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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO MAESTRÍA EN DOCENCIA PARA LA EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR MATERIAL DIDÁCTICO PARA LA ENSEÑANZA DEL TEMA: FUNCIÓN EXPONENCIAL. TESIS QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: MAESTRO EN DOCENCIA PARA LA EDUCACION MEDIA SUPERIOR PRESENTA: OTONIEL MARTÍNEZ GONZÁLEZ TUTOR PRINCIPAL MTRO. JORGE JAVIER JIMÉNEZ ZAMUDIO FES ACATLÁN MIEMBROS DEL COMITÉ TUTOR DRA. BEATRIZ TRUEBA RÍOS. FES ACATLÁN MTRO. ALFREDO RÍOS RAMIREZ. FES ACATLÁN ACATLÁN, DICIEMBRE DE 2015 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. i DEDICATORIA Dedicado esta tesis a todos aquellos que me acompañaron en esta gran experiencia de realizar una investigación educativa ii AGRADECIMIENTOS A mis padres Valois y Delfina A mis hermanos Ricardo, Paula, Gregoria, Ildefonso, Alejandro y Aníbal A mis compañeros de estudio en la MADEMS Ximena, Patricia, Carlos, Libier, Luis, Anahi, Ileana, Lilian, Enrique, Francisco. A mis profesores que me apoyaron en el trabajo de tesis Dra. Beatriz, Mtro. Jorge Javier, Dr. Roberto, Mtro. Víctor José, Mtro. Alfredo A la UNAM por abrir espacios de aprendizaje iii Índice Página Dedicatoria ............................................................................................................................................i Agradecimientos .................................................................................................................................. ii Lista de figuras ..................................................................................................................................... v Lista de tablas ...................................................................................................................................... vi Resumen ............................................................................................................................................. vii Abstract ............................................................................................................................................. viii Introducción ........................................................................................................................................ 1 Capítulo 1 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................... 6 1.1. Necesidad de una teoría del aprendizaje .................................................................................... 7 1.2. La teoría de la asimilación como base del aprendizaje significativo ........................................... 7 1.3. Aprendizaje significativo ............................................................................................................. 9 1.4. Condiciones para que se dé el aprendizaje significativo ........................................................... 11 1.5. Variables del aprendizaje en el aprendizaje significativo ......................................................... 12 1.5.1. Materiales didácticos ....................................................................................................... 14 1.5.2. Organizadores Gráficos (diagrama de llaves y mapas conceptuales) .............................. 16 1.5.3. Registro de representaciones semióticas ........................................................................ 17 1.5.4. Tipos de aprendizajes....................................................................................................... 19 1.5.5. Características del profesor ............................................................................................ 20 1.5.6. El lenguaje ........................................................................................................................ 21 1.5.7. La práctica (repetición de la tarea de aprendizaje) ........................................................ 22 1.5.8. El salón de clases ............................................................................................................. 22 Capítulo 2 SECUENCIA DIDÁCTICA, CARTAS DESCRIPTIVAS Y MATERIAL DIDÁCTICO ............... 23 2.1. Importancia del plan instruccional ............................................................................................ 24 2.2. Programa de estudios ................................................................................................................ 25 2.3. Ubicación del tema .................................................................................................................... 26 2.4. Tiempo utilizado para la implementación de la secuencia didáctica ........................................ 27 2.5. Propósito de la unidad .............................................................................................................. 27 2.6. Aprendizajes esperados ............................................................................................................. 27 2.7. Secuencia didáctica .................................................................................................................... 29 2.7.1. Cartas descriptivas .......................................................................................................... 29 2.7.2. Distribución de las sesiones ............................................................................................ 30 2.7.3. Distribución de horas por semana .................................................................................. 31 2.7.4. Cartas descriptivas, Elementos del Marco teórico para el diseño del material didáctico y material didáctico de cada sesión ................................................................. 32 Sesión 1 ........................................................................................................................... 32 Sesión 2 ........................................................................................................................... 37 Sesión 3 ........................................................................................................................... 44 iv Sesión 4 ........................................................................................................................... 51 Sesión 5 ........................................................................................................................... 57 Sesión 6 ........................................................................................................................... 61 Sesión 7 ........................................................................................................................... 65 Capítulo 3 ANÁLISIS DE RESULTADOS ..........................................................................................66 3.1. Análisis cuantitativo ................................................................................................................... 67 3.1.1. Comparación del pre-test y el pos-test ........................................................................... 70 3.1.2. Prueba de hipótesis ......................................................................................................... 73 3.2. Análisis cualitativo ...................................................................................................................... 76 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 82 ANEXOS ............................................................................................................................................. 84 Anexo 1 Cuestionarios aplicado a los alumnos ...................................................................... 84 Anexo 2 Cuestionario aplicado a los profesores .................................................................... 89 Anexo 3 Pre-test ..................................................................................................................... 97 Anexo 4 Pos-test ................................................................................................................... 100 Anexo 5 Mapas conceptuales ............................................................................................... 103 REFERENCIAS DOCUMENTALES ..................................................................................................... 109 v LISTA DE FIGURAS Capítulo 1 Figura 1.1. Formas de aprendizaje significativo según la teoría de la asimilación ............................. 8 Figura 1.2. Proceso de inclusión ......................................................................................................... 9 Figura 1.3. Aprendizajes por recepción y por descubrimiento ........................................................ 11 Figura 1.4. Variables de aprendizaje de la teoría del aprendizaje significativo ............................... 13 Figura 1.5. Material didáctico impreso diseñado en este trabajo ................................................... 15 Figura 1.6. Diagrama de llaves ......................................................................................................... 17 Figura 1.7. Aprendizajes procedimental, actitudinal y declarativo .................................................. 20 Capítulo 2 Figura 2.1. Componentes del plan instruccional propuesta por Kemp ............................................ 24 Figura 2.2. Componentes del plan instruccional adaptado al plan de estudios del CCH ................. 25 Figura 2.3. Programa de estudios de matemáticas del CCH (2004) .................................................. 26 Figura 2.4. Secuencia de unidades por semestre ............................................................................. 26 Figura 2.5. Distribución del tiempo para el tema 4: Funciones exponenciales y Logarítmicas ....... 27 Figura 2.6. Aprendizajes por sesión ................................................................................................. 30 Figura 2.7. Distribución de horas por semana ................................................................................. 31 Figura 2.8. Carta descriptiva sesión 1 ............................................................................................... 32 Figura 2.9. Carta descriptiva sesión 2 ............................................................................................... 37 Figura 2.10. Carta descriptiva sesión 3 ............................................................................................. 44 Figura 2.11. Carta descriptiva sesión 4 ............................................................................................. 51 Figura 2.12. Carta descriptiva sesión 5 ............................................................................................. 57 Figura 2.13. Carta descriptiva sesión 6 ............................................................................................. 61 Figura 2.14. Carta descriptiva sesión 7.............................................................................................. 65 Capítulo 3 Figura 3.1. Gráfica de reactivos correctos del pre-test .................................................................... 68 Figura 3.2. Gráfica de reactivos correctos del pos-test .................................................................... 70 Figura 3.3. Gráfica de respuestas correctas del pre-test y pos-test ................................................. 72 Figura 3.4. Región de aceptación y de rechazo para el valor de 2.7 ................................................ 75 Figura 3.5. Equivocado manejo de división celular .......................................................................... 76 Figura 3.6. Con un dibujo se obtiene mayor comprensión .............................................................. 76 Figura 3.7. Obtención de una función lineal en vez de una exponencial ......................................... 77 Figura 3.8. Respuesta errónea .......................................................................................................... 77 Figura 3.9. Respuesta correcta ......................................................................................................... 77 Figura 3.10. Obtención de una representación algebraica a prueba y error ................................... 78 Figura 3.11. Los alumnos obtienen la representación algebraica a partir de un método ............... 78 Figura 3.12. Gráfica de una función con base cero y exponente positivo ....................................... 79 Figura 3.13. Gráfica de una función con base uno y exponente positivo ........................................ 79 Figura 3.14. El alumno explica sus resultados .................................................................................. 80 vi Figura 3.15. El alumno se da cuenta de que una base negativa con exponente positivo no representa una función exponencial ................................................................................................ 80 Figura 3.16 El alumno explica frente a sus compañeros .................................................................. 81 LISTA DE TABLAS Capítulo 3 Tabla 3.1. Resultados del pre-test .................................................................................................... 71 Tabla 3.2. Resultados del pos-test ................................................................................................... 69 Tabla 3.3. Aumento de respuestas correctas ................................................................................... 71 Tabla 3.4. Comparación de resultados del pre-test y pos-test ........................................................ 74 vii RESUMEN El aprendizaje de las matemáticas es un problema que atañe a varios países del mundo, entre ellos México. Asimismo el problema se presenta a diferentes niveles educativos, uno de ellos es el bachillerato. Algunos objetos matemáticos son más difíciles de asimilar que otros, uno de éstos corresponde a la función exponencial. Uno de los posibles factores que causa este problema es la falta de una teoría del aprendizaje que proporcione aprendizajes significativos en los alumnos. El objetivo de este trabajo es que el alumno obtenga aprendizajes significativos sobreel tema de función exponencial. Para ello se diseña e implementa un material didáctico cuya base teórica es la teoría del aprendizaje significativo. viii ABSTRACT Learning mathematics is a problem involving several countries, including Mexico. Also the problem occurs at different educational levels, one is the high school. Some mathematical objects are more difficult to assimilate other, one of these corresponds to the exponential function. One factor that probably causes this problem is the lack of a theory of learning that provides meaningful learning in students. The objective of this work is that the student obtains significant learning about exponential function. For it is designed and implemented an educational material whose theoretical basis is the theory of meaningful learning. 1 INTRODUCCIÓN Las matemáticas son una herramienta necesaria para el desarrollo científico, tecnológico y social. Son muy útiles en la mayoría de las actividades sociales, por ello es que los conocimientos en esta materia son muy importantes. Una sociedad demandante y competitiva reclama personas que tengan actitudes y habilidades matemáticas con el fin de resolver los problemas que se presentan. Las instituciones educativas a nivel bachillerato incluyen en sus planes de estudio asignaturas del área de matemáticas, sin embargo se han detectado problemáticas que impiden en los alumnos la obtención de estos conocimientos. Entre los factores causantes de la problemática para la enseñanza de las matemáticas se encuentran los siguientes: la dificultad de vinculación con otras materias, deficiencias en los conocimientos previos, deficiencias en el manejo del español, fallas en estrategias de aprendizaje, inadecuado acondicionamiento de aulas, carencia de tecnología. Las consecuencias son el bajo desempeño y desmotivación hacia el aprendizaje de las matemáticas por parte de los alumnos SUMEM (2014). Un referente de esta problemática es la evaluación PISA que consiste en la aplicación de exámenes estandarizados a estudiantes cuyo promedio de edad es de 15 años. En el año 2012, de 65 países participantes, México obtuvo el lugar 53 con 413 puntos de 613 en la evaluación de matemáticas. Vargas (2012). El Colegio de Ciencias y Humanidades (CCH), que junto con la Escuela nacional Preparatoria (ENP) conforman el bachillerato de la UNAM, no escapa a esta problemática de las matemáticas, los bajos índices de aprobación, la deserción escolar y el ausentismo en el salón de clases son constantes que se dan año con año, y una de las materias con mayor índice de reprobación es Matemáticas IV. Muñoz Corona y Ávila Ramos (2012). En el cuarto semestre del CCH se aborda el tema de función exponencial. Se ha detectado, con base a la experiencia como docente y confirmada experimentalmente con una prueba que los alumnos no logran un aprendizaje significativo del tema función exponencial, no entienden cabalmente qué significa un crecimiento o decrecimiento exponencial, ni obtener la representación 2 algebraica, tabular y gráfica, se les complica entender cómo un fenómeno físico tiene al inicio un crecimiento “moderado” y de repente crece en forma “brusca”, su pensamiento está muy arraigado al crecimiento lineal. Además, se ha observado que no tienen algunos aprendizajes previos necesarios para enfrentar el tema. Para validar científicamente los aprendizajes obtenidos antes mencionados por el alumno se elaboraron y aplicaron dos cuestionarios, uno dirigido a los alumnos para observar los aprendizajes obtenidos del tema y otro dirigido a los profesores para observar si aplicaban algunas teorías necesarias para que los alumnos obtuvieran aprendizajes significativos. De los resultados del cuestionario 1 se concluyó que algunos aprendizajes no se lograron, otros no quedaron claros y no podían vincular el tema a problemas de la vida real, es decir no hubo transferencia. De los resultados del cuestionario 2 se concluyó que la mayoría de los profesores no utilizan la teoría correcta para que existan aprendizajes significativos en el alumno. Los cuestionarios y el análisis de resultados se encuentran en los anexos 1 y 2. Bajo este contexto se decide coadyuvar a resolver el problema diseñando y aplicando un material didáctico cuyo objetivo es que el alumno obtenga aprendizajes significativos del tema función exponencial, el sustento teórico del material es la teoría del aprendizaje significativo, esta teoría trata de que el alumno vaya construyendo dentro de su estructura cognitiva los conocimientos, generando así nuevas redes cognitivas ligadas con otras ya existentes logrando que los conocimientos tengan significado y no sólo sean memorísticos. La hipótesis a probar en esta investigación es la siguiente: El alumno logrará un aumento de aprendizajes entre los niveles de conocimiento previo y posterior al aplicar el material didáctico con base en la teoría del aprendizaje significativo. La pregunta de investigación que se intenta resolver es la siguiente ¿El alumno logrará un aumento de aprendizajes entre los niveles de conocimiento previo y posterior al aplicar el material didáctico utilizando la teoría del aprendizaje significativo como base teórica? 3 La investigación contiene un enfoque mixto ya que los resultados se analizan de forma cuantitativa (con base en la medición numérica y el análisis estadístico) y también de manera cualitativa (análisis de aprendizajes que obtiene el alumno). La metodología llevada a cabo para lograr el objetivo es la siguiente: Se diseña un material didáctico teniendo como base una teoría del aprendizaje que proporcione aprendizajes significativos al alumno. Se implementa el material didáctico a los alumnos en el salón de clases realizando una medición de sus conocimientos antes y después de dicha implementación. Se realiza un análisis de los resultados y se miden los aprendizajes obtenidos. Se realizan conclusiones finales. El presente trabajo beneficia a los alumnos ya que aumenta el conocimiento de aprendizajes que no se entendían, logrando aprendizajes significativos y no sólo memorísticos. Estos conocimientos le serán útiles para los siguientes temas de matemáticas IV, para las siguientes materias de matemáticas que llevará en quinto y sexto semestre ya que también se estudia el tema funciones exponenciales desde un punto de vista del cálculo. Además por ser un bachillerato propedéutico también los aprendizajes obtenidos les serán útiles en la licenciatura. Los aprendizajes obtenidos que se logren a través del material didáctico que se propone permitirán a los alumnos tener una visión interdisciplinaria ya que en su implementación se vinculan a problemas relacionados con otras disciplinas como biología, química, demografía, economía y medicina. Con este trabajo también se beneficia al profesor ya que podrá contar con un material didáctico que proporcione aprendizajes significativos. Dicho material está sustentada por un marco teórico y por el análisis de los resultados obtenidos de la aplicación a un grupo de alumnos. El trabajo está dividido en tres capítulos y dos apartados (uno de conclusiones y otro de anexos). 4 En el capítulo uno se expone el marco teórico-conceptual: la teoría del aprendizaje significativo que sustenta el material didáctico. Se mencionan las condiciones cognitivas, de aprendizajes previos y de motivación que debe tener el alumno para que se dé este tipo de aprendizaje. Se sustenta en diferentes autores que han aportado elementos sobre esta teoría del aprendizaje. Se comentan las variables del aprendizaje significativo que juegan un papel importante para que se concrete una comprensión del tema. En el segundo capítulo se diseña el materialdidáctico. También se diseña una secuencia didáctica que contiene ocho sesiones que son las que se aplican a los alumnos en el salón de clases, cada una de ellas contiene una carta descriptiva, una mención de los elementos tomados del marco teórico para diseñar el material didáctico de cada sesión y el material didáctico de cada sesión. En cada carta descriptiva se especifican los aprendizajes que ha de obtener el alumno, el inicio, desarrollo y cierre de cada sesión y los medios e instrumentos de evaluación de los aprendizajes. El tercer capítulo contiene el análisis de resultados de manera cuantitativa y cualitativa. Se elabora un apartado en donde se plasman las conclusiones finales y otro apartado de anexos que contiene documentos de los cuales se hace referencia a lo largo del trabajo. CAPÍTULO 3 ANÁLISIS DE RESULTADOS CAPÍTULO 2 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL MATERIAL DIDÁCTICO CAPÍTULO 1 MARCO TEÓRICO APARTADO 1 CONCLUSIONES APARTADO 2 ANEXOS 5 La aplicación del material didáctica se instrumentó frente a grupo de alumnos en el CCH plantel Vallejo. Estos alumnos cursan el cuarto semestre del bachillerato, con una edad que oscila entre 15-17 años. Su nivel económico es medio-bajo, el 19.4% tiene ingresos de 4 a menos de 6 salarios mínimos, el 40.7% tiene ingresos de 2 a menos de 4 salarios mínimos y el 20.1% tiene ingresos de menos de 2 salarios mínimos. 28.6% de los padres de los alumnos cuentan con licenciatura, el 22.8% de las madres cuenta con licenciatura. En la mayoría de las familias (75%) ambos -padres contribuyen al sostén económico. 95.2% de los estudiantes viven con sus padres y 2.9% con otros familiares. El 12.8% de estudiantes trabaja. Muñoz Corona y Ávila Ramos (2012). 6 Capítulo1 MARCO TEÓRICO En este capítulo se expone el marco teórico que sirve como base para la elaboración del material didáctico. Dicho marco es la teoría del aprendizaje significativo elaborada por David Ausubel y posteriormente enriquecida por otros autores. Además se describen las variables que intervienen en el aprendizaje significativo. 7 1.1. Necesidad de una teoría del aprendizaje El fundamento teórico para elaborar el material didáctico es una teoría del aprendizaje (la teoría del aprendizaje significativo). Las teorías del aprendizaje dan cuenta de la manera de cómo aprende el hombre. Al respecto Gagné (1987) indica Durante muchos años se ha investigado el proceso del aprendizaje mediante los métodos de la ciencia (labor llevada a cabo principalmente por los psicólogos). Como científico, el investigador del aprendizaje se interesa fundamentalmente en explicar la manera cómo tiene lugar el aprendizaje. Para esto, elabora generalmente teorías acerca de las estructuras y los hechos que producen la notable conducta que puede observarse directamente como “acto de aprendizaje”. De estas teorías deducen ciertas consecuencias que pueden someter a prueba mediante observaciones controladas. Los aspectos de la teoría del aprendizaje que atañen a la enseñanza son los relacionados con hechos y condiciones controlables. (p.122) Ausubel (1983) nos indica que no es suficiente con que se conozca la materia de estudio para enseñar con eficiencia un tema dado: Con un conjunto de principios psicológicos, el profesor ingenioso puede improvisar soluciones a problemas nuevos en el momento en que surjan, en lugar de aplicar ciegamente reglas empíricas. Es con base en una teoría del aprendizaje como podemos establecer nociones defendibles de la manera como los factores decisivos de la situación de aprendizaje-enseñanza pueden manipularse efectivamente. (pp. 20- 27). 1.2. La teoría de la asimilación como base del aprendizaje significativo El aprendizaje significativo se basa en la teoría de la asimilación que es una teoría cognoscitiva del aprendizaje, dicha teoría indica que la nueva información es vinculada a los aspectos relevantes y preexistentes en la estructura cognoscitiva, y en el proceso se modifican la información recientemente adquirida y la estructura preexistente. La teoría de la asimilación al igual que otras teorías rechaza la idea de que no se debe especular con lo que pasa en el interior de la mente cuando ocurre el aprendizaje ya que dichas teorías indican que sólo basta observar la conducta cuando se aplican estímulos para observar los aprendizajes. Esta teoría toma en cuenta procesos cognitivos internos como son los procesos de inclusión, el aprendizaje supraordinado y el aprendizaje combinatorio. La asimilación de 8 significados ocurre cuando la interacción del nuevo material a aprender tiene una interacción con la estructura cognoscitiva existente dando lugar a una estructura cognoscitiva más altamente diferenciada. La figura 1.1. muestra las formas de aprendizaje significativo según la teoría de la asimilación. 1. Aprendizaje subordinado: Idea establecida A. Inclusión derivativa A Nueva → a5 a1 a2 a3 a4 En la inclusión derivativa, la nueva información a, es vinculada a la idea superordinada A y representa otro caso o extensión de A. No se cambian los atributos de criterio del concepto A, pero se reconocen nuevos ejemplos como relevantes. B. Inclusión correlativa Idea establecida X Nueva → y u v w En la inclusión correlativa, la nueva información 𝑦 es vinculada a la idea x, pero es una extensión, modificación o limitación de X. Los atributos de criterio del concepto incluido pueden ser extendidos o modificados con la nueva inclusión correlativa. 2. Aprendizaje superordinado: Idea nueva A → A Ideas establecidas a1 a2 a3 En el aprendizaje superordinado, las ideas establecidas 𝑎1, 𝑎2𝑦 𝑎3 se reconocen como ejemplos más específicos de la idea nueva A y se vinculan a A. la idea superordinada A se define mediante un conjunto nuevo de atributos de criterio que abarcan las ideas subordinadas. 3. Aprendizaje combinatorio: Idea nueva A → B – C – D Ideas establecidas En el aprendizaje combinatorio, la idea nueva A es vista en relación con las ideas existentes B, C y D, pero no es más inclusiva ni más específica que las ideas B, C y D. En este caso, se considera que la nueva idea A tiene algunos atributos de criterio en común con las ideas preexistentes. 4. Teoría de la asimilación: La nueva información es vinculada a los aspectos relevantes y preexistentes en la estructura cognoscitiva, y en el proceso se modifican la información recientemente adquirida y la estructura preexistente. Todas las formas anteriores de aprendizajes son ejemplos de asimilación. En esencia, la mayor parte del aprendizaje significativo consiste en la asimilación de nueva información. Figura 1.1. Formas de aprendizaje significativo según la teoría de la asimilación. Fuente: Ausubel, D. P. (1983). Psicología Educativa: Un punto de vista cognoscitivo (2a. ed.). pág. 71. México: Trillas. 9 La inclusión es el proceso de relacionar la información nueva con la información que existe en la estructura cognoscitiva. La figura 1.2. muestra el proceso de inclusión. Figura 1.2. Proceso de inclusión. Cuando las ideas inclusivas se establecen en la estructura cognoscitiva se pueden observar las siguientes ventajas: 1. Tienen pertinenciadirecta para las posteriores tareas de aprendizaje. 2. Se interpretan detalles factuales con gran fuerza explicatoria y que son potencialmente significativos. 3. Se logra un afianzamiento más firme para los significados recién aprendidos. 4. Se integran los componentes del conocimiento nuevo con el existente lo que organiza nuevos hechos relacionados de un tema común. 1.3. Aprendizaje significativo Sobre el aprendizaje significativo Ausubel (1983) indica: “El aprendizaje significativo comprende la adquisición de nuevos significados y, a la inversa, éstos son productos del aprendizaje significativo. Esto es, el surgimiento de nuevos significados en el alumno refleja la consumación de un proceso de aprendizaje significativo” (p. 48). Cuando un referente (objeto real que alude al símbolo) dado significa realmente algo para un alumno recibe el nombre de significado. Esta es la base para la adquisición de nuevo conocimiento, de nuevos significados, las nuevas proposiciones las relacionará de modo no arbitrario sino sustancial con esa idea base contenida en su estructura cognoscitiva. Al respecto Coll (1990) indica En términos piagetianos, podríamos decir que construimos significados integrando o asimilando el nuevo material de aprendizaje a los esquemas que ya poseemos de Información Existente en la estructura cognitiva del aprendiz. Información nueva 10 comprensión de la realidad. Lo que presta un significado al material de aprendizaje es precisamente su asimilación, su inserción, en estos esquemas previos. En un caso límite, lo que no podemos asimilar a ningún esquema previo carece totalmente de significado para nosotros. (p. 194) Existen dos etapas para que el alumno adquiera un significado: 1. Percepción. El alumno percibe lo que tiene que aprender, percibe el mensaje potencialmente significativo. 2. Cognición. El alumno entiende lo que percibe, incorpora el contenido a la estructura cognitiva. El proceso para integrar las ideas menos inclusivas a las más inclusivas es el siguiente: primero se procesa la información menos inclusiva (hechos y proposiciones subordinados) y segundo ésta es subsumida o integrada por las ideas más inclusivas (conceptos y proposiciones supraordinadas). El aprendizaje significativo puede darse de dos maneras, por recepción y por descubrimiento. Aprendizaje por recepción. El contenido se le da al alumno, él sólo se da a la tarea de Aprendizaje relacionarlo con su estructura cognitiva. Significativo Aprendizaje por descubrimiento. Antes de la asimilación de contenidos, el alumno debe descubrirlos de manera autónoma o guiada. Las relaciones entre los aprendizajes por recepción y descubrimiento con respecto a los aprendizajes significativo y memorístico se muestran en la figura 1.3. 11 Aprendizaje Clarificación de relaciones Instrucción audiotutorial Investigación científica. Significativo entre conceptos bien diseñada (música o arquitectura Innovadoras Conferencias o Trabajo escolar investigación más presentaciones de la en el laboratorio rutinaria o producción mayor parte de los intelectual libros de textos Aprendizaje Tablas de multiplicar Aplicación de formulas Soluciones de acertijos por repetición para resolver problemas por ensayo y error Aprendizaje por Aprendizaje por Aprendizaje por recepción descubrimiento guiado descubrimiento autónomo Figura 1.3. Aprendizajes por recepción y por descubrimiento. Estos se hallan en un continuo separado del aprendizaje por repetición y el aprendizaje significativo. Fuente: Ausubel, D. P. (1983). Psicología Educativa: Un punto de vista cognoscitivo (2a. ed.). pág. 35. México: Trillas. Antiguamente se creía que el aprendizaje significativo se podía dar sólo por descubrimiento, no obstante también se puede dar por recepción, ambos pueden ser significativos. Los aprendizajes por recepción y por descubrimiento no sólo pueden ser significativos también pueden ser memorísticos. Sobre el aprendizaje significativo y el repetitivo (memorístico) Díaz Barriga (2010) nos indica: “El aprendizaje significativo es más importante y deseable que el aprendizaje repetitivo (memorístico) en lo que se refiere a situaciones académicas, ya que el primero posibilita la adquisición de grandes cuerpos integrados de conocimiento que tengan sentido y relación” (p. 30) 1.4. Condiciones para que se dé el aprendizaje significativo Para que ocurra el aprendizaje significativo deben cumplirse dos condiciones: 1. La naturaleza del material. El material debe ser potencialmente significativo, debe tener: a) Relacionabilidad no arbitraria (intencionado) significa que el material o contenido de aprendizaje no se realiza al azar, tiene una intencionalidad para ser insertado en la estructura cognoscitiva del alumno. 12 b) Relacionabilidad sustancial (no al pie de la letra) significa que al ser el material no arbitrario, un mismo concepto o proposición puede expresarse de similar manera y deben seguir comunicando el mismo significado. Ausubel (2002) sostiene que la primera condición indica que el material de instrucción (tarea de aprendizaje) se relacione con un contenido existente y específicamente pertinente de la estructura cognitiva del alumno, esta puede ser una imagen, un símbolo, un concepto, una proposición o con ideas en su estructura de conocimiento. 2. Una actitud favorable por parte del alumno hacia el aprendizaje significativo. El alumno debe responsabilizarse de su propio aprendizaje, debe tener una actitud favorable (intencionalidad) hacia el nuevo contenido que va a aprender, no debe caer en la idea que sólo va a memorizar el nuevo material. Si el alumno tiene una actitud favorable hacia el aprendizaje significativo logrará variadas y múltiples relaciones entre lo nuevo y lo previo. Posada (s. f.) nos indica que también son necesarias las experiencias previas (factores inclusores) ya que si no están éstas presentes faltaría un entorno experiencial del individuo (que originó las ideas alternativas), aunque existan las ideas inclusoras, el alumno puede imaginar que está trabajando en un ambiente alejado de la realidad, alejado de la experiencia cotidiana y puede no asociar lo que ya sabe con el nuevo conocimiento. Los factores inclusores lograrán cambios conceptuales más efectivos. 1.5. Variables del aprendizaje en el aprendizaje significativo Las variables de aprendizaje son aquellas que influyen en el aprendizaje en el salón de clase. Sobre este punto Gagné (1967) apunta Las variables externas no pueden ejercer efectos sin que existan en el alumno ciertos estados resultantes de la motivación, del aprendizaje previo y del desarrollo. Tampoco las capacidades internas por sí mismas pueden generar el aprendizaje sin la 13 estimulación proporcionada por eventos externos […] Como problema de investigación, el del aprendizaje consiste en hallar las relaciones necesarias que deben obtenerse entre las variables internas y las externas para que ocurra un cambio de capacidad. La enseñanza puede concebirse como el establecimiento y el arreglo de las condiciones externas del aprendizaje de manera que interactúen en grado óptimo con las capacidades internas del alumno, a fin de que se produzca un cambio en estas capacidades.(p. 295) En el aprendizaje significativo las variables que influyen en el aprendizaje se clasifican de la siguiente manera: Categorías intrapersonales (factores internos del alumno) - Estructura cognoscitiva - Disposición del desarrollo - Capacidad intelectual - Factores motivacionales y actitudinales Variables - Factores de la personalidad del Categorías situacionales (factores de la situación de aprendizaje aprendizaje) - Materiales didácticos - Organizadores gráficos (diagrama de llaves y mapas conceptuales) - Registro de representaciones semióticas - Tipos de aprendizajes - Características del profesor - El lenguaje - La práctica (repetición de la tarea de aprendizaje) - El salón de clases Figura 1.4. Variables de aprendizaje de la teoría del aprendizaje significativo. A continuación se describen algunas variables que intervienen en el aprendizaje significativo. 14 1.5.1. Materiales didácticos Moreno (2004) indica que “los materiales didácticos son los productos diseñados para ayudar en los procesos de aprendizaje”. Son un apoyo para profesor y alumno en el proceso enseñanza-aprendizaje. En varias situaciones de la enseñanza es necesario emplear materiales didácticos como apoyo para que el alumno obtenga los aprendizajes esperados, ya sea materiales impresos, físicos o tecnológicos. El profesor tiene la tarea de elegir o elaborar los materiales didácticos acordes a la tarea educativa a desarrollar. Fragoso (2012) indica las funciones del material didáctico: • enriquecer la experiencia sensorial del alumno. • orientar la atención, sugerir, dosificar una información. • guiar el pensamientos. • evocar una respuesta o propiciar su trasferencia. • estimular la imaginación y capacidad de abstracción. La misma autora nos indica que los materiales didácticos se agrupan en: a. Soporte papel: Libros de divulgación, de texto, de consulta, de información, de información y actividades, de actividades diversas; cuadernos de ejercicios, autocorrectivos; diccionarios, enciclopedias; carpetas de trabajo, folletos, guías, catálogos, etc. b.Técnicas blandas: Pizarras, rotafolio, paneles, carteles, franelogramas, maqueta, etc. c. Audiovisuales y medios de comunicación: • Sistemas de audio: reproducción, grabación, radio, televisión, vídeo. • Imagen: fotografía, diapositivas, retroproyección, vídeo, televisión, cine. • Sistemas mixtos: prensa escrita, fotonovelas, fotorrelatos, revistas, carteles, diaporamas (diapositiva y grabación sonora). d. Sistemas informáticos: • Paquetes integrados (procesadores de texto, bases de datos, hojas de cálculo, presentaciones, etc.), programas de diseño y fotografía, hipertextos e hipermedia, sistemas multimedia, sistemas telemáticos, redes, internet, correo electrónico, chat, videoconferencia, etc. 15 Al realizar un material didáctico hay que tomar en cuenta que un factor muy decisivo que influye en el aprendizaje son los conocimientos previos del alumno. La teoría del aprendizaje significativo sugiere en este punto la construcción de organizadores previos (armazón ideativa que hace mejorar la discriminalidad del material nuevo con respecto a las ideas ya establecidas en la estructura cognoscitiva del alumno), estos organizadores se deben construir de tal manera que en ellos se inserten las ideas más generales a las más específicas. Los conceptos o proposiciones principales se deben presentar al principio del tema de modo que sirvan para afianzar los conocimientos posteriores. Las tareas de aprendizaje insertadas en el material didáctico indican qué hacer, de qué manera y en qué orden, utilizando enunciados-textos cuya finalidad es lograr que el estudiante ejecute una acción determinada, sobre este punto Gagné y Briggs (1974) especifican que se debe comenzar con las tareas de aprendizaje más sencillas, aquéllas que se muestran en la base de la jerarquía y posteriormente y avanzar secuencialmente hasta las más complejas. El material didáctico diseñado en este trabajo, cuya finalidad es coadyuvar a los alumnos para que obtengan los aprendizajes sobre el tema de función exponencial es un material impreso cuya base teórica es la teoría del aprendizaje significativo, dicho material se desarrolla en la unidad 3. Figura 1.5. Material didáctico impreso diseñado en este trabajo. 16 1.5.2. Organizadores Gráficos (diagrama de llaves y mapas conceptuales) Díaz Barriga (2010) indica que “un organizador gráfico consiste en representaciones visuales que comunican la estructura lógica del material instruccional que va a aprenderse” (pág. 140). Son muy empleados en las estrategias de enseñanza ya que resumen el conocimiento. Algunas de las ventajas es que mejoran los procesos cognitivos de recuerdo y comprensión. Preciado Rodríguez (s. f.) enlista algunas ventajas de los organizadores gráficos: 1.- Ayudan a enfocar lo que es importante porque resaltan conceptos y vocabulario que son claves y las relaciones entre éstos, proporcionando así herramientas para el desarrollo del pensamiento crítico y creativo (BROMLEY, IRWIN DE VITIS, MODLO, 1995). 2.- Ayudan a integrar el conocimiento previo con uno nuevo. 3.- Motivan el desarrollo conceptual. 4.- Enriquecen la lectura, la escritura y el pensamiento. 5.- Promueven el aprendizaje cooperativo. 6.- Se apoyan en criterios de selección y jerarquización, ayudando a los aprendices a “aprender a pensar”. 7.- Ayudan a la comprensión, remembranza y aprendizaje. 8.- El proceso de crear, discutir y evaluar un organizador gráfico es más importante que el organizador en sí. 9.- Propician el aprendizaje a través de la investigación activa. 10.- Permiten que los aprendices participen en actividades de aprendizaje que tienen en cuenta la zona de desarrollo próximo, que es el área en el que ellos pueden funcionar efectivamente en el proceso de aprendizaje (Vigotsky, 1962). 11.-Sirven como herramientas de evaluación. El diagrama de llaves es un organizador gráfico que contiene información en forma jerárquica de izquierda a derecha. Es muy utilizado en temas que tienen varias clasificaciones y favorece el ejercicio de la memoria visual. La figura 1.5. nos indica como elaborar un diagrama de llaves. 17 - Idea principal - Idea complementaria Idea general - Idea principal - Idea complementaria - Idea principal - Idea complementaria Figura 1.6. Diagrama de llaves. Fuente: Diplomado: “Aplicación de Nuevas Tecnologías en la Educación Superior en Salud” (1ra v., 2011) Facultad de Medicina – UMSS. De http://ticmedicina.wikispaces.com/file/view/Lectura+sobre+Organizadores+Gr%C3%A1ficos.pdf Novak (2006) define un mapa conceptual como “una técnica (estrategia, herramienta o recurso) para presentar y organizar el conocimiento empleando conceptos y frases de enlaces entre estos conceptos” (pág. 1). Las ventajas en el alumno al construir mapas mentales son: Obtiene aprendizajes más profundos, no únicamente de memoria o superficialmente, aprende a aprender. Logra tener su conocimiento organizado. Construye estructuras cognitivas más solidas. Los conceptos se solidifican y se entienden. Se fomenta la creatividad. Se adquieren aprendizajes significativos. 1.5.3. Registro de representacionessemióticas Según Martínez Mediano (2009) un objeto matemático designa las cosas (elementos) que se emplean en las matemáticas. Existen objetos aritméticos, geométricos, del análisis, de la estadística entre otros. Por ejemplo: un número, un ángulo, una recta, un intervalo, un diagrama de barras, un paréntesis, el signo de igualdad o cualquier otro símbolo, una ecuación o un exponente, se consideran objetos matemáticos. Las matemáticas se desarrollan en un contexto simbólico. Por registro de representación entendemos a un sistema de signos utilizados para representar una idea u objeto matemático y que además cumple con las siguientes características: es identificable, permite el tratamiento, esto es, la manipulación y transformación dentro del mismo registro y, por último, permite la conversión, consistente en la transformación total o parcial en otro registro. 18 D’ Amore (2004) afirma El sujeto que aprende debe comprometerse en algo que necesariamente lo lleve a simbolizar. Se trata de una necesidad típicamente humana, ¡la única sobre la cual todos los autores concuerdan! […] Se puede decir más: que el conocimiento es la intervención y el uso de los signos. (pág. 8) Las características para la adquisición conceptual de dichos objetos matemáticos son: 1. El uso de más registros de representación semiótica es típica del pensamiento humano. 2. La creación y el desarrollo de sistemas semióticos nuevos es símbolo (histórico) de progreso del conocimiento. Existen tres tipos de actividades cognitivas ligadas a la semiótica: 1. Representación de un registro dado. 2. Tratamiento de una representación al interior de un mismo registro. Los sistemas semióticos son utilizados para operar es decir para el tratamiento. 3. Conversión de la representación de un registro a otro. Sobre este punto Duval (2006) escribe “la conversión sería el resultado de la compresión conceptual y cualquier problema con la conversión sería indicativo de conceptos erróneos” (pág. 157). Este tercer punto es de gran utilidad para el profesor ya que se da cuenta cuando el alumno obtuvo el aprendizaje esperado. Mientras más registros de representaciones semióticas sean utilizados más fuerte será la construcción de los conceptos matemáticos. El profesor es el responsable de tener una didáctica para que los registros de representaciones tengan un aprovechamiento en el alumno. Sobre el papel que desempeña el profesor en el aprendizaje de los alumnos D’ Amore (2004) distingue dos tipos: En el primer caso el maestro funge como mediador entre alumno y saber y hace que el primero sea activo: consagra las elecciones y los “descubrimientos” del alumno quien fue el que construyó. En el segundo caso el maestro funge de mediador totalitario y hace que el alumno sea un sujeto pasivo: le pide fe ciega, le promete enseñanza de 19 habilidades y capacidades futuras que nunca llegarán. El alumno cesa de construir, cesa de aprender. Sobre el trabajo del profesor, Duval (2006) afirma La mayoría de los profesores están de acuerdo en que es importante que los estudiantes usen tanto símbolos como figuras, representen modelos espaciales y numéricos, e identifiquen el mismo patrón en diferentes representaciones y contextos. Pero el tipo principal es saber cuáles son los tipos de tareas y actividades para lograr este propósito. (pág. 159) 1.5.4. Tipos de aprendizajes Los aprendizajes proporcionados al alumno en el material didáctico son procedimentales, actitudinales y declarativos. Aprendizajes Procedimental El saber hacer o saber procedimental es aquel conocimiento que se refiere a la ejecución de procedimientos, estrategias, técnicas, habilidades, destrezas, métodos, etc. Podríamos decir que a diferencia del saber qué, que es declarativo y teórico, el saber procedimental es práctico, porque está basado en la realización de varias acciones u operaciones. Actitudinal Una actitud es una disposición o tendencia para actuar de manera congruente en diferentes circunstancias. (tolerancia, el respeto al punto de vista del otro, solidaridad, colaboración, equidad de género, etc.) Declarativo El saber qué. Es un saber que se dice, que se declara o Factual Es el que se refiere a datos y hechos que proporcionan información verbal y que los alumnos deben aprender en forma literal (al pie de la letra). Nombre de capitales, formulas químicas, nombres de épocas históricas, títulos de novelas, etc. 20 que se conforma por medio del lenguaje. Conceptual Se construye a partir del aprendizaje de conceptos, principios y explicaciones, los cuales no tienen que ser aprendidos de forma literal, sino a partir de abstracción de su significado esencial o por medio de la identificación de sus características definitorias y sus reglas intrínsecas. Figura 1.7. Aprendizajes procedimental, actitudinal y declarativo. 1.5.5. Características del profesor Sobre el papel del profesor Ausubel (1983) indica: “el papel más importante y distintivo del profesor, en el salón de clase moderno, es el de ser director de las actividades de aprendizaje” (p. 432) El profesor es una de las variables más importantes en el proceso de aprendizaje. Según Ausubel (1983) los tres puntos principales que se deben tomar en cuenta para que el profesor sea eficiente en el proceso de aprendizaje son: en primer lugar, el conocimiento sobre la materia, en segundo lugar, presentar y organizar con claridad la materia de estudio, explicar claramente las ideas y en tercer lugar comunicarse con sus alumnos para traducir su conocimiento a formas entendibles para el grado de madurez y experiencias previas que aquellos muestran. Además del conocimiento de la materia los siguientes puntos influyen para que el profesor sea eficiente: Habilidad para enseñar, entusiasmo, imaginación, No poseer personalidad inestable o destructiva. Orientación motivacional hacia el aprendizaje de los alumnos. Estimular y dirigir la actividad de los alumnos. Amabilidad, justicia, imparcialidad, paciencia, entusiasmo, comprensión, servicio. Sears (1963) realizó pruebas que sugieren que la creatividad de los alumnos va en aumento cuando los profesores son cordiales y alentadores. Sobre los resultados que ejerce el profesor sobre el alumno Ausubel (1983) nos dice: 21 Es lógico que los profesores que manifiestan habilidad, imaginación y sensibilidad al organizar las actividades de aprendizaje y al manipular las variables de éste, promuevan superiores resultados de aprendizaje en sus alumnos. Después de todo, esta capacidad es característica central del proceso de enseñanza y, por tanto debiera ser índice clave de la competencia profesional en la enseñanza. (p. 434) El estilo de enseñar por medio de conferencia es sugerido cuando la proporción entre profesores y estudiantes es muy grande, en el caso contrario se sugiere el método de discusión donde el requisito es que el estudiante tenga los conocimientos previos sobre el tema, cuando este requisito no está presente la discusión se convierte en generalización sin sentido, trivialidad, compartimiento de ignorancia. Sobre este punto Ausubel (1983) indica “Aunque se cifre gran confianza en el método de conferencia es evidente la necesidad de algo de discusión para que los estudiantes reciban adecuada retroalimentación y para que el profesor averigüe si los alumnos comprenden el material” (p. 437). Con respecto a la intervención del maestro, Pozo (2001) dice: Los maestros sólo pueden intervenir sobre las condiciones en que los alumnos aplican sus procesos incrementando indirectamente las probabilidades de que estén motivados, atiendan, adquieran, recuperen, etc., pero, afortunadamente o desdichadamente, no pueden incidir directamente en esos mismos procesos (el maestro puedeayudar a que los aprendices este motivados, atiendan o recuperen un conocimiento, pero no pueden motivar ni atender ni recuperar por ellos). (p. 114) Un aprendizaje es significativo cuando el alumno entiende el porqué de la situación, para que esto ocurra se debe cumplir que “el profesor, que trabaja con el alumno, ha explicado, suministrado información, interrogado, corregido y hecho que el alumno explique Vigosky (1962)” (Ausubel, 1983, p.107) 1.5.6. El lenguaje Ausubel (1983) indica que el lenguaje es un facilitador importante de los aprendizajes significativos. Aumenta el manejo de conceptos y proposiciones por medio de las propiedades representacionales de la palabra, refina los conocimientos subverbales surgidos del aprendizaje significativo clarificando tales significados y los hace más precisos y transferibles. 22 1.5.7. La práctica (repetición de la tarea de aprendizaje) La práctica es la repetición de la tarea de aprendizaje. Las ventajas de la repetición de la tarea de aprendizaje son las siguientes: La práctica afecta el aprendizaje y la retención modificando la estructura cognitiva. La repetición es necesaria para la retención a largo plazo de significados claros, aumenta la fuerza de los enlaces asociativos de los materiales de enseñanza con los conceptos en la estructura cognoscitiva. La repetición con que se revisa el material es importante para el dominio de la tarea de aprendizaje y para el aprendizaje de tareas nuevas. La revisión temprana del material proporciona un afianzamiento en la estructura cognoscitiva del alumno, realizando una consolidación, retroalimentación y sensibilización en relación con el material. Con respecto a la revisión (frecuencia) Ausubel (1983) comenta: Faltando disposición para el aprendizaje significativo, [ni aún con] material con significado potencial, esfuerzo y atención suficiente, intentos activos por entender, intención de integrar el conocimiento y de volver a formularlo en términos propios, y pertinencia, retroalimentación e intención (cuando esto sea necesario para el aprendizaje), ninguna cantidad de frecuencia [repetición de la tarea] por sí sola podrá producir cantidades considerables de aprendizaje significativo. (p. 284) La revisión es más efectiva cuando se enfoca a resolver los errores iníciales de comprensión detectados, en vez de revisar nuevamente toda la tarea de aprendizaje. 1.5.8. El salón de clases La disciplina debe permanecer en el salón de clases en contraste con la conducta permisiva en exceso. Los alumnos llevan a la práctica un conjunto de reglas que permiten que el trabajo avance ordenada y eficazmente. Bruner (1997) aclara que para que se den los significados en el ser humano, éste tiene que relacionarse con la sociedad, los significados no se dan aisladamente: “Aunque los significados están <<en la mente>>, tienen sus orígenes y sus significado en la cultura en que se crean” (p. 21) 23 Capítulo 2 SECUENCIA DIDÁCTICA, CARTAS DESCRIPTIVAS Y MATERIAL DIDÁCTICO Este capítulo contiene la secuencia didáctica, las cartas descriptivas y el material didáctico. Estos apartados llevan los elementos del marco teórico para que el alumno obtenga los aprendizajes indicados en el plan de estudios. Una vez desarrollados, en los capítulos anteriores, el planteamiento del problema y el marco teórico, ahora nos daremos a la tarea de construir un plan instruccional (análisis de las necesidades y metas educativas a cumplir). Dicho plan contendrá los tres apartados antes mencionados. 24 2.1. Importancia del plan instruccional Sobre la importancia y necesidad del diseño de una instrucción didáctica, basada en una teoría y no en la subjetividad Kemp (1972) indica: En tiempos anteriores, los planes para diseño de curriculum y la instrucción didáctica se desarrollaban principalmente a base de intuición y se basaban muchas veces en objetivos ambiguos y en criterios casuales subjetivos. Pero los nuevos conocimientos adquiridos en los últimos años sobre como aprenden los alumnos, los progresos de los nuevos materiales pedagógicos y la mayor flexibilidad potencial para ampliar los métodos de enseñanza y aprendizaje, han impulsado a los educadores a explorar nuevos horizontes para mejorar el planeamiento de los cursos y el aprovechamiento del estudiante (p.15) El diseño de la secuencia didáctica se basa en “El plan de diseño instruccional” propuesto por Jerrold Kemp, dicho plan consta de ocho etapas (Figura 2.1). Figura 2.1. Componentes del plan instruccional propuesta por Kemp. Fuente: Kemp, J. (1972). Planteamiento didáctico. México: Diana. Fines generales Características de los estudiantes Objetivos didácticos (de aprendizaje) Temario Actividades y recursos didácticos Evaluación Prueba previa Servicios auxiliares 25 El mismo autor nos indica que este diseño es flexible, se puede reorganizar de acuerdo a las condiciones particulares del curruculum, del programa de estudios y las necesidades del instructor con el fin de mejorar el aprovechamiento del alumno. En consecuencia, haciendo una adaptación a nuestros objetivos y necesidades con base en el plan de estudios del plantel donde se implementará la secuencia didáctica, nuestro plan instruccional queda definido de la siguiente forma: Figura 2.2. Componentes del plan instruccional adaptado al plan de estudios del CCH. A continuación describiremos cada elemento del plan instruccional. 2.2. Programa de estudios La secuencia didáctica se diseñó teniendo como base el actual programa de estudios de matemáticas del CCH, que fue actualizado en el año 2004. Programa de estudios de matemáticas IV del CCH Ubicación del tema en el programa de estudios Tiempo utilizado para la secuencia didáctica Aprendizajes Secuencia didáctica, cartas descriptivas y material didáctico Propósito de la unidad 26 Figura 2.3. Programa de estudios de matemáticas del CCH (2004) Universidad Nacional Autónoma de México. Colegio de Ciencias y Humanidades. (2004). Programa de Estudios de Matemáticas. Semestres I al IV. Área de Matemáticas. 2.3. Ubicación del tema. Nuestro tema a desarrollar: Función Exponencial se encuentra ubicado en el cuarto semestre del programa de estudios, cuarta unidad. Figura 2.4. Secuencia de unidades por semestre. Fuente: Universidad Nacional Autónoma de México. Colegio de Ciencias y Humanidades. (2004). Programa de Estudios de Matemáticas. Semestres I al IV. Área de Matemáticas. 27 2.4. Tiempo utilizado para la implementación de la secuencia didáctica. Se observa en la secuencia de unidades por semestre (tabla 2.1) que el tiempo destinado al tema de funciones exponenciales y logarítmicas, consta de 20 horas, los tiempos se dividen de la siguiente forma: Tiempo (horas) Tema 4: Funciones Exponenciales y Logarítmicas. (20 horas) Funciones exponenciales crecientes y decrecientes (10 horas) 10 Funciones logarítmicas (10 horas) 10 Figura 2.5. Distribución del tiempo para el tema 4: Funciones exponenciales y Logarítmicas. 2.5. Propósito de la unidad. El propósito de la unidad del tema funciones exponenciales tomado del programa de estudios es el siguiente: “Continuar el estudio de las funciones trascendentes con las funciones exponenciales y logarítmicas, cuya forma peculiar de variación, permite modelar diversas situaciones de crecimiento y decaimiento. Introducir la noción de función inversa. Reforzar la identificación de dominio y rango de una función, así como la relación entre parámetros y gráfica”. 2.6. Aprendizajes esperados. Los aprendizajes que están contenidos en el programa de estudios y qué se pretende logre el alumno son lossiguientes: Explora en una situación o fenómeno que presente crecimiento o decaimiento exponencial, las relaciones o condiciones existentes y analiza la forma en que varían los valores de la función respectiva. Reconoce que en este tipo de situaciones, para valores de x igualmente espaciados, son constantes las razones de los val Identifica que en la regla de correspondencia de las funciones que ores correspondientes de f(x).modelan este tipo de situaciones, la variable ocupa el lugar del exponente. 28 Obtiene, mediante el análisis de las condiciones de una situación o problema o bien del estudio del comportamiento de algunos valores que obtenga, la expresión algebraica f(x) = a*bx que le corresponda. Explica por qué la base a debe ser mayor que 1, en las funciones del tipo f(x) = ax y f(x) = (1/a) x. Recuerda el significado de un exponente negativo, y lo utilizará para manejar la equivalencia entre 𝑓(𝑥) = ( 1 𝑎 ) 𝑥 𝑦 𝑓(𝑥) = 𝑎? 𝑥 Proporciona el dominio y el rango de una función exponencial dada. Traza la gráfica de algunas funciones exponenciales como: 2x, 3x, 10x, ex. Les aplica las modificaciones pertinentes que produzcan, en la gráfica, traslaciones horizontales y verticales. Compara el comportamiento entre funciones exponenciales y funciones potencia. (2X con x2 o con x3 por ejemplo). Obtiene conclusiones al respecto. Identifica que en f(x) = ax (con a>1) un exponente positivo indica crecimiento exponencial, mientras que uno negativo, habla de decaimiento. Interpreta este hecho tanto en la gráfica de la función como en el contexto de la situación dada. Aplica los conocimientos adquiridos respecto a funciones exponenciales, para modelar algunas situaciones de diversos contextos. 29 2.7. Secuencia didáctica. Peris (2008) en su diccionario de términos clave define una secuencia didáctica como “una serie ordenada de actividades relacionadas entre sí. Esta serie de actividades, que pretende enseñar un conjunto determinado de contenidos (aprendizajes), puede constituir una tarea, una lección completa o una parte de ésta.” 2.7.1. Cartas descriptivas. Las cartas descriptivas son un plan de clases, en nuestro diseño servirán como orientación para la impartición de las sesiones. Sobre las cartas descriptivas Haro del Real (1994) nos indica: Las cartas descriptivas son la evidencia, la constatación de que el curso ha sido concebido y preparado en la perspectiva pertinente, de acuerdo con los educandos, la naturaleza de la materia misma, el currículum, la orientación pedagógica institucional, el enfoque de la profesión y las necesidades socioeconómicas. Sin cartas descriptivas, no se sabe qué se pretende que suceda en el aula. Las cartas descriptivas son una guía para orientar los cursos de una manera planeada, aunque flexible, hacia un rumbo determinado y con un método definido. (p.2) 30 2.7.2. Distribución de las sesiones Figura 2.6. Aprendizajes por sesión. I. DATOS GENERALES AUTOR DE LA PLANEACIÓN Otoniel Martínez González SEMESTRE ESCOLAR Cuarto semestre ASIGNATURA Matemáticas IV (Cuarto semestre) UNIDAD TEMÁTICA UNIDAD 4: Función exponencial FECHA DE ELABORACIÓN Semestre 2015-2 FECHA DE APLICACIÓN Semestre 2015-2 SEDE Y LUGAR DE LA SESIÓN CCH Vallejo Salón de clase GRUPO 423 B II. SESIÓN Y APRENDIZAJES Sesión Aprendizajes. El alumno: 1 “Aprendizajes previos” Aplicación del pre-test Describe aprendizajes previos que son útiles para el tema de función exponencial. 2 “Función exponencial creciente” Explora en una situación o fenómeno que presente crecimiento exponencial, las relaciones o condiciones existentes y analiza la forma en que varían los valores de la función respectiva. Reconoce que en este tipo de situaciones, para valores de x igualmente espaciados, son constantes las razones de los valores correspondientes de f(x). Obtiene, mediante el análisis de las condiciones de una situación o problema o bien del estudio del comportamiento de algunos valores que obtenga, la expresión algebraica 𝑓(𝑥) = 𝑎 ∗ 𝑏𝑥 que le corresponda. Identifica que en la regla de correspondencia de las funciones que modelan este tipo de situaciones, la variable ocupa el lugar del exponente. Traza la gráfica de algunas funciones exponenciales. Proporciona el dominio y el rango de una función exponencial dada. 3 “Función exponencial decreciente” Trabaja con ejercicios de función exponencial decreciente que involucren los aprendizajes de la sesión 2. Resume las características de la expresión tabular, gráfica y algebraica entre una función exponencial creciente y una decreciente. 4 “Análisis grafico de las funciones exponenciales” Explica por qué la base b debe ser mayor que 1, en las funciones del tipo 𝑓(𝑥) = 𝑏𝑥 Identifica que en 𝑓(𝑥) = 𝑏𝑥 (con b>1) un exponente positivo indica crecimiento exponencial, mientras que uno negativo, habla de decaimiento. Interpreta este hecho tanto en la gráfica de la función como en el contexto de la situación dada. Recuerda el significado de un exponente negativo. 5 “Ejercicios” Trabaja con ejercicios que involucran aprendizajes de la sesión 1, 2, 3 y 4. 6 “Ejercicios y construcción de mapa conceptual” Trabaja con ejercicios que involucran aprendizajes de la sesión 1, 2, 3 y 4. Construye un mapa conceptual. 7 “Pos-test” Aplicación del pos-test. 31 2.7.3. Distribución de horas por semana En cuanto a la distribución de horas por semana, las sesiones quedaron distribuidas de la siguiente manera: Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sesión 1 1 hora Sesión 2 2 horas Sesión 3 2 horas No hubo sesión Sesión 4 2 horas Sesión 5 2 horas Sesión 6 1 hora Sesión 7 2 horas Figura 2.7. Distribución de horas por semana. 32 2.7.4. Cartas descriptivas, Elementos del Marco teórico para el diseño del material didáctico y material didáctico de cada sesión. A continuación se realiza, para cada sesión, la carta descriptiva, los elementos del marco teórico en los cuales se basa el material didáctico y la elaboración del material didáctico. Sesión 1. Carta descriptiva Figura 2.8. Carta descriptiva sesión 1. SESIÓN 1 (1 de 7) “Aprendizajes previos” I. DATOS GENERALES AUTOR DE LA PLANEACIÓN Otoniel Martínez González SEMESTRE ESCOLAR Cuarto semestre ASIGNATURA Matemáticas IV UNIDAD TEMÁTICA Unidad 4: Función exponencial FECHA DE ELABORACIÓN Semestre 2015-2 FECHA DE APLICACIÓN Semestre 2015-2 SEDE Y LUGAR DE LA SESIÓN CCH Vallejo Salón de clase TIEMPO DE LA SESIÓN 1 hora GRUPO 423 B, Turno matutino NÚMERO DE ALUMNOS 21 de 22 II. MATERIALES Y RECURSOS PROFESOR: MATERIAL DIDÁCTICO IMPRESO, PIZARRÓN, MARCADORES, BORRADOR. ALUMNO: MATERIAL DIDÁCTICO IMPRESO, CALCULADORA, LÁPIZ. III. DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES APRENDIZAJES El alumno: Describe aprendizajes previos que son útiles para el tema de función exponencial. (Aprendizaje conceptual y factual) INICIO (10 MIN.) El profesor indica la forma de trabajo, la forma de evaluar, el temario, el material a utilizar y la bibliografía. DESARROLLO (40 MIN.) El profesor aplica el pre-test a los alumnos. Anexo 3 CIERRE (10 MIN.) Tarea: El alumno llena la tabla de conocimientos previos (función, notación f(x), variable, variable dependiente, independiente, exponente, dominio, rango, exponente y razón.). La tabla está contenida en la sesión 1 del material didáctico. IV. EVALUACIÓN La evaluación sobre el pre-test se presenta en el capítulo 3: Análisis de resultados. 33 Sesión 1. Elementos del Marco teórico para el diseño del materialdidáctico Inicio El profesor indica a los alumnos la forma de trabajo que se llevará en las sesiones, los puntos a tocar son: temario, número y tema de las sesiones, bibliografía, material didáctico a utilizar, asistencia a clases y evaluación. Conforme a Ausubel (1983) y Coll (1990) es muy importante comentar con los alumnos la importancia que tiene la disposición por aprender, su actitud favorable hacia un aprendizaje significativo, no debe tener la idea de que sólo va a memorizar el nuevo material. También es muy importante comentarle sobre la disciplina que debe imperar en el salón de clases e indicarle que las tareas que se dejen al final de cada sesión servirán como repetición para afianzar los aprendizajes. Conforme a Ausubel (1983) y Pozo (2001) el profesor tiene como tarea planificar los materiales de enseñanza y ser mediador entre estos y los alumnos, por lo tanto indica que su trabajo es de apoyo y guía. Conforme a Gagné (1974) el orden de las actividades realizadas en las sesiones irán de las más sencillas a las más complejas. En las tres etapas de cada sesión (inicio, desarrollo y cierre) se hace partícipe al alumno en las actividades de aprendizaje y no sólo se le trata como un elemento receptivo. El profesor lee los aprendizajes para que los alumnos tengan claridad de cuál es el objetivo de la sesión. Desarrollo Se realiza el pre-test para compararlo con el pos-test que se aplicará en la sesión 7 y así observar los aprendizajes obtenidos en el alumno a lo largo de las sesiones (el análisis de los resultados del pre-test y pos-test se realizará en el capítulo 3: Análisis de resultados). Ya que la sesión consta de una hora, este será el tiempo máximo para resolverlo. Cierre Al finalizar la sesión se le indica al alumno, que de tarea en casa, llene el cuadro sobre aprendizajes previos los cuales serán revisados en la siguiente sesión. Sobre el material didáctico, conforme a Díaz Barriga (2010) y Preciado Rodríguez (s. f.) al inicio de la sesión 1 se presenta un organizador gráfico (diagrama de llaves) que contiene las cuatro unidades del semestre, tres ya las han estudiado (funciones polinomiales, funciones racionales y con radicales y funciones trigonométricas), la cuarta es la que se comienza a estudiar (funciones exponenciales), esto con la intención de recordar las unidades anteriores y que se dé cuenta que existe una secuencia, una relación entre ellas, el organizador también le sirve para tener en su estructura cognitiva un “lugar” en donde vaya “colocando” nuevos aprendizajes. La intención de los aprendizajes previos es que el alumno comprenda los nuevos aprendizajes afianzándolos en su estructura cognitiva con base a los ya establecidos. 34 Sesión 1. Material didáctico Presentación. Temario y sesiones Bibliografía: Rodríguez F. et al. Paquete Didáctico para Matemáticas IV. Guía del Profesor, CCH Oriente, UNAM, México, 2002. Blog: www.elrincondelestudiante.mex.tl → Menú: Apuntes y Formularios → Matemáticas IV, Funciones Exponenciales y Logarítmicas. Material: Material didáctico impreso (traerlo diario), pluma, lápiz, goma, calculadora, regla. Evaluación o Conocimientos de la disciplina (matemáticas) Examen final (teoría básica, los problemas en el examen son muy parecidos a los vistos en clase, usar calculadora no celular)….60% Tareas, ejercicios en clase, pasar al pizarrón………………….. 10 % o Asistencia…………………………………………:……………………….…10 % o Disciplina ……………………………………………………………..………10 % o Trabajo en equipo…………………………………………..........................10 % Disciplina: Si un alumno está indisciplinado no tendrá asistencia ni trabajo en clase. En cada sesión se evalúa máximo con tres puntos. Asistencia Trabajo en clase (T.C.) Disciplina Tarea Alumno 2: Si llegó después de media hora. 3: Si llegó antes de la media hora del inicio de sesión. 0: Si no trabajó. 2: Si trabajó, aunque no haya terminado. 3: Si terminó su trabajo antes de terminar la sesión. 0: si no se disciplinó. 3: si se disciplinó. 0: si no realizó la tarea. 3: si realizó la tarea. Si el profesor no llega después de la media hora los alumnos se pueden retirar. Unidad Tema 1 Funciones Polinomiales 2 Funciones con Racionales y con Radicales 3 Funciones Trigonométricas 4 Funciones exponenciales y Logarítmicas Sesiones 1. “Aprendizajes previos” 2. “Función exponencial creciente” 3. “Función exponencial decreciente” 4. “Análisis grafico de las funciones exponenciales” 5. “Ejercicios sobre función exponencial” 6. “Ejercicios y construcción de mapa conceptual” 7. “Pos-test” http://www.elrincondelestudiante.mex.tl/ 35 UNIDAD 4: FUNCIONES EXPONENCIALES. SESIÓN 1 APRENDIZAJES PREVIOS Propósitos de la unidad: Continuar el estudio de las funciones trascendentes con las funciones exponenciales y logarítmicas, cuya forma peculiar de variación, permite modelar diversas situaciones de crecimiento y decaimiento. Introducir la noción de función inversa. Reforzar la identificación de dominio y rango de una función, así como la relación entre parámetros y gráfica. Aprendizajes. El alumno: Recuerda aprendizajes previos que son útiles para el tema de función exponencial. Aprendizajes previos: En este curso de matemáticas IV hemos estado estudiando funciones matemáticas, vamos a recordar su representación algebraica y su representación gráfica. - constante - de primer grado Unidad 1: Funciones - de segundo grado polinomiales - de tercer grado Unidad 2: Funciones racionales Funciones con radicales 36 Unidad 3: Funciones trigonométricas Unidad 4: Funciones exponenciales - creciente - decreciente Funciones logarítmicas Antes de comenzar con el tema de funciones exponenciales daremos un repaso a los aprendizajes previos necesarios. Indica el significado de los siguientes conceptos y da un ejemplo de la vida cotidiana en donde se encuentre cada uno de ellos. Concepto Significado Ejemplo función notación f(x) Variable variable dependiente (y) variable Independiente(x) constante dominio rango exponente Sucesión de números sucesión aritmética: sucesión geométrica: 37 Sesión 2. Carta descriptiva Figura 2.9. Carta descriptiva sesión 2. SESIÓN 2 (2 de 7) “Función exponencial creciente” I. DATOS GENERALES AUTOR DE LA PLANEACIÓN Otoniel Martínez González SEMESTRE ESCOLAR Cuarto semestre ASIGNATURA Matemáticas IV UNIDAD TEMÁTICA UNIDAD 4: Función exponencial FECHA DE ELABORACIÓN Semestre 2015-2 FECHA DE APLICACIÓN Semestre 2015-2 SEDE Y LUGAR DE LA SESIÓN CCH Vallejo Salón de clase TIEMPO DE LA SESIÓN 2 horas GRUPO 423 B, Turno matutino NÚMERO DE ALUMNOS 21 de 22 II. MATERIALES Y RECURSOS PROFESOR: MATERIAL DIDÁCTICO IMPRESO, PROYECTOR, PIZARRÓN, MARCADORES, BORRADOR. ALUMNO: MATERIAL DIDÁCTICO IMPRESO, CALCULADORA, LÁPIZ. III. DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES APRENDIZAJES El alumno: Explora en una situación o fenómeno que presente crecimiento o decaimiento exponencial, las relaciones o condiciones existentes y analiza la forma en que varían los valores de la función respectiva. (Aprendizaje factual) Reconoce que en este tipo de situaciones, para valores de x igualmente espaciados, son constantes las razones de los valores correspondientes de f(x)(Aprendizaje
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