y de la flexibilidad y la generalidad procedimental con que el sujeto puede abordar las diferentes situaciones. 8 Introducción En este trabajo se presenta una propuesta de evaluación por competencias para estudiantes de cálculo en el programa de Licenciatura en Matemáticas y Física de la modalidad presencialidad concentrada. La estructura general del escrito consta de cuatro capítulos. En el primero, denominado terminología y generalidades, se abordan los conceptos sobre competencia y evaluación. Para el primero se realiza un estudio de las concepciones que algunos autores tienen sobre le término y se describen dos esquemas para caracterizar la competencia en niveles. Para la evaluación se determinan ciertas etapas por las cuales ha transitado este concepto y se destacan algunas pautas para tratar de realizar una evaluación innovadora. También se revisan algunos elementos que pueden contribuir con la realización de un proceso evaluativo adecuado en la modalidad semipresencial (semejante a la modalidad de presencialidad concentrada) El segundo capítulo, denominado evaluación y competencias en matemáticas, trata sobre la forma en cómo puede ser vista la competencia desde el contexto matemático y sus implicaciones en los procesos evaluativos que incluyen modelos y técnicas relacionadas para realizar la evaluación. Finalmente, en este capítulo, se describen características de las estrategias para abordar la resolución de problemas propuesta por George Polya. “Evaluación por competencias” es el título del tercer capítulo en el que se revisan propuestas teóricas presentadas por André Ouellet y Rómulo Gallego en compañía con Roymán Pérez, en dos artículos en los que se describen características generales que debe presentar una evaluación de este tipo. También se describen las características de la propuesta de modelo de evaluación 9 por competencias escrita por la Magíster en Educación María Helena Quijano Hernández para estudiantes de los diferentes cursos de la Escuela de Administración de Negocios en Santa Fe de Bogotá. Además, se presentan algunas particularidades de la propuesta de “Modelo para la Evaluación de Competencias en el Área de Ciencias Básicas de Ingeniería”, expuesta por los ingenieros Carlos Arturo Castro Castro y Libardo Antonio Londoño Ciro en el marco del “Primer Encuentro de Educación Superior: Formación por Competencias” realizado en junio de 2005 en Medellín. En el capítulo cuarto se presenta la propuesta de evaluación por competencias que atañe a este trabajo. Ella constituye un aporte a la literatura en los aspectos relacionados con la búsqueda del hacer del proceso evaluativo de los aprendizajes en la universidad un acto más consciente y reflexivo; en especial, contribuye con una estructura evaluativa, sustenta en conceptualizaciones alrededor del concepto de competencia en matemáticas, la cual evidencia los desempeños de los estudiantes enfrentados a procesos de resolución de problemas. Para el desarrollo de la propuesta, se inicia por determinar esas conceptualizaciones necesarias tales como la concepción de competencia y su caracterización en niveles, para luego evidenciar la estructura evaluativa mediante la utilización de las características propias de los objetos de conocimiento del tema de la integral definida y sus aplicaciones y el diseño de los instrumento necesarios para realizar concretamente la evaluación por competencias. Finalmente, en el Anexo No. 4 se muestran algunas medidas descriptivas de los datos recogidos en una evaluación realizada a la propuesta por los estudiantes de cálculo con los cuales ella se implementó. 10 Capítulo 1 1 Terminología y Generalidades En este capítulo se estudian los dos conceptos fundamentales que conciernen a este trabajo. Por un lado, es apropiado conocer el significado etimológico del término competencia y delimitar su campo semántico; para luego, observar acepciones que algunos autores le han atribuido en la educación. También es importante revisar al menos dos caracterizaciones del concepto en niveles para determinar posibilidades en su operacionalización. De otra parte, la evaluación ha transitado por diferentes etapas que han contribuido en su constante resignificación, dotándola de grandes posibilidades para su utilización en el proceso formativo; además, es preciso establecer elementos que pueden contribuir con la innovación en su aplicación y poder realizarla de una manera más consciente y reflexiva. 1.1 La Competencia El término competencia hace parte del discurso actual en materia de educación en todo nivel de formación. Su utilización debe hacerse de una manera conciente para que pueda contribuir significativamente con los procesos formativos y académicos en los que se tenga en cuenta su participación. En este sentido es importante tener claro el significado que se le atribuye al vocablo. 11 La palabra competencia procede de dos verbos castellanos, por un lado, de competir ‘contender aspirando por una misma cosa’, y por otro, de competer ‘pertenecer, incumbir’. Estos dos verbos provienen ambos del verbo latino competĕre ‘ir al encuentro una cosa de otra’, ‘ser adecuado, pertenecer’ (Corominas, 1967:163) En este trabajo la utilización del término competencia se refiere más al sentido de que alguien es competente para algo, de que posee determinadas cualidades que le permiten realizar ciertas acciones. El concepto de competencia no ha sido establecido con un criterio único. En campos como la lingüística, los autores han diferido en la forma como conciben el término. El lingüista americano Noam Chomsky define la competencia como la “capacidad y disposición para la actuación y la interpretación” (Gallego, 1999:13), en un intento por construir una teoría cognoscitiva que explique el carácter creativo en la adquisición del lenguaje. Chomsky se refiere aun conjunto de reglas universales que adquiere el sujeto y a través de las cuales actúa en situaciones particulares. Por otra parte, Dell Hymes realiza, desde la sociolingüística, una crítica al concepto chomskiano de competencia y sustenta que la competencia lingüística no se limita sólo a reglas universales, sino que es también un conocimiento determinado por un contexto específico (Torrado, 2000:31). En educación, el término competencia ha sido definido de diferentes maneras, entre ellas: REFERENTE Gardner Gonczi y Athanasou 1996 ACEPCION* Espacios pedagógicos y didácticos para la producción, percepción y reflexión. Las competencias son una compleja estructura de atributos necesarios para el desempeño en situaciones específicas, que combinan aspectos tales como actitudes, valores, conocimientos y habilidades con las actividades a desempeñar. 12 Levy y Las competencias son “repertorios de comportamientos que algunas Leboyer personas dominan mejor que otras, lo que las hace eficaces en una 2000 situación determinada”. “Como principio de organización de la formación, la competencia puede Ouellet apreciarse en el conjunto de actitudes, conocimientos y de habilidades 2000 específicas que hacen a una persona capaz de llevar a cabo un trabajo o de resolver un problema particular” “Una actuación idónea que emerge en una tarea concreta, en un Bogoya y otros 2000 contexto con sentido. Se trata entonces de un conocimiento asimilado con propiedad y el cual actúa para ser aplicado en una situación determinada, de manera suficientemente flexible como para proponer soluciones variada y pertinentes” Gallego 2002 Son construcciones de cada cual, de conformidad con los retos que se plantea y en relación con un colectivo determinado. “Una competencia es una capacidad para el desempeño en tareas Vasco relativamente nuevas, en el sentido en que son distintas a las tareas de 2003 rutina que se hicieron en clase o que se plantean en contextos distintos de aquellos en los que se enseñaron” Delors (UNESCO) 1996 Las competencias están en relación con el aprender a hacer: de la noción de calificación al de la competencia. La competencia es un “saber hacer” o conocimiento implícito en el M.E.N campo del actuar humano, acción situada que se define en relación con determinados instrumentos mediadores. “Saber Hacer en Contexto” Fuentes: (Tobón, 2004:45) y (Quijano, 2003:57) 13 Ante las diversas formas de establecer el concepto de competencia, puede decirse que es un término polisémico y que se hace necesario delimitarlo estableciendo su definición de acuerdo al proceso educativo que se pretenda desarrollar. 1.2 Niveles de Competencia Pueden encontrarse al menos dos esquemas para establecer niveles de competencia, uno de ellos es descrito en (Pedraza y Garzón, 2000), quienes ante la pregunta ¿cuándo un estudiante es competente en matemáticas?, afirman que es competente aquel que a través de ciertas acciones muestra las significaciones que ha logrado construir sobre los objetos matemáticos. El sujeto a través de acciones de tipo interpretativo, argumentativo y propositivo evidencia, a partir de situaciones problemas y mediante el uso que hace de esos objetos para resolverlas, el nivel de significación que ha logrado alcanzar. Estos niveles de competencia se caracterizan de la siguiente manera: “Interpretar. Se refiere a las posibilidades del estudiante para dar sentido, a partir de la matemática, a los diferentes problemas que surgen de una situación. Interpretar consiste en identificar lo matematizable que se infiere de la situaciónproblema, a partir de lo que ha construido como conocimiento matemático, y poderlo expresar como un modelo matemático. Argumentar. Se refiere a las razones o los porqués que el estudiante pone de manifiesto ante un problema; la expresión de dichos porqués busca poner en juego las razones o justificaciones expresadas como parte de un razonamiento lógico, esto es, las relaciones de necesidad y suficiencia, las conexiones o encadenamientos que desde su discurso matemático son válidas. Estas razones, justificaciones o porqués no deben corresponder a una argumentación desde lo puramente cotidiano, sino que deben ser razones que permitan 14 justificar el planteamiento de una solución o una estrategia particular desde las relaciones o conexiones validadas dentro de la matemática. Proponer. Se refiere a la manifestación del estudiante en cuanto a los hechos que le permiten generar hipótesis, establecer conjeturas, encontrar deducciones posibles ante las situaciones propuestas. La proposición no se infiere directamente de la situación-problema dada, sino que es un consenso que el estudiante hace frente a la puesta en escena de distintas estrategias, en esta acción se pretende tener en cuenta las diferentes decisiones que como pertinentes se presentan frente a la resolución de un problema.” (Pedraza y Garzón, 2000:21) Otro esquema es propuesto por Bogoya, quien gradúa el atributo de la competencia en tres niveles. “El primer nivel hace referencia al reconocimiento y distinción de los elementos, objetos o códigos propios de cada área o sistema de significación, en tanto campo disciplinar del saber. (…) El segundo nivel tiene que ver con el uso comprensivo de los objetos o elementos de un sistema de significación. (…) El tercer nivel comprende el control y la explicación del uso” (Bogoya, 2000:12) El primer nivel se constituye como la posibilidad para acceder a los estadios superiores de desarrollo. Aquí se establece la gramática elemental de un área en particular del conocimiento a través de la conceptualización, la abstracción y la simbolización. El segundo nivel requiere de una mayor elaboración conceptual que propicie la acción, ya que se estipula el uso de los conocimientos ya apropiados en contextos hipotéticos o cotidianos para la solución de problemas. El tercer nivel requiere de procesos cognitivos mucho más profundos que los anteriores, pues es necesario un diálogo fluido entre los procesos que dan cuenta del reconocimiento de los objetos o códigos, de su uso con sentido en determinado contexto y de la comprensión sobre el porqué se utilizan de determinada manera, dando como 15 resultado la compresión del comportamiento interno de una disciplina. Para llegar a este último nivel se implica un desenvolvimiento en el ejercicio de la intuición y de la creatividad que permita ir más allá del conocimiento aprendido para imaginar otras posibilidades de realización o explicación. 1.3 La Evaluación Este término es usado en diversos contextos y, generalmente, se ha referido a la acción de medición o a la emisión de juicios de valor sobre determinados aspectos de un objeto mediante la investigación de sus características, atributos y propiedades con relación a un marco de referencia previamente establecido. En el campo de la educación, la evaluación ha hecho parte esencial de los procesos formativos en los que los objetos sobre los que se realizan las mediciones o se emiten los juicios de valor son diversos, el desempeño de los docentes, los métodos de enseñanza, el aprendizaje de los estudiantes y su desempeño, las instituciones educativas, los currículos, etcétera. Estos objetos son evaluados dependiendo de la forma de pensar la evaluación y su consiguiente puesta en práctica. En particular, para la evaluación del desempeño y el aprendizaje, Gimeno Sacristán destaca algunos hitos en su proceso evolutivo. La evaluación se utilizó para seleccionar y jerarquizar a los estudiantes a través de la asignación de calificaciones con el fin de permitir su graduación, su paso de un curso a otro, las titulaciones, etcétera. Esta práctica la ejerce un sujeto quien es considerado un experto en el campo a evaluar y por lo tanto se le atribuye la capacidad de asignar la nota. Esta función generalmente la realiza sin 16 grandes complicaciones de planteamiento, de elaboración de pruebas o de sofisticadas formas de puntuar. La evaluación trata de realizarse como una tecnología precisa en la búsqueda de la objetividad para la medición de los resultados. Para ello, se integran parte del positivismo de la ciencia, la psicometría de la investigación y las prácticas de medición psicológica. De aquí surge una proliferación de tests de rendimiento que concretizan las preguntas con el conocimiento objetivo, evitando así las fluctuaciones en las calificaciones asignadas por los profesores. Estos tests se han utilizado para evaluar conocimientos generales y técnicas básicas como la lectoescritura y la matemática en grandes cantidades de población. Teorías curriculares que organizan la práctica educativa a partir de la clarificación precisa de los objetivos junto con una visión conductista del aprendizaje, procuraron para la evaluación una función constatadora en la que se utilizan técnicas objetivas para determinar la consecución o no de esos objetivos, mediante el hallazgo de evidencias de los cambios en la conducta del individuo evaluado. Esta función se hizo más rígida con los aportes de la psicología educativa cognitiva de orientación conductista, la cual planteaba la necesidad de diseñar secuencias educativas muy estructuradas que especificaran cada paso del acto de enseñanza. De esta manera, la evaluación podía ir constatando el progreso y los fallos en cada parte de la cadena instructiva. En esta tradición surgieron los tests denominados criteriales que expresaban un objetivo de aprendizaje y con la evaluación se proponía medir las capacidades y los aprendizajes en relación con él, pero en realidad se medía más el grado de dominio de un contenido que la capacidad del sujeto. Ya que la objetividad positivista es una ilusión imposible, lo que no equivale a establecerse en el terreno de la arbitrariedad, se ha recurrido a utilizar métodos 17 cualitativos de evaluación apoyados en otras formas de comprender lo que es conocimiento válido. En estos métodos se pretende tener presente en la evaluación que el individuo posee una idiosincrasia y que las situaciones de aprendizaje presentan muchos factores que no pueden ser concretizados en objetivos muy delimitados (Sacristán, 1995) 1.4 Evaluación en la Modalidad Semipresencial Para realizar un proceso educativo adecuado en la modalidad semipresencial que contribuya con la formación de un docente que logre un desempeño profesional deseable, Olga Pérez y otros proponen algunos criterios que permiten “describir en una forma medible o al menos observable lo que un profesor-estudiante debe saber y ser capaz de hacer y a la vez constituyan una guía para el diseño de las actividades evaluativas.” (Pérez y otros, ¿?) Entre algunos de esos criterios está la determinación de la profundidad disciplinar, considerar la adquisición de los conocimientos fundamentados sobre el aprendizaje, saber dirigir las actividades de los estudiantes en clases desde una perspectiva innovadora y adoptar una perspectiva formativa de evaluación. Al determinar la profundidad disciplinar, la evaluación debe comprobar que el aprendizaje en la disciplina que ha obtenido el evaluado es suficientemente profundo en el sentido del conocimiento riguroso de los conceptos, del manejo adecuado de los procedimientos y en general de la construcción del pensamiento característico del campo del saber. La evaluación debe considerar que la adquisición de los conocimientos en la modalidad semipresencial se fundamenta en el aprendizaje. Es diferente realizar una evaluación cuando el docente ha acompañado la mayor parte del 18 proceso de aprendizaje, como ocurre en la modalidad presencial en la que el seguimiento continuo de los procesos puede determinar un conocimiento cercano de la forma como los estudiantes abordan las diferentes situaciones, que realizar un proceso evaluativo cuando el estudiante se ha encargado de desarrollar por si mismo su proceso de aprendizaje, como generalmente ocurre en la modalidad semipresencial. Los estudiantes pueden utilizar diversas formas para resolver problemas dependiendo de sus estrategias de estudio y de las fuentes de consulta, por lo tanto, para realizar una evaluación por la vía de la resolución de problemas, se debe considerar la necesidad de utilizar métodos que tenga en cuenta la posibilidad de la utilización de diferentes recursos por parte de los estudiantes para abordar las situaciones. Las clases en la modalidad semipresencial deben ser óptimas, en el sentido de que deben contribuir realmente con una orientación que permita al estudiante abordar en forma autónoma su proceso de aprendizaje. Dentro de este proceso, el estudiante debe reconocer las estrategias de evaluación que se utilizarán y en el grado en que éstas sean diferentes a las que comúnmente esté habituado deben ser especificadas y deben acordarse pautas para su aplicación. La evaluación sumativa es importante pues cumple con una función social mediante la cual se informa a la sociedad sobre el profesional que se está formado. Más sin embargo, durante el proceso de formación la evaluación debe contribuir a alcanzar los ideales de la formación integral del estudiante, por ello, debe ser orientada a realizarse de una forma comprensiva y cualificadora y a contribuir con el logro de los objetivos formativos. En la modalidad semipresencial la evaluación cumple sus funciones si siempre se le informa al discente lo que ha aprendido, lo que le falta por aprender y la mejor manera de aprenderlo si hay dificultades. Además, la evaluación tiene un carácter positivo para el discente si él 19 tiene una idea clara del por qué se hace la evaluación, del qué es lo que se está evaluando y de cuál es la mejor forma de hacerlo. Para la realización del proceso evaluativo en la modalidad semipresencial, (Pérez y otros, ¿?) proponen la combinación de diferentes técnicas como las evaluaciones individuales, las autoevaluaciones, las evaluaciones grupales y las coevaluciones, las cuales pueden combinarse durante el proceso. La evaluación individual es importante porque aumenta el compromiso, la motivación por el curso y la autenticidad en las actividades. Ella se realiza a través de cada una de las lecciones que intervienen en las unidades temáticas que, además, incluyen los criterios de evaluación y la escala de calificación de cada tarea y de cada criterio. La autoevaluación debe estar presente durante todo el curso, contribuye con la responsabilidad y la implicación del discente en la evaluación. La idea de la autoevaluación es que los discentes reflexionen sobre su aprendizaje y que articulen las consecuencias de cada reflexión. La evaluación grupal busca promover la comunicación discente-discente y la formación de habilidades para el trabajo grupal. La coevaluación incide en la actitud crítica del estudiante, al permitirle juzgar su desempeño y el de otros creando una sensación de propiedad con respecto a los propósitos y prácticas de la evaluación. 1.5 Innovación en la Evaluación Acerca de los tipos de evaluación tradicionalmente utilizados en la universidad, un grupo interdisciplinar de investigadores de la Universidad de Antioquia, trabajando en relación a modelos de evaluación (García y otros, 2002), describe ciertas características. 20 La evaluación se apoya sobre todo en tests estandarizados o en pruebas objetivas hechas por el maestro. Se centran en lo que es fácil evaluar, dejando de lado lo que es difícil evaluar: habilidades y actitudes. Los estudiantes se concentran en lo que saben que será evaluado, no dando relevancia a lo que podría ser importante en el desarrollo intelectual. El énfasis de la evaluación se ha hecho en los contenidos descuidando los procesos de la resolución de problemas y las habilidades relacionadas, por tanto, los estudiantes aprenden para la reproducción y la memoria. Se centra en lo que ha pasado en el proceso, pero mirándolo desde el final. Se plantea entonces la cuestión sobre el ¿qué hace innovadora a la evaluación? Tal vez no se trate de cambiar los métodos o los instrumentos de evaluación, sino las formas de reflexionar a través de ellos, la forma de concebirlos, su filosofía; es decir, es necesario generar la suficiente conciencia sobre la forma de pensar la evaluación y realizar la práctica evaluativa para que pueda contribuir efectivamente con los procesos. Como ayuda para realizar procesos evaluativos más concientes, Sally Brown propone que la evaluación debe ser claramente adecuada a los propósitos formativos y para que ello ocurra es útil que quien realice la evaluación responda a las siguientes preguntas de una manera significativa: ¿Qué evaluar? ¿Por qué evaluar? ¿Cómo evaluar? (Brown, 2003) Para indagar sobre estas cuestiones, se interpretan los análisis sobre evaluación de los aprendizajes en la universidad realizados por la profesora Marta Lorena Salinas (Salinas, 2002) ¿Qué evaluar? 21 La evaluación tradicional recoge la información repetida de lo que se ha enseñado y los estudiantes que acogen este modelo se seguirán comportando de esta forma. Pero, si lo que se quiere es promover habilidades de alto nivel, como la aplicación de las teorías en diferentes contextos y el análisis y la síntesis en situaciones que aporten cosas nuevas y desarrollar una evaluación sensible al cómo los estudiantes han actuado, entonces se requieren de formas nuevas de mirar la evaluación. “Una buena evaluación trata de describir lo que está bajo discusión para valorar y remediar los errores y deficiencias. La evaluación tradicional es normalmente buena sólo en la segunda, y con frecuencia se olvida del tipo de consejo y de apoyo que necesitan lo estudiantes para triunfar en sus estudios.” (Brown, 2003:28) Salinas afirma que “los objetos de evaluación responden a la pregunta acerca de qué se va a evaluar. (…) Los estudiantes aprenden mucho más que conocimientos, destrezas, procedimientos. Aprenden a resolver problemas, a tomar decisiones en situaciones prácticas, a desarrollar actitudes, intereses, hábitos intelectuales, comportamientos sociales. Por ello, es necesario que los objetivos educativos sean totalmente claros.” (Salinas, 2002:18) ¿Por qué evaluar? Esta pregunta apunta directamente a las funciones que se le atribuyen a la evaluación. Salinas afirma que estas funciones son básicamente dos, una social y otra pedagógica. La sociedad reclama del proceso educativo unos resultados para poder suplir ciertas necesidades, la evaluación debe informar sobre el estado de esos resultados para tomar decisiones que afectan el proceso educativo desde el 22 exterior; es su función social. Además, la evaluación debe también ejercer un papel regulador dentro del proceso de enseñanza y aprendizaje mediante el cual se tratan de mejorar los procesos y poder contribuir en forma eficiente y eficaz con la formación integral de los estudiantes; es su función pedagógica. ¿Cómo evaluar? Para responder al cómo evaluar, es importante pensar sobre los tipos de evaluación y los procedimientos para realizarla. Los tipos de evaluación pueden pensarse de acuerdo a las funciones que se le otorgan al proceso evaluativo. Con la función social se relaciona directamente un tipo de evaluación denominado sumativa. La evaluación sumativa recoge de manera ordenada los resultados de los procesos durante un tiempo determinado y permite la asignación de conceptos y juicios para la promoción y certificación de los estudiantes. Con la función pedagógica se relaciona otro tipo de evaluación denominada evaluación formativa, la cual debe ser un proceso continuo y permanente propio naturalmente de los procesos de enseñanza y aprendizaje. A través de ella los resultados son mejores porque lo procesos son mejores, así, su principal objetivo es el mejoramiento permanente. En relación con los procedimientos para realizar la evaluación, esta puede desarrollarse como un proceso en dos etapas, recoger la información y analizar la información para tomar decisiones (Salinas, 2002). La recolección de la información conlleva a pensar sobre los instrumentos necesarios para este procedimiento, los cuales pueden tener infinidad de características; deben ser variados y polifacéticos, deben poseer finalidades diversas, deben estar al servicio de los estudiantes y no ser medios de coacción, deben ser diseñados partiendo de la comprensión del enfoque que sustenta la evaluación. El problema no está en el 23 tipo de instrumento que se emplee, sino en la forma como se mire, se interprete, se aplique y se analice a través de él. Un instrumento debe medir lo que realmente se quiere medir, debe ser lo suficientemente claro y bien organizado como para que refleje la estructura de la disciplina. Debe ser un instrumento confiable, en términos de exactitud y precisión, ya que en cierto modo es una medida. Si el instrumento responde a una fundamentación conceptual en la que se promueve la enseñanza en el diálogo, en la crítica, en la pregunta, en la incertidumbre y en la duda, entonces contribuirá con el logro de esos objetivos de formación. Si por el contrario, en un examen no se evidencia el desarrollo del pensamiento reflexivo, creativo y crítico, entonces tal vez en el proceso de enseñanza y aprendizaje no se encuentren presentes estos elementos. Un examen puede estar fundamentado en la formulación de hipótesis, en la interpretación de textos, en la construcción de argumentos, en la resolución de problemas, en la enunciación de preguntas, etcétera; para que el estudiante pueda navegar por esos rumbos y pueda utilizar lo aprendido. El análisis de la información, para la posterior toma de decisiones se convierte por excelencia en la fuente de la evaluación formativa. Este procedimiento debe conducir a superar la simple calificación mediante la asignación de notas, debe posibilitar un diálogo entre el evaluador y el evaluado para proponer estrategias y resolver las dificultades. 24 Capítulo 2 Tanto la utilización del concepto de competencia como el de evaluación en diferentes campos del saber tienen sus implicaciones en y desde cada uno de ellos. Se procede en este capítulo a visualizar elementos que se han determinado dado su uso en el proceso de enseñanza y aprendizaje de las matemáticas y que pueden contribuir en la planeación, aplicación y constatación de un proceso evaluativo por competencias significativo. Aquí también se consideran características de la teoría de George Polya sobre la resolución de problemas, ya que esta cuestión es de gran importancia con respecto al tema de las competencias y de los procesos formativos en matemáticas. 2 Evaluación y Competencias en Matemáticas 2.1 La Competencia en Matemáticas La competencia interpretada desde el campo de la matemática puede considerarse desde dos posiciones: como la capacidad cognitiva del sujeto para apropiarse del conocimiento matemático y como la capacidad de utilizar ese conocimiento (Mesa, 2004). Este autor propone como competencias matemáticas fundamentales de orden cognitivo la capacidad para establecer relaciones entre conjuntos de objetos, la capacidad para abstraer y generalizar relaciones y operaciones, la capacidad para construir aseveraciones, la capacidad para construir teorías y la capacidad para construir modelos. En esta posición, se 25 asume la comprensión de los conceptos matemáticos como la competencia fundamental que se busca con la enseñanza en el área de las matemáticas. Estas competencias académicas no agotan la innumerable cantidad de competencias que se pueden adquirir a través del estudio de esta ciencia. La competencia relacionada con la utilización del conocimiento matemático se establece con base en el estudio de las tendencias actuales en educación matemática. En diversos países se tiene como un principio, concebir la matemática como una materia “amplia y profunda, que permite abordar diversidad de situaciones problemáticas, que potencie para un desarrollo permanente, que sea abierta a todos los estudiantes, que coloque el acento en el proceso de hacer matemáticas más que en considerar el conocimiento matemático como un producto.” (García y Acevedo, 2000:140) Correspondiente con esta manera de pensar se ha definido la competencia, en forma general, como “un saber-hacer en contexto”. Definición que en el ámbito de la matemática establece una estrecha relación entre la naturaleza del conocimiento matemático, el papel del lenguaje en su construcción y la íntima relación de los significados con el contexto del cual emergen determinados conceptos. “En estas discusiones aparece como punto central la actividad cognitiva y las diversas maneras de reconocerla a través de distintos instrumentos mediadores; en este sentido se propone que esa actividad cognitiva sea vista a partir de las competencias que demuestren los estudiantes al ser enfrentados a situaciones problema que deban resolver.” (García y Acevedo, 2000:140) La resolución de problemas se constituye en una importante vía pedagógica para el desarrollo y la valoración de los procesos cognitivos que se activan y promocionan ante el planteamiento de una situación problemática, ya que para ello el sujeto debe actuar según sus representaciones, estrategias y habilidades (Gómez, 2001) De manera, que se puede pretender la valoración de la 26 competencia del individuo al requerirle la resolución de un problema, concebido este proceso como “una actividad compleja , frente a la cual el sujeto debe orientarse, elaborar una estrategia, optar por una táctica y confrontar las respuestas obtenidas con los datos iniciales para aceptarlas o no como solución del problema en el sentido que se le asigna” (Mesa, 2004: 223) Al considerar la capacidad cognitiva para la adquisición de los conocimientos matemáticos y la capacidad del uso de esos conocimientos para la resolución de problemas, puede determinarse la competencia matemática como una actuación idónea que emerge en una tarea concreta, en un contexto con sentido, mediante la utilización del conocimiento asimilado con propiedad y el cual actúa para ser aplicado en la situación determinada, de manera suficientemente flexible para proporcionar soluciones variadas y pertinentes (Bogoya, 2000) 2.2 La Evaluación en Matemáticas 2.2.1 Períodos Históricos Según Giménez, citando a Kilpatrick, la evaluación en matemáticas ha transitado por varios períodos o visiones que reflejan lo que se concibe sobre quien recibe la instrucción y el tipo de instrucción que recibe (Giménez, 1997) Hacia inicios del siglo XX, la evaluación se concebía en torno a la idea de que la matemática era una materia de aplicación, reguladora social y de naturaleza básicamente deductiva. El profesor evaluaba las habilidades cognitivas del alumno a través de pruebas parecidas a las psicométricas con el fin de ejercer un control social y fomentar la competitividad. El error era considerado falta de capacidad cognitiva. 27 Entre 1940 y 1970, esta materia se enfoca primero desde la teoría para pasar luego a las aplicaciones, es de naturaleza deductiva. Se evalúan las habilidades mentales por medio tests y las valoraciones sobre el alumno se establecían de acuerdo a objetivos de carácter afectivo-cognitivo. El error es considerado como falta de adquisición de conocimiento y se avalúa para que el individuo mejore personalmente. Tanto el profesor como el alumno eran evaluados. En la década de los ochenta, la materia de matemáticas tiene un carácter positivista con alto potencial inductivo. El profesor y el alumno realizan la evaluación de los procesos con el fin del reconocimiento de las distintas habilidades del los sujetos y determinar los obstáculos y errores a través de análisis diagnósticos. Hacia finales de la década de los noventa, la matemática se constituye en la base para la modelación. Es de naturaza deductiva e inductiva y posee un gran potencial heurístico. La materia de matemáticas es concebida abierta hacia el descubrimiento. Se evalúa el propio proceso de enseñanza y aprendizaje con el fin de diagnosticar y regular el proceso. Se evalúan el profesor, el alumno y el proceso global a través de prácticas de análisis en el aula gracias a los procesos de planificación. El error es de diversos tipos los cuales reflejan un tipo de profesor y de estudiante. En la actualidad, la filosofía de la matemática ha dejado de preocuparse tan insistentemente en la fundamentación rigurosa de la matemática, como en la primera mitad del siglo XX, para dedicarse al carácter cuasiempírico de la actividad matemática así como también a los procesos históricos de los que hace parte y su inmersión en la cultura de la sociedad en la que se desarrollan, 28 trayendo con ello importantes cambios acerca de lo que la enseñanza de la matemática debe ser. (De Guzmán y Gil, 1993) Una de las principales características presentes en la educación matemática hoy es el concepto de competencia, en el que se establece una matemática concebida como resolución de problemas, como razonamiento, como comunicación y con la necesidad de su conexión con otras disciplinas. En este proceso “las competencias se evidencian en una serie de actuaciones o desempeños, los cuales permiten establecer hasta que grado un alumno ha integrado los conocimientos y procedimientos matemáticos y les ha dado sentido, si puede o no usarlos, si puede aplicarlos y si puede comunicar sus ideas en situaciones que exigen desempeños propios de la actividad matemática.” (García y Acevedo, 2000:151) 2.2.2 Modelos de Evaluación Cuando se establecen el qué y el cómo evaluar, se está frente a un modelo de evaluación (Giménez, 1997) Este autor describe algunos modelos-tipo que se han utilizado en la evaluación en matemáticas. Evaluación conductual En este tipo se pretende analizar comportamientos observables de los estudiantes para determinar si determinados objetivos han sido alcanzados después de un proceso de enseñanza aprendizaje. Los procedimientos evaluativos se caracterizan porque parten de la determinación de una conducta problema y de una conducta objetivo, luego se eligen condiciones a través de las cuales se constatarán los posibles cambios y se seleccionan los instrumentos de 29 medida y, finalmente, se verifican los logros individuales respecto de los objetivos. Las técnicas utilizadas generalmente son los tests estandarizados de cuestiones cerradas, de análisis de logros y los análisis mediante coeficientes estadísticos que marcan diferencias significativas entre los sujetos. En este tipo de evaluación se busca la objetividad en la medición del nivel alcanzado, despreciando generalmente los procesos. Se utilizan calificaciones numéricas y juicios descriptivos para tomar decisiones rutinarias. La conductual es un tipo de evaluación de proceso terminal, limitada en su análisis, que empobrece el valor de la matemática y promueve un docente portador y transmisor de conocimientos. Diseños reformistas Parten de la pretensión de analizar los objetivos alcanzados por los estudiantes no sólo a través de la utilización de tests cerrados, sino también a través de la observación de la conducta frente a ciertas actividades realizadas en el aula. En estos modelos es importante la reflexión epistemológica sobre la construcción del conocimiento para diseñar ambientes de aprendizaje y por medio de la evaluación se debe observar cosas que van más allá de la simple realización de generalizaciones abstractas o de responder a ciertas cuestiones, pues éstas no son la única forma de comunicar conocimiento. Modelo crítico procedimental Evaluar es un proceso de análisis y reflexión sobre la acción para potenciar las capacidades y lo creativo del estudiante a través del fomento de la actitud de diálogo con una posición abierta y flexible. El aprendizaje se da como la suma de un proceso en revisión constante. Este proceso se caracteriza por la determinación de las características iniciales de los sujetos en matemáticas, por la 30 motivación para alcanzar determinados objetivos, el desarrollo de caminos eficientes para lograrlos, la valoración continua de los progresos y el asesoramiento y el control continuo del proceso. Integración criterial en matemáticas Se debe hacer explícitas las intensiones y los objetivos de evaluación mediante criterios. En este modelo se pretende evaluar las capacidades matemáticas de los estudiantes frente a un conjunto de contenidos, por ello, es necesario no determinar solamente los objetivos sino también las capacidades que se pretenden evaluar, los contenidos que se tienen en cuenta y los criterios que se deben considerar para mejorar el aprendizaje. Los modelos de evaluación, como los anteriores, comparten diferentes técnicas para recoger la información que va ha ser analizada; entre las más utilizadas, según (Giménez, 1997), se tienen: Pruebas locales de contenido Valoran bloques generales de contenido, sin detallar tareas a alcanzar, mediante la medición de categorías de información para determinar lo que el estudiante aprende, memoriza y recuerda. Tests de competencia operativa Analiza objetivos de conducta, para lo cual se requiere precisar las tareas a realizar facilitando el detalle en la revisión. 31 Técnicas de observación Se basan en la medición del nivel de habilidad mediante la observación directa y sistemática de las acciones de los estudiantes. Pruebas específicas para consecución de destrezas Se basan en pruebas prácticas, algorítmicas y rutinarias; generalmente mediante exámenes orales o escritos en los que son fundamentales criterios de imparcialidad, justicia, prevención ante la interferencia del profesor, no favoritismo, extrapolación y disponibilidad generalizada de los datos. Test de tipo psicométrico Generalmente se han utilizado métodos de selección de ítems en los que la comprensión matemática se pone de manifiesto. Los ítems se diseñan en conjuntos que determinan características específicas del nivel de aprendizaje. Tests basados en taxonomías de objetivos Estos tests de diseñan mediante la clarificación de los objetivos y del contenido, determinando niveles de conducta para cada categoría de los temas evaluados. Tests estandarizados Son utilizados para comparar el rendimiento de los evaluados. Se realizan siempre en forma individual al final del proceso de instrucción. Evalúan la 32 consecución de objetivos utilizando, generalmente, preguntas cerradas para facilitar la corrección. Estos tests determinan los conocimientos que ha adquirido el estudiante, pero no revisan los procedimientos y fraccionan el conocimiento matemático. No reflejan ni el razonamiento, ni la interpretación y tampoco la construcción de argumentos. Proyectos amplios de trabajo Se realiza una integración amplia de los conocimientos matemáticos a través del planteamiento de proyectos y durante el proceso se valoran actitudes, motivaciones y características individuales y de trabajo en equipo. Algunas técnicas utilizadas con bastante frecuencia en el campo de la evaluación son las denominadas pruebas objetivas, entre las cuales se encuentran los test que se diseñan mediante ítems (Tibaduiza, 2003) Para realizar estas pruebas se deben establecer los objetivos en forma concreta y específica, la forma y los criterios bajo los cuales la prueba se administra, la duración, el grado de dificultad y el contenido. Algunos ejemplos de este tipo de técnicas son las pruebas de respuesta simple o corta, prueba de complemento, prueba de selección múltiple, prueba de respuesta alternativa, prueba de asociación o combinación, prueba extinción, prueba de identificación, prueba de ordenación, prueba de sinónimo-antónimo, prueba de apreciación, prueba de afirmaciones, prueba de la mejor razón, prueba de eliminación, prueba de analogía. 2.3 Resolución de Problemas en Matemáticas George Polya, quien ha sido denominado como “el padre de las estrategias para la resolución de problemas”, indagó sobre los procesos de la enseñanza para 33 el descubrimiento e introdujo un método de cuatro pasos útiles en la solución de problemas. Este autor caracteriza dos tipos de situaciones en las que el sujeto debe recurrir a sus conocimientos y a procesos de razonamiento y análisis para la búsqueda de soluciones, problemas por resolver y problemas por demostrar (Polya, 1984:161) Problemas por Resolver Propósito Descubrir cierto objeto, la incógnita Problemas por Demostrar Mostrar de modo concluyente la exactitud o falsedad de una afirmación claramente enunciada En la forma más usual La hipótesis y la conclusión (tesis) Elementos La incógnita, los datos y la No todos los teoremas se presentan principales condición de esta forma, por ejemplo “Existe una infinidad de números primos” De igual manera, conocer con Conocer de modo preciso los elementos principales de la situación, para lo cual ¿Cómo ayudan preguntas y solucionarlo? sugerencias tales como ¿Cuál es la incógnita? precisión los elementos principales, para lo cual se formulan preguntas similares a las citadas anteriormente: ¿Cuál es la hipótesis? ¿Cuál es la tesis? Distinga las diversas partes de la hipótesis. Encuentre las relaciones ¿Cuáles son los datos? entre la hipótesis y a tesis. Trate de ¿Cuál es la condición? encontrar algún teorema similar que ya haya demostrado. 34 Se plantea una estructura organizada para afrontar los diferentes problemas que se trabajan en matemática, especialmente en los diferentes niveles de la formación, incluida la universitaria (Polya, 1984:8) Esta estructura se determina de acuerdo a ciertos criterios tales como el de ayudar al estudiante, lo cual, según Polya, no es tarea fácil, requiere de dedicación, práctica y buenos principios. El aprendiz debe adquirir la mayor experiencia posible a través de su propia actividad, pero si se le deja demasiado solo, talvez no progrese lo suficiente. El maestro debe ser equilibrado en este proceso, no ayudarle demasiado a su seguidor como para que éste no realice una parte razonable del trabajo, ni ayudarle tan poco que él pueda extraviarse por mucho. El maestro debe tratar de colocarse en el lugar del que aprende, para interpretar lo que pasa por su mente, para plantear una pregunta o sugerir un camino que tal vez pudiera ser muy natural para el aprendiz. En ese ayudar del maestro a sus estudiantes, las preguntas y las sugerencias juegan un papel fundamental, deben tener una intencionalidad, promover “las operaciones mentales particularmente útiles para la resolución de problemas” (Polya, 1984:26) Para contribuir efectivamente con ello, las preguntas y sugerencias deben poseer altos grados de generalidad. No importa el tipo de problema ante el que se encuentre, ya sea de tipo algebraico o geométrico, matemático o no, teórico o práctico, la pregunta ¿cuál es la incógnita? tendría el mismo sentido. Las preguntas y las sugerencias deben ayudar sin imponer, indicando una dirección general, pero dejando al estudiante el transito autónomo por los senderos. Deben responder al sentido común, sin importar su generalidad, las preguntas y las sugerencias deben ser naturales, sencillas, obvias y proceder del más simple sentido común. Deben promover unas acciones, que de otra manera devendrían de forma natural en un intento común y motivado por el deseo de resolver un problema. “La persona que procede así, en general no se preocupa por hacer explícito claramente su comportamiento o no es capaz de hacerlo” 35 (Polya, 1984:26) La intención de las preguntas y las sugerencias es develar ese proceso. Las preguntas y las sugerencias obedecen a dos finalidades, ayudar al estudiante a resolver el problema y contribuir al desarrollo de las habilidades, de manera que pueda resolver por si solo problemas ulteriores. Para contribuir con esos propósitos, el trabajo de Polya se estructura de acuerdo a cuatro fases que pueden ser aplicables a cualquier tipo de problema, la comprensión del problema, la concepción de un plan para resolverlo, la ejecución de ese plan y la verificación de los procesos. La primera es la fase de la comprensión del problema, si hay falta de comprensión o de interés por resolver un problema el trabajo no será significativo, por el contrario, será tortuoso y tal vez no conduzca a los fines propuestos. Para comprender un problema en matemáticas se debe tener en cuenta la forma como éste se presenta, si se da un enunciado, se debe leer comprensivamente el texto, debe reconocerse el significado de cada término y expresión, al punto que se debe estar en posibilidad de reproducirse en las propias palabras el problema. Si el problema se presenta mediante un gráfico, debe recurrirse a la interpretación de los diferentes elementos que lo componen y de las relaciones que se establecen entre ellos. Si la situación se presenta en forma simbólica, también mediante la interpretación y el establecimiento de relaciones entre los diferentes símbolos se debe contribuir con la comprensión, la cual se da básicamente cuando se ha determinado lo que se da (los datos), las relaciones entre ellos y lo que se pide (la incógnita) La segunda fase es la concepción de un plan. “Tenemos un plan cuando sabemos, al menos a ‘grosso modo’, qué cálculos, qué razonamiento o construcciones habremos de efectuar para determinar la incógnita.” (Polya, 36 1984:30) Concebir un plan depende en gran medida de la buena comprensión que se tenga del problema. Aún así, la comprensión de este no garantiza que se pueda hallar fácilmente un camino para resolver la situación. Por ello, es necesario el acompañamiento del maestro, su ayuda, de manera que se contribuya a que el estudiante construya por si mismo diferentes posibilidades para la resolución. Puede ocurrir que el maestro sólo conozca algunas formas de abordar tal tipo de situaciones y que el estudiante pueda encontrar otras, lo cual resultaría muy fructífero. Por eso, es muy importante saber preguntar y sugerir sin imponer nada, de lo que se trata es de provocar ideas. Concebir un plan sin la experiencia suficiente y sin los conocimientos previos necesarios resulta muy complicado. Las buenas ideas no nacen de la nada, tienen una cuna y en matemáticas esa cuna la constituyen los conocimientos adquiridos con anterioridad tales como el reconocimiento de definiciones, propiedades y teoremas y la experiencia adquirida durante la exploración comprensiva y motivada de los senderos del pensamiento matemático como la resolución de problemas y la demostración de proposiciones. La fase de la ejecución del plan debe realizarse verificando cada paso del procedimiento para estar seguros de no ir a cometer errores en el desarrollo. No importaría, dado el caso, de que no se llegue a la solución deseada al desarrollar un plan pues queda mucho en el proceso, la experiencia y el conocimiento de un camino que hoy no condujo a donde se deseaba pero que en otro momento, en otra situación tal vez lo haga. Un plan debe ejecutarse como una línea suave y sólida. Debe estarse seguro de la veracidad y la exactitud de cada proceder a través de la verificación de cada acción. Es muy importante distinguir entre el ver y el demostrar cada paso. El primero se refiere a la intuición que visiona el orden lógico del proceso y el segundo a la demostración formal que se requiere para asegurar efectivamente que un paso es verdadero. Un elemento adicional muy importante es la actitud, ya que desarrollar el plan requiere de paciencia y dedicación. 37 Finalmente, se tienen la verificación del proceso. Una vez hallada la solución al problema debe verificarse la respuesta, lo cual se debe hacer siempre para determinar que no hubo errores al desarrollar el plan o al concebirlo o aún al comprender el problema. Es el momento de mejorar la comprensión sobre el proceso de resolver problemas. Es la evaluación que lo abarca todo, porque todo se desea mejorar, porque lo que ahora se hizo será la materia prima para futuras realizaciones y entre mejor se haga ahora más útil será después. Una característica fundamental en el proceso de contribuir con el desarrollo de las fases para que el estudiante resuelva problemas y adquiera habilidades para hacerlo por si mismo, es la flexibilidad. A continuación se esquematiza la estructura planteada por Polya para la resolución de problemas, “este método de interrogación no tiene nada de rígido y es lo que determina su interés (…) Nuestro método comporta una cierta elasticidad, cierta variedad; admite diversos modo de abordar el problema; puede y debe ser aplicado de tal modo que las preguntas planteadas por el profesor se le hubiesen podido ocurrir espontáneamente al propio alumno.” (Polya, 1984: 40) ¿Cuál es la incógnita? ¿Cuáles son los datos? ¿Cuáles son las condiciones? ¿Es posible cumplir las condiciones? ¿Son suficientes las condiciones para 1. Comprender el Problema hallar la incógnita? ¿O son insuficientes? ¿O son redundantes? ¿O son contradictorias? Dibuje una figura. Adopte una notación adecuada. Separe las diferentes partes ponerlas por escrito? 38 de las condiciones. ¿Puede ¿Se ha encontrado antes con el problema? ¿O lo ha visto antes de manera diferente? ¿Conoce algún problema relacionado? ¿Conoce algún teorema que pueda ser útil? Mire la incógnita. Intente recordar algún problema familiar que tenga una incógnita igual o parecida. He aquí un problema relacionado con el suyo, y que se ha resuelto antes. ¿Podría utilizarlo? ¿Podría utilizar su resultado? ¿Podría utilizar su método? ¿Podría replantear el problema? ¿Podría replantear el problema de otra manera diferente? Vuelva al planteamiento original. 2. Concepción de un plan ¿Puedes usar alguna de las siguientes estrategias? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. Ensayo y error (conjeturar y probar). Usar una variable. Buscar un Patrón Hacer una lista. Resolver un problema similar más simple. Hacer una figura. Hacer un diagrama Usar razonamiento directo. Usar razonamiento indirecto. Usar las propiedades de los Números. Resolver un problema equivalente. Trabajar hacia atrás. Usar casos Resolver una ecuación Buscar una fórmula. Usar un modelo. Usar análisis dimensional. Identificar submetas. Usar coordenadas. Usar simetría. 39 Cuando lleve a cabo su plan de ejecución, compruebe 3. Ejecución del Plan cada paso. ¿Puede ver claramente que cada paso es correcto? ¿Puede demostrar que es correcto? ¿Puede comprobar el resultado? ¿Puede comprobar el razonamiento? ¿Puede extraer el resultado de otra 4. Verificación manera? ¿Puede percibirlo a primera vista? ¿Puede utilizar el resultado obtenido o el método para algún otro problema? 40 Capítulo 3 Es fundamental la revisión de diferentes propuestas teóricas y de experiencias que han realizado diferentes autores con respecto a la evaluación por competencias. Con ello se intenta rescatar elementos que puedan contribuir con la estructuración de la propuesta que corresponde a este trabajo. Es de anotar que la cantidad de fuentes disponibles para este fin no es muy amplia aún, pero las que aquí se exponen reflejan coherencia con los desarrollos teóricos de los capítulos anteriores. 3 Evaluación por Competencias Ante la pregunta sobre el cómo debe ser una evaluación por competencias, (Ouellet, 1998) propone tres dimensiones para conceptualizar y operacionalizar este tipo de evaluación. Ella debe ser formativa, en el sentido de que contribuya a la toma de conciencia de los procesos de pensamiento y aprendizaje. Debe explicar con claridad el grado de operacionalización de los objetos de aprendizaje, con la intención de posibilitar la evaluación efectiva de la capacidad de alguien para hacer algo y la evaluación efectiva de lo que se pretende evaluar. Además, la evaluación por competencias debe guiar al estudiante en un proceso en el que el conocimiento obtenga sentido en la medida en que permita resolver problemas. Para la realización de una evaluación por competencias Ouellet plantea la necesidad de desarrollar una evaluación que permita “simular” un proceso de aprendizaje por resolución de problemas. El autor propone un proceso operacional caracterizado por cuatro etapas. La etapa de la comprensión del problema, en la que se establecen relaciones entre los conocimientos adquiridos y el problema 41 propuesto para la contextualización de la situación. La etapa de la concepción de planes para la resolución conforme a la naturaleza de la actividad propuesta; se incluye la búsqueda de métodos apropiados que pueden visualizarse a través de de un mapa de posibles soluciones, el cual también puede permitir la determinación de los obstáculos que se deben vencer. Otra etapa corresponde con la puesta en ejecución del plan en un contexto de realización, en el que se colocan a prueba los procedimientos y las habilidades para saber hacer. La etapa final es la revisión de la solución para analizar e interpretar los resultados obtenidos y la validez de los procedimientos. Es necesario tener presente que la propuesta anterior es planteada como un proceso pedagógico general de evaluación que podría aplicarse en diversas situaciones en las que se requiera de una estructura clara que permita manipular, ajustar y modificar los elementos importantes a ser evaluados (Ouellet, 1998:8889) Debe decirse entonces, que la evaluación por competencias no puede seguir insistiendo en que los sujetos sigan repitiendo al pie de la letra las informaciones especializadas de los contenidos, sino que a partir de ellas se puedan realizar acciones cognitivas para la resolución de problemas (Gallego y Pérez, 2000). Un trabajo sobre evaluación por competencias es expuesto en el artículo “Propuesta Modelo de Evaluación por Competencias” escrito por la Magíster en Educación María Helena Quijano Hernández (Quijano, 2003). De este trabajo se consideran dos elementos, algunos preceptos para la realización del modelo y su estructura. Se considera la evaluación por competencias como un proceso mediante el cual se manifiestan los desempeños y la manera de actuar del estudiante en determinado contexto, por lo cual adquiere un carácter diagnóstico y 42 cualitativo que debe comprender las finalidades de enseñanza, un bloque temático, los objetos de estudio de las temáticas y el proceso de recolección y seguimiento de las evidencias. En este trabajo analizado se acoge el concepto de competencia definido por el MEN como “un saber hacer en contexto” en el que las competencias comprenden acciones de tipo interpretativo, argumentativo y propositivo generadas desde un saber disciplinar. En este modelo las competencias se operacionalizan a través de la determinación de logros, indicadores de logros y niveles de competencia. Los logros determinan lo que se espera obtener durante el desarrollo de los procesos formativos, los indicadores son indicios del estado o nivel que en determinado momento presenta el desarrollo humano y los niveles representan diferentes grados de complejidad en que se puede desarrollar la competencia; son asumidos los tres niveles propuestos por Bogoya, el reconocimiento y distinción de objetos, el uso comprensivo de ellos y la explicación del uso que se hace de esos objetos. Esta propuesta de modelo de evaluación por competencias se estructura determinando lo que se va a enseñar, los objetos de estudio y los problemas de orden epistemológico y práctico a desarrollar, y las pautas para la práctica evaluativa, entre las que se encuentran la realización de pruebas escritas con el planteamiento riguroso de preguntas para la evaluación de los objetos de conocimiento y el planteamiento de situaciones problema para la evaluación de las relaciones entre los objetos, la comprensión de los conceptos y la formulación de ejemplos. También se hace referencia a la necesidad de combinar los procesos de autoevaluación y coevaluación y el uso de portafolios para el archivo de las evidencias, todo ello con la intención de contribuir con la evaluación en el ámbito de las actitudes y comportamientos. 43 En el marco del “Primer Encuentro de Educación Superior: Formación por Competencias” realizado en junio de 2005 en Medellín, se presentó la propuesta denominada “Modelo para la Evaluación de Competencias en el Área de Ciencias Básicas de Ingeniería” presentada por (Castro y Londoño, 2005). Este trabajo aborda el problema de la evaluación de competencias cognoscitivas por medio del diseño de un modelo que conjuga la dinámica de sistemas y la lógica difusa en el contexto del pensamiento sistémico y complejo. Se presentó la forma como se han realizado diseños de asignaturas orientadas hacia el desarrollo de competencias cognoscitivas y su valoración mediante pruebas de representacionismo. En la estructura teórica del trabajo se relacionan las definiciones sobre competencia de Rómulo Gallego, “actuaciones públicas (colectivas) que se poden de manifiesto en realizaciones específicas determinadas”; y de María Cristina Torrado, “las competencias asociadas a un objeto de conocimiento se definen en términos de la capacidad para saber interpretar, argumentar y proponer en el contexto de lo disciplinar y lo cotidiano”. Además, se le atribuye a la competencia determinadas dimensiones, una dimensión cognitiva que implica un dominio conceptual y procedimental del conocimiento, una dimensión social relacionada con la validación pública y que se ponen de manifiesto en realizaciones específicas y determinadas y una dimensión subjetiva que implica una actitud positiva al cambio, para lo cual es necesario un conjunto de cualidades que se hacen evidentes en el individuo cuando se enfrenta a situaciones problémicas como son la autonomía, la adaptabilidad y la autorregulación. La evaluación de las competencias se realiza a través de un test denominado “prueba de representacionismo”, el cual consta de un determinado número de significantes e igual número de significados, los cuales deben aparearse mediante la interpretación por medio de la comprensión lectora y simbólica y el reconocimiento de patrones. Estos enunciados son denominados 44 situaciones problema y se utilizan como modelos para representar la cotidianidad, la especificidad de un saber y el contexto de las competencias profesionales. Según la información contenida en los enunciados, debe identificarse si se da la información acerca de las condiciones iniciales de un modelo y el modelo con el propósito de encontrar las condiciones finales o resultado del modelo, si se da la información acerca de las condiciones finales de un modelo y el modelo con el propósito de encontrar las condiciones iniciales que arrojan esos resultados, o si se conocen las condiciones iniciales y las condiciones finales, pero se desconoce el modelo. Para determinar el nivel de competencia de la persona, se interpretan los resultados cuantitativos de la prueba de representacionismo y se entrega una descripción cualitativa del resultado, ofreciendo un panorama más amplio del grado de desarrollo. 45 Capítulo 4 A continuación se desarrolla la propuesta de evaluación de los aprendizajes por competencias para el caso particular del curso de cálculo en una variable. Los artículos revisados en el capítulo 3 ofrecen una visión general de las conceptualizaciónes y las estructuras desarrolladas en ámbitos universitarios para la implementación de procesos evaluativos realizados en torno al concepto de competencia. De acuerdo a la reflexión sobre estas pautas, con los elementos teóricos estudiados en los capítulos 1 y 2, y con las intenciones que promueven la realización de esta propuesta se procede a desarrollarla. Se inicia con las conceptualizaciones necesarias sobre la competencia, las cuales determinan el campo semántico sobre el cual se trabaja; para ello, se establece la acepción proporcionada al término competencia en relación con la intencionalidad de la línea de cálculo de la Facultad de Educación y se determinan los niveles de competencia que le caracterizan y que permiten su operacionalización, en este caso para la evaluación. Posteriormente se establece la estructura de la propuesta, comenzando por determinar los objetos de estudio y los desempeños que se espera el estudiante realice durante la recopilación de las evidencias evaluativas; luego, se diseñan los instrumentos de evaluación de acuerdo a los criterios establecidos por Ouellet para una evaluación por competencias (ver capítulo 3) y siguiendo elementos de la teoría de Polya sobre la resolución de problemas en matemáticas (ver capítulo 2) Finalmente se describe la forma en cómo se aplicó esta propuesta a un grupo específico de estudiantes. En el anexo No. 5 se presenta información 46 estadística sobre la evaluación que los estudiantes realizaron a esta propuesta de evaluación por competencia en relación con el tipo de prueba generalmente utilizado en el curso. 4 Propuesta de Evaluación por Competencias 4.1 Conceptualizaciones Para determinar un concepto de competencia adecuado para los estudiantes del curso en cuestión se identifican las intenciones de la línea de cálculo de la Facultad de Educación. En esta línea de formación se pretende contribuir con que el estudiante desarrolle la construcción de modelos de relación entre variables cuantitativas y se determine cómo entre ellas se generan formas de aproximación. Se busca también analizar el cambio entre variables y el movimiento, aplicar métodos para medir con variables discretas y continuas e interpretar la elaboración conceptual de los contenidos de los sistemas. Con estos propósitos, se quiere formar a un maestro con habilidades y destrezas en la resolución de problemas, con un buen nivel en las elaboraciones conceptuales alrededor de la génesis de los números reales y sus posibles relaciones funcionales (ver CD-ROOM sobre la autoevaluación del programa de Licenciatura en Matemáticas y Física en el centro de documentación de la Facultad de Educación) De acuerdo a lo anterior, se acoge la concepción de competencia como una actuación idónea que emerge en una tarea concreta, en un contexto con sentido en el que un conocimiento asimilado con propiedad actúa para ser aplicado en una situación determinada, de manera suficientemente flexible para proporcionar 47 soluciones variadas y pertinentes (Bogoya, 2000) El conocimiento corresponde a los objetos de estudio propuestos para el curso de cálculo y el desarrollo de la competencia matemática trata consecuentemente con la capacidad de adquirir y aplicar tales conocimientos en la resolución de problemas en contextos propios de la matemática y de otras disciplinas. La competencia así conceptuada se presenta en distintos niveles de complejidad, los cuales generan distintos niveles de competencia. Estos niveles permiten caracterizar y operacionalizar el concepto de competencia, no sólo para el proceso de enseñanza y aprendizaje, sino también para el proceso evaluativo. Asumiendo los niveles de competencia propuestos por Bogoya e interpretándolos desde el contexto matemático, puede decirse que, el primero de los niveles está básicamente relacionado con la identificación y descripción de los objetos matemáticos, tales como los términos primitivos, las definiciones, las propiedades, las relaciones, las representaciones y las operaciones. El segundo se relaciona con la interpretación y el uso de los conocimientos conceptuales y procedimentales para la resolución de problemas en contextos específicos, “este nivel está asociado con la competencia para relacionar, clasificar, comparar, conjeturar, estimar, organizar información, verificar resultados matemáticos y dar soluciones y traducir entre diversas representaciones.” (García y Acevedo, 2000:153) El tercer nivel, se refiere a la argumentación en el uso de los conceptos y los procedimientos; este nivel incluye los procesos de demostración matemática. Este nivel implica la utilización y construcción de modelos y representaciones, las transformaciones algebraicas y analíticas, la formulación de hipótesis, la deducción, la inducción, la intuición, la abstracción, la generalización. La evaluación de la competencia, determinada ésta como una acción idónea en la práctica, se realiza mediante la interpretación de la evidencia presentada por una serie de actuaciones o desempeños que permiten establecer 48 hasta que grado un estudiante ha integrado los conocimientos y procedimientos matemáticos y les ha dado sentido, si puede o no usarlos, si puede aplicarlos para resolver problemas y si puede comunicar sus ideas en situaciones que exigen desempeños propios de la actividad matemática (García y Acevedo, 2000:151) 4.2 Estructura 4.2.1 Objetos de Estudio y Desempeños Para iniciar, se debe tener claro lo que se va a estudiar y por lo tanto se realiza una selección y organización de los objetos de estudio; además, se establecen los desempeños necesarios que el estudiante deberá estar en capacidad de realizar durante la recolección de evidencias evaluativas. Para estos efectos se revisaron los contenidos y los desempeños requeridos en cursos de cálculo de algunos contextos universitarios (Ver Anexo No.1). De esta consulta se determinan los contenidos para el tema de la integral definida y aplicaciones (Ver Anexo No. 2) que es la situación concreta en la cual se realiza una aplicación de esta propuesta evaluativa a los estudiantes. A continuación se proponen algunos desempeños de acuerdo a los niveles de competencia establecidos que permitan establecer hasta que grado un estudiante identifica y describe conocimientos y procedimientos matemáticos, si puede aplicarlos para resolver problemas y si puede utilizarlos para comunicar sus ideas en situaciones propias de la argumentación en matemáticas. Identificación y Descripción de los Objetos y los Conceptos Matemáticos 49 Describe la construcción teórica de la integral definida como un límite de una suma de Riemann. Identifica el concepto de integrabilidad como la existencia de un límite bajo determinas condiciones. Interpretación y Uso de los Conocimientos Conceptúales y Procedimentales para la Resolución de Problemas en Contextos Específicos Evalúa integrales definidas utilizando las proposiciones estudiadas. Determina el área de una región acotada por una o más funciones. Determina el volumen de un sólido por los métodos de rebanado, discos, anillos, capas cilíndricas o mediante la utilización del teorema de Pappus. Determina la longitud de un arco. Determina el trabajo realizado por una fuerza variable sobre un objeto. Argumentación en el Uso de los Conceptos y los Procedimientos; Procesos de Demostración Matemática Demuestra la obtención de expresiones que determinan el área de una región acotada en un plano por una o más funciones. 50 Demuestra teoremas con base en el análisis de hipótesis y tesis y la consecuente aplicación conceptual y procedimental de demostraciones análogas estudiadas. En la modalidad semipresencial (semejante a la presencialidad concentrada) el estudiante debe contar con una orientación que le permita abordar en forma autónoma su proceso de aprendizaje (Pérez y otros, ¿?) Para realizar una evaluación por competencias adecuada, la orientación debe tener elementos tales como la presentación oportuna de los objetos de estudio y los desempeños necesarios, y el establecimiento de estrategias generales para abordar su aprendizaje. En las clases, se debe apoyar la adquisición y la profundización en los conocimientos matemáticos mediante técnicas y procedimiento como los propuestos en las pedagogías activas y constructivistas, a fin de que los estudiantes construyan y reconstruyan aprendizajes y aprendan a aprender de manera significativa (ver Prólogo). Además, se deben desarrollar actividades encaminadas a apropiar al estudiante de herramientas para abordar la resolución de problemas. 4.2.2 Diseño de Instrumentos Para el diseño de los instrumentos se opta por las características que propone Ouellet para una evaluación por competencias. Según el autor, este tipo de evaluación debe ser formativa, en el sentido de que contribuya con la toma de conciencia de los procesos de pensamiento y aprendizaje; debe explicar con claridad el grado de operacionalización de los objetos de aprendizaje con la intención de posibilitar una evaluación asertiva de la capacidad de alguien para hacer algo y una evaluación real de lo que se pretende evaluar (ver Instrumento de Evaluación No.1); y debe guiar al estudiante hacia un proceso en el que el 51 conocimiento obtenga sentido en la medida en que permita resolver problemas (Ouellet, 2003) En el prólogo de este trabajo se expresa la intención de realizar una evaluación que incluya preguntas argumentativas y situaciones que exijan al evaluado hacer explícitos los procesos que realiza y que en cierta forma permitan observar el funcionamiento de sus capacidades cognitivas. Se quiere una evaluación que brinde la posibilidad de “acompañar” y valorar en gran parte lo que el evaluado debe y puede hacer frente a las situaciones, incluyendo las tentativas y las falsas pistas abandonadas, tomándose con ello conciencia sobre el modo en cómo se desenvuelve el sujeto, su manera de proceder, su estilo, su “caminado” y así favorecer el sentido de la evaluación. Se plantea el deseo de una evaluación a través de la cual se pueda evidenciar claramente el conocimiento que posee el evaluado de los diferentes objetos matemáticos y lograr develar con propiedad su actuar al aplicarlos; en efecto, una evaluación que evidencie claramente la forma en cómo el evaluado identifica los objetos presentes directamente en la situación, identifica las posibles relaciones que se dan entre ellos, conjetura a cerca de las posibles herramientas que podría utilizar para resolver la situación y desarrolla los procedimientos para encontrar las soluciones. (Ouellet, 2003) propone como un elemento fundamental para la realización de una evaluación por competencias, la resolución de problemas. Para ello plantea, en general, un proceso caracterizado por cuatro fases, a saber, la comprensión del problema, la concepción de un plan para resolverlo de acuerdo a la naturaleza de la situación, la ejecución del plan conforme al contexto de realización y la verificación de la solución para evaluar la eficacia y la eficiencia de las acciones (ver capítulo 3) Por otra parte, (Polya, 1984) propone para la resolución de problemas una estructura compuesta por las cuatro etapas de la comprensión, la concepción del plan, su ejecución y la visión retrospectiva. 52 Aunque el autor se basó en las observaciones sobre la forma en cómo los expertos matemáticos (incluido el mismo) y los no expertos resolvían las situaciones, “las fases de solución y los métodos heurísticos para buscar esta solución descritos por Polya han sido considerados como métodos generales de resolución de tareas independiente de su contenido” (Pozo y otros, 1994:25) Entre la características de esta propuesta está la de ayudar al estudiante a través de preguntas y sugerencias cuya intencionalidad es la de promover el funcionamiento de las operaciones mentales particularmente útiles para la resolución de problemas (ver capítulo 2); esto está de acuerdo con la intención de Ouellet de guiar al estudiante en el proceso de resolución de problemas y con la intención de ”acompañar” al evaluado durante el proceso evaluativo, lo cual puede realizarse de una manera flexible dado que “este método de interrogación no tiene nada de rígido y es lo que determina su interés” (Polya, 1984: 40) Frente a las anteriores consideraciones, se procede a replantear la forma de evaluación de los aprendizajes utilizada tradicionalmente en el curso de cálculo en cuestión. Con la intención de evidenciar en forma más conciente y sistemática la competencia de los estudiantes, se diseña una evaluación escrita que realice un seguimiento en el proceso evaluativo conforme a las características propias del contenido matemático y de la flexibilidad y la generalidad procedimental con que el sujeto puede abordar las diferentes situaciones. Se presenta una evaluación escrita diseñada bajo los elementos teóricos y procedimentales estudiados, incluidos los desempeños establecidos con anterioridad (ver Instrumento de Evaluación No. 2) En relación con la evaluación tradicionalmente utilizada (ver Anexo No. 3), puede observarse cómo este diseño recoge la primera parte del ítem inicial, dado que se solicita un proceso de elaboración e introduce la pregunta argumentativa que puede hacer explícito el conocimiento real del evaluado en la segunda parte del ítem. En este sentido, se 53 introduce también para el segundo ítem la solicitud de la justificación en la selección de la respuesta, lo que exige al evaluado hacer explícitos los procesos que en cierta medida puedan develar la utilización de sus conocimientos conceptuales y procedimentales en la resolución de la situación. Los ítems del tercero al octavo presentan situaciones similares a las que en el prólogo y en el capítulo 2 se han denominado “problemas de rutina”, “problemas por demostrar” y “problemas por resolver”. Se procede a utilizar la estructura de cuatro pasos planteada por Polya para guiar y “acompañar” al evaluado, con la intención de realizar una evaluación que pueda evidenciar claramente el conocimiento que posee el sujeto de los diferentes objetos matemáticos y logre develar con propiedad su actuar al aplicarlos; en efecto, una evaluación que evidencie claramente la forma en cómo el evaluado identifica los objetos presentes directamente en la situación, identifica las posibles relaciones que se dan entre ellos, conjetura a cerca de las posibles herramientas que podría utilizar para resolver la situación y desarrolla los procedimientos para encontrar las soluciones. Las preguntas y las sugerencias realizadas con un alto grado de generalidad, los procedimientos solicitados al estudiante y demás acciones que realice deben permitir evidenciar con claridad la asimilación apropiada de los conocimientos y la manera flexible y pertinente con que los aplica para la búsqueda de las soluciones. 4.3 Aplicación Esta propuesta de evaluación por competencias se utilizó con los estudiantes del curso de cálculo en una variable del programa de Licenciatura en Matemáticas y Física de la modalidad presencialidad concentrada en el primer semestre de 2005. El procedimiento realizado inició con la presentación oportuna de la propuesta y la entrega del Instrumento de Evaluación No. 1 con el fin de 54 especificar a los estudiantes los objetos de estudio y los desempeños requeridos para el tema de la integral definida y aplicaciones. Es importante decir que el autor de esta propuesta ha retomado los aportes de Polya concernientes con la resolución de problemas durante largo tiempo como parte del proceso de enseñanza y aprendizaje. El trabajo con esos elementos ha resultado bastante significativo y ello motivó su utilización para la evaluación, cuestión que se concibió pertinente bajo la teoría de la competencia. Los estudiantes del curso de cálculo conocieron elementos sobre esta teoría durante las actividades de clase en donde se promovió su utilización, a lo cual respondieron en forma significativa favoreciendo el desarrollo de la evaluación de los aprendizajes propuesta. Para futuras investigaciones se propone el seguimiento sistemático del proceso docente educativo en general bajo el estudio de las elaboraciones teóricas con relación a la competencia y la resolución de problemas. En el momento de la realización de la prueba escrita, los estudiantes recibieron dos tipos de evaluación. Una era la prueba escrita que tradicionalmente se utilizaba en la asignatura (ver Anexo No. 3) y la otra era la prueba propuesta en este trabajo (ver Instrumento de Evaluación No. 2) Luego de un análisis comparativo de las dos opciones, cada estudiante pudo elegir el tipo que deseaba desarrollar, resultando que todos los estudiantes decidieron por la evaluación por competencias propuesta. Después de la elección se asignaron dos horas y media para su realización. Al finalizar la prueba escrita, cada estudiante realizó una evaluación de la propuesta evaluativa por competencias que acababa de presentar en relación con la prueba tradicionalmente utilizada y de acuerdo a determinadas características 55 (ver Anexo No. 4) Los resultados de esta evaluación se presentan en el Anexo No. 5 Después de la experiencia en la aplicación de esta propuesta de evaluación, puede concluirse que ella contribuye con la toma de conciencia sobre los procesos de aprendizaje del estudiante, en la medida en que permite comprobar la apropiación de los objetos matemáticos, permite hacer un seguimiento del uso de los conocimientos conceptuales y procedimentales para la resolución de problemas en contextos específicos y permite también hacer un seguimiento de las estrategias que utiliza el estudiante para la argumentación en el uso de los conceptos y los procedimientos, en particular, en los procesos de demostración matemática. 56 Instrumentos de Evaluación No.1 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACION DEPARTAMENTO DE EXTENSION Y EDUCACION A DISTANCIA LICENCIATURA EN MATEMATICAS Y FISICA MODALIDAD SEMIPRESENCIAL CURSO: Cálculo en una Variable SEMESTRE: 01-05 CODIGO: EMS 251 DOCENTE: Edwin Ferney Montoya Velásquez DESEMPEÑOS ESPERADOS EN EL TEMA DE LA INTEGRAL DEFINIDA Y APLICACIONES Identificación y Descripción de los Objetos y los Conceptos Matemáticos Interpretación y Uso de los Conocimientos Conceptuales y Procedimentales para la Resolución de Problemas en Contextos Específicos Argumentación en el Uso de los Conceptos y los Procedimientos; Procesos de Demostración Matemática Describe la construcción teórica de la integral definida como un límite de una suma de Riemann. Evalúa integrales definidas utilizando las proposiciones estudiadas. Demuestra la obtención de expresiones que determinan el área de una región acotada en un plano por una o más funciones. Identifica el concepto de integrabilidad como la existencia un límite bajo determinas condiciones Determina el área de una región acotada por una o más funciones. Determina el volumen de un sólido por los métodos de rebanado, discos, anillos, capas cilíndricas o mediante la utilización del teorema de Pappus. Determina la longitud de un arco de la gráfica de una función. Determina el trabajo realizado por una fuerza variable sobre un objeto. 57 Demuestra teoremas con base en el análisis de hipótesis y tesis y la consecuente aplicación conceptual y procedimental de demostraciones análogas estudiadas. Instrumentos de evaluación No. 2 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACION DEPARTAMENTO DE EXTENSION Y EDUCACION A DISTANCIA LICENCIATURA EN MATEMATICAS Y FISICA MODALIDAD SEMIPRESENCIAL CURSO: Cálculo en una Variable SEMESTRE: 01-05 CODIGO: EMS 251 DOCENTE: Edwin Ferney Montoya Velásquez EVALUACION DE DESEMPEÑOS Si es verdaderamente sabio, no os convidará a entrar en la mansión de su saber, sino antes os conducirá al umbral de vuestra propia mente. Gibrán TEMA: La Integral Definida y Aplicaciones Nombre: _______________________________________________________________________ No. Carné: __________________________ 1. A. Sea f una función definida en el intervalo a, b . Describa un procedimiento para n obtener la expresión lim f (i )i x 0 i 1 Represente, en lo posible, los elementos del procedimiento en la siguiente recta: a b 58 B. Una función f es integrable en un intervalo a, b si f está definida en el intervalo y (Elija una de las siguientes dos opciones marcando con una X) ___ si existe un número L que satisfaga la condición de que para todo 0 entonces tal que si 0 , exista n f ( ) x L i 1 i i 0 , exista , y para cualquier i en el ___ si existe un número L que satisfaga la condición de que para todo 0 tal que para toda partición para la cual n intervalo xi1 , xi , i 1, 2,..., n entonces f (i )i x L i 1 ¿Por qué su elección? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2. A. ¿Cuál de las siguientes expresiones determina el valor del área sombreada? y g ( x) M m f ( x) a b a. a b c d d e c d e f ( x)dx f ( x) g ( x) dx f ( x) g ( x) dx f ( x) g ( x) dx b e b. c M (a b) m(b a) f ( x) g ( x)dx b 59 x e c. b f ( x)dx g ( x)dx a b e f ( x) g ( x)dx d. a B. Justifique la respuesta seleccionada escribiendo el procedimiento desarrollado para hallarla o describiendo el razonamiento realizado 3. Se desea demostrar el siguiente teorema: Si f y g son dos funciones continuas en a, b en y g ( x) 0 para toda x en el intervalo a, b , entonces existe un número b b a a a, b tal que f ( x) g ( x)dx f ( ) g ( x)dx Comprensión Analice la hipótesis del teorema. Sepárelo en dos componentes fundamentales: Primera ____________________________________________________________________ Segunda ____________________________________________________________________ Analice la tesis, subráyela en el enunciado Concepción de un Plan ¿Reconoce alguna demostración que haya estudiado y pueda ser de ayuda? ¿Cuál? _____________________________________________________________________ Ejecución del Plan Utilice el hecho de que f y g son continuas en a, b En el proceso puede utilizar la siguiente propiedad: Si a, b, c, d ; d 0 y a b c , entonces ad bd cd Recuerde el teorema del valor intermedio: Si la función f es continua en a, b , y si f (a) f (b) , entonces para cualquier número k entre f (a) y f (b) existe un número c entre a y b tal que f (c) k Verificación Observe como los caminos recorridos con anterioridad pueden contribuir a explorar los nuevos senderos. ¿Puede comprobar el razonamiento realizado y el proceso escrito? 60 3 4. Se desea evaluar la integral definida ( x 2) x 1dx 0 Comprensión ¿Recuerda el segundo teorema fundamental del cálculo? Enúncielo en sus palabras: Hipótesis _________________________________________________________________ Tesis ____________________________________________________________________ Concepción de un Plan Con apoyo en el teorema, ¿qué es lo que se desea hacer para evaluar la integral? Ejecución del Plan ¿Habrá alguna proposición acerca de la antidiferenciación que permita realizar rápidamente el proceso? Si no se encuentra, ¿será oportuno realizar alguna sustitución? Si lo es, escriba a continuación las sustituciones que realice y describa si fue útil o no y porqué. u u u _____________________________________________________ _____________________________________________________ _____________________________________________________ Escriba el procedimiento Verificación ¿Pudo evaluar la integral? ¿Puede explicar cuál método fue más adecuado? 5. Se desea calcular el volumen del sólido generado por la rotación de la región acotada por la parábola x y 2 4 x ( 0) y la recta x alrededor de la recta Comprensión Determine el vértice ( V ) y el foco ( F ) V( , ) F( , ) Trace la parábola junto con la recta x y sombree suavemente la región a girar. 61 Dibuje a continuación el sólido de revolución generado con claridad Concepción de un Plan Ubique en la primera figura un elemento rectangular de área. ¿En qué posición será más adecuado? ¿Cuál será el método más adecuado para hallar el volumen? ¿Por qué? Responda ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Dibuje en la segunda figura el elemento de volumen correspondiente 62 Ejecución del Plan Determine el volumen del elemento representativo iV Escriba a continuación el procedimiento para hallarlo Escriba la integral que determina el volumen del sólido de revolución V Evalúe la integral Verificación ¿Puede comprobar el resultado? ¿Está bien cada parte del procedimiento? ¿Puede utilizar el resultado o el método para resolver algún otro problema? 6. Se desea utilizar el teorema de Pappus para calcular el volumen de una esfera de radio r Comprensión Escriba en sus palabras la hipótesis del teorema de Pappus ____________________________________________________________________________ Escriba también en sus palabras la tesis ____________________________________________________________________________ Concepción de un Plan Según la hipótesis, trace la región plana y la recta. ¿En cuántas formas puede pensar sobre el cómo trazar la región plana? ¿Cuál sería la más conveniente? 63 Ejecución del Plan Trace la esfera y dibuje los elementos necesarios para determinar su volumen a través del teorema Escriba las ecuaciones necesarias a utilizar V ¿Identifica el significado de cada símbolo? ¿Puede determinar cómo hallar los valores de las expresiones? Hágalo Verificación ¿Puede comprobar el resultado? ¿Está bien cada parte del procedimiento? ¿Puede utilizar el resultado o el método para resolver algún otro problema? 2 7. Se desea hallar la longitud del arco de la curva hasta el punto donde x 1 2 x 3 y 3 1 del punto donde x 1 8 Comprensión Escriba en sus palabras el teorema que contribuye a la solución de esta situación: Hipótesis ____________________________________________________________________ Tesis _______________________________________________________________________ 64 ¿Se cumple la hipótesis? Justifique ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Concepción de un Plan Si es posible, escriba la expresión a resolver: L Ejecución del Plan Evalúe la expresión anterior Verificación ¿Puede comprobar el resultado? ¿Está bien cada parte del procedimiento? ¿Puede utilizar el resultado o el método para resolver algún otro problema? 8. Un cable de 200 pies de largo y con una relación entre peso y longitud de 4 lb/pie cuelga verticalmente dentro de un pozo. Un peso de 100 lb se suspende del extremo inferior del cable. Se desea calcular el trabajo realizado al subir el cable y el peso que sostiene hasta el borde del pozo. Comprensión Realice un dibujo claro y apropiado de la situación, ubicando los datos en él. Concepción de un Plan Responda las siguientes preguntas ¿Cómo hallar el trabajo realizado al alzar el peso? ____________________________________________________________________________ ¿Cómo hallar el trabajo realizado al alzar el cable? ____________________________________________________________________________ ¿Cuál es el trabajo realizado al alzar el sistema cable – peso? ____________________________________________________________________________ 65 Ejecución del Plan En el caso en que sea necesaria la utilización de la integral definida, realice las siguientes acciones: Ubique adecuadamente un eje de coordenadas en el dibujo Determine el intervalo de integración , Realice, también en el dibujo, la partición del intervalo de integración y calcule el trabajo realizado para alzar el elemento escogido iV Escriba a continuación el procedimiento para hallarlo Escriba la integral a evaluar y determine su valor W Verificación ¿Puede comprobar el resultado? ¿Está bien cada parte del procedimiento? ¿Puede utilizar el resultado o el método para resolver algún otro problema? 66 Conclusiones y Recomendaciones En la presente monografía se ha realizado una propuesta evaluativa que contribuye con un proceso más consciente y reflexivo del acto evaluativo, ya que se ha establecido una evaluación de los aprendizajes con la suficiente claridad en torno a los aspectos sobre el qué evaluar, por qué evaluar y el cómo evaluar. Son resultados importantes de esta propuesta de evaluación por competencias, una exploración reflexiva de las fuentes documentales en torno al actual tema de las competencias, para realizar una estructura conceptual y procedimental acordes entre ellas y al contexto para el cual fue diseñada, con buena aceptación de los estudiantes participantes de su implementación. Es importante resaltar el valor del instrumento para la evaluación escrita, diseñado con el fin de evidenciar los desempeños de los estudiantes. Esto dado su sustento teórico, el cual abarca elementos tales como la correspondencia entre las acciones del sujeto y el saber disciplinar, la matemática; otras características como la flexibilidad para abordar las situaciones y la generalidad procedimental, dada la amplia gama de posibilidades para abordarlas, hacen de esta herramienta una importante opción para realizar una evaluación que contrasta con aquellas que, por ejemplo, se limitan a recoger respuestas precisas en situaciones concretas, descuidando en cierta medida los procesos. Para futuras investigaciones se propone el diseño y la implementación de estructuras evaluativas, con rigurosos sustentos teóricos e instrumentos acordes con ellas que puedan ser aplicados en diferentes contextos para verificar su pertinencia y que difieran de las tradicionales pruebas objetivas que poco contribuyen con la formación integral de los estudiantes, ya que descuidan los 67 procesos en los que se colocan en acción los conocimientos adquiridos para la construcción de nuevos aprendizajes y la resolución de problemas. 68 Referencias Bibliográficas DE GUZMÁN, Miguel y GIL D. (1993). Enseñanza de las Ciencias y la Matemática: tendencias e innovaciones. Editorial Popular. Madrid BOGOYA, Daniel. (2000). Una Prueba de Evaluación de Competencias Académicas como Proyecto. En: BOGOYA, Daniel y otros. Competencias y Proyecto Pedagógico. UNAL. Bogotá. BROWN, Sally. (2003). Estrategias Institucionales en Evaluación. En: BROWN, Sally y GLASNER, Angela (ed). Evaluar en la Universidad. 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Las Competencias: una opción de vida. ECOE Ediciones. Bogotá. 2001. MONEREO, Carles y POZO, Juan Ignacio (ed.). La Universidad ante al Nueva Cultura Educativa: enseñar y aprender para la autonomía. Editorial Síntesis. Madrid. 2003. MONTOYA, Edwin. Resolución de Problemas: Concepciones Generales. En: Revista ACEM. Vol. 1. No. 3. Asociación Colombiana de estudiantes de Matemáticas. Popayán. 1998. 73 PERKINS, David. ¿Qué es la Comprensión? En: STONE, Martha (Comp.).La Enseñanza para la Comprensión, vinculación entre la investigación y la práctica. Editorial Paidós. Buenos Aires. 1999. 74 Anexos No. 1 CONTENIDOS Y DESEMPEÑOS REQUERIDOS EN CURSOS DE CÁLCULO DE ALGUNOS CONTEXTOS UNIVERSITARIOS En la Universidad de Wisconsin, U.S., se proponen para los cursos de cálculo, entre otras, los siguientes objetivos: Find and apply antiderivatives, indefinite integrals and definite integrals. Set up and evaluate a Riemann sum describing an application and leading to a definite integral. Use the Fundamental Theorem of Calculus and substitution to evaluate definite integrals. Calculate mass and center-of-mass for a 2-dimensional region with a prescribed density function. Fuentes: http://outreach.math.wisc.edu/local/courses/math221.html http://outreach.math.wisc.edu/local/courses/math222.html En el programa de matemáticas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Antioquia, se proponen el siguiente objetivo en un curso de cálculo: Utilizar la integración en la solución de problemas en campos como la física y la geometría. Los contenidos desarrollados para lograr este propósito son: Cálculo de áreas y volúmenes mediante paralelas. Cálculo del volumen de un sólido de revolución. Centroide de una región plana. El concepto físico de trabajo. El valor medio de una función sobre un intervalo. Fuente: Página Web de la Universidad de Antioquia En el programa de matemáticas y físicas de la facultad de educación en la modalidad presencial, se espera desarrollar también este objetivo, para lo cual se desarrollan los siguientes contenidos: Area entre dos curvas Volúmenes de revolución Longitud de arco 75 Centro de masa Momento de inercia Trabajo Presión Anexos No. 2 CONTENIDOS PARA EL TEMA DE LA INTEGRAL DEFINIDA Y APLICACIONES 1. CONCEPTO Suma de Riemann Función integrable en un intervalo Integral definida 2. PROPOSICIONES Propiedades Teorema del valor medio para integrales Teoremas fundamentales 3. APLICACIONES Área de una región en un plano Volumen de un Sólido por los métodos de rebanadas, discos, anillos y capas cilíndricas Longitud de arco de la gráfica de una función Centro de masa de una barra y Momento de masa Centroide de una región plana y Momento de masa Trabajo mecánico PROPOSICIONES DEL TEMA DE LA INTEGRAL DEFINIDA Y APLICACIONES* Si una función f es continua en un intervalo cerrado a, b , entonces f es integrable a, b 76 b Si k es cualquier constante, entonces kdx k (b a) a Si la función b b a a f es integrable en a, b k es cualquier constante, entonces y si kf ( x)dx k f ( x)dx Si las funciones f y integrable en g son integrables en a, b , entonces f + g es b b b a a a a, b y [ f ( x) g ( x)]dx f ( x)dx g ( x)dx Si la función f es integrable en un intervalo cerrado que contenga los tres números entonces b c b a a c a, b, y c, f ( x)dx f ( x)dx f ( x)dx independiente del orden de a , b , y c Si las funciones f y g son integrables en el intervalo b b a a a, b y si f ( x) g ( x) para toda x en a, b , entonces f ( x)dx g ( x)dx a, b . Si m y M son, en a, b de tal forma que Supongamos que la función f es continua en el intervalo cerrado respectivamente, los valores mínimo y máximo absolutos de f b m f ( x) M para a x b entonces m(b a) f ( x)dx M (b a) a 77 a, b , entonces existe un número en a, b tal que Si la función f es continua en el intervalo b f ( x)dx f ( )(b a) a Sea f continua en el intervalo a, b y sea x cualquier número en a, b . Si F es la función x definida por F ( x) f (t )dt entonces F '( x) f ( x) a (Si x = a , tal derivada puede ser una derivada por la derecha, y si una derivada por la izquierda.) Si la función para toda x = b entonces puede ser f es continua en el intervalo a, b y siendo g una función tal que g '( x) f ( x) x en a, b , entonces b f (t )dt g (b) g (a) a (Si x = a , tal derivada puede ser una derivada por la derecha, y si una derivada por la izquierda.) x = b entonces puede ser Sea S un sólido tal que S se encuentre entre los planos trazados perpendicularmente a eje en a y b . Si la medida del área de la sección plana de S , trazada perpendicularmente al eje en x x x , está dada por A ( x ), donde A es continua en a, b , entonces la medida del volumen de b S está dada por A( x)dx a Sea la función f continua en el intervalo a, b , y supongamos que f(x) 0 para toda x en a, b . Si S es el sólido de revolución obtenido al girar alrededor del eje x la región limitada por la curva y f ( x) , el eje x , y las rectas x = a y x = b ; y si V es el volumen de S en unidades cúbicas, entonces V = b f ( x) dx 2 a 78 Sean las funciones f y g continuas en el intervalo a, b y supongamos que f ( x) g ( x ) 0 x en a, b . Entonces, si V unidades cúbicas es el volumen del sólido de revolución generado al girar, alrededor del eje x , la región limitada por las curvas y f ( x) y y g ( x) y para toda b las recta x = a y x= b , V f ( x) g ( x) dx 2 2 a Sea la función f continua en el intervalo a, b , donde a 0 . Supóngase que f ( x) 0 para x en a, b . Si R es la región limitada por la curva y f ( x) , el eje x y las rectas x = a y x = b , si S es el sólido de revolución obtenido al girar la región R alrededor del eje y , y si V toda b unidades cúbicas el volumen de S , entonces V 2 xf ( x)dx a *Fuentes LEITHOLD, Louis. El Cálculo con Geometría Analítica. Editorial Harla. 6ª Edición. México. 1992. STEWARD, James. Cálculo Diferencial e Integral. Thomson Editores. Buenos Aires. 1999. Anexos No. 3 UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACION DEPARTAMENTO DE EXTENSION Y EDUCACION A DISTANCIA LICENCIATURA EN MATEMATICAS Y FISICA MODALIDAD SEMIPRESENCIAL CURSO: Cálculo en una Variable SEMESTRE: 01-05 CODIGO: EMS 251 DOCENTE: Edwin Ferney Montoya Velásquez TIPO DE EVALUACION TRADICIONALMENTE UTILIZADA TEMA: La Integral Definida y Aplicaciones OBJETIVOS Identificar elementos del concepto de integral definida y algunas propiedades. 79 Demostrar proposiciones relacionadas con la integral definida Realizar aplicaciones de la integral definida. Evaluar integrales definidas. Nombre: _______________________________________________________________________ No. Carné: __________________________ 1. A. Sea f una función definida en el intervalo a, b n Describa un procedimiento para obtener la expresión lim f (i )i x 0 i 1 Represente, en lo posible, los elementos del procedimiento en una recta B. Una función es integrable en un intervalo a, b si f está definida en el intervalo y … (Elija marcando con una X) ___ si existe un número tal que si L que satisfaga la condición de que para todo 0 , exista 0 n entonces f ( ) x L i 1 ___ si existe un número L tal que para toda partición i i 0 , exista 0 cualquier i en el intervalo que satisfaga la condición de que para todo para la cual y para n xi1 , xi , i 1, 2,..., n entonces f (i )i x L i 1 2. ¿Cuál de las siguientes expresiones determina el valor del área sombreada? y g ( x) M m f ( x) a b 80 c d e x b a. c d e c d f ( x)dx f ( x) g ( x) dx f ( x) g ( x) dx f ( x) g ( x) dx a b e b. M (a b) m(b a) f ( x) g ( x)dx b c. d. e b a b e f ( x)dx g ( x)dx f ( x) g ( x)dx a 3. Demostrar que si f y g son dos funciones continuas en intervalo, entonces existe un número en a, b y g ( x) 0 para toda b b a a x en el a, b tal que f ( x) g ( x)dx f ( ) g ( x)dx 3 4. Evaluar la integral definida ( x 2) x 1dx 0 5. Calcular el volumen del sólido generado por la rotación de la región acotada por la parábola y 2 4 x ( 0) y la recta x alrededor de la recta x 6. Utilizar el teorema de Pappus para calcular el volumen de una esfera de radio 7. Hallar la longitud del arco de la curva 2 3 2 3 x y 1 x 1 8. del punto donde x 1 8 r hasta el punto donde Un cable de 200 pies de largo y con una relación entre peso y longitud de 4 lb/pie cuelga verticalmente dentro de un pozo. Un peso de 100 lb se suspende del extremo inferior del cable. Calcular el trabajo realizado al subir el cable y el peso que sostiene hasta el borde del pozo. 81 Anexos No. 4 EVALUACION DE LA PROPUESTA POR COMPETENCIA EN RELACION CON LA EVALUACION TRADICIONAL CARÁCTERISTICA DE LA EVALUACION Por lo general está de acuerdo a los objetivos especificados Se corresponde con las estrategias de enseñanza y aprendizaje implementadas por los docentes y los estudiantes Recoge una parte significativa de los temas trabajados Evalúa conocimientos Evalúa procedimientos 82 TRADICIONAL (Entre 0.0 y 5.0) POR COMPETENCIAS (Entre 0.0 y 5.0) Se centra en los resultados Se centra en lo procesos Tienen en cuenta tanto procesos como resultados Evidencia donde se encuentran las dificultades del estudiante Establece un diálogo entre el evaluado y el instrumento de evaluación a través de la orientación Promueve el razonamiento analítico por encima de la simple aplicación de fórmulas y métodos memorísticos Promueve actitudes y acciones significativas, como la autonomía, para afrontar la evaluación Evalúa las competencias del estudiante Anexos No. 5 Presentación estadística de la información sobre la evaluación realizada por estudiantes a la propuesta de evaluación por competencias en relación con la evaluación tradicionalmente utilizada en el curso de cálculo en una variable 83 Por lo general está de acuerdo con los objetivos especificados Valoración 6 4 Tradicional 2 Competencias 0 -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Competencias 2,98461538 0,31149889 3 3 1,12312522 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 1,26141026 3,43851073 1,70587618 4 0 4 13 4,25384615 0,15509112 4 4 0,55918897 0,31269231 0,91480593 0,44674611 2 3 5 13 Se corresponde con las estrategias de enseñanza y aprendizaje implementadas por los docentes y los estudiantes Valoración 5 4 3 Tradicional 2 Competencias 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes 84 Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Competencias 2,96923077 0,24609374 3 3 0,88730361 0,78730769 0,89743924 0,33433411 2,5 1,5 4 13 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 3,76923077 0,19394178 4 4 0,69926702 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 2,48401439 1,59050765 2,5 2 4,5 13 0,48897436 Valoración Recoge una parte significativa de los temas tratados 6 5 4 3 2 1 0 Tradicional Competencias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Competencias 2,93076923 0,23242992 3 2 0,838038 0,70230769 1,45422861 0,21691538 2,4 1,6 4 85 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 4,43076923 0,16885156 4,5 4,5 0,60880294 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo 1,48901115 1,34032402 2 3 5 0,37064103 Cuenta 13 Cuenta 13 Valoración Evalúa conocimientos 6 5 4 3 2 1 0 Tradicional Competencias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Competencias 3,36923077 0,25150435 3,5 3 0,90681183 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 0,82230769 0,06455442 0,73601731 3 1,5 4,5 13 4,31538462 0,15642076 4,5 4 0,56398309 0,31807692 1,13181897 0,78408684 2 3 5 13 Valoración Evalúa procedimientos 6 5 4 3 2 1 0 Tradicional Competencias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Competencias 3,16153846 Media 86 4,35384615 Valoración Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 0,23846154 3 4 0,8597853 Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 0,73923077 -0,8810251 0,61558246 2,4 1,6 4 13 0,15467724 4,5 4 0,55769673 0,31102564 1,70361548 1,03444975 2 3 5 13 Se centra en los resultados 6 5 4 3 2 Tradicional Competencias 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Competencias Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 4,12307692 0,26533816 4 4 0,95669034 0,91525641 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo 3,36869153 1,66839803 3,4 1,6 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo 87 3,73846154 0,16928903 4 3 0,61038029 0,3725641 1,50522813 0,01888125 1,6 3 Máximo Cuenta 5 13 Máximo Cuenta 4,6 13 Valoración Se centra en los procesos 6 5 4 3 2 1 0 Tradicional Competencias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Competencias Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 2,87692308 0,22018461 3 3 0,7938869 0,63025641 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 1,50053523 1,14343907 3 1 4 13 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 4,41538462 0,0966398 4,5 4,5 0,34843975 0,12141026 0,61321358 0,28101521 1 4 5 13 Tiene en cuenta tanto procesos como resultados Valoración 6 4 Tradicional 2 Competencias 0 -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Competencias 88 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 2,73076923 0,32824018 3 3 1,18348681 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 1,40064103 0,79988784 0,96818063 4 0 4 13 4,36153846 0,08588787 4,5 4,5 0,30967311 0,09589744 0,0515814 0,12774774 1,1 3,9 5 13 Evidencia donde se encuentran la dificultades de los estudiantes Valoración 6 4 Tradicional 2 Competencias 0 -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Competencias 2,22307692 0,2981038 2,5 3 1,07482855 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 1,15525641 -0,3899878 0,80876152 3,5 0 3,5 13 89 4,55 0,12997669 4,5 4,5 0,45025245 0,20272727 1,60693626 1,14733839 1,5 3,5 5 12 Establece un díalogo entre el evaluado y el instrumento de evaluación a través de la orientación Valoración 6 4 Tradicional 2 Competencias 0 -2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 1,85384615 0,3081407 1,6 1 1,11101709 Valoración Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 1,23435897 0,75653088 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 6 5 4 3 2 1 0 Competencias Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 0,28051954 3,8 0 3,8 13 4,6 0,11766968 4,5 5 0,42426407 0,18 1,58333333 0,37914732 1 4 5 13 Promueve el razonamietno analítico por encima de la simple aplicación de fórmulas y métodos memorísticos Tradicional Competencias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Competencias 90 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 2,2 0,36409354 2 1 1,31275791 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 1,72333333 1,26962168 0,00522392 4 0 4 13 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 4,43846154 0,1263585 4,5 4,5 0,45559204 0,2075641 0,12027294 0,55107212 1,5 3,5 5 13 Promueve actitudes y acciones significativas, como a autonomía, para afrontar la evaluación Valoración 6 4 Tradicional 2 Competencias 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta Competencias 2,5 0,31622777 2,5 2 1,14017543 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 1,3 0,37278322 0,59400748 4 1 5 13 91 4,44615385 0,15342892 4,5 4,5 0,55319584 0,30602564 3,14092095 1,58103847 2 3 5 13 Valoración Evalúa la competencia del estudiante 6 5 4 3 2 1 0 -1 1 Tradicional Competencias 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Estudiantes Tradicional Competencias Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra 2,3 0,28465003 2,5 2 1,02632029 1,05333333 Media Error típico Mediana Moda Desviación estándar Varianza de la muestra Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 0,58034297 0,93359775 3,5 0 3,5 13 Curtosis Coeficiente de asimetría Rango Mínimo Máximo Cuenta 92 4,67692308 0,10386989 4,8 5 0,37450822 0,14025641 0,49669234 0,82181897 1 4 5 13